Меню Закрыть

Увеличить плотность электролита в аккумуляторе: Как повысить плотность электролита в аккумуляторе. Самостоятельно, зарядным устройством и без него. Простые шаги

Содержание

Как повысить плотность электролита: три главных метода

Плотность – важнейшая характеристика электролита. От ее нахождения в пределах нормы напрямую зависит работоспособность аккумулятора. В прошлой статье мы узнали, в чем главная причина падения уровня плотности, а сейчас поговорим о том, как же все-таки решить эту проблему.

Корректирующая жидкость

Этот метод актуален лишь для обслуживаемых аккумуляторов. В случае необслуживаемых АКБ у водителя нет доступа к внутренней части батареи, поэтому придется искать обходные пути.

Если плотность электролита еще не дошла до критического уровня, ситуацию можно исправить с помощью добавления корректирующего электролита. Этот раствор отличается увеличенной концентрацией основного компонента – серной кислоты. Вам необходимо извлечь из банок излишек электролита с недостаточной плотностью и залить вместо него корректирующий раствор. Сделать это можно с помощью обычной груши, постоянно контролируя плотность электролита ареометром.

Зарядное устройство

Этот способ подойдет для всех видов аккумуляторов. Подключив прибор к АКБ (не забывая о полярности), подключите ваше устройство к сети. Для плавного повышения значения плотности можно выбрать силу тока в 10% от емкости аккумулятора.

Полная замена электролита

Если значение плотности опустилось до критического уровня, то первые два способа не сработают. В этом случае следует полностью заменить электролит, предварительно откачав всю старую жидкость из банок.

Магазин «Центр-АКБ» – одно из лучших мест, где можно купить аккумулятор для авто в Нижнем Новгороде. На нашем официальном сайте вы найдете множество полезных статей и полный каталог продукции. А также сможете проконсультироваться со специалистами по вопросам выбора нового аккумулятора. Именно здесь вы найдете автомобильные аккумуляторы Варта, Bosch, Аком, Mutla и многие другие выдающиеся бренды отечественных и зарубежных производителей.

Телефон для связи: +7 (831) 416-13-13

Мы находимся по адресам:

ул. Березовская, д. 96А

ул. Деловая, д. 7к5

проспект Кирова, 12

ул. Русская улица, 5

Увеличение плотности электролита в автомобильном аккумуляторе

Часто происходит так, что после суточного простоя машины, завести её мотор попросту не получается. Стартер не крутит и всё тут. Оказывается, что даже за такой короткий срок аккумулятор полностью садится, а длительная зарядка его не даёт никаких положительных результатов. Такая симптоматика поведения указывает только на одно – критически снизилась плотность электролита в аккумуляторе. По какой причине это происходит и как восстановить номинальную плотность АКБ, мы поговорим в данном материале.

Как проверить плотность аккумулятора, какое значение считается нормой

Перед проверкой электролитических характеристик аккумуляторной батареи необходимо провести её полную зарядку.

После этого нужно будет выждать шесть часов, дабы проверка была наиболее эффективна, так как во время зарядки плотность электролита значительно увеличивается. Плотность проверяется специальным прибором под названием ареометр. Он продаётся практически везде, где имеются автомобильные детали, и стоит он небольших денег.

Приступать к процедуре необходимо с соблюдения техники безопасности, так как электролит – это ничто иное, как кислотный раствор. Поэтому наденьте резиновые перчатки и максимально обезопасьте себя от попадания электролита на одежду и тем более кожу. Обязательно наденьте и защитные очки. Далее установите аккумуляторную батарею на ровную твёрдую поверхность и выкрутите все пробки. Выпустите воздух из груши ареометра и погрузите в одну из открытых ёмкостей. Отпустите наконечник, чтобы груша засосала необходимое количество кислотного раствора. Количество электролита должно быть таким, чтобы поплавок ареометра свободно плавал внутри банки АКБ. Когда поплавок остановится, можно будет определить плотность кислотного раствора. Норма находится в пределах 1,24-1,29 кг/дм куб.

Если показатели оказываются ниже этих, то как поднять плотность АКБ? В банку нужно долить ещё электролита. Но не стоит злоупотреблять с частотой таких манипуляций. Правильнее будет долить дистиллированной воды. Аналогичные манипуляции повторяются и с остальными банками аккумулятора. Аккумуляторная батарея служит накопительным энергетическим элементом, который нуждается в регулярном обслуживании. Проводя эту процедуру, АКБ необходимо отсоединять и вынимать из автомобиля.

Помните! Сначала снимается минусовая клемма. Это важный момент при демонтаже батареи.

Проводить измерения плотности электролита следует не реже одного раза в квартал. Это обеспечит надёжную работу вашего автомобиля.Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе, если объём электролита ниже нормы? Выровнять показатели можно при помощи дистиллированной воды. Не злоупотребляйте частым добавлением готового электролита, так как это снизит срок службы аккумуляторной батареи.

Факторы, влияющие на изменение плотности

Плотность электролита аккумуляторной батареи зависит условий её эксплуатации и температуры окружающей среды. Во время эксплуатации плотность кислотного раствора хаотически изменяется. Существует такое понятие как нормальный интервал заряда и разряда аккумуляторной батареи. Для нового и исправного аккумулятора норма интервала колебаний плотности кислотного электролита составляет 0,15-0,16.

Выделяют также и необратимое изменение плотности, например, когда испаряется вода при закипании электролита. Плотность аккумулятора, соответственно, возрастает, и это приводит к ускоренному износу аккумуляторной батареи. Если же плотность аккумулятора существенно ниже нормы, тогда АКБ не в состоянии выдавать достаточного напряжения для старта силового агрегата.

Интересный факт! В мире не существует универсального аккумулятора, который бы пригодился на все случаи жизни. Каждый вид АКБ обладает своим индивидуальным набором эксплуатационных качеств, которые в определённых ситуациях очень важны, а в других ничего не стоят. Для каждого определённого случая нужно подбирать оптимальный тип аккумуляторной батареи.

Как увеличить плотность электролита, список действий

Для того чтобы восстановить оптимальную плотность электролита АКБ, нужно сделать ряд манипуляций, описанных выше. Итак, аккумулятор заряжен, все необходимые показатели замерены ареометром. Как правильно повысить плотность аккумулятора? Нужно добавить дистиллированную воду до такого уровня, чтобы свинцовые пластины были погружены в раствор ещё на полсантиметра вглубь. Затем снова нужно зарядить аккумуляторную батарею, только малым током, и вновь измерить плотность электролита.

Как ещё можно увеличить плотность электролита в аккумуляторной батарее? Некоторые автомобилисты доливают в банки АКБ раствор электролита, или даже концентрированную кислоту, но делать это нежелательно. При эксплуатации батареи происходит испарение воды, а такое сильное повышение концентрации жидкости приведёт к разрушению пластин и поломке аккумулятора.

Если в одной или нескольких банках после проделанных манипуляций показатель плотности остался на месте, тогда велика вероятность того, что свинцовая пластина рассыпалась. В таком случае уже ничего нельзя будет поделать кроме того, как заменить АКБ.

Важно! Категорически запрещено производить полную замену электролита! На заводе он заливается только в сухие банки с сухими пластинами, которые впитывают в себя достаточное количество кислоты, которая уже не испаряется.

Доливать электролит всё же можно, но только в том случае, если из аккумулятора вытекла именно кислотная жидкость. Здесь лучше обратиться к знающему специалисту. Эксперименты лучше проводить с той АКБ, которую потом не жалко будет утилизировать.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Как выровнять плотность электролита в банках аккумулятора? если не охота покупать новый

Практически любой водитель сталкивается с такой проблемой, как быстрый разряд батареи при запуске двигателя или постоянная нехватка рабочего тока для работы стартера. Есть несколько причин, почему это происходит. Однако большинство из них связано с плотностью электролита.

В этой статье мы расскажем, как поднять плотность в аккумуляторе зарядным устройством, а также дадим пару других рекомендаций по эксплуатации аккумуляторных батареи.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Основной функцией аккумулятора автомобиля, по сути, является накапливание и хранение электрической энергии, которая протекает с помощью химической реакции, путем взаимодействия электролита и свинцовых пластин. Именно благодаря этим процессам вы и получаете полноценный автономный источник питания. От состояния вашего АКБ зависит не только успешность запуска двигателя, но и работа других автономных систем автомобиля.

Каждая батарея имеет свой определенный ток для холодного пуска двигателя.

Он бывает разным, поэтому аккумулятор подбирается для каждого двигателя индивидуально, например, для дизеля с объемом 2500 минимальный пусковой ток должен быть не меньше 600-650 ампер, но лучше все же использовать 750 А.

А количество времени, на протяжении которого батарея под нагрузкой может крутить стартер – называется емкостью аккумулятора. Измеряется этот показатель в А/ч.

Но все же принцип работы и неисправности у всех батарей одинаковые.

Принцип действия прост: в пластиковом корпусе запаяны свинцовые пластины, а пространство между ними заполнено раствором серной кислоты строго определенной плотности.

Концентрация кислоты напрямую связана с плотностью, чем ее больше, тем плотность выше. Второй составной частью является дистиллированная вода (полностью очищенная от посторонних примесей).

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?

Итак, при появлении первых признаков неисправностей, первое, на что мы обращаем внимание – это плотность электролита. Рабочая плотность в стартерных батареях должна быть около 1,24 – 1,30 г/см³.

Замерять ее нужно специальным прибором – ареометром.

При разрядке аккумулятора плотность электролита снижается, а при зарядке – увеличивается, поэтому замерять плотность следует только на полностью заряженной батарее.

Помните, что при сильном повышении температуры плотность электролита может падать, поэтому замер лучше всего проводить после 10 часов стоянки.

Из-за разного рода неисправностей в автомобиле плотность аккумулятора может уменьшиться. Также причиной снижения плотности может быть глубокий разряд АКБ и его долгий срок хранения без подзарядки.

Если не устранить неполадки электросистемы автомобиля и долгое время не заряжать аккумулятор, то постоянная нехватка заряда приведет к появлению такого процесса, который называют сульфатацией. Именно он и вызывает преждевременное старение батареи.

Чтобы этого избежать следует придерживаться некоторых рекомендаций по эксплуатации АКБ, которые описаны ниже в нашей статье.

Как поднять плотность в аккумуляторе зарядным устройством?

Если нет дефектов пластин или при малом выпадении кристаллов свинца можно попробовать простой, но действенный метод, подняв плотность в аккумуляторе зарядным устройством. Для этого следует полностью зарядить батарею малым током.

После этого оставить на 10-12 часов отстояться и снова зарядить до полной зарядки аккумулятора. При этом напряжение следует выбрать около 14,6 – 14,8 В, а ток не более 1 – 2 Ампер.

Однако этот метод подходит только в том случае, если нет явных признаков неполадки аккумулятора.

Обратите внимание

Еще одним важным условием является соблюдение определенного уровня жидкости. Дело в том, что в процессе эксплуатации в каждой секции АКБ должно быть определенное количество раствора.

При повышенных температурах, которые возникают из-за нагрузок в процессе работы аккумулятора, вода может испаряться. Вследствие чего концентрация кислоты в электролите увеличивается.

А это в свою очередь также ведет к сульфатации пластин, тем самым снижая емкость аккумулятора, сокращает его срок службы.

Постоянная нехватка нужного уровня электролита приводит к преждевременному старению и потере емкости аккумулятора, поэтому уровень жидкости нужно контролировать. Для глубокого смешивания раствора после доливки жидкости необходимо через некоторое время снова зарядить аккумулятор.

Для зарядки можно применять реле времени, которое автоматически отключает зарядное устройство через заданное время. Подключив реле, следует настроить его на автоматическое отключение через 15 минут. Вслед за тем делаем перерыв 15 минут и снова включаем зарядное устройство. И так до полного набора емкости АКБ.

Смотрим полезное видео, как восстановить свинцовый аккумулятор зарядным устройством:

Сейчас появились интеллектуальные зарядки, которые в зависимости от уровня разряда сами выбирают напряжение и ток. Такие зарядки способствуют реактивации и восстановлению аккумулятора.

Помните, что проверять плотность электролита следует только на полностью заряженной батарее. А долив дистиллированной воды следует производить лишь через некоторое время после поездки.

Дело в том, что повышенная температура электролита может также влиять на объем жидкости в аккумуляторе. Такую реакцию еще называют температурным расширением. Что позволит вам не ошибиться с уровнем электролита.

Так как при переизбытке жидкости в батареи электролит может вытекать через отверстия в пробках, что приводит к повышенной утечке тока аккумулятора.

Рекомендации по продлению срока службы аккумулятора

Чтобы не потерять дорогостоящую АКБ раньше срока нужно придерживаться следующих рекомендаций:

  • Систематически проверять напряжение на генераторе;
  • Время от времени следует полностью заряжать АКБ, так как редкая короткая подзарядка не дает возможности глубокому перемешиванию электролита и приводит к появлению кристаллов свинца на пластинах;
  • Не допускается длительное хранение незаряженной батареи;
  • Доливайте только воду, чтобы не превысить плотность электролита;
  • Чаще следите за уровнем жидкости.

Помните, что соблюдение простых правил по уходу поможет сохранить вам дорогостоящий источник питания. А периодическая полная зарядка аккумулятора зарядным устройством поможет сохранить его в полной работоспособности.

Это все что мы хотели сказать по данному вопросу, теперь вы знаете, как поднять плотность в аккумуляторе зарядным устройством. Надеемся, что данный материал оказался для вас полезным. Чаще следите за состоянием вашего аккумулятора, и он прослужит вам долгую службу!

Источник: https://auto-pos.ru/125-kak-podnyat-plotnost-v-akkumulyatore-zaryadnym-ustrojstvom.html

Выровнял плотность электролита во всех банках аккумулятора — Renault Duster, 2.0 л., 2013 года на DRIVE2

В продолжение предыдущей записи про доливку дистиллированной водички в аккум, после двух лет эксплуатации без обслуживания.После доливки до MAX дистиллированной водички в каждую банку (влезло 0,5 л на все 6 банок) и зарядки автоматическим зарядным устройством, током от 2 А до 0,5 А в течении 20 часов, по истечении суток эксплуатации замерил плотность электролита в банках.

  • Оказалось, что в средних четырех банках плотность одинаковая — 1,27, а в двух крайних банках (слева и справа) она чувствительно меньше — 1,23; 1,24.

Погуглив, почитав различные статьи по предмету выяснил, что как бы это не конец, но позаботиться о продлении жизни аккуму неплохо бы :)Если зарядка не помогла выровнять плотность электролита, необходимо выровнять при помощи концентрированного электролита плотностью 1,4.Ринулся по магазинам торгующими аккумуляторами и автомагазинам по пути следования.

К моему удивлению, концентрированного электролита нигде не было в наличии.В одном из магзиков консультант поделился, что плотность 1,4 запрещена и не выпускается уже давненько, а стандартный корректирующий электролит плотностью 1,33, не привозили уже месяца три, в связи с какими-то предстоящими изменениями в законодательстве и скорее всего корректирующий будет еще меньшей плотности.

Правда или нет, но за что купил, за то и продаю 🙂

  1. Доехал до авторынка, где есть множество мелких магазинчиков-палаток и в одном из них без проблем нашлась литрушка корректирующего электролита 1,33, всего за 70 руб 🙂

Итак, чего и сколько отливать/доливать…Статьи в инете в основном старинные, т.к. аккумулятор давно уже перешел в разряд расходников и обслуживать его стремятся немногие.

За основу для расчетов взята статья с сайта — Автоэлектроника: Простенько и со вкусом

Суть корректировки плотности электролита в банке аккумулятора заключается в следующем:а) из банки забирается некоторый объём электролита;б) вместо него в банку добавляется тот-же объём либо дистиллированной воды (плотность 1,00) — для понижения плотности электролита в банке, либо корректирующего электролита (обычно плотностью 1,40) — для повышения плотности;Равенство объёмов забираемой и добавляемой жидкостей используется только для упрощения всей процедуры и более простого логического осмысления её результатов.По мере приобретения опыта, указанное равенство может нарушаться.

в) батарея включается на 30 минут на заряд номинальным током для лучшего перемешивания электролита в результате газовыделения;

г) батарея отключается от зарядного устройства и выдерживается 0,5÷2 часа для выравнивания плотности электролита в объёме банок;д) измеряется плотность электролита в каждой банке и его уровень, оба параметра приводятся в норму.Т.е. при необходимости, все операции а) и д) повторяютсяНиже приведена формула, при использовании которой можно применять корректирующий электролит с плотностью отличной от 1,40

где: — объём удаляемого из банки электролита, см3,— объём электролита в одной банке, см3,ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3,ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3,ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3)Следует учесть, что при использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.

Итак, теперь главный вопрос, какой объем электролита в нашем ISTA CALCIUM 12V 70A/h?На него ответа так и не нашел, но решено по аналогии с размерами наших русских аккумов, взять за исходник объем в 6СТ-55 (60) — 3,8 л.

По итогу вышло, что вероятно в нашем аккуме примерно 3,5 л.По расчетам при плотности начальной 1,24, необходимо заместить на корректирующий электролит 1,33, примерно 211 см3.

Чтобы сильно не ошибиться, для начала из каждой крайней банки изъято четыре раза по 40 единиц объема указанного на колбе ареометра, итого 160 из каждой 🙂

  • Соответственно столько же и залито электролита 1,33

После перемешивания, перебулькивания 🙂 плотность как раз оказалась 1,27Оставляю заряжаться на 10 ч током от 2 до 0,5 А (автоматическое зарядное) и утром плотность оказывается практически 1,32 в каждой банке.Многовато, но это только сразу после отключения зарядки.

Через пару дней проверяю, в каждой банке ровно 1,30, во всех шести.Повторяю процедуру с замещением небольших объемов в кажой банке на дистиллированную воду.В этот раз из каждой банки забрал по 60 см3, взамен заливаю дистиллировку.Полчаса подзарядил, покатался денек и на проверку.

Ну вот теперь около дела, во всех банках плотность электролита одинакова — 1,26

  1. для стремительно надвигающегося лета в самый раз 🙂

Если все эти манипуляции помогут продлить жизнь аккуму еще года на три, то в принципе не напрягает.Да и когда знаешь, что мерять и доливать, то совсем все просто.

Следующая проверка состояния в октябре/ноябре 🙂

PS: прошло более полутора лет с момента данной операции с корректирующим электролитом и уже после этого читал много мнений, что нельзя так корректировать плотность, правильный вариант только полной зарядкой аккума стационарным зарядником, что в итоге после полной зарядки получится перекос по плотности в банках… НО, буквально на днях заморочился полной зарядкой аккума в несколько этапов и в итоге в этих крайних банках плотность по окончанию заряда как и в остальных — 1,27 все норм.В этот раз подвела только одна банка в середине, во всех 1,27, а в одной 1,25 после полной зарядки.

КТЦ для аккума проведены, полный заряд произведен, думаю терять нечего, с одной средней банкой повторю экзекуцию с корректирующим электролитом

Цена вопроса: 70 ₽ Пробег: 32400 км

Источник: https://www.drive2.ru/l/6151660/

Как поднимать плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

Доброго времени суток! Все читатели блога знают, что обслуживаемый аккумулятор, требует периодических проверок. Ведь концентрация серной кислоты в нем со временем падает. Поэтому, каждый уважающий себя автомобилист, должен знать, как поднять плотность электролита в аккумуляторе. Об этом, мы с вами и поговорим.

Содержание

Почему плотность электролита падает

Прежде чем разбираться, как повысить плотность электролита в аккумуляторе, давайте выясним причины ее падения.

Для любого АКБ, изменение плотности это нормальное явление. Т.е., аккумулятор разрядился – ее значение понизилось. Зарядился – повысилось. Но в некоторых ситуациях, батарея попросту не держит заряд. А это говорит о том, что концентрация упала слишком сильно и ее пора поднимать.

Почему у АКБ становится маленькая плотность:

  • аккумулятор просто разряжен;
  • батарея подвергалась перезарядке, в результате чего выкипал электролит;
  • в банки доливается дистиллированная вода, а замеры концентрации не проводятся. В результате плотность электролита постепенно падает;

Кстати, если АКБ будет долго работать в таком состоянии, это приведет к сульфитации пластин. Поэтому, лучше его не запускать.

Подготовка

Итак, если в результате проверки ареометром, обнаружилась низкая плотность электролита в аккумуляторе ее нужно поднимать. Но, прежде чем это делать, нужно убедиться, что соблюдены некоторые условия:

  • АКБ заряжен;
  • температура электролита в банках находится в пределах 20-25 оС;
  • во всех банках уровень жидкости в норме;
  • аккумулятор целый. На АКБ, часто появляются трещины возле токовыводов, из-за расшатывания контактов. Поэтому не нужно стучать и прикладывать излишних усилий чтобы снять клемму на аккумуляторе. Лучше потратить немного больше времени и сделать это аккуратно.

Если же батарея автомобиля разряжена, то она заряжается, а после измеряется плотность. Почему так? Дело в том, что при низком заряде – концентрация кислоты в банках уменьшается.

Если залить корректирующий раствор в незаряженный аккумулятор – концентрацию серной кислоты можно повысить до такой степени, что в банках осыпятся пластины.

Нужно учесть, и тот факт, что автомобильный генератор, заряжает аккумулятор лишь на 85-90%. Поэтому перед замерами, зарядку батареи нужно проводить в обязательном порядке.

Корректирующая подзарядка АКБ

Иногда, может возникнуть ситуация, что после полной зарядки, плотность электролита в банках оказывается разная. Вообще, разница в плотности допускается не более 0,01 кг/см3. Иначе, требуется ее выравнивание.

Для этого, можно провести корректирующую подзарядку батареи. В 2-3 раза уменьшается сила тока (по сравнению с номинальной величиной) и АКБ заряжается 1-2 часа. Если это не помогло выровнять плотность электролита – потребуются более радикальные меры.

Корректирующий электролит

Корректирующим, называют электролит с плотностью 1,40 кг/см3. Запомните, ни в коем случае, нельзя просто так вливать его в АКБ. Т.е. вначале, нужно проверить аккумулятор и выяснить причину падения уровня жидкости, а потом его уже поднимать.

Часто встречается ситуация, когда начинающие автолюбители неправильно истолковывают название «корректирующий». Например, когда из банок выпарилась вода. Т.е. нужно поднять уровень жидкости, а тут как раз корректирующий раствор. Логика проста:

  • в АКБ залит электролит, а его уровень упал;
  • раствор корректирующий, значит он предназначен для корректировки уровня жидкости.

К сожалению, такая точка зрения в корне неправильна. В большинстве случаев, для выравнивания уровня, в АКБ льется дистиллированная вода.

А корректирующий электролит льется в таких случаях:

  • если жидкость вытекла из банок;
  • если вы налили в АКБ слишком много дистиллята и понизили плотность.

Поэтому не нужно его лить, если, например, батарея просто разряжена, а соответственно концентрация ниже требуемой.

Поднимаем плотность электролита в АКБ

Итак, давайте разбираться, как повысить плотность аккумулятора. Скажу сразу – дело это хоть и не хитрое, но достаточно кропотливое и к тому же, занимает много времени. Поэтому лучше заранее запастись терпением.

Нормальная плотность электролита должна быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Причем, это значение должно быть одинаково для всех банок. Для того чтобы поднять концентрацию электролита в банках аккумулятора, используется корректирующий раствор. Если же вы захотите самостоятельно приготовить смесь в домашних условиях, запомните последовательность:

  • в емкость льется дистиллят, а уже в него добавляется серная кислота. Если сделать наоборот – раствор начнет бурно кипеть.

Кроме того, понадобится:

  • аэрометр с грушей для откачки жидкости из банок;
  • стеклянная емкость для слива старого электролита;
  • мерный стакан;
  • защитные очки, перчатки.

Важно помнить и то, что у жидкости может быть разная плотность в банках. Поэтому имеет смысл сделать простую табличку, куда заносить результаты замеров по каждой банке – иначе можно запутаться.

Сразу сделаю одно важное уточнение. Некоторые товарищи, советуя как поднять плотность в аккумуляторе, предлагают полностью выливать электролит и заливать новый. А для этого, они рекомендуют просто перевернуть батарею, вылить жидкость и промыть все дистиллированной водой. А в результате таких манипуляций перестает работать одна или несколько банок.

Почему так происходит? Дело в том, что на дне собирается свинцовый осадок. И если АКБ перевернуть – кусочки свинца могут упасть между пластин и закоротить их. Т.е. банка перестает работать.

Итак, когда упала плотность электролита, есть несколько действенных метода, чтобы ее безболезненно поднять. Давайте их рассмотрим.

Доливка корректирующего электролита

Для этого понадобится концентрированный электролит.

Как увеличить плотность:

  • из банки откачивается жидкость при помощи аэрометра или обычной спринцовки;
  • вместо нее, заливается такой же объем корректирующего раствора;
  • АКБ ставится на зарядку на полчаса – час, после чего, выдерживается в течение 2-3 часов;
  • проводятся контрольные замеры;
  • при необходимости, процедура повторяется.

При откачке, нужно следить, чтобы не оголялась поверхность пластин.

Выравнивание при помощи зарядного устройства

Здесь все просто. Единственное условие, понадобится зарядное для автомобиля с жесткой регулировкой выходного напряжения. Автоматические зарядные, уменьшающие силу тока при достижении полной зарядки не подойдут.

Как восстановить плотность:

  • АКБ доводится до полной зарядки;
  • когда он заряжен и начинает кипеть – уменьшается сила тока до 1-2 Ампер;
  • логика простая – АКБ кипит, вода испаряется, концентрация электролита повышается;
  • время выпаривания зависит от конкретного случая и может длиться больше суток;
  • когда уровень упал – доливается электролит и замеряется плотность;
  • если нужно – операция повторяется.

Из минусов, стоит отметить, что это долго.

Если плотность слишком низкая

Как выровнять плотность, если она слишком низкая? Например, если ее значение, ниже 1,18, описанные методы не сработают. Придется сливать кислоту полностью.

Давайте разберемся, что делать в этом случае:

  • электролит откачивается из банок, насколько это возможно;
  • АКБ аккуратно переворачивается, и в дне высверливаются отверстия в каждой банке.
  • Желательно делать это в какой-нибудь емкости, например в тазу;
  • после этого, батарея ставится в вертикальное положение, и с нее выливаются остатки жидкости;
  • аккумулятор промывается дистиллированной водой;
  • отверстия запаиваются, и заливается новый раствор.

Пластик для запаивания дырок, должен быть устойчивым к серной кислоте.

Иногда встречаются ситуации, когда в старых аккумуляторах совсем нет плотности. Это говорит о глубокой сульфатации. В этом случае потребуются более серьезные меры для восстановления.

На самом деле, если в вашем аккумуляторе упала плотность электролита – это не такая уж большая проблема. И поднять ее можно без особых трудов. Но, лишь в том случае, если определить падение концентрации вовремя. Если же за аккумулятором не следить – он просто выйдет из строя.

С уважением, Максим Марков!

Источник: http://carsmotion.ru/prakticheskie-sovety/kak-podnyat-plotnost-ehlektrolita-v-akkumulyatore.html

Почему падает плотность электролита в аккумуляторе

Раствор электролита является катализатором электрохимической реакции, благодаря которой аккумуляторная батарея работает. Он на 65% состоит из дистиллированной воды, а оставшиеся 35% составляет кислота.

Чтобы реакция протекала с необходимой скоростью, электролит должен обладать определенной концентрацией.

Разобравшись с причиной, почему падает плотность электролита в аккумуляторе, можно восстановить работу АКБ.

Причины падения показателя

Перед тем как увеличить плотность в аккумуляторе, необходимо разобраться в причинах происходящего. Для любой аккумуляторной батареи изменение этого параметра считается нормальным явлением. Когда АКБ разряжается, то он падает и наоборот.

Если же после зарядки аккумулятор не способен удерживать заряд, то плотность электролита упала ниже минимально допустимого уровня.

Причин, почему падает плотность в аккумуляторе, может быть несколько:

  • Батарея просто разряжена.
  • Из-за перезаряда АКБ часть раствора выкипела.
  • Вода была долита, но концентрация раствора не контролировалась.

С первым пунктом все предельно ясно, и дополнительных комментариев здесь не требуется. А вот причины кипения раствора известны далеко не каждому автовладельцу. Следует заметить, что этот процесс в сравнении с кипением воды имеет иную природу. Во втором случае он активируется благодаря нагреванию емкости. Вполне очевидно, что аккумулятор никто не подогревает, но при этом электролит кипит.

Причина этого в физически-химических процессах, протекающих в АКБ. Если она отключена от бортовой электросети или зарядного устройства, то электролит не будет кипеть. Под воздействием электрического тока в растворе активируется процесс электролиза, а молекулы воды распадаются на водород и кислород. Именно эти газы и поднимаются в виде пузырьков.

Многим автолюбителям, особенно начинающим, известна ситуация: долил воды в аккумулятор — пропала плотность. Во время технического обслуживания батареи необходимо в обязательном порядке контролировать этот показатель. В противном случае концентрация раствора будет постепенно снижаться.

Подготовка батареи

Когда автолюбителю известно, почему упала плотность электролита в аккумуляторе, то сразу поднимать ее не стоит. Необходимо провести некоторые подготовительные мероприятия. Для этого следует убедиться в выполнении нескольких условий:

  • Батарея заряжена.
  • Температура раствора в элементах питания составляет от 20 до 25 градусов.
  • Уровень электролита в каждой банке соответствует норме.
  • Аккумулятор не имеет механических повреждений.

Рекомендуем:  Особенности и цена автомобильного аккумулятора Atlas BX

Если АКБ оказалась разряжена, сначала следует восстановить ее емкость. Затем в обязательном порядке проводится измерение плотности раствора, так как концентрация кислоты может быть ниже нормы.

Возможна ситуация, в которой этот параметр раствора после перезарядки в элементах питания отличается. Следует помнить, что допустимая разница этого показателя составляет максимум 0,01 кг/см3.

Для выравнивания значений плотности в банках необходимо провести корректирующую подзарядку. Делается это следующим образом:

  • Сила тока уменьшается в 2−3 раза в сравнении с номинальным показателем.
  • Батарея заряжается в течение 1−2 часов.

Если этот метод не помог решить проблему, придется предпринимать более серьезную меру, долив корректирующего электролитного раствора. Здесь необходимо заметить, что использовать его можно только в крайнем случае.

Корректирующим называется электролит, плотность которого составляет 1,4 кг/см3.

Сначала автолюбитель должен проверить АКБ и узнать, почему пропадает концентрация раствора. Если это произошло из-за кипения воды, то корректирующий электролит доливать нельзя. Используется он лишь в двух случаях:

  • Обнаружена утечка жидкости из элементов питания.
  • В банки было залито много дистиллированной воды, что и стало причиной снижения плотности раствора.

Восстановление плотности

Это кропотливый процесс и автолюбителю потребуется затратить довольно много времени. Причем решить поставленную задачу можно двумя способами и каждый из них необходимо рассмотреть. Начать стоит с доливания корректирующего электролита. Нормальной считается плотность раствора в диапазоне от 1,25 до 1,27 г/см3. Также следует помнить, что это значение должно быть одинаковым в каждом элементе питания батареи. Чтобы приготовить корректирующий электролит, в емкость следует первой залить дистиллированную воду и лишь затем добавить к ней кислоту. В противном случае будет наблюдаться сильное кипение жидкости.

Сначала необходимо из банки откачать раствор с помощью простой спринцовки либо аэрометра. Затем в элемент питания заливается аналогичное количество корректирующего электролита. После этого батарею необходимо поставить на зарядку. После завершения процесса проводится замер параметра и при необходимости процедура повторяется.

Рекомендуем:  Автомобильные аккумуляторы Banner с австрийским качеством

Для реализации второго способа потребуется зарядное устройство. Однако оно должно предоставлять возможность тонко регулировать выходное напряжение. Автоматические зарядные устройства здесь использовать нельзя. Чтобы восстановить плотность, необходимо выполнить следующие действия:

  • Полностью зарядить АКБ.
  • Когда электролит закипит, силу тока необходимо снизить на 1−2 А.
  • Время кипения жидкости зависит от конкретной ситуации и может достигать 24 часов.

После завершения процедуры проводится замер показателя плотности, и при необходимости процесс повторяется. Однако в некоторых ситуациях ни один из этих методов может не сработать.

Чаще всего это наблюдается при падении плотности до уровня 1,18 кг/см3 и ниже. В этом случае следует откачать максимальное количество раствора.

Затем батарея переворачивается, и в дне каждого элемента питания просверливаются отверстия.

Вернув АКБ в нормальное положение, остатки электролита выливаются. Банки промываются дистиллированной водой, а затем отверстия надежно запаиваются.

После всех этих манипуляций остается лишь залить новый электролит. Проблема падения плотности раствора не является сложной, и она может быть быстро устранена.

Однако важно своевременно обнаружить падение показателя, чтобы АКБ не вышла из строя раньше срока.

Источник: https://ProAkkym.ru/avto/padaet-plotnost-jelektrolita

Как увеличить плотность электролита в аккумуляторе

  • Почему падает плотность электролита?
  • Основные причины, по которым может упасть показатель уровня электролита в банках автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ):

– Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.

– Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.

– Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.

  1. Как подготовить аккумулятор к восстановлению?
  2. Перед тем, как восстановить на обслуживаемом аккумуляторе плотность электролита, необходимо выполнить ряд действий:
  3. – Производится демонтаж батареи с авто, для этого предварительно ослабляются клеммные зажимы устройства.

– При наличии защиты выполняется ее снятие. Для этого потребуется гаечный ключ соответствующего размера.

– С помощью отвертки или другого приспособления с плоским наконечником производится откручивание пробок на банках. Рекомендуется использовать защитные очки и перчатки, чтобы не допустить появления ожогов.

– Пользователь выполняет диагностику объема рабочей жидкости в устройстве. Для легковых транспортных средств данный параметр должен составить около 1,5 сантиметров выше пластин.

Диагностика плотности электролита должна производиться через 3 часа после подзарядки устройства либо примерно через 10 ч после остановки двигателя.

Если уровень жидкости соответствует норме, то ареометр опускается в банки и с помощью груши производится набор небольшого объема воды.

– В зависимости от температуры воздуха производится оценка полученных параметров. Проверка выполняется для каждой банки отдельно. В идеале данный показатель должен составить в диапазоне от 1.25 до 1.29 г/см3.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

– При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.

  • – Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.
  • Что понадобится?
  • Чтобы правильно повысить плотность аккумуляторной батареи перед зимним периодом, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:
  • – ареометр;
  • – мерный стакан или другая аналогичная емкость;
  • – отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;
  • – клизма-груша;
  • – корректирующий раствор либо кислота;
  • – дистиллированная вода.
  • Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости
  • Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:

– Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.

– С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.

– Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.

– Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.

– Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.

– Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.

ВАЖНО ЗНАТЬ

Надо учитывать, что разница параметра плотности между банками должна составить не более 0,01 г/см3. Если при выполнении задачи не удалось достигнуть такого результата, то требуется выполнить дополнительную, «выравнивающую» зарядку на протяжении 1-2 часов. При этом параметр тока должен составить в 2-3 раза меньше номинального.

Как поднять зарядным устройством?

Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

– Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.

– В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.

  1. – Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.
  2. – После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.
  3. – При необходимости производится повторение данной операции.
  4. Как увеличить плотность, если она ниже 1,18
  5. Если рабочее значение плотности составил менее 1,18 г/см3, описанные способы не позволят решить проблему и пользователю потребуется полностью сливать кислоту из банок.
  6. Алгоритм действий при этом будет такой:
  7. – Электролит откачивается из аккумуляторной батареи, насколько это возможно (для откачки можно использовать грушу с клизмой).

– Аккумулятор осторожно переворачивается без резких движений. Это позволит предотвратить возможное осыпание пластин. В дне устройства надо просверлить отверстия в каждой банке с помощью дрели. Эти действия рекомендуется выполнять в емкости, к примеру, миске или тазике.

– Затем аккумулятор устанавливается в вертикальное положение и из него сливаются остатки рабочего раствора.

– Производится промывка батареи с помощью дистиллята.

– Отверстия в дне аккумулятора запаиваются, на этом этапе важно убедиться в герметичности устройства, чтобы не допустить дальнейшей утечки жидкости. Производится заливка нового раствора в батарею.

Источник – https://kodobd.top/podnyat-plo…

  • Мотор
  • Личный опыт
  • Эксплуатация, советы
  • Новости

Источник: https://cont.ws/post/1251806

Плотность электролита в аккумуляторе: как проверить и повысить

Плотность электролита в аккумуляторе является важнейшим параметром для кислотных АКБ. От плотности электролита напрямую зависит срок службы и общая работоспособность батареи, емкость аккумулятора, способность накапливать и удерживать с заряд, а также работать под нагрузкой.

При этом в процессе эксплуатации  плотность в аккумуляторе может меняться, что указывает на необходимость проверки. Далее мы рассмотрим, какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе, как проверить плотность аккумулятора, а также как повысить плотность в аккумуляторе при такой необходимости в рамках обслуживания АКБ.

Какая плотность должна быть в аккумуляторе автомобиля

Итак, прежде чем рассматривать, какая должна быть плотность электролита и как правильно поднять плотность аккумулятора, важно понимать, что под самой такой плотностью следует понимать удельный вес кислоты в растворе, который залит в банки АКБ. 

Прежде всего, проверка плотности является важным этапом в рамках обслуживания АКБ. Так вот, в свинцовых батареях плотность измеряется в граммах на см3. Показатель плотности пропорционален концентрации раствора, а также зависит от температуры. Чем сильнее нагрет раствор, тем меньшей будет плотность.

При этом плотность электролита указывает на то, в каком состоянии находится АКБ. Как правило, если аккумулятор теряет способность держать заряд, необходимо проверять уровень и состояние электролита в банках. Такая проверка осуществляется ареометром, при этом температура должна быть около 25 градусов Цельсия. Если температура другая, необходимо внести отдельные поправки (можно использовать таблицу).

Идем далее. В процессе эксплуатации АКБ важно, чтобы показатель плотности электролита соответствовали норме, причем с учетом климатических условий.  Это значит, что плотность электролита зимой и летом отличается.

Важно

Если климат умеренный (нет большой жары и холода), плотность электролита должна быть 1.25-1.27 г/см3.

Если в регионе морозы больше -30, тогда значение повышают на 0,01 г/см3 больше, если же стоит сильная жара выше +30, тогда показатель уменьшают на 0,01 г/см3.

Если же морозы сильные (температура опускается до -50 °С), чтобы электролит в АКБ не замерз, в таком случае нужно повышать плотность электролита в аккумуляторе зимой до 1.29 г/см3.

Для наглядности, таблица плотности электролита в аккумуляторе позволяет понять, какой должна быть плотность аккумулятора зимой или летом, в условиях сильной жары или холода, в умеренном климате и т.

д. При этом важно учитывать, что чем меньшей будет плотность, тем большим оказывается общий срок службы аккумулятора автомобиля. Это значит, что без необходимости повышать плотность не рекомендуется.

Еще нужно учитывать, что АКБ, установленная на машину, заряжена не на 100%, а на 85-90% от номинальной ёмкости. Это значит, что плотность электролита при замерах зачастую оказывается ниже по сравнению с полностью заряженной АКБ. По указанным выше причинам нужно выбрать значение, которое немного выше (на 0.01), чем приведено в таблице плотности. Такой подход  будет означать, что аккумулятор не замерзнет зимой.

Однако если речь идет о лете, слишком высокая плотность может привести к закипанию электролита в АКБ. Важно соблюдать баланс, так как повышение плотности сокращает срок службы батареи, тогда как понижение приводит к снижению напряжения, аккумулятор хуже крутит стартер, быстрее разряжается и т.д.

Еще добавим, что если зимой температура не падает ниже -30 и летом не повышается выше + 30, тогда изменять стандартное значение плотности аккумулятора не следует. Главное, следить, чтобы это значение постоянно сохранялось.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Итак, номинальная плотность электролита в аккумуляторе зимой составляет 1,27. Если температуры ниже -35, тогда плотность повышается до 1.28 г/см3. При этом дальнейшее увеличение плотности  также не рекомендуется.

Если же плотность снижена, например, до 1.09, тогда электролит замерзнет уже при -7 градусах по Цельсию. Однако, если зимой обнаружено, что плотность понизилась, вместо того, чтобы сразу ее поднимать, нужно сначала хорошо зарядить АКБ от зарядного устройства.

На деле, зимой часто во время коротких поездок аккумулятор не успевает зарядиться, плохо накапливает заряд и т.д. В результате снижается заряд АКБ, а также падает и плотность. При этом плотность  путем доливки кислоты изменять самостоятельно не рекомендуется.

Допускается изменение разве что путем использования дистиллированной воды для коррекции уровня (норма 1.5 см над пластинами в АКБ легковых авто или 3 см. в грузовых авто). При этом если АКБ новая или полностью работоспособная, изменение плотности электролита при  полном разряде и полном заряде должно быть на отметке 0.15-0.16 г/см3.

Совет

Еще важно учесть, что нельзя использовать разряженный аккумулятор при минусовой температуре, так как электролит замерзает и разрушаются свинцовые пластины.  На практике, если аккумулятор разряжен на половину зимой и больше чем на четверть летом, АКБ нужно подзарядить.

Что касается плотности аккумулятора летом, обычно банки пересыхают и плотность повышается. С учетом того, высокая плотность плохо влияет на пластины, лучше держать показатель на 0.02 г/см3 ниже оптимального значения в регионах с жарким климатом.

На деле, летом вода из банок АКБ активно испаряется, так как наружная температура воздуха и нагрев под капотом (где зачастую и стоит батарея) также приводят к сильному повышению температуры аккумулятора. В результате аккумулятор «кипит».

При этом понижение плотности не сказывается на качестве отдачи тока при нагреве АКБ. Например, даже при 1,22 г/см3 батарея будет хорошо крутить стартер. Получается, если на улице жарко, уровень электролита понижается и повышается плотность. В свою очередь, высокая плотность «убивает» батарею.

Чтобы этого не произошло, нужно проверять уровень электролита и доливать воду в аккумулятор, понижая плотность и поддерживая нужный уровень раствора в банках, чтобы предотвратить перезаряд и осыпание пластин.

При этом следует помнить, что постоянные доливки воды в аккумулятор приводят к тому, что плотность падает.

 При низкой плотности дальше пользоваться батареей нельзя, так как требуется повысить плотность электролита в аккумуляторе.

Как проверить плотность в аккумуляторе

Разобравшись с тем, на что влияет плотность в АКБ и какой она должна быть, перейдем к тому, как проверяется плотность в аккумуляторе. Такую проверку нужно выполнять каждые 20-25 тыс. км. пробега, а также  перед наступлением лета и зимы.

Для замера нужен прибор, который называется ареометр (денсиметр). Фактически, это стеклянная трубка с ареометром внутри. На одном конце есть наконечник из резины, а на другом груша.

Для проверки следует поочередно выкручивать крышки банок обслуживаемого аккумулятора, затем погрузить резиновый наконечник в раствор, грушей втянуть электролит. Далее ареометр со шкалой покажет, какова плотность раствора. Чем меньше плотность, тем ниже заряд батареи.

Кстати, еще добавим, что необслуживаемые АКБ проверить данным способом не удается, так как нет прямого доступа к банкам. При этом на таких АКБ есть особый цветовой индикатор  заряда (индикатор плотности) необслуживаемого аккумулятора.

Обратите внимание

Фактически, если индикатор зеленый, тогда это указывает, что АКБ заряжена на 65 или 100%. Если же плотность низкая и батарею нужно заряжать, тогда индикатор будет черным. Более того, если цвет, например, красный,  тогда это указывает на выкипание воды и необходимость долива. Кстати, на самой АКБ должна быть наклейка, указывающая, о чем говорит цвет индикатора в том или ином случае. 

Теперь вернемся к проверке. Проверка плотности электролита должна производиться на полностью заряженном аккумуляторе. При этом заряжать АКБ можно только тогда, когда уровень в банках в норме.  Другими словами, порядок следующий:

  • сначала корректируется уровень электролита, затем АКБ заряжается полностью;
  • после окончания зарядки и отключения ЗУ также следует дать батарее «устояться» около 2-3 часов.
  • после выполняется проверка плотности электролита в аккумуляторе.

Если долить воду или зарядить АКБ и сразу мерить плотность, данные будут не точными. Также важно измерять плотность при оптимальной температуре воздуха. Если имеют место отклонения, тогда  нужно сверяться с приведенной выше таблицей и вносить поправки.

Когда делается забор электролита, ареометр должен быть в покое и плавать, при этом не касаться стенок. Замеры из каждой банки АКБ следует записать. Важно, чтобы плотность электролита была приблизительно одинаковой во всех банках.

Если замечено, что плотность сильно понизилась в одной банке или нескольких, но не во всех, тогда это указывает на дефекты. Как правило, речь идет о коротком замыкании пластин аккумулятора. Если же плотность упала во всех банках, это указывает на то, что АКБ в глубоком разряде, пластины осыпались или старая батарея отработала свой ресурс.

Для точного определения причины нужно проверить напряжение аккумулятора мультиметром и с нагрузочной вилкой. В случае, когда плотность высокая, это также говорит о проблемах. Как правило, плотность повышается, когда электролит закипает.

Так или иначе, нужна корректировка с использованием корректирующего раствора или дистиллированной воды, после чего выполняется зарядка АКБ номинальным током (около 30 мин), а также затем батарея выдерживается нескольких часов в состоянии покоя. Это нужно, чтобы выровнять плотность в банках. Давайте рассмотрим,  как повысить плотность электролита в аккумуляторе, более подробно.

Как поднять плотность аккумулятора

Прежде всего, важно знать, как правильно поднимать плотность в аккумуляторе. Прежде всего, при работе с электролитом нужно быть предельно осторожным, так как в составе раствора есть серная кислота.

Кислота может вызывать ожоги кожи, слизистых и дыхательных путей. Работать с электролитом нужно в хорошо проветриваемом помещении, надевать перчатки, маску и т.д. Еще нужно учитывать все нюансы и знать, как поднять плотность в аккумуляторе.

Важно

Обратите внимание, необходимость это делать возникает в том случае, когда уровень электролита в банках несколько раз корректировался водой  или замеры плотности указывают, что плотность слишком низкая для зимы.

Также повышать плотность нужно после длительных перезарядок аккумулятора. Как правило, поднимать плотность нужно, если интервал заряда и разряда заметно сократился. Для понятия плотности АКБ можно использовать концентрированный электролит (корректирующий раствор электролита) или просто добавить кислоты.

В любом случае, нужно иметь ареометр, мерный стакан, емкость для разведения электролита, корректирующий  раствор электролита или кислоту, дистиллированную воду.

  • В общих чертах, из банки аккумулятора грушей откачивается немного электролита, затем в таком же количестве добавляется корректирующий электролит для поднятия плотности или дистиллированная вода для понижения;
  • Затем АКБ на 30 минут ставится на зарядку от ЗУ, заряжать нужно номинальным током, чтобы жидкость смешалась;
  • Далее батарея отключается от ЗУ, выдерживается пауза около 2-3 часов, чтобы за это время плотность во всех банках выровнялась, вышли пузырьки газов, снизалась температура;
  • Теперь можно снова проверить плотность электролита, при необходимости, повторить процедуру, уменьшая или увеличивая количество;
  • При замерах разница плотности во всех банках не должна быть больше 0,01 г/см3. Если такой плотности не удается добиться, тогда нужно снова делать так называемую выравнивающую зарядку, причем током, который в 2-3 раза меньше номинального тока заряда.

Чтобы было удобнее, рекомендуется заранее изучить, какой объем в см3 в каждой банке конкретного АКБ. Сам электролит имеет состав в следующих пропорциях: 40% серной кислоты на 60% дистиллированной воды. Кстати, пропорции и плотность можно рассчитывать и по формуле, однако на практике проще воспользоваться таким методом:

  • из банки откачивается жидкость и сливается в мерный стакан, что позволяет определить объем;
  • затем сливается половина от полученного количества, а другая заполняется электролитом (стакан нужно покачать для перемешивания).

Если значения плотности все равно низкие, тогда можно долить еще ¼  электролита от выкачанного из банки объема. Такой долив можно производить неоднократно, уменьшая количество в два раза.

При этом, если плотность в аккумуляторе слишком низкая (ниже 1.18), в этом случае недостаточно обычной доливки электролита. В подобной ситуации нужно добавлять кислоту (1.8 г/см3).

Сама процедура аналогична добавке электролита. Единственное, добавлять кислоту в раствор нужно шаг за шагом, так как можно сразу залить большое количество и превысить необходимые показатели. Обратите внимание, во время приготовления раствора в обязательном порядке нужно заливать кислоту в воду. Вливать воду в кислоту запрещается!

Советы и рекомендации

Как показывает практика, срок службы  АКБ (средних по цене) составляет 3-4 года, дорогие аналоги могут  прослужить на 1-2 года больше. При этом такие показатели возможны только в том случае, если соблюдаются правила эксплуатации  и обслуживания, а также оборудование исправно.

Прежде всего, важно не допускать перезаряда аккумулятора или, наоборот, глубокого разряда батареи. Как правило,  сильно посадить аккумулятор может сам владелец.

Также к разряду приводят неисправности электрооборудования или ошибки при подключении. Так или иначе, потребители «тянут» заряд даже тогда, когда машина не используется, АКБ садится.

  Что касается перезаряда, это может происходить в результате поломок реле-регулятора и т.д.

В любом случае, если аккумулятор необслуживаемый и/или старый (отработал больше 3-х или 4-х лет), тогда пытаться восстановить его работоспособность путем замены электролита не стоит.  Зачастую, в этом случае в банках уже осыпались пластины (частично или полностью). Результат- батарея не будет работать нормально даже со свежим электролитом.

Зачастую, если электролит в аккумуляторе стал коричневым или бурым, в морозы такая батарея если и будет работать, то плохо.

Если же электролит почернел,  это указывает на то, что произошло осыпание  пластин и частицы попали в раствор. На деле, площадь поверхности пластин стала меньше.

Получается, даже после обслуживания и зарядки получить  необходимые характеристики АКБ не представляется возможным. В таком случае  батарею лучше сразу поменять.

Что в итоге

Как видно, плотность электролита, уровень и его состояние в аккумуляторе  является важнейшими показателями. По этой причине даже не нормально работающих батареях нужно следить за уровнем электролита в банках АКБ, а также  проверять и корректировать плотность при  отклонении от нормы, с учетом климатических условий в регионе и т.д.

Напоследок отметим, что только правильное обслуживание, зарядка и соблюдение правил эксплуатации позволяет максимально повысить эффективность работы и увеличить срок службы аккумулятора автомобиля.

Источник: http://KrutiMotor.ru/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora-i-povysit-ili-ponizit-plotnost-akb/

причины, как увеличить показатель с помощью долива воды

Раствор электролита является катализатором электрохимической реакции, благодаря которой аккумуляторная батарея работает. Он на 65% состоит из дистиллированной воды, а оставшиеся 35% составляет кислота. Чтобы реакция протекала с необходимой скоростью, электролит должен обладать определенной концентрацией. Разобравшись с причиной, почему падает плотность электролита в аккумуляторе, можно восстановить работу АКБ.

Причины падения показателя

Перед тем как увеличить плотность в аккумуляторе, необходимо разобраться в причинах происходящего. Для любой аккумуляторной батареи изменение этого параметра считается нормальным явлением. Когда АКБ разряжается, то он падает и наоборот.

Если же после зарядки аккумулятор не способен удерживать заряд, то плотность электролита упала ниже минимально допустимого уровня.

Причин, почему падает плотность в аккумуляторе, может быть несколько:

  • Батарея просто разряжена.
  • Из-за перезаряда АКБ часть раствора выкипела.
  • Вода была долита, но концентрация раствора не контролировалась.

С первым пунктом все предельно ясно, и дополнительных комментариев здесь не требуется. А вот причины кипения раствора известны далеко не каждому автовладельцу. Следует заметить, что этот процесс в сравнении с кипением воды имеет иную природу. Во втором случае он активируется благодаря нагреванию емкости. Вполне очевидно, что аккумулятор никто не подогревает, но при этом электролит кипит.

Причина этого в физически-химических процессах, протекающих в АКБ. Если она отключена от бортовой электросети или зарядного устройства, то электролит не будет кипеть. Под воздействием электрического тока в растворе активируется процесс электролиза, а молекулы воды распадаются на водород и кислород. Именно эти газы и поднимаются в виде пузырьков.

Многим автолюбителям, особенно начинающим, известна ситуация: долил воды в аккумулятор — пропала плотность. Во время технического обслуживания батареи необходимо в обязательном порядке контролировать этот показатель. В противном случае концентрация раствора будет постепенно снижаться.

Подготовка батареи

Когда автолюбителю известно, почему упала плотность электролита в аккумуляторе, то сразу поднимать ее не стоит. Необходимо провести некоторые подготовительные мероприятия. Для этого следует убедиться в выполнении нескольких условий:

  • Батарея заряжена.
  • Температура раствора в элементах питания составляет от 20 до 25 градусов.
  • Уровень электролита в каждой банке соответствует норме.
  • Аккумулятор не имеет механических повреждений.

Если АКБ оказалась разряжена, сначала следует восстановить ее емкость. Затем в обязательном порядке проводится измерение плотности раствора, так как концентрация кислоты может быть ниже нормы. Возможна ситуация, в которой этот параметр раствора после перезарядки в элементах питания отличается. Следует помнить, что допустимая разница этого показателя составляет максимум 0,01 кг/см3. Для выравнивания значений плотности в банках необходимо провести корректирующую подзарядку. Делается это следующим образом:

  • Сила тока уменьшается в 2−3 раза в сравнении с номинальным показателем.
  • Батарея заряжается в течение 1−2 часов.

Если этот метод не помог решить проблему, придется предпринимать более серьезную меру, долив корректирующего электролитного раствора. Здесь необходимо заметить, что использовать его можно только в крайнем случае.

Корректирующим называется электролит, плотность которого составляет 1,4 кг/см3.

Сначала автолюбитель должен проверить АКБ и узнать, почему пропадает концентрация раствора. Если это произошло из-за кипения воды, то корректирующий электролит доливать нельзя. Используется он лишь в двух случаях:

  • Обнаружена утечка жидкости из элементов питания.
  • В банки было залито много дистиллированной воды, что и стало причиной снижения плотности раствора.

Восстановление плотности

Это кропотливый процесс и автолюбителю потребуется затратить довольно много времени. Причем решить поставленную задачу можно двумя способами и каждый из них необходимо рассмотреть. Начать стоит с доливания корректирующего электролита. Нормальной считается плотность раствора в диапазоне от 1,25 до 1,27 г/см3. Также следует помнить, что это значение должно быть одинаковым в каждом элементе питания батареи. Чтобы приготовить корректирующий электролит, в емкость следует первой залить дистиллированную воду и лишь затем добавить к ней кислоту. В противном случае будет наблюдаться сильное кипение жидкости.

Сначала необходимо из банки откачать раствор с помощью простой спринцовки либо аэрометра. Затем в элемент питания заливается аналогичное количество корректирующего электролита. После этого батарею необходимо поставить на зарядку. После завершения процесса проводится замер параметра и при необходимости процедура повторяется.

Для реализации второго способа потребуется зарядное устройство. Однако оно должно предоставлять возможность тонко регулировать выходное напряжение. Автоматические зарядные устройства здесь использовать нельзя. Чтобы восстановить плотность, необходимо выполнить следующие действия:

  • Полностью зарядить АКБ.
  • Когда электролит закипит, силу тока необходимо снизить на 1−2 А.
  • Время кипения жидкости зависит от конкретной ситуации и может достигать 24 часов.

После завершения процедуры проводится замер показателя плотности, и при необходимости процесс повторяется. Однако в некоторых ситуациях ни один из этих методов может не сработать. Чаще всего это наблюдается при падении плотности до уровня 1,18 кг/см3 и ниже. В этом случае следует откачать максимальное количество раствора. Затем батарея переворачивается, и в дне каждого элемента питания просверливаются отверстия.

Вернув АКБ в нормальное положение, остатки электролита выливаются. Банки промываются дистиллированной водой, а затем отверстия надежно запаиваются. После всех этих манипуляций остается лишь залить новый электролит. Проблема падения плотности раствора не является сложной, и она может быть быстро устранена. Однако важно своевременно обнаружить падение показателя, чтобы АКБ не вышла из строя раньше срока.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях?

Электролит — это аккумуляторная жидкость, состоящая в идеальной концентрации из 35 процентов серной кислоты и 65% дистиллированной воды. На нашем портале vodi.su мы уже приводили таблицу, в которой указана оптимальная плотность электролита в АКБ. Если вы покупали стартерную батарею в магазине, продавец-консультант обязан был измерить плотность электролита, а также проверить АКБ под нагрузкой. Именно таким образом можно выявить заводской брак.

Плотность электролита может изменяться в небольших пределах. Однако если вы ее измеряете ареометром при температуре воздуха 20–25 градусов и при полной зарядке АКБ, она должна составлять 1,27–1,28 г/см. куб. Но по разным причинам плотность может понижаться.

Почему это происходит:

  • концентрация серной кислоты не соответствует установленным требованиям из-за регулярной доливки дистиллированной воды;
  • разряд батареи;
  • частые подзарядки, приводящие к закипанию электролита, испарению воды и части кислоты;
  • выплескивание электролита и его утечка из-за механических повреждений корпуса аккумуляторной батареи.

Отметим, что при закипании электролита испаряется в основном вода. Температура кипения серной кислоты превышает 300 градусов. Даже если АКБ полностью заряжена, плотность электролита в разных банках может немного отличаться из-за разной концентрации. По этой причине не рекомендуется доливать электролит, а лишь воду в равных дозах в каждую банку.

Как поднять плотность электролита?

Производители аккумуляторных батарей рекомендуют регулярно проводить замеры плотности хотя бы два раза в год во время сезонного обслуживания автомобилей. Если особых нареканий на работу АКБ нет, при падении плотности его достаточно подзарядить. О зарядке мы также ранее писали на нашем портале vodi.su. Если же уровень жидкости в банках понизился, нужно долить немного воды, чтобы она на 15–20 миллиметров покрывала пластины. При таком подходе кислота перемешается с водой в процессе работы двигателя.

Плотность электролита зависит от двух параметров:

  • температура окружающего воздуха;
  • концентрация серной кислоты.

Казалось бы, если плотность упала, нужно попросту добавить серной кислоты или готового электролита. Но это заблуждение, поскольку более высокая концентрация кислоты приводит к быстрой сульфатации пластин и их осыпанию. Соответственно, аккумулятор будет стремительно терять заряд, а все последующие подзарядки только приблизят его «кончину». Более того, если аккумулятор длительно эксплуатируется с пониженной плотностью, что говорит о снижении доли серной кислоты, это тоже дорога к его скорейшему выходу из строя.

Таким образом, если вы столкнулись с тем, что плотность электролита упала, предпринимать необходимо следующие шаги:

  1. Попытаться узнать причину изменения данного параметра — возможно, плотность (а с нею и уровень заряда) падали из-за того, что вы забыли на ночь выключить фары или имеются утечки тока;
  2. Зарядить полностью АКБ до указанных производителем значений и вновь измерить плотность;
  3. Внимательно проинспектировать корпус батареи на предмет наличия механических повреждений и отверстий.

У аккумуляторщиков есть свои секреты, как довести плотность до оптимальных показателей. Для этого они ставят АКБ на зарядку на срок от 12 часов до трех суток и заряжают слабыми токами не более 0,5 от емкости батареи. При этом замеряют плотность через равные временные промежутки. В идеале, если нет каких-то дефектов в виде отслоения пластин и осыпания активной массы свинца, заряженная батарея будет нормально работать длительное время. Естественно, нужно будет обязательно провести диагностику электрической цепи для выявления утечек тока.

Радикальный способ повысить плотность электролита в АКБ

Если плотность упала из-за того, что произошла утечка электролитического раствора, придется выравнивать его концентрацию во всех банках старым методом — путем слива старой жидкости и заливки новой. Отметим, что иногда к этому методу прибегают и в случае полной отработки ресурса и падения плотности до 1 грамма на см. куб.

Выполняется данная операция по следующему алгоритму:

  • производим демонтаж аккумулятора и относим его в хорошо проветриваемое помещение с температурой воздуха не ниже 15 градусов;
  • используя грушу, откачиваем электролитическую жидкость из каждой банки;
  • полностью выкачать электролит грушей не получится, поэтому АКБ кладут набок и сверлят отверстия в днище каждой из банок и сливают остатки жидкости;
  • промывают внутреннюю часть батареи дистиллированной водой.

Просверленные отверстия запаивают паяльником или заклеивают специальным клеящим составом на основе пластика. Далее приступают к приготовлению электролита. Можно купить готовый корректирующий состав, либо заливать по отдельности сначала дистиллят, а затем кислоту (концентрированный раствор).

Обратите внимание — порядок заливки должен быть именно такой: сначала льют воду, затем кислоту. Если его нарушить, начнется химическая реакция и электролит закипит.

Напоминаем, что данная процедура будет уместна лишь в том случае, если вы точно знаете, что произошла утечка электролита или он полностью выработал свой ресурс, а АКБ не держит заряд. Но она не поможет, если произошла сульфатация.

Дальнейшие действия:

  • встряхнуть немного батарею для размешивания;
  • когда состав немного осядет, замеряют ареометром плотность — если она в пределах до 1,25 и нет разницы по банкам (не более 0,1 г/см. куб), то можно поставить АКБ на недолгую зарядку на два-три часа, либо сразу ставить на машину и проехать какое-то расстояние;
  • если же разница между банками больше 0,1, проводят корректирующую зарядку.

Для проведения подобных манипуляций необходимо располагать зарядными устройствами и дополнительными инструментами. Кроме того, работа с кислотой опасна сама по себе: должна быть хорошая вентиляция, требуются защитные очки и перчатки. Поэтому, если у вас нет опыта, времени или желания вникать в эти технические подробности, лучше обратиться к профессионалам в автосервисный центр.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

 

На первый взгляд вопрос как повысить плотность электролита в аккумуляторе кажется простым. Каждый водитель ответит на него однозначно: слить и залить другой. Можно поднять эту плотность самостоятельно. Чаще всего это и есть правильное решение. Рассмотрим методы поднятия плотности, приведем рекомендации экспертов.

Устройство АКБ

Свинцовые аккумуляторные батареи состоят из емкостей, которые называются банками. В них находится серная кислота, в которую погружены свинцовые пластины. Часто аккумулятор ломается из-за выкипания электролита, изменения его химического состава или сульфации, которая представляет собой растворение пластин.

У каждой батареи есть параметры емкости и заряда. Во время работы двигателя нагрузка идет на генератор, который также подзаряжает акб во время езды. Батарея подключается в момент, когда мощности не хватает.

Необслуживаемые аккумуляторы считаются самыми безопасными. Внутри них нет жидкого электролита. АКБ не выделяют вредных паров, их разрешено использовать где угодно.

Нормальные значения

Свинцово-кислотные акб обладают электролитом в форме раствора серной кислоты в воде. Если значение падает ниже 1,15 гр/см3, то возникает критическая ситуация. Если авто часто эксплуатируется в суровых условиях, то следует увеличить плотность до 1,29 гр/см3. Кстати, повышение значений требуется не всегда. Каждую ситуацию следует рассматривать индивидуально.

Причины падения

Прежде чем искать актуальные данные, как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно выяснить причины падения. Это нормальное явление. Чаще всего это происходит по разным причинам:

 Разряжение батареи.

 Раствор выкипел из-за перезарядки.

 Водитель долил дистиллированную жидкость.

После разряда акб падение параметров плотности происходит часто. Значения влияют на качество батареи и на ее способность держать заряд. Именно поэтому необходимо часто замерять показатели, чтобы выявить «неисправность» вовремя. Если водитель будет игнорировать проблему, то пластины внутри аккумулятора быстро разрушатся.

Проверка параметров плотности

Электролит представляет собой жидкость, состоящую из дистиллированной воды. В ней около 35% серной кислоты. Известно, что во время эксплуатации плотность постоянно меняется. Выяснив, по какой причине возникает низкая плотность электролита в аккумуляторе, водитель должен измерить ее.

Для начала стоит подготовиться к работе. Для процедуры потребуются средства защиты, включая маску, перчатки и защитный костюм. Кроме этого, нужно взять денсиметр. Он выглядит как трубка из стекла с наконечником и грушей, внутри которой находится ареометр.

Инструкция по проведению проверки:

 Снятие накопителя.

 Демонтаж защиты и выкручивание пробок.

 Проверка уровня раствора.

 Если акб заряжено, денсиметр помещают в банки и берут оттуда раствор.

 Оценка показателей.

 Фиксация результатов и определение плотности и уровня заряда.

Однако на необслуживаемых аккумуляторах для контроля используется индикатор, который указывает на уровень плотности в зависимости от цвета.

Методы повышения

У добросовестного водителя батарея всегда заряжена, но никто не застрахован от неприятностей. Нельзя недооценивать работу аккумулятора в системе. Стабильная работа «движка» зависит именно от заряда АКБ. Существуют несколько методов, как поднять плотность электролита в аккумуляторе. Каждый из них обладает своей сложностью.

Корректирующий электролит

Процедура проводится поэтапно. Главное, соблюсти последовательность. Для работы понадобятся несколько инструментов, в том числе емкости из стекла, груша, ареометр и защитные средства. Также в дополнение к ним берется вода и электролит (корректирующий). Важно, чтобы батарея, прежде чем ее начнут «обрабатывать», находилась в теплом помещении некоторое время.

Инструкция для поднятия плотности:

 Для начала следует зарядить батарею не менее 8 часов. Нельзя работать даже со слегка разряженной акб.

 После этого потребуется измерить ареометром показатели электролита, которые должны варьироваться от 1,25-1,27 г/см.

 Если значения ниже допустимых, то придется частично слить электролит из этих банок.

 Далее в банки наливают уже корректирующий электролит. Количество вещества должно быть вдвое меньше того, что было выкачено.

 Чтобы пластины закрылись, после электролита в банку доливают воду.

 Аккумулятор ставят заряжать на час, а затем в течение пары часов ожидают смешения жидкостей.

 Повторные замеры проводятся еще через несколько часов.

Если повторные замеры дали тот же отрицательный результат, все перечисленные действия повторяют заново. Некоторые автолюбители делают корректирующий электролит самостоятельно. В этом случае сначала заливают дистиллированную воду и только потом кислоту.

Выравнивание

Существует еще один действенный метод поднятия плотности электролита. Он применяется в случае, когда пластины не имеют дефектов, либо при небольшом выпадении кристаллов свинца. Перед работой аккумулятор заряжают малым током. Через 12 часов акб заряжают повторно, используя напряжение 14,6-14,8 В. Этот способ подходит только для исправных устройств.

Также выравнивание проводится в случаях, когда концентрация кислоты снизилась зимой. Ее восстанавливают с помощью подачи слабого тока. Но в этом случае зарядка длится более 3 суток. Такой метод считается эффективным, особенно если нет возможности восстановить плотность другими способами. Содержимое аккумулятора закипает. Об этом свидетельствуют мелкие пузырьки на поверхности. Концентрация кислоты увеличится в момент, когда произойдет испарение избытка жидкости. Но количество наполнителя уменьшится, а значит, нужно будет влить готовый аккумуляторный раствор. С помощью прибора ареометра измеряют все показатели. Если они низкие, то процедуру повторяют снова.

Замена

И последним способом, как увеличить плотность электролита в аккумуляторе, является замена. На практике бывают случаи, когда параметр опускается ниже 1. Это значит, что без полной замены электролита не обойтись.

Сначала следует произвести откачку жидкости из банок. Для большего удобства следует закрыть их и перевернуть. На дне банок сверлят небольшие отверстия, чтобы слить остатки. После промывки аккумулятора водой следует запаять дыры кислотной пластмассой.

После проведения всех манипуляций приступают к заливке свежего электролита. Его можно приготовить своими руками. Для этого смешивают аккумуляторную кислоту с дистиллированной водой. Главное, соблюдать последовательность. Смешение производят до момента, пока плотность не достигнет определенных значений.

Иногда бывают ситуации, когда аккумуляторы совершенно не имеют никакой плотности. Это случается после глубокой сульфации.

Негативные стороны высокой и низкой плотности

Иногда плотность электролита не снижается, а возрастает. Это также отрицательно влияет на состояние батареи. Высокая плотность провоцирует разрушение пластин. Они расщепляются из-за агрессивного воздействия кислоты. АКБ выходит из строя. Низкая плотность, наоборот, не дает заряду удерживаться из-за падения емкости. Если внутри высокая концентрация воды, то эксплуатация в зимних условиях невозможна из-за кристаллизации.

Плотность подбирают, основываясь на регион проживания и время года.

Плотность летом

В летние месяцы и в жаркий зной акб не достает влаги. Это означает, что высокая плотность негативно влияет на пластины внутри устройства. Именно поэтому допускается ее понижение на 0,02 г/см3.

В жару температура под капотом довольно высокая. Это происходит из-за испарения воды из кислоты и протекания химпроцессов внутри батареи. Получается, что уровень электролита падает, но плотность из-за этого повышается. Это провоцирует разрушение электродов коррозией. Таким образом, если в летние месяцы уровень жидкости в АКБ снижается, то водителю следует добавить воды. В противном случае, это грозит сульфацией.

Плотность зимой

Перед началом холодов водителю следует проверить заряд батареи и плотность электролита. Чтобы зимой не было проблем с запуском «движка», эксперты советуют провести утепление капота. Желательно сменить моторное масло на синтетическое.

Если водитель живет в регионе с умеренным климатом, то плотность электролита должна быть 1,27. Если температура на улице чаще всего держится на отметке -35°С, то плотность должна быть 1,28. Иначе запуск двигателя будет сложным. Многие автолюбители не знают, что при значении 1,09 аккумулятор замерзает полностью уже при -7°С.

Если на улице t ниже 20°С, то не нужно запускать мотор сразу. Сначала следует включить дальний свет, чтобы акб «пробудилась». Такие процессы запускают разогрев электролита.

Если плотность акб низкая, то не нужно искать сразу корректирующий раствор. Лучше всего поднять значения с помощью зарядного устройства. К примеру, короткие поездки, менее 30 минут, не дадут электролиту нагреться до нормальных значений. Соответственно, с каждый днем заряд будет снижаться, а плотность уменьшаться.

Эксперты не советуют проводить манипуляции самостоятельно, но допускают корректировку водой.

Советы и рекомендации

Как повысить плотность в аккумуляторе автомобиля — для этого есть как минимум три способа. Но, чтобы процедура прошла правильно, необходимо соблюдать несколько правил.

Во-первых, замеры стоит проводить только при T= 20-25°С. Все значения следует замерять только при полном заряженном аккумуляторе. Во-вторых, для корректировок берут определенный раствор. Запрещено заливать кислоту с более насыщенной концентрацией. В-третьих, корректировка нужна для каждой банки. При этом значения в них не должны разниться на 0,01. Пластины должны быть погружены в жидкость на 2 см максимум.

Иногда водитель не может никак сравнять плотность в разных банках. Обычно, это возникает из-за полной неисправности батареи. По этой причине он не может удерживать плотность. Если после процедуры значения падают и после зарядки не нормализуются, то следует заменить батарею.

Заключение

Поднять значение плотности электролита можно самому. Для этого было придумано несколько способов. Но если автолюбитель переживает за результат, то ему следует обратиться в СТО. Неправильно проведенная процедура приведет к полной разрядке акб и выходу ее из строя.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля в домашних условиях?

Часть автомобильных батарей из невысокой ценовой категории нуждается в регулярном обслуживании, особенно когда происходит смена сезонов. Однако далеко не все водители знают об этом, что приводит не только к сокращению службы АКБ, но и к невозможности пуска мотора в холод. Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, чтобы увеличить его эксплуатационный срок и нормально заводить машину в морозы?

Причины, по которым может снизиться плотность электролита в аккумуляторе

Сначала стоит понять принцип работы АКБ. Весь процесс образования постоянного напряжения происходит в кислотоупорном пластиковом корпусе. В нём находится шесть отдельных банок, каждая из которых выдаёт напряжение в 2,1 В. Все секции между собой соединяются в последовательную электрическую цепь. В результате на выходе получается 12,6 В. В каждой банке имеется набор плюсовых и минусовых пластин, пространство между которыми заполнено электролитом (смесью дистиллированной воды и серной кислоты в отношении 65 % и 35 %). В результате химической реакции свинца и раствора получается электрический ток. Суть работы батареи – периодические разряды и восстановление её полноценного функционирования посредством автомобильного генератора.

Сразу же стоит отметить: падение плотности в батарее вполне закономерный процесс. Если АКБ разряжается, концентрация серной кислоты в растворе падает и наоборот. Но возникают ситуации, когда аккумулятор зарядить невозможно. И одна из причин досадного явления – недостаточная плотность залитого в банки химиката. Факторов, по которым она падает, не так уж много:

  1. Глубокая разрядка АКБ.
  2. Непрофессионально проведённая перезарядка, в итоге которой электролит выкипает (не в прямом смысле этого слова: в результате электролиза образуются пузырьки кислорода и водорода).
  3. Низкая температура наружного воздуха.
  4. Саморазряд, вызываемый парами, выделяемыми аккумулятором, которые оседают на корпусе батареи, создавая замыкающую «дорожку» между плюсовым и минусовым выводом.
  5. Неверно произведённый замер плотности электролита после добавления дистиллированной воды.

Если эксплуатировать аккумулятор в вышеописанном состоянии, неизбежен запуск процесса сульфатации пластин, который может стать необратимым. Возникает вопрос: как поднять плотность в аккумуляторе на зиму? В первую очередь стоит понять, что при понижении температуры до отрицательной концентрацию кислоты в электролите необходимо увеличить, а в жару, наоборот, понизить. Чтобы контролировать ситуацию, понадобится недорогой и несложный прибор с резиновой грушей на торце в виде толстой стеклянной трубки – ареометр. Так как речь идёт о зимнем периоде, то сначала необходимо подготовить АКБ.

Как повысить плотность аккумулятора с помощью корректирующего электролита?

Сначала батарею нужно снять с автомобиля, очистить, убедиться в отсутствии механических повреждений и принести в тёплое место – если нет гаража, придётся домой. На сутки после холода оставьте АКБ в покое. Как повысить плотность аккумулятора автомобиля и с чего нужно начать? Измерьте напряжение, если оно менее 12,5 В, батарею зарядите. После окончания процесса проконтролируйте ареометром плотность электролита: тестируйте каждую банку по отдельности при температуре наружного воздуха +20–22 градуса. Для этого опустите прибор в жидкую среду, нажмите на грушу и посмотрите на деления: нужный параметр для зимнего периода – 1,30–1,31 кг/куб. см. Нормальная плотность для летнего периода – 1,26–1,27. Причём в каждой банке должно быть одно и то же значение (разница не более 0,1). Если добавка дистиллированной воды и последующая зарядка проблему не решили, стоит подкорректировать раствор. Как повысить плотность электролита в аккумуляторе? Для этого нужно выкачать из банок раствор с помощью ареометра. Ни в коем случае не удаляйте химикат из АКБ путем её переворачивания: тогда присутствующие кусочки свинца могут застрять между пластинами и замкнуть их. Заливать нужно электролит с требуемой плотностью. Здесь есть два варианта, как повысить плотность аккумулятора:

  1. Вы покупаете готовый химический раствор, где концентрация кислоты составляет 1,4 кг/куб. см и сразу льёте его в банки.
  2. Отдельно приобретается дистиллированная вода и кислота. Согласно правилам, известным со школьной скамьи, смешиваются обе жидкости, при этом строго добавляется кислота в воду, но не наоборот. Осуществлять процедуру нужно в резиновых перчатках, чтобы не получить ожог.

После этого отправьте аккумулятор на зарядку и через пару часов проверьте плотность электролита. Если она не соответствует норме, процедуру нужно повторить.

Чтобы правильно решить проблему, как поднять плотность аккумулятора, корректирующий раствор можно использовать только в двух случаях:

  1. Падение уровня жидкости в банках происходит из-за её утечки, связанной с механическими повреждениями корпуса или иными причинами.
  2. В АКБ залито чрезмерное количество дистиллированной воды.

Однако перед тем как заливать новый раствор, стоит попробовать менее трудоёмкие способы. Например, популярностью пользуется метод, при котором поднять плотность в аккумуляторе можно зарядным устройством. Это сравнительно недорогой аппарат, купить который можно в любом автомагазине.

Как поднять плотность электролита с помощью зарядного устройства?

Данный вариант более простой. Но есть требование: необходим аппарат, где выходное напряжение регулируется жёстко. Дело в том, что существуют устройства, где сила тока автоматически падает при достижении полной зарядки. Как поднять плотность аккумулятора в домашних условиях? Здесь необходимо помнить:

  1. При достижении нормальной ёмкости и напряжения АКБ начнёт кипеть: в этом случае силу зарядного тока нужно убавить на пару ампер.
  2. Проверьте уровень электролита: если он стал меньше, измерьте плотность и добавьте дистиллированную воду или корректирующий раствор.

Что делать, если плотность электролита упала ниже критического минимума?

Если значение на ареометре менее 1,18, необходимо предпринимать меры по увеличению плотности раствора до требуемого значения. Чтобы этого добиться, придётся слить его полностью, что с помощью отсасывания химиката ареометром не получится. Что же тогда делать с низкой плотностью электролита в аккумуляторе? В этой ситуации после удаления раствора обычным способом батарею нужно перевернуть вверх дном и просверлить в ней отверстия небольшого диаметра (10–12 мм). Опять поставьте АКБ вверх ногами и полностью удалите электролит. И только после этого заполняйте аккумулятор корректирующим раствором и ставьте на зарядку. Недостаток данного метода заключается в снижении эксплуатационного срока батареи. Но, зная, как увеличить плотность электролита в аккумуляторе, целесообразнее продлить жизнь изделия на несколько месяцев, чем отправиться за покупкой нового.

На следующем этапе потребуется промыть банки с помощью дистиллированной воды. Затем просверленные отверстия нужно запаять подходящим (стойким к воздействию кислотных сред) пластиком. Здесь лучший вариант – пробки-заглушки с отработавших своё батарей. Теперь можно заполнять банки электролитом. Стоит помнить, что его чрезмерная плотность ведёт к коррозии плюсового электрода, а слишком низкая – к замерзанию раствора при отрицательной температуре.

Как видно из вышесказанного, процедура увеличения плотности электролита не отличается особой сложностью. Однако избежать ненужных действий можно, если следить за обслуживаемой АКБ (есть изделия, не требующие вмешательства в течение всего эксплуатационного срока, но стоят они дороже) и проверять вовремя её состояние. Делать это рекомендуется хотя бы раз в две недели при условии каждодневной интенсивной езды. Особенно это важно для автомобилей, возраст которых уже перевалил за 5 лет.

Как увеличить плотность электролита в АКБ? — 130.com.ua

Практически все автовладельцы не обращают внимания на аккумулятор до первых проблем. Именно наша безответственность быстро приводит к моментам поломки, когда машина уже просто отказывается заводиться. Самая частая причина — разрядка аккумулятора.

Кстати, даже новый аккумулятор может помешать вашей поездке. Есть доля вероятности купить не совсем качественный аппарат. Что под этим подразумевается? Чаще всего: не полностью заряженный аккумулятор или недостаток электролита.Такие нюансы не проверяйте во время покупок.

Основные способы

Как только аккумулятор отказывается работать, ставим на зарядку. Но что мы видим: цикл зарядки прошел, а батарея все еще разряжена. Возникла новая проблема-аккумулятор просто не держит заряд. Здесь нужно выяснить причины, по которым это происходит.

Чаще всего это происходит с батареями, которые были посажены на 0. Здесь появляется новая задача — проверить на сколько разряжена батарея.Сначала проверьте плотность электролита с помощью специального прибора — кислотометра.

Делаем так:

  • Установите измеритель кислоты в любой аккумуляторный блок.
  • Шкала ареометра покажет плотность электролита.
  • Сравните полученные значения с табличными параметрами плотности.

Если вы живете в регионе с суровым климатом, то значение будет примерно 1,25 кг / литр. Здесь имейте в виду, что разница в плотности между двумя банками не должна быть больше 0.01.

Как поднять плотность?

Способ решения этой проблемы зависит от того, какие значения вы получите.

Плотность 1,18-1,20 кг / литр

Грушей откачиваем старый электролит: максимально. Наполните новый наполовину откачанным вами объемом. Условно, например: закачивают 1 кг., Наливают 0,5 кг. Здесь нам нужно добиться нормы плотности электролита, а остальное долить дистиллированной водой.

Плотность менее 1.18 кг / литр

В этом случае нужно использовать аккумуляторную кислоту. Делаем все так же, как и в первом случае, но вполне вероятно, что процедуру придется повторить. Ваша главная задача остается прежней — получить значение нормы.

Плотность очень низкая

К сожалению, здесь придется полностью менять электролит для экономии аккумулятора. С помощью груши нужно будет максимально откачать старый электролит, а банки закрыть пробками.И дальше этого плана придерживаются:

  • После закручивания заглушек положить аккумулятор на бок. Берем сверло 3 мм. или 3,5 мм. и проделайте одно отверстие на дне банки. Итак, мы можем полностью слить электролит.
  • Промойте все банки дистиллированной водой. Отверстия закрыты кислотостойким пластиком. Итак, мы сделали все необходимое, чтобы подготовить емкость для нового электролита.
  • Приготовьте электролит самостоятельно. Возьмите дистиллированную воду и налейте в нее аккумуляторную кислоту.Обратите внимание, обратный порядок не допускается, то есть в кислоту нельзя наливать воду. Не забудьте надеть резиновые перчатки.

В результате вы должны получить значения электролита, необходимые для вашего региона. Если по каким-то причинам не удалось увеличить плотность электролита, придется выбрать новый аккумулятор. Купить аккумулятор с доставкой по Украине в Харьков, Киев, Одессу можно на 130.com.ua.

Материалы по теме

Влияние количества электролита на литий-ионные элементы

В производственной цепочке литий-ионных аккумуляторных элементов процесс заполнения имеет первостепенное значение для качества конечного продукта и затрат.Заполнение состоит из нескольких этапов дозирования жидкого электролита в ячейку и последующего (промежуточного) смачивания компонентов ячейки. Количество залитого электролита не только влияет на скорость смачивания электродов и сепаратора, но также ограничивает емкость ячейки и влияет на срок службы батареи. Однако слишком много электролита является мертвым грузом, приводит к более низкой плотности энергии и излишне увеличивает стоимость батареи. Для обеспечения низких затрат на производство и в то же время высокого качества ячеек в данной статье исследуется оптимальное количество электролита.На основе экспериментальных данных спектроскопии электрохимического импеданса, процесса заполнения, процесса формирования, а также испытания на срок службы представлены взаимозависимости между количеством электролита, скоростью смачивания, емкостью, плотностью энергии и сроком службы для крупноформатных ячеек.

Литий-ионные батареи (LIB) в качестве электрохимических систем хранения энергии являются ключевой технологией для замены ископаемого топлива и позволяют хранить возобновляемые ресурсы из-за их малого веса, высокой плотности энергии и длительного срока службы. 1 Эти батареи за последние три десятилетия заняли доминирующее положение в бытовой электронике и послужили толчком к успеху мобильных устройств, таких как сотовые телефоны и портативные компьютеры. Таким образом, ожидается, что рынок электротранспорта и стационарного хранения энергии будет активно продвигаться за счет LIB. 2 Цель более высокой плотности энергии в автомобильных приложениях может быть достигнута за счет уменьшения процентного содержания неактивных материалов, таких как фольга токосъемника, компоненты корпуса или сепараторы на элемент.Это способствует тенденции к увеличению размеров ячеек 3 , а также к более толстым электродам. 4 Ячейки большого формата, однако, создают проблемы для производственных процессов, таких как заполнение жидкими электролитами. Для обеспечения надежной работы и высокой производительности все полости и поры электродов и сепаратора должны быть увлажнены перед началом цикла пласта. 5 В противном случае существует риск образования неоднородной межфазной фазы твердого электролита (SEI), которая является продуктом реакции компонентов растворителя электролита и лития на поверхности анода. 6 В то время как SEI на аноде формируется во время этих начальных циклов зарядки и разрядки, межфазная фаза катодного электролита (CEI) является результатом старения при повышенных температурах или цикличности при высоких напряжениях. 7 Преждевременная зарядка до полного смачивания может привести к сильным локальным колебаниям толщины слоя, которые могут вызвать частичное отрывание слоя. 8 Тогда, в отличие от реальной функции SEI, возможен перенос электронов от электрода к электролиту (восстановление электролита) и блокирование ионов, что отрицательно сказывается на емкости и сроке службы элемента. . 9

Увеличение количества слоев, толщины электрода и площади поверхности на ячейку еще больше снижает трудоемкое смачивание компонентов ячейки электролитом. 10 Небольшие поверхности в монетных элементах не представляют проблемы для смачивания, так как электролит может достичь всех полостей за короткое время. Однако при промышленном производстве ячеек большого формата выполняется несколько периодических циклов смачивания и формирования, в результате чего общая продолжительность составляет до 3 недель. 11 Это подразумевает значительные расходы, так как десятки тысяч циклов, а также складские помещения необходимы для управления требуемой пропускной способностью. 11

Один из способов снизить стоимость LIB — ускорить процесс смачивания. 12 Weydanz et al. 13 показали, что розлив под вакуумом до 100 мбар значительно ускоряет этот производственный этап. Habedank et al. 14 даже достиг в 12 раз более быстрого смачивания за счет лазерного структурирования электродов, что дополнительно улучшает поведение C-rate. 15 Состояние смачивания определяется как смоченные и насыщенные поверхности и полости электродов и сепаратора по сравнению с полными поверхностями и полостями узла ячейки. Заполнение полостей, которые представляют собой внутренние поверхности среды, можно описать как микроскопическое смачивание. А смачивание (макроскопических) поверхностей можно рассматривать как поверхностное смачивание. Первые можно измерить с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). 16,17 Последнее можно визуализировать с помощью нейтронной радиографии. 18 Еще один способ снизить затраты на киловатт-час — это снизить материальные затраты, например, за счет минимизации количества электролита на элемент. 12 В лабораторных условиях дозируется непропорционально большое количество электролита по сравнению с поверхностями компонентов в однослойных ячейках. Напротив, при производстве промышленных ячеек в ячейках большого формата не хватает пустого пространства для содержания электролита в количестве с одинаковым соотношением к поверхности активного материала и сепаратора. 19 Кроме того, поскольку электролит является неактивным материалом, слишком много и, следовательно, ненужного электролита является мертвым грузом, что снижает плотность энергии и увеличивает стоимость батареи. 10

Чтобы точно определить влияние количества производимого электролита, были построены большие ячейки, заполненные разным количеством электролита. Эти ячейки были измерены во время смачивания с помощью импедансной спектроскопии, затем подверглись процедуре формирования и были циклически проверены в испытании на срок службы.

Cell-Assembly

Ячейки-пакеты, состоящие из 13 анодных листов и 12 катодных листов, были собраны в Техническом университете Мюнхена на полуавтоматических машинах в сухом помещении с точкой росы ниже -55 ° C. Катодные листы состояли из двустороннего покрытия LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM111) на алюминиевой фольге коллектора, а для анода в качестве активного материала использовался графит. покрытый с обеих сторон медный коллектор.Точные характеристики имеющихся в продаже электродов с покрытием показаны в Таблице I. Электродные листы были разделены в процессе удаленной лазерной резки, как описано в Ref. 20 к формату 101 мм × 73 мм (катод) и 104 мм × 76 мм (анод). Коммерческий сепаратор (Celgard 2325) был зажат между электродами, чтобы обеспечить электрическую изоляцию, и обернут вокруг пакета ячеек для обеспечения механической стабильности, удерживая электроды в их точном положении. Язычки и фольга токосъемника были соединены с помощью ультразвуковой сварки, и готовый пакет ячеек был упакован в гибкий пакет с углубленным карманом.С трех сторон пакет из фольги запечатывали импульсными запаивающими планками, оставляя одну сторону открытой для заполнения электролитом. Чтобы предотвратить нежелательные побочные реакции с остаточной влажностью, как указано в Ref. 21, они были высушены в вакуумной печи при 60 ° C и 20 мбар перед последующим заполнением в течение ночи. Подробности процедуры заполнения будут объяснены в следующем разделе. До и после каждого этапа производства ячейки взвешивались, чтобы отобразить влияние каждого этапа процесса на плотность энергии продукта посредством сборки ячеек, как показано на рисунке 1.

Таблица I. Спецификация используемых электродов.

шт. катод анод
активный материал мас.% 93,0 (NCM111) 92,5 (графит)
Углерод проводящий мас.% 3,0 0,5
связующее мас.% 4.0 7,0
загрузка емкости мАч см -2 2,748 3,606
пористость % 32,1 32,2
толщина электрода мкм 118 130
толщина фольги подложки мкм 20 (Al) 10 (Cu)

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Изменение доли NMC на этапах процесса сборки электролизера после изготовления электродов в качестве индикатора влияния сборки электролизера на плотность энергии продукта. Объемный коэффициент vf описывает количество дозированного электролита и приведен в таблице II.

Filling-Process

1 M раствор LiPF 6 в смеси этиленкарбоната (EC) и этилметилкарбоната (EMC; массовое соотношение EC: EMC 3: 7) с 2 мас.% Виниленкарбоната (VC ) от BASF служил электролитом.Как правило, для крупноформатных ячеек требуется несколько итераций дозирования после поглощения жидкости узлом ячеек из-за небольшого пустого пространства в ячейке и высокого сопротивления потоку пористых структур. 22 Для данной экспериментальной схемы из-за небольшого количества электролита по сравнению с объемом пустот между гибкой фольгой пакета и стопкой одной стадии дозирования было достаточно. В результате заполнение состояло из шести этапов: промывка инертным газом, вакуумирование, дозирование, герметизация, удаление воздуха и смачивание.Электролит дозировали в вакуумную камеру при абсолютном давлении 80 мбар. Количество варьировалось по объемному коэффициенту.

от 0,6 до 1,8 объема пор компонентов ячейки (сепаратора и электродов). Средний объем пор ячеек составил 8,85 мл. Точность дозирования и полученные объемы электролита сведены в Таблицу II. Давление закрытия герметизирующих стержней было установлено на 3 бара в течение 3 секунд при температуре герметизации 195 ° C.

Таблица II. Точность дозирования, итоговое количество дозированного электролита и емкость ячеек после формирования, которые соответствуют токам при испытании на срок службы.

объемный коэффициент 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
количество электролита мл 5.35 7,11 8,77 10,98 12,54 14,26 15,82
стандартное отклонение мл 0,08 0,04 0,17 0,04 0,13 0,16 0,19
количество электролита мл Ач -1 теор 1,10 1,46 1,81 2.26 2,58 2,93 3,26
емкость ячейки Ач об. 2,68 3,23 3,33 3,16 3,28 3,41 3,44
стандартное отклонение Ач об. 0,12 0,07 0,04 0,07 0,11 0,01 0.02
количество ячеек 3 5 6 3 4 3 4

После вентиляции камеры ячейки выдерживались под давлением окружающей среды в течение 180 минут перед первой загрузкой. Во время этого смачивания электрохимические измерения проводились с помощью потенциостата Interface 5000E от Gamry Instruments. Последовательность состояла из измерений потенциала открытого тока (OCV) и EIS и была запрограммирована на повторение в течение не менее 90 минут.Сначала измеряли OCV в течение 15 секунд с периодом выборки 0,5 секунды. Впоследствии потенциостатический EIS был запущен с начальной частотой 100 кГц и был изменен на 1 Гц с 10 точками на декаду и амплитудой 10 среднеквадратичных мВ в качестве сигнала возбуждения переменного тока, подаваемого на ячейку. Постоянное потенциальное смещение, которое может применяться к ячейке во время сбора данных, было установлено равным нулю по сравнению с OCV ячейки. Напряжение переменного тока суммировалось с напряжением постоянного тока.

Кривые EIS были проанализированы с акцентом на высокочастотное сопротивление (HFR).HFR ячейки — это значение импеданса, при котором мнимая часть равна нулю. Он интерпретируется как внутреннее сопротивление ячейки и изменяется во время смачивания компонентов ячейки жидким электролитом. 17

Процесс формирования и испытание на срок службы

Формирование проводили с использованием испытательной системы ячеек BaSyTec, подключенной к ячейкам в температурной камере при 25 ° C. Процесс состоял из 2 циклов при скорости C 0,1 ° C (что соответствует 4,86 ​​Ач теор ).Ячейки заряжались в режиме постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV) с ограничением тока, соответствующим C / 20, в то время как разряд осуществлялся в режиме постоянного тока (CC). Верхнее напряжение отсечки было установлено на 4,2 В, а нижнее напряжение отсечки было установлено на 2,5 В.

Перед началом испытания на срок службы элементы были дегазированы, удаляя газ, который образовывался во время первых циклов зарядки и разрядки в результате химических реакций между ними. электроды и электролит, а также активация электродов.Сначала клетки были измерены с помощью EIS, используя ту же процедуру, что и в последнем разделе. Из-за временной стабильности EIS только трех циклов измерения было достаточно, чтобы зафиксировать поведение импеданса ячейки после цикла. Затем клетки помещали в вакуумную камеру. Камера промывалась инертным газом и откачивалась до 100 мбар, что было немного выше, чем уровень давления для дозирования электролита в последней секции. Ячейки открыли для удаления газа и снова запечатали. После вентиляции камеры мешок с избыточным газом упаковки был вырезан, и клетки снова были измерены с помощью EIS и взвешены.

Обратимые емкости клеток определяли по второму циклу формирования. Вернувшись в температурную камеру, циклирование было выполнено при 1 ° C (Ah rev ) и 25 ° C в режиме CCCV для зарядки с ограничением тока, соответствующем C / 20, и в режиме CC для разрядки. Перед каждым набором из 50 циклов при 1 ° C выполняли один цикл при 0,1 ° C, а затем один цикл при 0,5 ° C. После завершения испытания на срок службы клетки были измерены с помощью EIS в четвертый раз.

Для каждого варианта были протестированы не менее трех независимых ячеек, и данные на рисунках всегда представляют собой среднее значение этих ячеек. Планки погрешностей на рисунках представляют собой стандартное отклонение измерений.

На рис. 1 показана массовая доля NMC в общей массе промежуточного продукта в процессах сборки ячеек. Поскольку (без электролита) активный материал катода является единственным резервуаром лития в элементе, содержание NMC является показателем плотности энергии элемента.Начальная доля катода в 76% уменьшается за счет таких этапов сборки, как z-образное складывание, при котором добавляются сепаратор и аноды. Затем удельный вес дополнительно увеличивается за счет приваренных ультразвуком язычков и алюминиевой фольги упаковки. График разделен на различные количества электролита для секции, представляющей процесс заполнения. С увеличением количества электролита весовая доля NMC еще больше уменьшается. От vf 0,6 до 1,8 наблюдается разница почти в 10% в доле NMC.Окончательное увеличение доли NMC связано с удалением фольги мешка для отходов после дегазации.

Измерения EIS после дозирования электролита показаны на рисунке 2a для смачивания ячеек. Результирующая HFR изменяется во времени и сходится к окончательному значению, как описано в [4]. 17. Эта точка схождения зависит от количества жидкого электролита. Большие дозированные количества приводят к более низким значениям HFR клеток после смачивания. Кроме того, HFR уменьшается и сходится для величин, больших или равных vf 1, тогда как он снова увеличивается для меньших величин перед сходимостью.Относительно скорости смачивания

(с ϕ как степень смачивания) влияние на скорость смачивания также становится заметным на Рисунке 2b. Скорость смачивания клеток с vf 0,6 и 0,8 пересекает нулевую линию в отрицательный диапазон и медленно снова приближается к нулю. В отличие от ячеек с большим количеством электролита, эти ячейки еще не завершили смачивание за время измерения 150 мин. Увеличение HFR и связанное с этим более длительное смачивание элементов является результатом недостаточного количества электролита в элементе.На этом этапе можно провести различие между двумя фазами микроскопического смачивания. Во время первой фазы смачивания HFR элементов уменьшается, как и в элементах с большим количеством электролита. Причина этого может заключаться в том, что электролит сначала проникает через участки поверхности компонентов ячейки, которые находятся в непосредственном контакте с жидкостью, и начинает сжимать или замещать остаточный газ в порах. Эта фаза смачивания заканчивается минимальной HFR (Рисунок 2a) или переходом через нуль скорости смачивания (Рисунок 2b).Минимум получается из-за локального избытка электролита, который замыкает электрическую цепь параллельно несмачиваемым участкам во время измерения EIS. На втором этапе жидкость электролита перераспределяется в оставшиеся поры, которые еще не заполнены электролитом в такой же степени. Капиллярные силы, действующие во время проникновения, зависят от радиуса пор. 23 Следовательно, объемная доля жидкого электролита в малых порах увеличивается за счет более крупных пор с тем же углом смачивания, если присутствует недостаточно электролита.Вторая фаза завершается, когда между порами всех компонентов ячейки достигается равновесие сил (например, капиллярных сил, сжатия газа, силы тяжести и т. Д.). Макроскопически теперь наблюдается однородное распределение жидкого электролита. HFR остается постоянным с течением времени, а скорость смачивания приближается к нулю.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. а) HFR ячеек при смачивании жидким электролитом; б) Скорость смачивания как функция времени после дозирования жидкого электролита.

Помимо недонасыщения электролитической жидкостью, подробное картирование скорости смачивания показывает, что зависимость от количества электролита незначительна (для исследованных количеств и формата ячейки). Влияние гидростатического давления столба жидкости на пакет ячеек приводит к разнице 0,06 мОм в первые 10 минут и снижается до менее 0,01 мОм через 20 минут. Можно предположить, что гидростатическое давление не оказывает большого влияния, поскольку даже максимальный дозируемый объем составляет 16.01 мл остается небольшим по сравнению с смачиваемыми поверхностями.

Влияние количества электролита на обратимую емкость и плотность энергии ячеек после образования показано на Рисунке 3 как функция от коэффициента C. Объемный коэффициент 1 соответствует дозированному количеству электролита, равному величине всех полостей электродов и сепаратора. Однако никакие границы раздела или объемы между сепаратором и электродами не принимаются во внимание. Поэтому для достижения максимально возможной производительности за счет смачивания всех пустотных объемов необходим коэффициент, превышающий vf 1.Емкость при 0,1 ° C увеличивается с vf 0,6 до 1,2, а затем остается постоянной, поскольку vf продолжает увеличиваться. При 0,5 и 1 ° C он не меняется до vf 1,4. Превосходное электрическое поведение ячеек с vf 1 или меньшим 1 C может быть объяснено диффузией носителей заряда: во время этих более длительных фаз заряда / разряда носители заряда имеют достаточно времени, чтобы не обходить (достаточно ) смоченные участки ячеек. Максимальная плотность энергии достигается при 0,1 C и vf 0,8. Чем больше электролита дозируется в ячейки, тем ниже становится плотность энергии после этого пика.Причина такого поведения — уменьшение веса активного материала, которое имеет большее влияние, чем увеличение емкости. Также можно показать, что плотность энергии при 1 ° C не уменьшается так быстро, как при более низких уровнях C.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Обратимая удельная емкость (столбцы слева) и удельная энергия (столбцы справа) ячеек в зависимости от количества электролита в течение первых трех циклов (0.1 C, 0,5 C, 1 C) срока службы.

На рисунке 4 показана удельная емкость ячеек во время испытания на срок службы в зависимости от объемного фактора, а также от коэффициента C. Емкость тем выше, чем ниже C-rate, и уменьшается с увеличением количества циклов. Поскольку после 50 циклов клетки циклируются с двумя более низкими скоростями C, на графике появляются небольшие скачки при 1 C, что свидетельствует о восстановлении клеток после низких скоростей. Ячейки с vf 0,6 уже испытывают резкое падение емкости в течение первых 50 циклов и теряют свою функциональность из-за недостаточного количества электролита внутри элементов.Ян и др. 24 различают линейное и нелинейное старение. В то время как рост SEI за счет электролита играет доминирующую роль в линейной фазе, нелинейное старение является индикатором литиевого покрытия, вызванного большими локальными градиентами электролита в аноде и на границе раздела с сепаратором. 24 Здесь после образования кулоновская эффективность ячеек с vf 0,6 [vf 1] составляет 99% (± 1) [102,5% (± 1,1)] при 0,1 C. При 1 ° C она быстро падает до 78% ( ± 2) [95.8% (± 0,5)], а затем требуется около 30 циклов [1 цикл] для достижения эффективности 97% (± 1) [99,9% (± 0)]. Предполагается, что емкость, которую не удалось восстановить во время разряда, на которую указывает эффективность, будет размещена в позднем здании ГЭИ. Помимо восстановления SEI из-за растрескивания во время работы, 9 дополнительный SEI образуется из несмаченных участков, вытягивающих электролит из уже увлажненных участков из-за изменения преобладающего равновесия сил. Низкая максимальная эффективность 97% при 1 ° C для vf 0.6 является результатом местных плохо или даже не увлажненных участков, которые имеют более высокое сопротивление и, следовательно, способствуют нанесению литиевого покрытия по сравнению с другими участками. 25 При дальнейшем истощении электролита ионная проводимость через поры сепаратора уменьшается, прекращая функциональность ячеек. По этой причине предполагается, что истощение электролита и последующее литиевое покрытие является механизмом разрушения элементов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Характеристики ячеек в течение всего срока службы после формирования. Тест состоял из 20 · [0,1 C, 0,5 C, 50 · [1 C]] циклов в режиме CCCV для зарядки и в режиме CC для разряда.

По мере увеличения количества электролита до vf 1,4 характеристики ячеек улучшаются, так что потери емкости в течение их срока службы уменьшаются. Однако для больших количеств (vf 1,6–1,8) большая потеря емкости может наблюдаться в увеличенном виде первых 200 циклов при 1 ° C на Рисунке 4.Ячейки могут до некоторой степени компенсировать эту потерю: даже несмотря на то, что емкость при 0,5 ° C после 650 циклов снова выше, чем для vf 1,2, элементы остаются ниже производительности этих элементов с vf 1,4 даже при более высоких циклах. Этот нежелательный эффект потери емкости во время первых циклов можно объяснить избытком VC. Добавка, не израсходованная во время формирования, создает CEI во время цикла до тех пор, пока не будет исчерпана. Таким образом он связывает литий, который впоследствии больше не может участвовать в перезарядке. 26

Два различных эффекта, потеря лития и истощение электролита, также можно наблюдать на рисунке 5, представляющем напряжение разряда в зависимости от емкости элементов. Во время первого цикла преобладает недостаток электролита. Чем больше электролита присутствует в элементах, тем выше напряжение во время разряда и тем выше емкость, при которой напряжение падает до напряжения отсечки. Это эквивалентно уменьшению перенапряжения при увеличении количества электролита и, следовательно, увеличению разрядной емкости элемента.После 100 циклов ячейка с vf 0,6 уже разрушилась. Поскольку применялись высокие скорости зарядки при относительно низких температурах, возможными причинами могут быть нанесение литиевого покрытия уже в первых циклах 27 или недоступные электродные области. Ячейки с vf 1,6 и vf 1,8 остаются при более высоких напряжениях примерно до 2,5 А · ч, но затем падают, так что емкость ячеек соответствует емкости ячеек с vf 0,8. Эта потеря емкости связана с недоступным количеством лития, который лигирован в CEI.Ячейки с vf 1,2 и 1,4 по-прежнему генерируют высокое напряжение во всем диапазоне емкости, а также высокую конечную емкость. Однако после 500 циклов эти элементы (vf 1.2 и 1.4) страдают от потери напряжения в начале фазы разряда, что, как предполагается, является результатом литиевого покрытия в сочетании с повышенным SEI. Хотя ячейки, заполненные vf 1.4, все еще достигают максимальной емкости, напряжение vf 1.6 и 1.8 выше при одновременной более низкой емкости. Как правило, напряжение в начале процесса разряда падает из-за того, что в элементах присутствует меньше электролита.Однако потеря лития в элементах (из-за чрезмерного наращивания CEI) указывается преждевременным падением напряжения с высокого уровня по сравнению с элементами без чрезмерного CEI.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Напряжение разряда над емкостью характеристической ячейки как функция количества электролита для 1 st , 100 th и 500 th цикл при 1 C срока службы.

CV-доля определяется как емкость, заряженная в режиме CV, по отношению к общей заряженной емкости Q в режимах CC и CV:

и показан на рисунке 6. Процент заряда может служить индикатором способности аккумуляторов к быстрой зарядке и зависит от C-rate: с увеличением SOC потенциал катода увеличивается, а потенциал графита приближается. 0 В по сравнению с Li + / Li . Разница между двумя потенциалами определяет напряжение ячейки.Таким образом, в режиме CC напряжение зарядки повышается, чтобы обеспечить определенный ток. Анод должен интеркалировать атомы лития за заданное время (определяемое скоростью C). Если скорость интеркаляции на аноде ниже, чем скорость переноса Li + в электролите, вызванная током заряда, литий накапливается на поверхности анода. Потенциал графита падает ниже 0 В по сравнению с Li + / Li , и металлическое покрытие литием происходит поверх анода.Следовательно, высокие концентрации углерода способствуют нанесению литиевого покрытия. 28 Кроме того, гальваническое покрытие может быть вызвано несмачиваемыми участками анода или сепаратора из-за результирующего неоднородного распределения плотности тока. 29 Отрицательный потенциал анода (по сравнению с литием) приводит к тому, что напряжение ячейки превышает потенциал катода, так что верхнее напряжение отсечки и, следовательно, фаза CV достигается раньше. 30 На верхнем уровне напряжения отсечки напряжение поддерживается постоянным в режиме CV, и элемент будет заряжаться до тех пор, пока ток не упадет до состояния отсечки.Таким образом, небольшая доля CV является синонимом высокой скорости интеркаляции анода и полностью увлажненного сепаратора, как показано на Рисунке 6: чем больше электролита дозируется в ячейки, тем ниже доля CV. С увеличением количества циклов и C-rate доля CV увеличивается. Следовательно, элементы не только должны заряжаться в течение более длительного времени, но они также должны подвергаться более длительному воздействию более высоких напряжений, что представляет собой нагрузку на компоненты элементов. 31

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 6. CV-доля клеток в течение жизненного цикла после образования. CV-доля определяется как емкость, заряженная в режиме CV, по отношению к общей заряженной емкости в режимах CC и CV. Испытание на срок службы состояло из 20 · [0,1 C, 0,5 C, 50 · [1 C]] циклов в режиме CCCV для зарядки и в режиме CC для разряда.

HFR всех ячеек после смачивания, формирования, дегазации и испытания на срок службы показано на рисунке 7. Предполагалось, что SOC всех ячеек равняется 0%, поскольку они либо никогда не заряжались (просто смачивались), либо разряжались до напряжения 2.5 В. HFR после дегазации немного выше, чем после образования. Причина этого может заключаться в том, что небольшое количество жидкого электролита вытягивается из пор во время дегазации и должно повторно занимать это пространство. Для ячеек с vf от 0,6 до 1,2 оба значения HFR после образования и дегазации выше, чем HFR после смачивания. От vf 1,4 до 1,8 HFR после образования и после дегазации ниже, чем после смачивания. В сочетании с электрохимическими характеристиками во время испытания на срок службы измерения показывают, что количество электролита не менее vf 1.4 требуется, чтобы позволить SEI полностью сформироваться во время формирования и обеспечить оптимальную ионную проводимость через сепаратор, необходимую для перезарядки. Перенос заряда между электролитом и анодом даже улучшается за счет образования SEI с достаточным количеством электролита, как показывают значения HFR. Однако в течение срока службы внутреннее сопротивление элемента увеличивается из-за расхода электролита, нежелательных реакций и образования дополнительных SEI и CEI. Стандартное отклонение измерений не позволяет делать какие-либо существенные выводы, но существует тенденция к тому, что HFR увеличивается в меньшей степени в течение срока службы с большими количествами электролита, чем с элементами с небольшими количествами электролита.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 7. HFR ячеек после смачивания, формирования, дегазации и испытания на срок службы (1040 циклов без образования) для различных количеств электролита при SOC 0.

Исследование, на котором основана эта статья, показало, что плотность энергии, а также емкость литий-ионных батарей зависят от количества электролита. Слишком мало электролита приводит к потере емкости и срока службы, тогда как слишком большое количество электролита снижает плотность энергии.Для оптимального смачивания компонентов ячейки электролитом было определено минимальное количество электролита, соответствующее объему пор. Кроме того, избыток ВК сравнивали с недостатком электролита в течение срока службы элементов. Оба механизма отказа можно распознать по разному напряжению разряда в зависимости от емкости. При недостатке электролита напряжение резко падает уже в начале процесса разряда, а превышение VC приводит к более позднему, но более сильному падению напряжения в конце фазы разряда.Доля CV при циклировании увеличивается с уменьшением количества электролита и без влияния чрезмерных количеств VC. Следовательно, предполагается, что без чрезмерной добавки VC и с увеличением количества электролита производительность увеличивается в течение срока службы, особенно при более высоких скоростях C. Также было показано, что HFR уменьшается с увеличением количества электролита. При слишком низком количестве электролита можно использовать EIS для обнаружения перераспределения электролита в порах.Таким образом, EIS не может использоваться только для измерения распределения электролита после завершения смачивания компонентов ячейки, но также помогает выяснить, было ли дозировано достаточное количество электролита для данной пористой структуры. Этапы производства после заполнения и цикла влияют на внутреннее сопротивление ячейки в зависимости от дозированного объема электролита, который также можно измерить с помощью EIS и наблюдать с помощью HFR.

Становится очевидной не только необходимость адаптации состава электролита к активным материалам и количества электролита на поверхность активного материала, но также необходимость адаптации количества электролита к желаемому заказчику применению.

Авторы выражают признательность Федеральному министерству образования и исследований Германии (BMBF) за финансирование их исследований в рамках проекта Cell-Fi (номер гранта 03XP0069C). Авторы благодарят Таню Цюнд за ее критический отзыв об электрохимической интерпретации, Яна Бернд Хабеданка и Ходу Мохсени за техническую поддержку в лазерной резке и ультразвуковой сварке, а также Gamry Instruments за предоставление потенциостата.

Флориан Дж. Гюнтер 0000-0002-5967-6801

(PDF) Измерение плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах

Сенсоры 2010, 10

2607

10.Dakin, J .; Калшоу Б. Оптоволоконный датчик; Artech House: Норвуд, Массачусетс, США, 1989;

Том 2.

11. Zubía, J .; Арру, Дж. Пластиковые оптические волокна: введение в их технологические процессы и приложения

. Опт. Fiber Technol. 2001, 7, 101–140.

12. Хармер А.Л. В оптоволоконном рефрактометре с использованием ослабления мод оболочки. В материалах

1-й Международной конференции по оптоволоконным датчикам, Лондон, Великобритания, 26–28 апреля 1983 г.

13. Lomer, M .; Quintela, A .; López-Amo, M .; Zubía, J .; Лопес-Хигуэра, Дж. М. Квазираспределенный датчик уровня

, основанный на изогнутом полированном сбоку пластиковом оптоволоконном кабеле. Измер. Sci. Technol. 2007,

18, 2261–2267.

14. El-Sherif, M .; Бансал, Л .; Юань Дж. Оптоволоконные датчики для обнаружения токсичных и биологических угроз.

Датчики 2007, 7, 3100–3118.

15. Montero, D .; Vázquez, C .; Möllers, I .; Arrúe, J .; Джеггер, Д. Полимерный оптоволоконный датчик

на основе саморегулирующейся интенсивности для обнаружения жидкостей.Датчики 2009, 9, 6446–6455.

16. Armenta, C .; Doria, J .; de Andrés, M.C .; Urrutia, J .; Fullea, J .; Graña, F. Новый метод

, устанавливающий степень заряда свинцово-кислотных аккумуляторов с циркуляцией электролита. J. Power

Источники 1989, 27, 189–200.

17. Snyder, A .; Любовь, J. Теория оптических волноводов, 2-е изд .; Чепмен и Холл: Лондон, Великобритания, 1983.

18. Маркузе Д. Деформация поля и потери, вызванные кривизной оптических волокон. J. Opt.Soc. Являюсь.

1976, 66, 311–320.

19. Love, J .; Винклер, К. Затухание мощности в изогнутых многомодовых ступенчатых пластинах и волоконных световодах.

Электрон. Lett. 1978, 14, 32–34.

20. Маркузе Д. Формула потери кривизны для оптических волокон. J. Opt. Soc. Являюсь. 1975, 66, 216–220.

21. Глоге Д. Потери на изгибе в многомодовых волокнах с градиентным и неклассифицированным индексом сердцевины. Прил. Опт.

1972, 11, 2506–2513.

22. Ghatak, A .; Шарма, Э.; Компелла, Дж. Точные пути в изогнутых волноводах. Прил. Опт. 1988, 27,

3180–3184.

23. Snyder, A .; Лав, Дж. Отражение на изогнутой диэлектрической границе раздела — электромагнитное туннелирование. IEEE

Пер. Теория СВЧ. 1975, 23, 134–141.

24. Durana, G .; Zubía, J .; Arrue, J .; Aldabaldetreku, G .; Матео, Дж. Зависимость потерь на изгибе от толщины оболочки

в пластиковых оптических волокнах. Прил. Опт. 2003, 42, 997–1002.

25. Club Des Fibers Optiques Plastiques.Пластиковые оптические волокна. Практическое применение; John Wiley

& Sons: Hoboken, NJ, USA, 1997.

26. Cao, A .; Marcos, J .; Doval, J .; Peñalver, C. Оптимизированный оптоволоконный датчик для измерения

плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах. In Proceedings of Eurosensors XIX, Barcelona, ​​

Spain, 11–14 сентября 2005 г.

27. Cao, A .; Marcos, J .; Doval, J .; дель Рио, А. Компенсация температурной зависимости компонентов оптоэлектроники

с помощью оборудования и обработки данных.В материалах

POF & MOC 2006, Совместная международная конференция по пластиковому оптическому волокну и микрооптике,

Сеул, Корея, 11–14 сентября 2006 г .; С. 126–131.

28. Marcos, J .; Álvarez, J .; Doval, J .; Cao, A .; Peñalver, C .; Nogueiras, A .; Лаго А. Менеджмент

Электронная система

для быстрой зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. In Proceedings of Advanced Automotive

Batteries Conference, AABC-05, Honolulu, HI, USA, 13–17 июня 2005 г.

Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспективы

Каждая ячейка батареи хранит электрическую энергию в виде химической энергии в двух электродах, восстановителе (анод) и окислителе (катод), разделенных электролитом, который переносит ионный компонент химической реакции внутри элемента и заставляет электронный компонент выходить за пределы ячейки. аккумулятор.Выходом при разряде является внешний электронный ток I при напряжении V в течение времени Δt. Химическая реакция аккумуляторной батареи должна быть обратимой при применении зарядного устройства I и V. Критическими параметрами аккумуляторной батареи являются безопасность, плотность энергии, которая может храниться при определенной потребляемой мощности и извлекаться при определенной выходной мощности, цикл срок годности, эффективность хранения и стоимость изготовления. Обычные аккумуляторные батареи, работающие при температуре окружающей среды, имеют твердые электроды и жидкий электролит.Положительный электрод (катод) состоит из основного каркаса, в который подвижный (рабочий) катион обратимо вставляется в конечном диапазоне твердых растворов. Диапазон твердого раствора, который уменьшается при более высоком токе за счет скорости переноса рабочего иона через границы раздела электрод / электролит и внутри хоста, ограничивает количество заряда на формульную единицу электрода, которое может быть передано за время Δt = Δt (Я). Кроме того, разница между энергиями НСМО и ВЗМО электролита, т.е.е., окно электролита, определяет максимальное напряжение для длительного хранения и жизненного цикла. Максимальное стабильное напряжение с водным электролитом — 1,5 В; В литий-ионной аккумуляторной батарее используется органический электролит с большим окном, что увеличивает плотность накопленной энергии при заданном Δt. Электрохимические потенциалы анода или катода за пределами электролитного окна могут увеличивать V, но они требуют формирования пассивирующего поверхностного слоя, который должен быть проницаемым для Li (+) и способным быстро адаптироваться к изменяющейся площади поверхности электрода по мере того, как электрод меняет объем во время цикла.Пассивирующий поверхностный слой увеличивает сопротивление переноса Li (+) через границу раздела электрод / электролит и снижает срок службы аккумуляторного элемента. Более того, образование пассивирующего слоя на аноде необратимо отнимает Li с катода на начальном заряде, дополнительно снижая обратимое Δt. Эти проблемы плюс затраты на контроль качества производства чумной разработки литий-ионных аккумуляторных батарей, которые могут конкурировать с двигателем внутреннего сгорания при питании электромобилей и могут обеспечить необходимое дешевое хранение электроэнергии, генерируемой возобновляемым ветром и / или солнечная энергия.Химики вносят свой вклад в постепенное улучшение традиционной стратегии, исследуя и контролируя пассивирующие слои электродов, улучшая скорость переноса Li (+) через границы раздела электрод / электролит, идентифицируя электролиты с большими окнами при сохранении проводимости Li (+) σ (Li) > 10 (-3) См · см (-1), синтезируя морфологии электродов, которые уменьшают размер активных частиц, при этом закрепляя их на токосъемниках с большой площадью поверхности, доступной для электролита, снижая стоимость изготовления элемента, проектируя реакцию замещения аноды большей емкости, позволяющие безопасно и быстро заряжать, а также разрабатывать альтернативные катодные узлы.Однако необходимы новые стратегии для батарей, которые выходят за рамки питания портативных устройств, такие как использование электродных узлов с двухэлектронными окислительно-восстановительными центрами; замену катодных хозяев материалами, которые подвергаются реакциям замещения (например, сера), жидкими катодами, которые могут содержать проточные окислительно-восстановительные молекулы, или катализаторами для воздушных катодов; и разработка мембраны сепаратора твердого электролита Li (+), которая позволяет использовать органический и водный жидкий электролит на анодной и катодной сторонах соответственно.У химика есть возможность объединить химию оксида и полимера или графена в воображаемых морфологиях.

Существенное влияние плотности на динамику неводных электролитов

Abstract

Подвижность и сольватация ионов лития в электролитах имеют решающее значение для производительности и безопасности литий-ионных батарей. Известно, что растворитель одного типа не может одновременно удовлетворить требования как подвижности, так и сольватации электролитов.Поэтому для оптимизации обоих свойств использовались сложные смеси растворителей. Здесь мы представляем влияние плотности на динамику и сольватацию органических жидких электролитов с помощью обширного молекулярно-динамического моделирования. Наше исследование показало, что небольшое изменение плотности может существенно повлиять на подвижность электролитов, но не влияет на сольватационную структуру иона лития. Оказывается, регулировка плотности электролитов может обеспечить более эффективный способ увеличения подвижности, чем регулирование соотношения электролитов в смеси растворителей.Наше исследование показывает, что изменение плотности электролитов в основном влияет на время пребывания растворителей в первой сольватной оболочке иона лития, а не на структурные изменения сольватной оболочки. Наконец, наши результаты предлагают интригующий момент для понимания и разработки электролитов литий-ионных батарей для повышения производительности и безопасности.

Поскольку в последние годы технологии и рынки портативных электронных устройств и электромобилей стремительно развиваются, аккумуляторные батареи, такие как литий-ионные батареи, стали одной из наиболее активных областей исследований и промышленных рынков 1 , 2 , 3 , 4 , 5 .Среди компонентов батареи электролиты играют центральную роль в производительности и безопасности литий-ионных батарей 1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 . Они позволяют ионам лития проводить между катодом и анодом аккумуляторов и вносить вклад в образование межфазной границы твердого электролита (SEI), которая является ключевым элементом защиты электродов от разрушения 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 .

Ионная проводимость λ — одно из основных свойств, характеризующих электролиты, которое количественно определяет, насколько подвижны ионы для электрохимических реакций. 13 . Факторами, определяющими ионную проводимость, являются количество ионов n ion , величина заряда Q ion , который несут ионы, и подвижность ионов μ ion , то есть 1 . Поэтому для данных ионов стратегия увеличения ионной проводимости по существу включает в себя улучшение как коэффициента диффузии, так и количества ионов, участвующих в переносе зарядов 14 .В то время как больший коэффициент диффузии ионов, очевидно, увеличивает ионную проводимость, образование пары катион и анион не вносит вклад в ионную проводимость из-за своей нейтральности заряда. Фактически, образование пар катионов и анионов тесно связано с уменьшением коэффициента диффузии из-за увеличения размера ионных кластеров в дополнение к уменьшению количества ионов, вносящих вклад в ионную проводимость. Следовательно, образование пар в конечном итоге связано с уменьшением ионной проводимости.Чтобы катионы и анионы не образовывали пары и даже кластеры, необходим процесс сольватации катионов растворителями. Обычно ожидается, что растворители в электролитах должны одновременно увеличивать подвижность ионов и формировать надлежащую сольватирующую оболочку катионов.

Молекула с большой диэлектрической проницаемостью может служить хорошим растворителем с точки зрения образования пар ионов, но легко не повысить подвижность ионов из-за ее большой вязкости. Напротив, молекула с небольшой диэлектрической проницаемостью имеет более низкую вязкость для увеличения подвижности, но ее выполнение в процессе сольватации не выполняется.Таким образом, вместо растворителя одного типа современные электролиты, используемые в современных литий-ионных батареях, состоят из нескольких типов растворителей, которые ухудшают оба свойства: подвижность и образование пар ионов 1 , 5 , 15 . Например, этиленкарбонат (EC) имеет большую диэлектрическую проницаемость ( ε ~ 90 при 40 ° C), которая даже выше, чем у воды ( ε ~ 79 при 25 ° C) 1 , 16 . Однако его высокая вязкость ( η ~ 1.9 сП при 40 ° C) в дополнение к высокой температуре плавления ( T m ~ 36,4 ° C) не позволяет использовать его в качестве единственного растворителя. Диметилкарбонат (ДМК) имеет низкую вязкость ( η ~ 0,59 сП при 20 ° C), но небольшую диэлектрическую проницаемость ( ε ~ 3,1 при 25 ° C). Поэтому комбинация циклических и линейных карбонатов, таких как EC и DMC, была предложена в качестве кандидата на эффективные электролиты, удовлетворяющие двум важным свойствам: 1 , 17 , 18 .

В этой работе мы исследуем влияние плотности на динамику электролита, состоящего из соли гексафторфосфата лития (LiPF 6 ) в бинарной смеси растворителей EC и DMC с соотношением EC: DMC = 50%. : 50% (в% об.). Обратите внимание, что для простоты мы будем обозначать соотношение растворителей и электролитов только как отношение ЕС на протяжении всей этой работы. Для сравнения мы также исследуем динамику для случая EC 20%.

Результаты

Наша отправная точка — две системы электролитов с плотностями ρ = 1.3446 г / см 3 для ЕС 50% и ρ = 1,2677 г / см 3 для ЕС 20%, а затем мы исследуем динамику для ЕС 50% в зависимости от ρ . Эти начальные плотности соответствуют суммарным плотностям бинарных смесей EC и DMC с 1 M LiPF 6 , когда две системы имеют одинаковый объем, без учета эффекта смешивания EC и DMC. Обычно общая плотность смешанной системы не определяется простым суммированием: ρ всего ρ простой = ( ρ EC V EC + ρ DMC V DMC ) / ( V EC + V DMC ), но эффект смешивания должен быть включен: ρ всего = ρ простой + ρ смешанный .Член ρ смешанный образуется в результате взаимодействия между EC и DMC, и трудно определить количество ρ смешанный . Если рассматривать смешивание EC и DMC, общая плотность будет отличаться от плотности без него 19 . Например, экспериментальная плотность объемного электролита для ЕС 50% с 1 M LiPF 6 в условиях окружающей среды, как известно, составляет около ρ = 1,30 г / см 3 20 , 21 .Далее, мы рассматриваем еще пять плотностей ρ = 1,3219, 1,3028, 1,2852, 1,2709, 1,2568 г / см 3 для системы EC 50%, чтобы исследовать, как плотность может влиять на динамические свойства электролитов. Обратите внимание, что это отличается от многих исследований влияния соли на динамику электролитов, поскольку в нашем исследовании начальная концентрация соли фиксирована, но объем системы изменен.

Динамика

Чтобы изучить, как на подвижность электролитов влияет плотность ρ , мы сначала рассмотрим константу диффузии D , используя соотношение Эйнштейна, которое характеризуется среднеквадратическим смещением (MSD), определяемым как 22 , 23

, где d — размерность системы и представляет собой среднее по ансамблю.В, мы вычисляем D каждого компонента электролита как функцию ρ для ЕС 50%. Для всех компонентов D очень чувствителен к ρ по сравнению с другими жидкими системами 22 . Когда ρ уменьшается на Δ ρ = 0,0878 г / см 3 от ρ = 1,3446 г / см 3 до 1,2568 г / см 3 , D иона Li + показывает увеличивается в 5,140 и 2,672 раза при T = 300 K и 400 K соответственно.Мы также наблюдаем аналогичное увеличение D для других компонентов: 4,554 и 2,715 для ионов PF 6, , 4,007 и 2,661 для EC и 3,959 и 2,853 для DMC при T = 300 K и 400 K соответственно. Это означает, что небольшое изменение плотности может сильно повлиять на коэффициент диффузии электролитов. По мере увеличения T влияние ρ на D ослабевает.

Коэффициент диффузии электролита.

Показаны константы диффузии D каждого компонента электролита, ( a ) a Li + иона, ( b ) a PF 6 иона, ( c ) EC и ( d ) DMC, как функция плотности ρ при температурах T = 300 K и 400 K для отношения смеси растворителей EC 50%.Для сравнения мы также приводим константу диффузии D каждого компонента электролита для отношения смеси растворителей ЕС 20% при плотности ρ = 1,2677 г / см 3 . Результаты показывают, что D демонстрирует существенную зависимость ρ при фиксированном соотношении растворителей в смеси. Как для катиона, так и для аниона D для ЕС 20% показывает сравнимую величину с D при ρ = 1,3219 г / см 3 ЕС 50% при обеих температурах T = 300 K и 400 K .

Интересно, что ρ имеет сильную чувствительность D . Например, для жидкого ацетонитрила экспериментальное исследование показало, что уменьшение ρ примерно на Δ ρ = 0,1 г / см 3 желательно для увеличения D в два раза при T = 298 К 24 . Для воды показано, что уменьшение ρ примерно на Δ ρ = 0,2 г / см 3 желательно для увеличения D в два раза при T = 300 K 22 .Для органических жидких электролитов наши результаты показывают пятикратное увеличение D , когда ρ уменьшается менее чем на 0,1 г / см 3 при T = 300 К. Удивительно, что D быстро меняется с относительно небольшая модификация ρ . Кроме того, D для ЕС 20% при ρ = 1,2677 г / см 3 показывает сравнимую величину D для ЕС 50% при ρ = 1,3219 г / см 3 . Таким образом, наши результаты показывают, что для улучшения D корректировка ρ может быть лучшей стратегией, чем уменьшение фракции ЭК.Последний, как известно, является традиционным методом, принятым для увеличения коэффициента диффузии (или уменьшения вязкости) электролитов. В наших результатах небольшое изменение ρ , такое как Δ ρ с ρ = 1,3446 г / см 3 до 1,3219 г / см 3 показывает большее увеличение D для Li + , чем изменение доли ЭК с 50% до 20%. Эта ситуация аналогична для других компонентов и более высокой температуры. Обратите внимание, что небольшое изменение плотности на самом деле требует большого изменения давления.В нашем случае давления находятся в диапазоне от менее 1 МПа до нескольких сотен МПа в соответствии с ρ . Для жидкого ацетонитрила тот же диапазон давлений был экспериментально исследован, и скорость изменения для D в нашем случае намного больше, чем для жидкого ацетонитрила 24 .

Чтобы увидеть, как ρ влияет на активационный барьер для диффузии, мы теперь исследуем температурную зависимость D для всех компонентов электролита для трех различных плотностей 19 , как показано на.На графике Аррениуса D хорошо вписывается в форму Аррениуса, D = D 0 exp (- E a / k B 1 T) , где D 0 — это предварительный фактор, а k B — постоянная Больцмана. Мы обнаружили, что абсолютная величина наклона подобранной линии уменьшается при уменьшении ρ . В, мы вычисляем энергию активации E a для диффузии из температурной зависимости Аррениуса D 21 , 25 .Наши результаты показывают, что E a при ρ = 1,3446 г / см 3 значительно больше, чем E a при ρ = 1,2568 г / см 3 . Отношение γ для E a при ρ = 1,3446 г / см 3 до E a при ρ = 1,2568 г / см 3 дает примерно γ = 1,34 для иона Li + , 1.33 для иона PF 6 , 1,34 для EC и 1,37 для DMC соответственно. Кажется, что E a увеличивается с той же скоростью для всех компонентов электролита, как ρ . Наши результаты показывают, что уменьшение ρ приводит к значительному уменьшению E a для диффузии. Обратите внимание, что величины E a для всех компонентов показывают Li + > PF 6 > EC> DMC, и это объясняет, почему DMC является самым быстрым компонентом, а ион Li + самый медленный 13 .

Температурная зависимость констант диффузии.

На графике Аррениуса показаны константы диффузии D каждого компонента электролита, ( a ) a Li + иона, ( b ) a PF 6 иона, ( c ) EC и ( d ) DMC, для EC 50% при трех плотностях: ρ = 1,2568, 1,3028 и 1,3446 г / см 3 . Все данные хорошо вписываются в форму Аррениуса,. Результаты показывают, что наклон аппроксимации увеличивается по мере увеличения .Сплошные линии — ориентиры для глаз. ( e ) Энергии активации E a для диффузии иона Li + , иона PF 6 , EC и DMC в зависимости от плотности ρ для EC 50% , который рассчитывается по наклону графика Аррениуса. Ясно, что это показывает, что E для всех компонентов электролита уменьшается по мере уменьшения ρ .

При описании самодиффузии Цванциг интерпретировал диффузию как пересечение энергетического барьера от одного локального минимума энергии до одного из других локальных минимумов энергии в энергетическом ландшафте во всем фазовом пространстве 26 .Энергетический ландшафт системы создается в каждый момент обновленными координатами и импульсами систем. С точки зрения энергетического ландшафта, уменьшение ρ может уменьшить энергетический барьер между локальными минимумами энергии, так что диффузия может быть усилена. По мере увеличения T влияние ρ будет уменьшаться, поскольку тепловая энергия становится достаточно большой для пересечения барьера. Наши результаты хорошо согласуются с интерпретацией Цванцига диффузии.

Помимо D , мы вычисляем ионную проводимость λ , определяемую как 13 , 17 , 27 , 28

, где z — заряд иона в единицах элементарный заряд e и представляет собой среднее по ансамблю. Суммирование ведется по всем ионам системы. Как показано на фиг. λ для ЕС 50%, существенно увеличивается при уменьшении ρ . При уменьшении ρ до ρ = 1.2568 г / см 3 от 1,3446 г / см 3 , λ увеличивается почти в пять раз, что на ту же величину, что и в D . В сочетании с результатами D интересно, что λ также демонстрирует сильную чувствительность на ρ . Мы также обнаружили, что когда ρ становится 1,3028 г / см, 3 , λ для EC 50% показывает величину, аналогичную величине для EC 20%. Известно, что из-за конкуренции между подвижностью и спариванием ионов оптимальная доля растворителя ЭК для получения максимума в λ находится между 20% и 30% 1 .Наши результаты показывают, что существует альтернативный способ улучшения λ без изменения соотношения растворителей в смеси электролитов. А именно, регулировка обеспечивает более сильное воздействие на D и , чем изменение соотношения электролитов в смеси растворителей. Предположительно, быстрое увеличение D при уменьшении ρ приводит к неожиданной чувствительности λ на ρ .

Ионная проводимость.

На графике как функция плотности ρ показана ионная проводимость λ при температуре T = 300 K для отношения смеси растворителей EC 50%. Для сравнения мы также приводим λ для EC 20%. Подобно постоянной диффузии D, λ показывает существенную зависимость ρ. λ для EC 20% аналогично λ при ρ = 1,3219 г / см 3 для EC 50%.

Теперь остается вопрос, какие свойства могут быть связаны с чувствительностью D и λ на ρ .

Сольватационная структура

Затем мы исследуем влияние плотности на сольватную структуру иона Li + . Мы вычисляем (кумулятивный) координационный номер n ( r ), определенный как 11 , 27 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33

где g ( r ) — функция радиального распределения (RDF). В, мы демонстрируем n ( r ) как функцию расстояния r от иона Li + для EC 50% и EC 20%.Как показано на фиг.4, сольватационная структура иона Li + сильно отличается в зависимости от соотношения растворителей EC и DMC 8 , 29 , 30 , 34 . Здесь следует отметить, что графики n ( r ) для всех исследованных нами плотностей EC 50% практически перекрываются друг с другом, что позволяет предположить, что на сольватную структуру иона Li + изменение не влияет. из ρ . In, сольватационное число N c в первой сольватной оболочке, определяемое как значение n ( r ) на первом плато in, остается постоянным при изменении ρ .Количество каждого компонента в первой сольватной оболочке также одинаково для всех исследованных нами плотностей. Небольшое изменение ρ не вызывает реорганизации сольватной структуры иона Li + для данного соотношения растворителей в электролитах.

Сольватационная структура иона Li + .

( a ) Кумулятивные координационные числа n ( r ) иона PF 6 , EC и DMC как функция расстояния r от иона Li + при температуре T = 300 K для соотношений смеси растворителей EC 50% при плотности ρ = 1.3446 г / см 3 и EC 20% при плотности ρ = 1,2677 г / см 3 . Сплошные и пунктирные линии обозначают случаи ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Обратите внимание, что мы вычисляем n ( r ) из положений атома P для иона PF 6 и карбонильного атома кислорода O как для EC, так и для DMC. ( b ) Зависимость сольватационного числа N c в первой сольватной оболочке иона Li + от плотности ρ при температуре T = 300 K.Закрашенные и полые символы обозначают случаи ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Затем мы представляем функцию плотности вероятности P ( n ) иона Li + , которая представляет плотность вероятности для иона Li + иметь n соседей в первой сольватной оболочке для каждого соседа. из ( c ) общее количество, ( d ) a PF 6 ion, ( e ) EC и ( f ) DMC.

Далее мы изучаем функцию плотности вероятности P ( n ) для иона Li + , чтобы иметь n соседей в первой сольватной оболочке.Он описывает, сколько ионов Li + имеет n соседей в сольватной оболочке. Поскольку n ( r ) и N c представляют собой значения, усредненные по общему количеству ионов Li + , подробное описание распределения состава в сольватной оболочке полезно для лучшего понимания сольватационная структура. В, мы демонстрируем P ( n ) для соседей из общего числа, PF 6 иона, EC и DMC, соответственно.Следует отметить, что P ( n ) показывает одинаковое распределение для всех плотностей EC 50%, тогда как он показывает большую разницу в отношении изменения доли EC. Как для ЕС 50%, так и для ЕС 20%, большинство ионов Li + имеют всего 6 соседей в сольватной оболочке. В то время как один или два аниона расположены в первой сольватной оболочке для EC 20%, ионы Li + без анионов в оболочке становятся большинством для EC 50%. Процент ионов Li + является наибольшим при наличии одного или двух ЭК для ЭК 20%, но четырех или пяти ЭК для ЭК 50%.Для DMC P ( n ) показывает максимум на двух DMC для EC 20%, тогда как популяция ионов Li + с одним DMC составляет большинство для EC 50%. Наши результаты показывают, что сольватационная структура иона Li + сильно зависит от соотношения растворителей в смеси, но не зависит от изменения ρ . Таким образом, существенное увеличение D и λ при уменьшении ρ не сопровождается изменением сольватационной структуры.Это означает, что можно увеличить подвижность электролитов, регулируя ρ без нарушения сольватационной структуры иона Li + .

Динамика сольватации

Теперь исследуем динамические свойства в первой сольватной оболочке иона Li + . Распределение времени пребывания (RTD) R ( t ) описывает долговечность первой сольватационной оболочки иона Li + . Мы определяем время пребывания как время, в течение которого объект впервые покидает первую сольватную оболочку иона Li + .Обратите внимание, что из результатов n ( r ) в, мы используем определение первой сольватной оболочки иона Li + в виде круга с центром ионом Li + с радиусом 3,0 нм для карбонильный кислород EC и DMC. В, мы представляем RTD EC и DMC при T = 300 K для различных плотностей EC 50%. Это ясно показывает, что RTD затухает быстрее при уменьшении ρ для обоих растворителей. Это означает, что растворители в первой сольватной оболочке легче заменить другими при более низких ρ .Поскольку сольватационная структура не зависит от небольшого изменения ρ , мы предполагаем, что тот же самый тип растворителя заменит существовавший ранее. RTD для EC 50% с плотностями ниже ρ = 1,3446 г / см 3 распадается быстрее, чем один для EC 20% как для EC, так и для DMC, что позволяет предположить, что долговечность сольватной оболочки снижается при низких ρ в ЕС 50%, чем в ЕС 20%.

Время пребывания в сольватационной оболочке Li + .

Распределение времени пребывания R ( t ) ( a ) EC и ( b ) DMC в первой сольватной оболочке иона Li + при температуре T = 300 K .Сплошные линии обозначают случаи ЕС 50% для различных плотностей, а пунктирная линия представляет случай ЕС 20% при плотности = 1,2677 г / см 3 . Далее показаны характерные времена пребывания τ R ( c ) EC и ( d ) DMC в зависимости от плотности ρ при температурах T = 300 K и 400 K. Для сравнения , мы также представляем τ R для EC 20%.

Поведение RTD можно понять по характерному времени пребывания τ R , определяемому 35 как

При T = 300 K характерное время пребывания при ρ = 1.3446 г / см 3 для EC 50% составляют примерно 44,7 пс и 38,4 пс для EC и DMC, соответственно, и уменьшаются до 21,5 пс и 17,5 пс при уменьшении плотности до ρ = 1,2568 г / см 3 , как показано в . При T = 400 K, τ R уменьшается с 15,0 пс и 13,2 пс до 9,7 и 8,2 пс для EC и DMC соответственно. Для обеих температур τ R показывает значительную зависимость от ρ , указывая на то, что чувствительность D к ρ тесно связана с продолжительностью сольватационной оболочки в дополнение к энергии активации E для распространения.

Поскольку RTD описывает быструю кинетику динамики сольватации 35 , теперь мы исследуем медленную кинетику длительности сольватационной оболочки иона Li + . Чтобы охарактеризовать динамику сольватации в долгосрочном масштабе, мы определяем функцию корреляции резиденций (RCF) C ( t ) 17 , 35 как

, где h ( t ) равно единице, когда объект находится внутри первой сольватационной оболочки иона Li + , и в противном случае h ( t ) равно нулю.В то время как RTD представляет собой непрерывное время пребывания, в течение которого растворитель в сольватной оболочке постоянно остается нетронутым, RCF описывает прерывистое время пребывания с точки зрения того, что растворитель в сольватной оболочке остается неизменным только в момент времени t , при условии, что он был неповрежденным. в момент времени t = 0. В, мы представляем RCF EC и DMC при T = 300 K для различных плотностей EC 50%. RCF показывает поведение, аналогичное RTD, в отношении ρ .Это просто показывает, что RCF спадает быстрее при более низких ρ .

Время корреляции нахождения в сольватационной оболочке Li + .

Функции корреляции резиденций C ( t ) ( a ) EC и ( b ) DMC в первой сольватной оболочке иона Li + при температуре T = 300 K Сплошные линии обозначают случаи ЕС 50% для различных плотностей, а линия с кружками представляет случай ЕС 20% при плотности ρ = 1.2677 г / см 3 . Далее показаны характерные времена корреляции нахождения τ C ( c ) EC и ( d ) DMC в зависимости от плотности ρ при температурах T = 300 K и T = 400 К для ЕС 50%. Для сравнения мы также приводим τ C для EC 20%.

Теперь мы определяем время корреляции пребывания τ C как время, необходимое для распада C ( t ) с коэффициентом e 35 .При T = 300 K время корреляции пребывания EC находится в диапазоне от 3 до 10 нс, а для DMC оно находится в половинном значении τ C EC. При T = 300 K время корреляции пребывания EC уменьшается с τ C = 9,3 нс до 3,0 нс при уменьшении плотности с ρ = 1,3446 г / см 3 до 1,2568 г / см 3 . При повышении температуры до T = 400 K, τ C становится меньше 1 нс во всем исследованном нами диапазоне плотностей.Для DMC поведение τ C по отношению к ρ такое же, как и для EC, даже несмотря на то, что τ C DMC меньше τ C ЕС для обеих температур. Уменьшение τ C при уменьшении ρ означает, что разрушение и преобразование сольватной оболочки иона Li + происходит чаще при уменьшении ρ .Поскольку медленная кинетика динамики сольватации тесно связана с динамикой диффузии 35 , это указывает на то, что чувствительность D на ρ связана с долговечностью сольватной оболочки.

Обсуждение

Повышение подвижности электролитов имеет решающее значение для работоспособности аккумулятора. Обычным способом увеличения подвижности при заданной температуре было увеличение доли линейных карбонатов в бинарных растворителях электролитов 17 .Однако увеличение количества линейных растворителей ограничивается образованием пар ионов из солей, вызывая снижение ионной проводимости. Поэтому было очень интересно найти оптимальное соотношение смесей растворителей, обеспечивающее максимальную ионную проводимость. В этом аспекте наши результаты показывают, что плотность электролитов может оказывать сильное влияние на динамику электролитов. Даже влияние плотности может иногда приводить к более впечатляющим результатам, чем соотношение растворителей в смеси.

Наше исследование фундаментальных свойств объемных электролитов показывает, что органические жидкие электролиты, состоящие из ЭК и ДМК, имеют большую чувствительность диффузионной динамики к плотности, чем другие жидкости 22 , 24 , 36 .Хотя небольшое изменение плотности значительно изменяет энергию активации диффузии, оно не вызывает реорганизации сольватационной структуры иона Li + . Скорее, уменьшение плотности вызывает более быструю динамику сольватации как в краткосрочном, так и в долгосрочном масштабе. Это указывает на то, что разрушение и преобразование сольватной оболочки иона Li + происходит быстро при уменьшении плотности. Уменьшение плотности, то есть увеличение молярного объема, дает больше возможностей для диффузии и больше шансов прервать сольватационную оболочку растворителями вне оболочки.Связывание растворителей с катионом обычно является одной из основных причин придания вязкости системе 37 , 38 , 39 . Таким образом, частое преобразование сольватной оболочки будет способствовать увеличению коэффициента диффузии. Это объясняет чувствительность коэффициента диффузии к плотности.

Несмотря на то, что плотность может значительно повлиять на мобильность системы, мы хотели бы отметить, что она не приводит к прямому улучшению производительности батареи. Например, число переноса, доля общего тока, переносимого данной ионной разновидностью, является одним из основных свойств, характеризующих эффективность электролитов 40 , 41 .В этом случае число переноса не увеличивается быстро при уменьшении плотности, поскольку константы диффузии как катионов, так и анионов растут с одинаковой скоростью. Наши результаты, однако, указывают на тот факт, что плотность может играть роль в повышении мобильности. Наконец, наше фундаментальное исследование объемных электролитов предложит интригующий момент для понимания и проектирования электролитов литий-ионных аккумуляторов.

Методы

Мы провели обширное молекулярно-динамическое моделирование неводных электролитов литий-ионных аккумуляторов, состоящих из раствора 1 M соли LiPF 6 в бинарной смеси растворителей EC и DMC.Мы провели все моделирование с использованием пакета моделирования MD, LAMMPS 42 . Мы реализовали силовое поле OPLS / AA для описания молекулярного взаимодействия растворителей. Мы рассчитали дальнодействующие взаимодействия, используя алгоритм частицы-частицы (PPPM). Моделирование выполняется в ансамбле NVT , где N, V ​​ и T — количество молекул, объем и температура соответственно. Линейный размер симулятора составляет L, = 5.От 2672 нм до 5,3872 нм в зависимости от плотности. Во время моделирования мы поддерживали постоянную температуру с помощью термостата Нозе-Гувера. Мы применяли периодические граничные условия во всех трех направлениях окна моделирования. Мы использовали 1 фс в качестве временного шага моделирования.

Мы исследовали соотношение смеси растворителей EC: DMC = 50%: 50% и 20%: 80% (в об.%). Если две системы имеют одинаковый объем и одна не учитывает эффект смешения двух систем, конечные плотности двух смесей растворителей на основе индивидуальных плотностей EC и DMC 1 , 5 равны ρ = 1.3446 г / см 3 и 1,2677 г / см 3 (включая соль LiPF 6 ) для ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Поскольку смешанная плотность бинарных растворителей, используемых в экспериментах, оказывается ниже, чем указанная выше плотность 21 , мы выбрали еще пять случаев более низких плотностей ρ = 1,2568, 1,2709, 1,2852, 1,3028 и 1,3219 г / см 3 для ЕС 50%, чтобы исследовать, как плотность влияет на динамику системы, и сравнить с результатами для смеси растворителей с ЕС 20%.

Приближение к пределам напряжения и плотности энергии для химии калиево-селеновых батарей в концентрированном электролите на основе эфира

Калий-селеновые (K-Se) батареи

предлагают довольно высокое теоретическое напряжение (∼1,88 В) и плотность энергии (∼1275 Вт · ч кг Se −1 ). Однако на практике их рабочее напряжение пока ограничено ~ 1,4 В, что приводит к недостаточному использованию энергии и пониманию механизмов.Здесь впервые продемонстрировано, что батареи K – Se, работающие в концентрированных электролитах на основе эфира, следуют определенным реакционным путям, включающим обратимые ступенчатые реакции превращения Se в K 2 Se x ( x = 5, 3, 2, 1). Присутствие окислительно-восстановительных промежуточных продуктов K 2 Se 5 при ∼2,3 В и K 2 Se 3 при ∼2.1 В, в отличие от предыдущих отчетов, обеспечивает рекордно высокое среднее напряжение плато разряда (1,85 В) и плотность энергии (998 Вт ч кг Se -1 или 502 Вт ч кг K2Se -1 ), что приближается к теоретическим пределам и превосходит те, о которых сообщалось ранее, для батарей Na / K / Al-Se. Более того, экспериментальный анализ и расчеты из первых принципов показывают, что эффективное подавление вредного растворения / перемещения полиселенида в концентрированных электролитах вместе с высокой электронной проводимостью Se / K 2 Se x обеспечивает быструю реакцию. кинетика, эффективное использование Se и длительная циклическая обработка до 350 циклов, которые неосуществимы ни в аналогах K – S, ни в батареях K – Se с электролитами с низкой / умеренной концентрацией.Эта работа может проложить путь к пониманию механизмов и полному использованию энергии химии батарей K – Se.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *