Чем заправляют аккумуляторы: Сухозаряженный аккумулятор — ввод в эксплуатацию :: АвтоМотоГараж

Содержание

Сухозаряженный аккумулятор — ввод в эксплуатацию :: АвтоМотоГараж

Что такое сухозаряженная аккумуляторная батарея (АКБ)? Это «сухая», не содержащая электролит батарея. Пластины в такой АКБ — заряжены перед сборкой на заводе-изготовителе (в процессе производства они проходят «формовку»: зарядку, промывку и просушку в потоке горячего воздуха). При хранении, и до ввода в эксплуатацию заливные отверстия герметично закрыты пробками (или специальной лентой) это необходимо для предохранения пластин аккумулятора от разрушения. Сухозаряженная АКБ может храниться  до трёх – пяти лет. Хранить залитую и заряженную АКБ в режиме «бездействия» более 6 мес. не рекомендуется.

Ниже пошагово описаны действия, которые необходимо выполнить для приведения в рабочее состояние сухозаряженной АКБ.

Примечание:

  • Не пренебрегайте защитными средствами от агрессивного воздействия электролита (очки, резиновые перчатки, кислотостойкая одежда, головной убор и обувь). В случае попадания электролита на кожу промойте пораженные места водой и затем – раствором питьевой соды для нейтрализации. Рекомендуется заранее перед заливкой приготовить раствор питьевой соды (например, в ведре) и ветошь.
  • Запрещается подключение в электрическую схему незалитого электролитом аккумулятора!
  • При заливке температура аккумулятора и электролита должна быть не ниже 15 градусов.

Рассмотрим ввод в эксплуатацию сухозаряженной аккумуляторной батареи GTX14-BS:

Итак поэтапно:

Аккумулятор и ёмкость с электролитом:

1. Открыть суфлирующее отверстие:

2. Удалить защитную ленту с отверстий банок аккумулятора:

3. Далее необходимо распаковать емкость с электролитом. В моем случае это было похоже на луковицу (мягкая упаковка, картонная коробка герметично обмотанная скотчем, полиэтиленовый пакет замотанный скотчем, полиэтиленовый пакет на струнном замке типа zip-lock и последним был запаянный полиэтиленовый пакет):

4. Снимаем пластиковую планку-пробку батареи с ёмкости с электролитом и аккуратно  удаляем защитную фольгу с выводных отверстий:

5. Берём в одну руку АКБ, переворачиваем (держим АКБ в перевёрнутом виде). В вторую руку берём ёмкость с электролитом. Далее неспеша к заливным отверстиям АКБ подносим ёмкость с электролитом, вставляем в эти отверстия и аккуратно переворачиваем всю конструкцию (см. ниже):

6. Ждём когда весь электролит перельётся из ёмкости в АКБ:

Банки аккумулятора должны быть заполнены электролитом с плотностью 1,28 кг/л до отметки на корпусе (при её наличии) или 3-5 мм над пластинами. Использование электролита большей плотности приводит к быстрому выходу батарей из строя.

7. После извлекаем пластиковую ёмкость, и даём аккумулятору пропитаться в течении  30-60 минут. Затем слегка нужно покачать АКБ, и при необходимости долить электролит. При повышении температуры более 20 °С необходимо дать время для остывания батареи. Не ранее, чем через 20 мин., и не позже, чем через 2 часа после заливки, необходимо проконтролировать плотность электролита. Если она не менее 1,25 г/см.куб., то батарея готова к эксплуатации. В противном случае, а также при напряжении без нагрузки менее 12,5 В, батарею необходимо подвергнуть зарядке от стационарного зарядного устройства.

8. Закрываем отверстия АКБ планко-пробкой, и при необходимости удаляем с поверхности аккумулятора частицы электролита:

9. По завершению всех выше перечисленных операций суфлирующее отверстие необходимо закрыть.

Перед подключением АКБ в цепь питания необходимо очистить от окислов  клеммы шлифовальной бумагой (по ситуации) и обязательно обработать их смазкой типа Литол 24.

Примечание:

В случае необходимости подзарядку АКБ необходимо проводить согласно как инструкции по эксплуатации на зарядное устройство так и на АКБ. И не забудьте извлечь пробки для обеспечения хорошей вентиляции.

Аккумуляторы холода? Это удобно — разбираемся подробнее

Аккумулятор холода – устройство для охлаждения, являющее собой контейнер, в которое помещено вещество с большой теплоёмкостью. Подобные аккумуляторы применяют в так называемых сумках-холодильниках, автомобильных холодильниках, в специальных емкостях, поддерживающих постоянную температуру. В силу этого устройства называют термосумками, автохолодильниками и другими аналогичными понятиями. Впрочем, такие названия нельзя считать правильными. Аккумулятор холода – только компонент указанных приспособлений. По-другому его можно именовать охлаждающим элементом. Рассмотрим детальнее механизм работы подобного элемента.

Действующее вещество в приспособлении – раствор карбоксиметилцеллюлозы. Его хранят в морозильной камере, чтобы он охладился до температуры, приемлемой в эксплуатации. Раствор выполняет связующую функцию, препятствуя размораживанию. Также помещают краситель, придающий голубой (морозный) цвет. Сумки с аккумуляторами холода применяют водители авто, туристы, фанаты путешествий и различные иные категории деятельных и энергичных людей. В термосумках удобно хранить пищевые продукты и напитки, которые за счет поддержания постоянной температуры остаются свежими, полезными, и не утрачивают необходимых вкусовых качеств. Вместе с продуктами вкладывают пакеты из крепкого пластика с тем самым, вышеуказанным, раствором карбоксиметилцеллюлозы. Таким образом удается сохранить первоначальное состояние продуктов.

Востребованные в настоящий момент экземпляры с силиконовым наполнителем поддерживают температуру в термосумке на уровне 0–5 градусов на протяжении нескольких суток. Современные охлаждающие элементы делают с применением безопасных, экологически чистых, материалов. Такие компоненты не причиняют никакого вреда еде, а значит, не нанесут ущерб здоровью человека. При соблюдении всех правил эксплуатации аккумулятор холода служит фактически пожизненно. Если сумка-холодильник имеет большую емкость, то, вероятно, понадобятся несколько охлаждающих приспособлений. Тогда один аккумулятор помещают на самое дно, один в верхней части, и еще несколько между слоями продуктов.

Устройства выручают в ситуациях, когда нужно хранить скоропортящиеся и замороженные продукты, если размораживается холодильник, либо произошло его аварийное отключение. На 10 литров объема бокса используется порядка 600 грамм аккумуляторов холода – именно такую пропорцию рекомендуют.

Из чего состоят аккумуляторы холода

Приспособление состоит из двух основных компонентов:

  • пластиковая емкость;
  • раствор, который помещается в контейнер.

Раствор, кроме, собственно, воды и уже упомянутого вещества карбоксиметилцеллюлозы, может включать в себя:

  • глицерин;
  • изопропиловый спирт;
  • поваренную соль.

Все такие химические соединения помогают увеличить теплоёмкость воды. Температура раствора опускается ниже нуля градусов по Цельсию, и тем самым удается сохранить питье и пищевые продукты. По сути, сперва происходит аккумулирование холода, а после он воздействует на пищу и другие охлаждаемые объекты.

Какие бывают аккумуляторы холода

По составу раствора аккумуляторы подразделяются на такие виды:

  • Силиконовый. Данный вариант применяется в термосумках. Это очень действенные модели, которые в состоянии неделями поддерживать нулевую температуру в контейнере. Зачастую подобные экземпляры продают в плёночных пакетах с наполнителем;
  • Гелевый. Такой вариант обычно используют в автомобильных холодильниках. Одним из немаловажных преимуществ является то, что гелевый наполнитель не вытечет из контейнера при его повреждении. При этом такие модели могут как понижать, так и повышать температуру. Считаются самыми безопасными и эффективными аккумуляторами холода;
  • Солевой. Такие модели применяются для поддержания особо низких температур в термической емкости. Дают возможность в течение суток сохранять температуру объектов до десяти градусов ниже нуля. «Минус» этого вида очевиден – если произойдет повреждение емкости и излитие жидкости наружу, охлаждаемые продукты могут испортиться. Достоинство в том, что воду можно доливать по мере потребности.

Как использовать аккумуляторы холода

Аккумуляторы холода запросто применяются в бытовых холодильниках. Благодаря им стабилизируется температура в морозильной камере. В итоге компрессор реже включается и выключается. За счет этого повышается мощность заморозки и время сбережения продуктов в холодильнике при отключении его от электропитания. Также можно применять в изотермических камерах при продаже мороженого, пива, газированной воды, а также иных товаров, которые должны быть охлажденными. Еще одна сфера применения аккумуляторов холода – медицина. Таким образом можно сохранять кровь, ткани человеческого организма, всевозможные вакцины, лекарства и другие объекты.

Как заряжать аккумуляторы холода


Пользоваться такими устройствами довольно элементарно. Сперва аккумулятор какое-то время хранят в морозильной камере, дабы температура наполнителя достигла требуемого значения. Обычно хватает от четырех до восьми часов. После его помещают в термический контейнер вместе с продуктами. Само размещение внутри сумки либо бокса не представляет важности. Главное, чтобы происходил контакт, а помещать можно как на дне, так и по бокам контейнера. Взаимодействуя с едой, аккумулятор отбирает у нее тепло и сохраняет необходимое состояние пищевых продуктов. После применения охлаждающий элемент извлекают, промывают водой и повторно кладут в морозильную камеру. Если продолжительное время аккумуляторы никак не эксплуатируются, рекомендуется поместить их в морозилку либо другое прохладное, защищенное от солнца, место.

Сколько держит аккумулятор холода

Аккумулятор способен хранить холод довольно продолжительное время, в зависимости от объема охлаждающего вещества и качества теплоизоляции. Надежная термическая сумка хранит продукты свежими в течение срока от одного до нескольких дней. Если вы оказались на пляже в знойный день, это время, конечно, сокращается. Но все равно такого периода в итоге достаточно, чтобы можно было сберечь бутерброды с колбасой, мороженое, холодные напитки и другую еду.

Обзор аккумуляторов холода

Рассмотрим пару примеров охлаждающих элементов.

Заменитель льда Арктика АХ-300

Модель представляет собой средство для нагнетания холода и увеличения срока хранения продуктов с низкой температурой. Это плоская пластиковая емкость, содержащая в себе жидкость синеватого оттенка. Состав жидкости таков, что аккумулятору обеспечена максимальная теплоемкость. При этом аккумулятор сберегает наибольшее количество холода и эффективно передает его продуктам, которые требуется сохранять.

Объем модели – 300 миллилитров. Рассчитан на поддержание температуры в емкости, объем которой составляет 10 литров. Холод в морозильной камере удерживается от шести до десяти часов, зависит от температуры внутри морозилки. Срок службы аккумулятора не ограничен, если только емкость остается герметичной. Размеры аккумулятора составляют 20 х 115 х 180 миллиметров.

Применение изотермического контейнера в комплекте с аккумулятором холода АХ-300 поможет вам решить проблему испорченной и несвежей еды. Таким образом можно запросто хранить следующие продукты:

  • овощи;
  • молоко;
  • фрукты;
  • мясо;
  • рыбу.

Компоты, соки, йогурт, бутерброды – все это всегда остается свежим и не теряет необходимых вкусовых качеств. Поддерживайте низкую температуру для мороженого, пива, других напитков за счет наличия высокоэффективного охлаждающего элемента. Теперь не проблема отправиться на пляж или в поход, ведь еда остается в порядке и не испортится за время вашего отдыха. Не нужно ни в чем себе отказывать, и пусть пикник будет полон впечатлений!

Аккумулятор холода и тепла Ezetil SoftIce (200 г)

Аккумуляторы температуры сделаны в виде прозрачных, герметично закрытых пакетов из полиэтилена. Внутри есть гелевый наполнитель голубого либо прозрачного цвета. Качества геля позволяют в режиме заморозки удерживать мягкость пакета и применять его в требуемой форме.

Размеры модели составляют 120х10х180 миллиметров. Вес – 200 грамм. В режиме охлаждения температура может быть понижена до 18 градусов мороза. Для этого необходимо спрятать изделие в морозилку и хранить там не менее двух часов перед использованием. В режиме нагрева аккумулятор кладут на горячий предмет, к примеру, на батарею. Также можно разогреть в микроволновой печи. В печи можно греть только в емкости с водой. Нужно, чтобы аккумулятор был полностью покрыт водой. Время нагрева не должно превысить пару минут.

Модель применяется для поддержания постоянной температуры в термосумках, изотермических контейнерах, а также для охлаждающих либо согревающих компрессов. Состав раствора производители хранят в тайне. Расчет необходимого количества аккумуляторов ведется, исходя из применения 200 грамм изделия на 6 литров объема термоконтейнера. Если аккумулятор поместить в открытое пространство, он в состоянии сохранять разницу температур в 20 градусов на протяжении трех часов.

Выводы

Аккумуляторы холода – это очень полезные, удобные приспособления для поддержания постоянной температуры продуктов и напитков. Прекрасная находка для туристов, любителей пикников, вылазок. Выручит вас в жаркий летний день при походе на пляж. Изделиями довольно легко пользоваться, кроме того, срок службы у них не ограничен. Кроме холода, такие устройства еще могут сохранять и тепло. Поэтому, если вы захотите полакомиться на природе горячей кукурузой, пирожками или пиццей – сделать это реально. Всегда свежие продукты в любое время обеспечивает применение таких незаурядных приспособлений.

Как эксплуатировать и заряжать гелевый аккумулятор

Для того чтобы начать разговор о преимуществах гелевого аккумулятора, нужно вначале разобраться что такое сам аккумулятор. По определению это источник тока, который многократно преобразовывает химическую энергию в электрическую и накапливает ее на продолжительный срок.

Разновидности аккумуляторов

Для бесперебойного питания используются четыре разновидности накопителей:

1. Стартерные автомобильные батареи, требующие проверки уровня электролита единожды в год и добавления дистиллированной воды по необходимости.
2. Стартерные автомобильные аккумуляторы необслуживаемые герметичные.
3. Стационарные батареи типа AGM.
4. Стационарные аккумуляторы типа GEL.

Последних две разновидности аккумуляторов можно устанавливать в жилых помещениях, а срок эксплуатации достигает 12 лет.

Absorptive Glass Mat (AGM) – распространенная технология, в которой применяется пористый заполнитель-сепаратор из стекловолокна, пропитанный электролитом, что позволяет добиться его состояния без жидкости.

Gelled Electrolite (GEL) – технология изготовления аккумуляторов, в которых состояние электролита напоминает гель. Данная субстанция получается путем добавления в него кремния. Это и есть т. н. гелевые аккумуляторы. Гелеобразный электролит в них позволяет достичь полной непроницаемости, а выделение газов осуществляется внутри разветвленной пористой системы геля. Такая технология позволяет свести обслуживание гелевого аккумулятора к нулю.

Преимущества и недостатки гелевых аккумуляторов

Плюсы

Во-первых, гелеобразный электролит не вытекает, что делает аккумулятор более безопасным и устойчивым к вибрациям. Данное качество позволяет устанавливать батарею вертикально.

Во-вторых, в отличие от кислотного электролита гелевый не разлагается, не кристаллизуется и коррозия не касается анодных пластин.

В-третьих, гелевый аккумулятор позволяет использовать его в нестандартных погодных условиях, к примеру, при –35 или при +50 градусах, а также во влажной среде.

В-четвертых, отлично держит кратковременный глубокий разряд.

В-пятых, активный материал, который используется в GEL аккумуляторах, увеличивает их емкость и сохраняет ее на стабильном уровне, что увеличивает срок эксплуатации батареи.

В-шестых, гелевый аккумулятор не выделяет газы, что в свою очередь снижает потерю массы электролита, а производительность аккумулятора возрастает.

Минусы

Эффективность рекомбинации газов в аккумуляторах со сгущенным электролитом несколько меньше (около 97%), чем в аккумуляторах типа AGM, в которых она превышает 99%.

Подвижность ионов из-за более плотной среды имеет более низкий показатель, что в свою очередь сказывается характеристике заряда-разряда гелевых аккумуляторов. Более того, при набросе нагрузки может прослеживаться частичный провал в напряжении, что приводит к активизации автоматики, защиты и неадекватному поведению всего оборудования.

Любой гелевый аккумулятор не переносит даже непродолжительного короткого замыкания. К примеру, при секундном замыкании двух полюсов обычным гаечным ключом, автомобильный гелевый аккумулятор моментально выйдет из строя.

При заряде гелевого аккумулятора током более 0,2 С10 возникает угроза «вспучивания» геля, так как эффективность рекомбинации меньше, а теплопроводность ограничена.

Высокое внутреннее сопротивление не позволяет снимать с гелевых аккумуляторов большие токи.

О некоторых особенностях автомобильных гелевых аккумуляторов можно узнать из видеоролика:

Зарядка гелевого аккумулятора

Сфера использования гелевых аккумуляторов простирается от автомобиля, сельхоз и мотто техники и солнечной батареи до многочисленных бытовых приборов. В правила эксплуатации гелевого аккумулятора входит и правильный заряд.

Когда устройство длительное время находится в простое, номинальная емкость медленно теряется и так же постепенно испаряется электролит. А так как гелевые аккумуляторы относятся к разряду необслуживаемых, то чаще всего их отправляют на свалку.

Однако, если гелевые аккумуляторы «умерли» не до конца, есть способ их «оживить». Вначале нужно провести тест, который покажет, есть ли шансы на выживание. Примечательно, что все это можно сделать своими руками.

Тест

Снять аккумулятор с устройства и замерить вольтметром остаточное напряжение. Если показатели не упали ниже 9 В, значит реанимировать батарею возможно. Нормальное напряжение колеблется в диапазоне 12,6-13,4 В.

Ремонт и восстановление

Инструментом с острым концом снять пластину или заглушки на верхней панели (зависит от типа АКБ).

Снять пробки с отверстий для залива.

Двухкубовым одноразовым шприцом набрать дистиллированную воду и при помощи иглы маленькими порциями заливать в отверстия, пока жидкость не покажется на поверхности. Дать отстояться около 3-х часов. Если вода полностью впиталась, добавить еще.

Затем, не закрывая заливные отверстия, подключить гелевую батарею к зарядному устройству, следя чтобы напряжение держалось на уровне 14-14,4 В, а величина тока не превышать 1/10 от емкости батареи. К примеру, при емкости 7 А/ч заряд тока должен быть не более 0,7 А. Превысив величину тока можно испортить гелевый аккумулятор, раздув его окончательно.

После заряда и периода отстоя должно получиться напряжение в пределах 12,6-12,8 В, тогда восстановление можно считать состоявшимся.

Отключить гелевый аккумулятор от зарядки, вытереть насухо «ловушки», закрыть резиновыми пробками и зафиксировать крышку верхней панели при помощи клея или скотча.

Для наглядности можно посмотреть видеоролик как восстановить гелевый аккумулятор:

Советы

Нужно обязательно контролировать вытекающий у заливных отверстий электролит: собирать шприцом и не допускать его выливания на борта корпуса аккумулятора.

При отсутствии прибора для зарядки, гелевая батарея присоединяется к клеммам прибора, на котором она был установлена. Остается включить прибор в электросеть.

После процедуры восстановления гелевого аккумулятора не рекомендуется класть его на бок или опрокидывать вверх тормашками.

Советы по эксплуатации

Прежде всего, нужно придерживаться правил указанных в эксплуатационном листке.

Также рекомендуется тренировать гелевый аккумулятор каждые 10 дней.

Каждые 2-3 года проводить ревизию, т.е. разбирать батарею и заправлять дистиллированной водой.

Все эти действия могут значительно увеличить срок эксплуатации гелевого аккумулятора.


Кислотные аккумуляторы; чтобы больше не было отвратительно читать то что люди о них пишут

Случайно узрел

статью

с комментариями к ней, и так злость во мне закипела по поводу безграмотности людей в области кислотных (свинцовых в простонародье) аккумуляторов, что не выдержал и решил написать «гикам» (чтобы быть гиком, как оказывается, мало купить дорогой телефон) краткую статью об аккумуляторах. С рассмотрением тех ошибок, которые мне постоянно мусолят глаза и вызывают праведное желание их исправить.

Начнем с названия. Я очень часто вижу что тремя буквами А-К-Б называют все что можно зарядить, абсолютно любой аккумулятор. Особенно тремя буквами люди любят называть аккумуляторы типа Li-ion. На самом-же деле АКБ аббревиатура от Аккумуляторная Кислотная Батарея. Под ними подразумевается лишь один тип аккумулятора — свинцовый кислотный. С современной точки зрения это название вызывает некоторый когнитивный диссонанс т.к. на данный момент значение слова «батарейка» т.е. гальванического элемента который зарядить нельзя перешло на слово «батарея». И получается как будто бы из-за слова «аккумуляторная» это аккумулятор который зарядить можно, а из-за слова «батарея» это как будто батарейка которую зарядить нельзя. В реальности-же батарея — просто цепь гальванических элементов и со словом «батарейка» имеет общий лишь корень.

Далее перейдем к некоторым мифам, а именно главный миф — АКБ для автомобиля имеет некие существенные отличия от АКБ для ИБП. И вот нельзя их применять и там и там.

С химической точки зрения любые АКБ абсолютно одинаковы. Как-же они устроены? Очень кратко — если аккумулятор заряжен, то один электрод представляет собой свинцовую решетку с нанесенной на нее пастой из PbO2, второй -такую-же решетку с пастой губчатого свинца. Электролитом служит раствор серной кислоты. В процессе разряда PbO2 восстанавливается и взаимодействуя с серной кислотой образует PbSO4. Свинец на другом электроде окисляется и опять-же образует PbSO4. В конце разрядки мы имеем обе решетчатые пластины заполненные (более или менее) сульфатом свинца. При зарядке аккумулятора происходит электролиз и из сульфата свинца вновь образуется диоксид и металлический свинец. Конечно-же, тут нужно подчеркнуть, что электроды при этом не равны и путать их полярность не стоит т.к. еще на стадии производства в намазку электродов вводятся соответствующие добавки, улучшающие их эксплуатационные свойства. При этом добавки полезные для одного электрода вредны для другого. В очень старые времена, где-то в начале прошлого века, в условиях простых аккумуляторов, вероятно, была допустима переполюсовка аккумулятора по ошибке или с какими-то целями и он какое-то время после этого работал. В том что она допустима сейчас я сомневаюсь.

Таких ячеек в 12В аккумуляторе 6 шт, в 6В — 3 шт. и т.д. Многих вводит в заблуждение значение напряжения на аккумуляторах. Причем значений напряжения номинального, заряда, разряда. С одной стороны, аккумуляторы называются 12В (и 6В, 24В тоже есть, по-моему, даже 4В изредка встречаются) но на корпусе тех-же аккумуляторов для ИБП производитель указывает напряжение выше 13.5В.

Например:


Тут мы видим, что в форсированном режиме напряжение заряда может быть аж 15В.

Все разъяснит кривая напряжения на АКБ:

Слева мы видим напряжение для аккумулятора из 12 ячеек (24В номинальных), 6 (12В номинальных) и, самое полезное, для одной ячейки. Там-же отмечены области нежелательных напряжений при разряде/ заряде. Из кривой можно сделать выводы:

1 Напряжение 12В, 24В и т.д. являются номинальными и показывают лишь число гальванических ячеек (путем деления на два) в батарее. Это просто название для удобства.

2 Напряжение при заряде могут достигать 2.5 В/ ячейку что для 12В аккумулятора соответствует 15В.

3 Напряжение заряженной батареи считается допустимым при значении 2.1-2.2 В/ячейку, что для 12В аккумулятора соответствует 12.6-13.2В.

Теоретически, батарею можно зарядить и до значений 2.4 В/ячейку или даже немного выше, однако, такая зарядка будет негативно сказываться как на состоянии электродов, так и на концентрации электролита. Однажды, перед сдачей в утиль, я легко зарядил 12В батарею до напряжения ок. 14.5В (уже не помню точное значение).

Итак, автор статьи с которой я начал, решил, что напряжение заряда автомобильной АКБ и АКБ от ИБП отличаются. Это неверно, у них одинаковый тип электродов и одинаковая концентрация серной кислоты в электролите (подобранная давным-давно экспериментальным путем, чтобы предоставлять максимальное напряжение и минимальном саморазряде). Однако, что-же происходит в батарее, почему ее нельзя заряжать при слишком высоком значении напряжения?

Почему в автомобильную АКБ нужно подливать воду, а в АКБ от ИБП не нужно? Эти вопросы позволяют нам плавно перейти в область напряжения разложения воды. Как я написал выше, при зарядке аккумулятора происходит электролиз. Однако, не весь ток расходуется на превращение PbSO4 в PbO2 и Pb. Часть тока будет неизбежно расходоваться и на разложение воды, составляющей значительную часть электролита:

2H2O = 2H2 + O2

Теоретический расчет дает значение напряжения для этой реакции ок. 1.2В. Напоминаю, что напряжение на ячейке при заряде заведомо более 2В. К счастью, активно вода начинает разлагаться только выше 2В, а в промышленности для получения водорода и кислорода из нее процесс ведут и вовсе при 2.1-2.6В (при повышенной температуре). Как бы то ни было, тут мы приходим к выводу, что в конце процесса заряда АКБ будет неизбежно происходить процесс разложения воды в электролите на элементы. Образующиеся кислород и водород попросту улетучиваются из сферы реакции. Про них бытуют следующие мифы:

1. Водород крайне взрывоопасен! Перезарядишь аккумулятор и как минимум лишишься комнаты где тот был!

На самом деле, водорода в процессе электролиза выделяется ничтожно мало по сравнению с объемом комнаты. Водород взрывается при концентрации от 4% в воздухе. Если мы допустим, что электролиз ведется в комнате размером 3*3*3 метра или 27 метров куб., то нам понадобится наполнить помещение 27*0.04=1.1 метров куб. водорода. Для получения такого количества h3 нужно было бы полностью разложить ок. 49 моль воды или 884 грамма ее. Если кто-то наблюдал электролиз, то поймет насколько это много. Или попробуем перейти ко времени. При силе тока в стандартной зарядке для крупногабаритных АКБ в 6А, уравнение Фарадея дает время, необходимое для получения этого количества водорода, аж 437 часов или 18.2 дня. Чтобы наполнить комнату водородом до взрывоопасной концентрации нужно забыть про зарядку на 2 с половиной недели! Но даже если это случится, концентрация серной кислоты просто будет расти пока ее раствор не приобретет слишком высокое сопротивление для жалких 12В зарядки и сила тока не станет ничтожной. Да и водород попросту улетучится.

Очень редко случаются взрывы непосредственно в корпусах крупногабаритных АКБ из-за того, что выделяющийся водород по какой-то причине не может покинуть замкнутого пространства. Но и в этом случае нечего страшного не бывает — чаще всего взрыва хватает только на небольшую деформацию верхней части корпуса, но не на разрыв свинцовых соединений. И АКБ еще может работать дальше даже после таких повреждений.

2. При электролизе может образоваться смертельно ядовитый и, не менее взрывоопасный чем водород, сероводород!

Не наш, периодически попадался миф в англоязычных постах. Теоретически конечно возможно подать такое большое напряжение и создать т.о. такую большую силу тока, что на катоде начнется процесс восстановления сульфат-иона. Напряжение для этого будет достаточным, а продукты восстановления не будут успевать диффундировать подальше от электрода и восстановление будет идти дальше. Но зарядка в пределах десятка-трех вольт и с ограничением силы тока в 6А на такое едва ли способна. Однажды, я наблюдал процесс восстановления сульфата до SO2, да, это возможно; однокурсницы по ошибке что-то сделали не то во время опыта. Но это большая редкость т.к. там концентрация серной кислоты была заметно выше той, что используется в АКБ, была иная конструкция электрода и иной его материал и, естественно, напряжения и сила тока были были непомерными. И SO2 не H2S.

3. При электролизе мышьяк и сурьма из материала решеток будут восстанавливаться до ядовитых арсина и стибина!

Действительно, решетки содержат относительно много сурьмы, мышьяка в современных решетках, вероятно, нет вообще. При работе АКБ та решетка на которой происходит восстановление, т.е. катод, разрушению не может подвергаться. Выделяйся даже каким-то образом стибин, он бы тут-же взаимодействовал с PbSO4, восстанавливая его до металла.

Однако, некоторая практическая неприятность тут есть. Газообразные водород и кислород могут увлекать за собой капельки электролита, создавая аэрозоль серной кислоты. Аэрозоль серной кислоты, даже концентрированной, для человека не опасен и просто вызывает кашель. Однако, серная кислота — кошмар для тканей и бумаги. Стоит даже небольшому количеству серной кислоты попасть на одежду и там обязательно появятся дырки или ткань разорвется по этому месту. Через недели, если кислоты много, через месяц, но одежда истлеет.

Так что газовыделения опасаться не стоит с бытовой точки зрения или стоит, но нужно ориентироваться именно на аэрозоль серной кислоты.

Итак, вода начала разлагаться на водород кислород, ее в электролите становится все меньше, что-же дальше? Если это АКБ в котором электролит просто налит в виде слоя жидкости, то начнется повышение саморазряда из-за повышения концентрации серной кислоты. Занятно, что это будет сопровождаться небольшим повышением напряжения (концентрация кислоты растет) на ячейке. Именно поэтому автовладельцы должны постоянно контролировать концентрацию серной кислоты в своих АКБ (при помощи ареометра) и доливать туда воду. Процедура доливания воды — необходимая часть процесса обслуживания любой АКБ. Кроме одного их типа, и мы сейчас об этом поговорим.

Иметь аккумулятор в котором болтается слой едкой, по отношению к металлам, жидкости конечно-же неудобно, а потому попытки избавиться непосредственно от жидкости предпринимались давно, начались чуть ли не в первой половине 20-го века. К слову сказать, не то чтобы слой серной кислоты прямо плескался вокруг электродов. В реальности она неплохо распределена между электродами и окружающими их сепараторами даже в дешевых моделях. Итак, первым вариантом было использование стекловолокна. Достаточно просто окружить электроды стекловолокном которое пропитано серной кислотой и большинство проблем решится. Этот тип АКБ носит название AGM (absorbent glass mat) и таких АКБ для ИБП подавляющее большинство. Хотя такие АКБ малого форм-фактора и зачастую позиционируются как те, которые можно эксплуатировать в любом положении, с этим нельзя вполне согласиться. Вскрытие крышки стандартного дешевого AGM аккумулятора показывает, что никаких особых крышек там нет, а следовательно, электролит от вытекания удерживают лишь капиллярные силы. Я почти уверен, что если погонять AGM аккумулятор перевернутым вверх дном, то уже после одной зарядки из него польется серная кислота под давление газов.

Второй распространенный тип интереснее, это т.н. гелевые АКБ. А получаются они благодаря следующему. Если подкислять растворимые силикаты, то будет происходить выделение кремневой кислоты:

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SiO2 + H2O

Если исходный раствор силиката не отличается качеством, то кремневая кислота будет выделяться в виде стекловидной массы, но если он достаточно чист, то кремневая кислота осадится в виде красивого куска однородного полупрозрачного геля. На этом и основан способ получения гелевых АКБ — простое добавление силикатов к электролиту вызывает его затвердение в гелеобразную массу. Соответственно, вытекать оттуда уже нечему и АКБ действительно можно эксплуатировать в любом положении. Сам по себе процесс образования геля не повышает емкости АКБ и не улучшает его качеств, однако, производители его используют при производстве наиболее качественных моделей, а потому эти АКБ отличаются высоким качеством и большей емкостью. Занятно, что в обоих случаях носителем электролита является SiO2 в той или иной форме.

Оба типа АКБ объединяются в славный тип VRLA — valve-regulated lead-acid battery который и применяется в ИБП. Формально они считаются необслуживаемыми и терпящими эксплуатацию в любом положении, но это не совсем так. Более того, многие уже встречались с эффектом, когда буквально несколько мл воды возвращают к жизни, казалось бы, дохлую АКБ от ИБП. Так получается, потому что и эти аккумуляторы не капли не застрахованы от электролиза воды в электролите, а следовательно, и пересыхания. Все происходит точно так-же, как в крупногабаритных АКБ. А вот самые дорогие и крутые необслуживаемые АКБ содержат катализатор для рекомбинации выделяющихся газов обратно в воду и вот уже у них корпус действительно выполнен абсолютно герметичным. Обращаю внимание, что по-настоящему герметичным и необслуживаемым может быть и аккумулятор типа AGM и GEL, но они-же могут ими и не быть и не содержать катализатора рекомбинации кислорода и водорода. Тогда, несмотря на казалось бы продвинутую конструкцию, пользователю придется либо чаще покупать новые аккумуляторы, либо доливать воду при помощи шприца.

Хотелось бы добавить несколько слов о режимах разряда. Производители АКБ указывают какой ток максимально допустим для той или иной модели, но нужно понимать, что аккумулятор — просто смесь химических веществ и ЭДС генерируется исключительно химическим путем. Это не конденсатор который, по электрогидравлической аналогии, можно сравнить с неким механическим сосудом (с гибкой мембраной). Хотя АКБ могут выдавать очень большие значения силы тока, в реальности они лучше всего эксплуатируются как раз при небольших токах, что в разряде, что в заряде. Поэтому ИБП, рассчитанные на заряды небольших АКБ, при работе с крупногабаритными будут заряжать их в наиболее щадящем режиме. Впрочем, в течении далеко не одних суток. Интересно обратить внимание на то, что чем выше мощность ИБП, тем больше аккумуляторов последовательно предпочитает собирать производитель. Тут все логично — большие токи разряда маленькие АКБ выдерживают очень плохо.

Подводя итоги:

1. Малогабаритные и крупногабаритные АКБ идентичны по устройству.

2. Для подавляющего большинства АКБ любого размера доливание воды является необходимой частью текущего обслуживания.

3. Лишь немногие из дорогих моделей АКБ содержат механизм рекомбинации газов и могут быть названы действительно необслуживаемыми.

4. Сам по себе водород, который выделяется при заряде (а это равно постоянной работе в ИБП) АКБ, не является существенной угрозой или проблемой.

5. Нужно очень внимательно работать с АКБ, тщательно избегая пролива даже малейших капель электролита, или лишитесь одежды.

6. Разряд и заряд малыми токами являются наиболее предпочтительными режимами эксплуатации АКБ.

Чем заправить аккумулятор от бесперебойника. Аккумуляторы от бесперебойника. Восстановление. Зарядное устройство для аккумуляторов

Всем привет! Наверняка, у многих людей дома лежат нерабочие свинцовые аккумуляторы, например, от бесперебойного блока питания. Обычно у таких аккумуляторов напряжение в порядке, но сила тока низкая. То есть под нагрузкой сразу идёт просадка вольтажа. У меня имеется два таких аккумулятора: один на 6 вольт, другой на 12. Если у вас тоже валяются без дела такие аккумуляторы, не выбрасывайте их, ведь скорее всего, их можно восстановить.

Необходимые компоненты

Для восстановления аккумулятора, нам понадобиться:

  1. Электролит (использую дистиллированную воду, так как это доступный и дешевый вариант)
  2. Шприц (можно купить за копейки в любой аптеке)

Первым делом, нужно открыть крышки на верхней части аккумулятора. Обычно они приклеены клеем.

На 6-ти вольтовых аккумуляторах обычно одна крышка, которая выглядит вот так:

Когда крышки сняты, нужно снять вторые, резиновые крышки. Их снять намного легче, чем предыдущие, так как они не приклеены. При снятии этих пластиковых крышек, главное запомнить, на какое место, какая крышка, это сэкономит ваше время при сборке.

В моем случае, на 6-ти вольтовом аккумуляторе — 3 крышки.

На 12-ти вольтовом 6 крышек.

Теперь берем электролит и наливаем его в какую-нибудь емкость, куда удобно будет опустить шприц. В моем случае, это пластиковый одноразовый стаканчик.

Далее, шприцем набираем жидкость и наливаем в каждую банку аккумулятора, поочередно. Наливаем до тех пор, пока материал, который внутри аккумулятора (стекловолокно), станет влажным и перестанет впитывать влагу. У меня ушло 2 шприца на каждую банку.

После заливки электролита, аккумулятор стал заметно тяжелее, чем был.

Сборка аккумуляторов

После этого ничего особенного, просто ставим аккумулятор на зарядку на длительное время. Таким способом, успешно восстановил свои 2 аккумулятора.

Так что, этот способ реально работает. Всем удачи и если остались вопросы — !

Восстановление аккумуляторов от UPS

Вероятно, у многих найдутся блоки бесперебойного питания (UPS), которые не работают по причине «убитого» аккумулятора. Ввиду определённых причин, аккумуляторы в бесперебойниках работают не так долго, как могут при правильных условиях эксплуатации.

Выбрасывать такие аккумуляторы нельзя, потому что они содержат свинец, который является тяжёлым металлом. Приобретение нового аккумулятора для UPSа часто нецелесообразно, потому что стоимость аккумулятора чуть меньше стоимости нового, более мощного бесперебойника.

Такой аккумулятор можно попытаться восстановить. Так как гелевые кислотно-свинцовые аккумуляторы являются необслуживаемыми, то нет никаких гарантий того, что восстановление будет успешным. Тем не менее, вероятность удачи высока и лучше попробовать восстановить аккумулятор, чем он будет лежать несколько лет и в итоге окажется на свалке.


Итак, имеем гелевый кислотно-свинцовый аккумулятор. Напряжение — ноль вольт, зарядный ток — ноль ампер. Поддеваем отвёрткой пластмассовую крышку и аккуратно снимаем. В нескольких местах она приклеена клеем. Под крышкой находятся резиновые колпачки, их назначение — стравливать образующиеся при работе аккумулятора газы.


Снимаем колпачки и доливаем в каждую банку 3мл дистиллированной воды. Водопроводную и кипячёную воду использовать нельзя. Дистиллированную воду можно найти в аптеке, автозапчастях или получить на дистилляторе. Некоторые используют талую воду от снега.


После долития воды аккумулятор нужно поставить на зарядку, подключив к регулируемому блоку питания. Изначально, зарядного тока может не быть вообще. Нужно повышать напряжение, чтобы получить зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Со временем ток будет расти, при этом напряжение на блоке питания нужно постепенно уменьшать. Когда ток заряда дойдёт до 100мА, напряжение уменьшать не нужно, а нужно дождаться, когда ток вырастет до 200мА. После этого аккумулятор нужно отключить и оставить на 12 часов. После этого времени аккумулятор нужно снова поставить на зарядку. Зарядный ток при этом возрастёт, поэтому нужно понизить напряжение блока питания до такого значения, чтобы ток заряда был равен 600мА (для аккумулятора ёмкостью 7Ач). Следя за током, заряжать нужно в течение 4 часов.


После этого следует разрядить аккумулятор до 11В, подключив нагрузку — например, лампочку на 15Вт. После того, как аккумулятор разрядился, необходимо повторить заряд с током 600мА. Можно проделать несколько циклов заряд-разряд.

После восстановления аккумулятор можно эксплуатировать в штатном режиме. Ёмкость аккумулятора, скорее всего, окажется меньше, он будет быстрее разряжаться, но, тем не менее, он будет работать.

Восстановление для аккумулятора — экстремальный режим, на который аккумулятор не расчитан, поэтому необходимо внимательно следить за процессом, не подвергать аккумулятор длительному воздействию повышенного напряжения и тока.

Как правильно заряжать аккумулятор

После того, как аккумулятор восстановлен, его можно заряжать обычным для данного типа аккумуляторов способом, который в самом простейшем случае может выглядеть так: аккумулятор подключается к стабилизированному источнику напряжения 14.5В. В разрыв цепи устанавливается проволочный переменный резистор соответствующей мощности, которым устанавливается нужный ток. Вместо переменного резистора можно установить стабилизатор тока. Величина тока берётся, как ёмкость аккумулятора делённая на 10. Например, при ёмкости 7Ач зарядный ток должен составлять 700мА. После включения блока питания переменным резистором (или стабилизатором) необходимо выставить этот ток. Во время зарядки напряжение остаётся неизменным!

По мере зарядки ток начнёт падать, поэтому необходимо следить за показаниями амперметра и уменьшать сопротивление переменного резистора, чтобы поддерживать заданный ток. В какой-то момент сопротивление резистора окажется нулевым, в таком режиме можно прекратить слежение: ток будет постепенно уменьшаться и увеличить его уже не будет возможности, т.к. напряжение постоянно — 14.5В. Когда значение протекающего тока станет почти нулевым — аккумулятор заряжен.

Следует напомнить, что кислотные свинцовые аккумуляторы нельзя разряжать до напряжения ниже 11 вольт.

UP 16.06.2012
Иногда случается, что восстановленный аккумулятор работает неудовлетворительно: его ёмкость оказывается слишком низкой и он держит заряд под нагрузкой буквально несколько дней (в то время, как другие работают под такой нагрузкой неделями). В чём же может быть причина — неужели ресурс данных необслуживаемых аккумуляторов настолько мал?

Для проверки, в чём же дело, мы разобрали такой аккумулятор.


Состояние пластин и материала, пропитанного электролитом, не вызывает никаких нареканий. Нет и малейших следов сульфатации, а замыкание пластин тем более невозможно в виду высокой плотности материала между ними. Что же вызывает необратимую потерю ёмкости аккумулятора?


Дело в «отгнивании» пластин. Место, в котором пластина соединяется с выводом банки как будто нарочно делается тонким. В результате именно там происходит электрохимическое разрушение свинца и разрушение контакта. По этой причине при восстановлении и зарядке таких аккумуляторов отдельные банки нагреваются, а ток заряда может неожиданно прыгать.

Если бы этот узел имел большее сечение, ресурс герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов был бы в разы большим, но, вероятно, производителям это не выгодно.

Многие владельцы источников бесперебойного питания были в ситуации, когда при малейшем скачке напряжения компьютер выключался, хоть и был подключен к ИБП. Причиной тому служит выход из строя батарей, а цена их такова, что иногда дешевле купить новый источник. У многих сразу возникают вопросы: «Как реанимировать бесперебойник? Можно ли починить батарею ИБП?». Предлагаем вам узнать, как восстановить , в данной статье.

Причины выхода из строя аккумуляторов

Для начала рассмотрим основные виды неисправностей и причины, по который аккумулятор может прийти в негодность. Причин поломки АКБ источника может быть множество:

  • систематический недозаряд аккумуляторных батарей ИБП – это наиболее часта причина, так как бюджетные источники оснащаются не очень качественными зарядными устройствами. Также причина может быть в качестве входного сетевого напряжения, из-за которого ИБП приходится часто включать режим работы от батарей;
  • глубокий разряд – также возможен при плохом качестве входного напряжения;
  • продолжительное нахождения батарей в разряженном состоянии – после долгой работы от аккумуляторов старайтесь оставлять ИБП включенным для того, чтобы он смог полностью зарядить свои батареи, также бывают ситуации, что сам ИБП разряжает аккумулятор, но эта проблема связана с физическими неполадками в схеме;
  • снижение уровня электролита, что приводит к высыханию батареи и потере ее первоначальных качеств – это происходит из-за повышенного напряжения при зарядах;
  • работа аккумулятора в повышенном температурном режиме и его хранение при температурах ниже 0.

Все вышеперечисленное отрицательно сказывается на работоспособности аккумуляторных батарей в ИБП, и они работают некачественно или совсем выходят из строя. Вышеперечисленные причины приводят к следующим поломкам АКБ:

  • осыпание и оползание активной массы положительно заряженных электродов, которое связано с нарушением однородности и разрыхлением;
  • слабое сцепление активной массы или плохая механическая прочность токоотводов является причиной опадания активной массы;
  • коррозия электродов, которая заключается в образовании электрохимических процессов растворения и окисления в электролите, в результате чего материал токоотводов осыпается;
  • сульфатация пластин, которая заключается в невозможности протекания обратимых токообразующих процессов в результате образования крупных кристаллов сульфата свинца.
Перечисленных проблем можно избежать установкой в ИБП качественного зарядного устройства, но, к сожалению, обычный человек этого сделать не может, так же, как и повлиять на производителей ИБП. Остается только покупать более качественные, но вместе с тем, и дорогие модели бесперебойников.

Как восстановить аккумулятор ИБП?

Теперь перейдем к сути статьи – оживление аккумулятора бесперебойника в домашних условиях. Стопроцентных результатов ожидать не стоит, да и методы оживления подходят лишь для некоторых видов поломок, но попробовать произвести восстановление аккумулятора бесперебойника все же стоит, так как цены на новые аккумуляторы достаточно высоки. Ниже рассмотрим несколько способов восстановления аккумуляторных батарей.

1. Оживляем бесперебойник дистиллированной водой.
Сначала нужно купить необходимые инструменты: шприц и дистиллированную воду. Дистиллированная вода продается в любом автомобильном магазине. Для восстановления аккумуляторных батарей данным способом придется сорвать верхнюю крышку батареи, которая прикрывает колпачки банок. Затем снимите колпачки, которые являются еще и клапанами для сброса избыточного давления, которое создается при нагревании батарей.

Наберите в шприц дистиллированную воду, не более 2 мл, и выдавите в банку. Проделайте так с каждой банкой. Дайте время воде впитаться (понадобится около получаса), если потребуется, то залейте еще. Пластины должны быть слегка покрыты водой, если получился избыток, то шприцом можно его удалить.

2. Длительное заряжание
Восстановление аккумуляторов ИБП данный способом позволяет восстановить его первоначальные свойства после высыхания. Изначально можно попробовать его, чтобы не разбирать аккумулятор. Если длительное заряжание не помогло, то тогда придется выполнить первый пункт. Высохший аккумулятор изначально не будет потреблять ток от зарядного устройства, поэтому на амперметр внимания не обращайте.

Перед подключением накройте аккумулятор крышкой и поставьте на нее груз, иначе колпачки разлетятся по всей комнате, так как через них будет сбрасываться избыточное давление.
Заряжать нужно напряжением не менее 15 Вольт. Причем придется долго ждать, прежде чем аккумулятор начнет оживать и брать ток. Если в течение 15 часов зарядки батарея так и не стала брать ток, то следует повысить напряжение до 20 В. В этом случае нельзя АКБ оставлять без присмотра, иначе можно испортить и батарею, и зарядное устройство.

3. Циклический заряд
Если аккумулятор не хочет оживать, то можно попробовать «раскачать» его. Следует поочередно выполнять циклы заряда/разрядки, что позволит восстановить первоначальные свойства АКБ.

Первый цикл заряда следует проводить высоким напряжением около 30 В. При последующих циклах потребуется ступенчатое снижение напряжения до 14 В, например, 30-25-20-14 В. Если циклов будет больше, то показатели напряжения будут другие. Разряжать батарею следует небольшой лампочкой на 5-10 Вт. При разряде следует следить за напряжением батареи и не допускать его просадки ниже 10,5 В.

Приведенные методы описывают, как восстановить работу ИБП, но если они не помогли, то придется идти в магазин за новым аккумулятором. Если вы решите выбросить старые батареи, то не забывайте, что в аккумуляторах содержится свинец, который относится к тяжелым металлам, и кислота. Поинтересуйтесь в Интернете или в любом сервисном центре, куда сдать батареи от ИБП в вашем городе, чтобы не нанести урон окружающей среде.

У всех аккумуляторов есть срок годности, с многочисленными циклами заряда-разряда и множеством проработанных часов аккумулятор теряет свою емкость и держит заряд все меньше и меньше.
Со временем емкость аккумулятора настолько падает что дальнейшая его эксплуатация стает невозможна.
Вероятно у многих уже накопились аккумуляторы от бесперебойников (UPS), систем сигнализаций и аварийного освещения.

В множестве бытовой и офисной техники находятся свинцово-кислотные аккумуляторы, и в независимости от марки аккумулятора и технологии производства, будь то обычный обслуживаемый автомобильный аккумулятор, AGM, гелевий (GEL) или маленький аккумулятор от фонарика, все они имеют свинцовые пластины и кислотный электролит.
По окончание эксплуатации такие аккумуляторы выбрасывать нельзя потому как они содержат свинец, в основном их ждет судьба утилизации где свинец извлекают и перерабатывают.
Но все же, не смотря на то что такие аккумуляторы в основном «необслужываемые», можно попытаться их восстановить вернув им прежнюю емкость и использовать еще некоторое время.

В этой статье я расскажу о том как восстановить 12вольтовый аккумулятор от UPSa на 7ah , но способ подойдет для любого кислотного аккумулятора. Но хочу предупредить что данные меры не следует производить на полностью рабочем аккумуляторе, так как на исправном аккумуляторе добиться восстановления емкости можно всего лишь правильным способом зарядки.

Итак берем аккумулятор, в данном случае старый и разряженный, поддеваем отверткой пластмассовою крышку. Скорее всего она точечно приклеена к корпусу.


Подняв крышку видим шесть резиновых колпачков, их задача не обслуживание аккумулятора, а стравливания образующихся при зарядке и работе газов, но мы воспользуемся ними в наших целях.


Снимаем колпачки и в каждое отверстие, с помощью шприца, наливаем 3мл дистиллированной воды, следует заметить что другая вода не годится для этого. А дистиллированную воду можно легко найти в аптеке или на авторынке, в самом крайнем случае может подойти талая вода от снега или чистая дождевая.


После того как мы долили воду, ставим аккумулятор на зарядку и заряжать его будем с помощью лабораторного (регулируемого) блока питания.
Подбираем напряжения пока не появляются какие то значения зарядного тока. Если аккумулятор в плохом состояние то зарядного тока может не наблюдаться, поначалу, вообще.
Напряжения надо повышать, пока не появится зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений зарядного тока нужно быть внимательным, так как ток будет со временем расти и придется постоянно уменьшать напряжение.
Когда ток дойдет до 100мА дальше напряжения уменьшать не надо. А когда ток заряда дойдет до 200мА нужно отключить аккумулятор на 12 часов.

Дальше снова подключаем аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким чтоб ток зарядки для нашего 7ah аккумулятора был в 600мА. Также, постоянно наблюдая, поддерживаем заданный ток на протяжении 4 часов. Но смотрим за тем чтоб напряжение зарядки, для 12вольтового аккумулятора, было не больше 15-16 вольт.
После зарядки, спустя примерно час, аккумулятор нужно разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12вольтовой лампочки (например на 15ват).


После разрядки аккумулятор нужно снова зарядить с током в 600мА. Лучше всего проделать такую процедуру несколько раз, то есть несколько циклов заряд-разряд.

Скорее всего вернуть номинальную не получится, так как сульфатация пластин уже понизила его ресурс, а к тому же имеют место быть и другие пагубные процессы. Но аккумулятор можно будет дальше использовать в штатном режиме и емкости для этого будет достаточно.

По поводу быстрого износа аккумуляторов в бесперебойниках, было замечено следующие причины. Находясь в одном корпусе с бесперебойником, аккумулятор постоянно поддается пассивному нагреву от активных элементов (силовых транзисторов) которые кстати говоря нагреваются до 60-70 градусов! Постоянный прогрев аккумулятора ведет к быстрому испарению электролита.
В дешевых, а порой и даже некоторых дорогих моделях UPSов отсутствует термокомпенсация заряда, то есть напряжение заряда выставлено на 13,8 вольта, но это допустимо для 10-15градусов, а для 25 градусов, а в корпусе порой и намного больше, напряжение заряда должно быть максимум 13,2-13,5 вольта!
Хорошим решением будет вынести аккумулятор за пределы корпуса, если хотите продлить его срок службы.

Также сказывается «постоянный маленький под заряд» бесперебойником, 13.5 вольтами и токе в 300мА. Такая подзарядка призводит к тому что когда кончается активная губчатая масса внутри аккумулятора то начинается реакция в его электродах что призводит к тому что свинец токоотводов на (+) становится коричневым (PbO2) а на (-) стает «губчатым».
Таким образом, при постоянном пере заряде, мы получаем разрушение токоотводов и «кипение» электролита с выделением водорода и кислорода, что приводит к увеличению концентрации электролита, что опять способствует разрушению электродов. Получается такой замкнутый процесс что призводит быстрому расходу ресурса аккумулятора.
Кроме того такой заряд (пере заряд) большим напряжением и током от которого электролит «кипит» — переводит свинец токоотводов в порошковый оксид свинца который со временем осыпается и может даже замыкать пластины.

При активном использование (частом заряде), рекомендуется раз в год доливать в аккумулятор дистиллированную воду.

Доливать только на полностью заряженный аккумулятор с контролем как уровня электролита так и напряжения. Некоем случае не переливать, лучше ее не долить потому как назад отбирать ее нельзя, потому что отсасывая электролит вы лишаете аккумулятор серной кислоты и в последствие концентрация меняется. Думаю понятно что серная кислота нелетучая поэтому в процессе «кипения» во время зарядки, она вся остается внутри аккумулятора — выходит только водород и кислород.

На клеммы подключаем цифровой вольтметр и шприцем на 5мл с иглой заливаем в каждую банку по 2-3мл дистиллированной воды, одновременно светя внутрь фонариком чтобы остановиться если вода перестала впитываться — после заливки 2-3мл смотрите в банку — увидите как вода быстро впитывается, а напряжение на вольтметре падает (на доли вольта). Повторяем доливку для каждой банки с паузами на впитывание по 10-20сек(примерно) до тех пор пока не увидите что «стекломаты» уже влажные — то есть вода уже не впитывается.

После доливки осматриваем нет ли перелива в каждой банке аккумулятора, вытираем весь корпус, устанавливаем на место резиновые колпачки и приклеиваем на место крышку.
Так как аккумулятор после доливки показывают примерно 50-70% зарядки, вам надо его зарядить. Но зарядку нужно осуществлять или регулируемым блоком питания или же бесперебойником или штатным устройством, но под присмотром, то есть во время зарядки необходимо пронаблюдать за состоянием аккумулятора (нужно видеть верх аккумулятора). В случае с бесперебойником, для этого придется сделать удлинители и вывести аккумулятор за пределы корпуса UPSa.

Под аккумулятор подстелем салфетки или целлофановые мешочки, заряжаем до 100% и смотрим, не протекает из какой либо банки электролит. Если вдруг такое произошло, прекращаем зарядку и убираем салфеткой подтеки. С помощью салфетки смоченной в растворе соды — очищаем корпус, все впадины и клеммы куда попал электролит, для того чтоб нейтрализовать кислоту.
Находим банку откуда произошло «выкипание» и смотрим, если в окошке видно электролит, отсасываем излишки шприцем, а потом аккуратно и плавно заправляем этот электролит обратно внутрь волокна. Часто случается что электролит после доливки не равномерно впитался и вскипел вверх.
При повторной зарядке наблюдаем за аккумулятором как описано выше и если «проблемная» банка аккумулятора снова начнет «изливаться» при зарядке, излишки электролита придется удалить из банки.
Также под осмотром следует проделать хотя бы 2-3 полных цикла разряда-заряда, если все прошло отлично и нет никаких подтеков, аккумулятор не греется (легкий нагрев при заряде не в счет), то аккумулятор можно собирать в корпус.

Ну а теперь рассмотрим особо кардинальные способы реанимации свинцово-кислотных аккумуляторов

Из аккумулятора сливается весь электролит, а внутренности промываются сначала пару раз горячей водой, а потом уже горячим раствором соды (3ч.л соды на 100мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на 20 минут. Процесс можно повторить несколько раз, а вконце хорошенько промыв от остатков раствора соды — заливают новый электролит.
Дальше аккумулятор сутку заряжают, а спустя, в течение 10 дней, по 6 часов вдень.
Для автомобильных аккумуляторов током до 10 ампер и напряжением 14-16 вольт.

Второй способ это обратная зарядка, для этой процедуры понадобится мощный источник напряжения, для автомобильных аккумуляторов например сварочный аппарат, рекомендуемый ток — 80ампер напряжением 20 вольт.
Делают переполюсовку, то есть плюс к минусу а минус к плюсу и на протяжение пол часа «кипятят» аккумулятор с его родным электролитом, после чего электролит сливают и промывают аккумулятор горячей водой.
Дальше заливают новый электролит и соблюдая новую полярность, на протяжение сутки заряжают током 10-15 ампер.

Но самый эффективный способ делается с помощью хим. веществ.
Из полностью заряженного аккумулятора сливают электролит и после неоднократной промывки водой, заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Происходит процесс десульфатации на протяжение 40 — 60 минут, на протяжение которого с небольшими брызгами выделяется газ. По прекращению такого газообразования можно судить о завершение процесса. При особо сильной сульфатации аммиачный раствор трилона Б следует залить снова, убрав перед этим отработавший.
Вконце процедуры внутренности аккумулятора тщательно промывают несколько раз дистиллированной водой и заливают новый электролит нужной плотности. Аккумулятор заряжают стандартным способом до номинальной емкости.
По поводу аммиачного раствора трилона Б, его можно разыскать в химических лабораториях и хранить в герметичных емкостях в темном месте.

А вообще если интересно то состав электролита которые выпускают фирмы Lighting, Electrol, Blitz, akkumulad, Phonix, Toniolyt и некоторые другие, это водный раствор серной кислоты (350-450гр. на литр) с прибавлением сернокислых солей магния, алюминия, натрия, аммония. В составе электролита фирмы Gruconnin кроме того содержатся калиевые квасцы и медный купорос.

После восстановления аккумулятор можно заряжать обычным для данного типа способом (например в UPSe) и не допускать разряда ниже 11вольт.
В многих бесперебойниках присутствует функция «калибровка АКБ» с помощью которой можно осуществлять циклы разряд-заряда. Подключив на выходе бесперебойника нагрузку в 50% от максимума ИБП, запускаем эту функцию и бесперебойник разряжает АКБ до 25% а потом заряжает до 100%

Ну а на совсем примитивном примере зарядка такого аккумулятора выглядит так:
На аккумулятор подается стабилизированное напряжение 14.5 вольта, через проволочный переменный резистор большой мощности или через стабилизатор тока.
Ток заряда расчсчитывается по простой формуле: емкость аккумулятора разделяем на 10, например для аккумулятора в 7ah будет — 700мА. И на стабилизаторе тока или с помощью переменного проволочного резистора необходимо выставить ток в 700мА. Ну а в процессе зарядки ток начнет падать и нужно будет уменьшать сопротивления резистора, со временем ручка резистора придет до упора в начальное положение и сопротивление резистора будет равно нулю. Ток будет дальше постепенно уменьшатся до нуля пока напряжение на аккумуляторе не станет постоянным — 14.5 вольта. Аккумулятор заряжен.
Дополнительную информацию по «правильной» зарядке аккумуляторов можно найти

светлые кристаллы на пластинах — это сульфатация

Отдельная «банка» батарея аккумулятора подвергалась постоянному недозаряду и в результате покрыта сульфатами, ее внутреннее сопротивление росло с каждым глубоким циклом, чтоб привело к тому что, во время заряда она стала «закипать» раньше всех, из-за потери емкости и выведения электролита в нерастворимые сульфаты.
Плюсовые пластины и их решетки превратились по консистенции в порошок, в следствие постоянного подзаряда бесперебойником в режиме «стенд-бай».

Свинцово кислотные аккумуляторы кроме автомобилей, мотоциклов и разнообразной бытовой техники, где только не встречаются и в фонариках и в часах и даже в самой мелкой электронике. И если вам попал в руки такой «нерабочий» свинцово-кислотный аккумулятор без опознавательных знаков и вы не знаете какое напряжение он должен выдавать в рабочем состояние. Это легко можно узнать по количеству банок в аккумуляторе. Отыщите защитную крышку на корпусе аккумулятора и снимите ее. Вы увидите колпачки для стравливание газа. по их количеству станет понятно на сколько «банок» данный аккумулятор.
1 банка — 2вольта (полностью заряженная — 2.17 вольта), то есть если колпачка 2 значит аккумулятор на 4 вольта.
Полностью разряженная банка аккумулятора должна быть не ниже 1.8 вольта, ниже разряжать нельзя!

Ну а вконце дам небольшую идею, для тех кому не хватает средств на покупку новых аккумуляторов. Найдите в вашем городе фирмы которые занимаются компьютерной техникой и УПСами (бесперебойниками для котлов, аккумуляторами для систем сигнализаций), договоритесь с ними чтоб они не выбрасывали старые аккумуляторы от бесперебойников а отдавали вам возможно по символической цене.
Практика показывает что половина AGM (гелевых) аккумуляторов можно восстановить если не до 100% то до 80-90% точно! А это еще пару лет отличной работы аккумулятора в вашем устройстве.

Приветствую, друзья!

Вы пользуетесь источником бесперебойного питания, и вам уже приходилось менять там аккумулятор?

И мне приносят бесперебойники с севшими батареями.

Если вы еще не выкинули старый аккумулятор, можно попробовать его восстановить!

В моем ИБП работает аккумулятор, который был разряжен до напряжения меньше 1 В и простоял в таком состоянии много месяцев!

Зарядное устройство для аккумуляторов

Для восстановления аккумуляторов используется зарядное устройство, схема которого приведена в статье . Заряд производится постоянным током.

Отметим, что существуют всякие хитрые алгоритмы зарядки и восстановления аккумуляторов.

При этом используется заряд пульсирующим током, периодические циклы заряд-разряд по определенной схеме и тому подобное. Наше устройство простое как апельсин, не использует изощренные алгоритмы, поэтому оно не такое эффективное.

Но и при использовании его получены определённые результаты.

Наше зарядное устройство — это просто регулируемый источник постоянного напряжения. Оно позволяет заряжать кислотные аккумуляторы для ИБП напряжением 12 Вт емкостью 5, 7, 9, 12 ампер-часов.

Можно заряжать сразу два последовательно включенных аккумулятора (при определённых условиях).

При восстановлении аккумулятора надо периодически контролировать зарядный ток и напряжение на клеммах батареи . Поэтому необходимо иметь тестер (ампервольтомметр). Как работать с цифровым тестером, рассказано в . И еще .

Предварительная подготовка к восстановлению аккумулятора

Первым делом надо залить в аккумулятор небольшое количество дистиллированной воды. Аккумулятор на 12 вольт имеет 6 последовательно соединенных банок, каждая из которых выдает напряжение около 2 В. В каждую банку надо залить по 3 миллилитра дистиллированной воды.

При этом удобно пользоваться медицинским шприцом объемом 10-20 «кубиков» с делениями. Чтобы получить доступ к банкам, надо открыть или общую крышку со стороны клемм или круглые крышечки против каждой банки. Удобно использовать отвертку с тонким узким лезвием.

Необходимо вставить лезвие отвертки в соответствующие углубления и поддеть крышечку. После окончания восстановление ее можно приклеить быстросохнущим клеем «цианопан» или аналогичным.

После того, как крышки сняты, надо снять и резиновые пробки, которыми закрыты отверстия банок.

В процессе зарядки банки следует держать открытыми!

Перед тем, как заливать воду, надо внимательно посмотреть вглубь банок. В некоторых аккумуляторах выход банки закрыт прозрачной пленкой. Если она там есть, надо аккуратно проколоть ее тонким шилом.

Делать это следует осторожно, чтобы не повредить пластины аккумулятора.

При заливке воды не следует вводить иглу шприца слишком глубоко, иначе ее выходное отверстие забьется намазкой с пластин. После того, как и вода залита, следует обождать пару часов, чтобы она распределилась в пространстве банок.

Процесс восстановления аккумулятора

Перед восстановлением аккумулятора следует включить зарядное устройство, не подключая его к клеммам батареи, и выставить с помощью подстроечного резистора напряжение + 14 В. Затем необходимо подключить батарею к зарядному устройству и вновь проконтролировать напряжение на ее клеммах. Оно может измениться как в меньшую, так и в большую сторону.

Отметим, что напряжение на клеммах батареи в процессе заряда не должно превышать + 15 вольт.

Заряжать аккумулятор лучше всего при напряжении 14-14,5 В.

Заряд с превышением напряжения отрицательно скажется на сроке службы и, возможно, на емкости батареи.

Заряд меньшим напряжением менее эффективен, так как аккумулятор будет заряжаться дольше.

То есть для аккумулятора 7 А*h зарядный ток должен составлять величину 0,7 А, для аккумулятора 12 A*h — 1,2 А и так далее.

Но можно заряжать и бОльшим током. В спецификации на аккумуляторы обычно указывается максимальный ток заряда. Так, на батарею GP 1272 емкостью 7,2 A*h указан максимальный ток заряда 2,16 А. Эту особенность используют умные (SMART) ИБП, которые могут заряжать аккумулятор в форсированном режиме.

Однако злоупотреблять большими токами заряда не следует во избежание уменьшения срока службы аккумулятора. В любом случае, в конце заряда ток должен быть уменьшен.

В процессе заряда зарядный ток уменьшается, а напряжение на аккумуляторе растет. Следует периодически контролировать ток заряда и напряжение на аккумуляторе. Если аккумулятор зарядился до напряжения выше 12,5 В, процесс зарядки с некоторыми оговорками можно считать завершенным.

Поведение аккумуляторов при заряде

Мы описали идеальный процесс в случае, когда аккумулятор более-менее исправен. Однако, чаще всего, так не бывает. У аккумулятора в процессе эксплуатации возрастает внутреннее сопротивление и уменьшается емкость .

Аккумулятор с аномально возросшим внутренним сопротивлением не сможет работать в ИБП, хотя и может заряжаться до необходимого напряжения.

Возрастание сопротивление обусловлено, скорее всего, деградация поверхности пластин и изменением их химического состава, поэтому процесс восстановления аккумулятора — это, в известном смысле, лотерея. С другой стороны, и «безнадежный» аккумулятор имеет шансы на восстановление.

В моей практике были случаи, когда севшие до 0,5 — 1 В аккумуляторы, простоявшие много месяцев, удавалось зарядить до рабочего состояния. Этому, по всей вероятности, способствовала дистиллированная вода, изменившая химическую среду внутри аккумулятора.

В случаях сильно разряженного аккумулятора начальный ток заряда может составлять величину несколько миллиампер. По динамике роста зарядного тока можно сделать предварительный прогноз и перспективы восстановления аккумулятора.

Если он в течение нескольких часов вырос до 0,5 – 0,7 А — перспективы хорошие. Если ток вырос до нескольких единиц или десятков мА, и дальше не растет – шансов на восстановление немного. Однако и в этом случае стоит побороться.

После нескольких часов заряда нужен разряд. Хорошо использовать для этого автомобильную лампу мощностью 40-80 Вт.

После нескольких минут разряда следует поставить аккумулятор на зарядку и проконтролировать ток заряда. Если он возрос от первоначального назначения и продолжает расти — это хороший признак. Можно сделать два-три цикла заряд-разряд, контролируя ток заряда и напряжение на аккумуляторе. Длительность заряда может иметь величину 1-2-4 часа, разряд 5 — 10 минут.

Если аккумулятор берет заряд и заряжается, следует нагрузить его автомобильной лампой и посмотреть на ее свечение. По яркости и длительность лампы можно сделать предварительный вывод о состоянии аккумулятора.

Если при подключении лампы напряжение на его клеммах заметно проседает (и лампа светится не в полный накал) — это говорит о повышенном внутреннем сопротивлении аккумулятора.

В этом случае, использовать его в ИБП невозможно.

Я пытался уменьшить внутреннее сопротивление аккумуляторов, доливая дополнительное количество (2- 3 мл в каждую банку) дистиллированной воды. Но ни в одном случае попытка не увенчалась успехом. Правда, я не контролировал величину этого сопротивления. Но вывод сделал такой — если аккумулятор не может нормально работать в ИБП, доливка дополнительного объема дистиллированной воды положения не спасает.

Могут иметь место случаи, когда повышенное внутреннее сопротивление в одной банке. Был случай, когда после нескольких минут разряда лампой внешняя поверхность аккумулятора нагревалась локально в определённом месте. В банке, где была внешняя клемма аккумулятора.

Доливка воды именно в эту банку положения также не спасла .

Резюме по процедуре восстановления аккумуляторов

Итак, мы хотим восстановить аккумулятор. Доливаем в каждую банку по два-три миллилитра дистиллированной воды, ждем час-два и ставим на зарядку. Периодически контролируем ток заряда и напряжение на аккумуляторе.

Сначала заряжаем током не более 0,1 от емкости аккумулятора. Следим, чтобы зарядный ток не превышал максимальных величин для данного аккумулятора, а напряжение на клеммах было не больше 15 В.

После нескольких часов заряда разряжаем автомобильной лампой несколько минут и смотрим на ее свечение (или его отсутствие).

Если после двух-трех циклов «заряд-разряд» состояние аккумулятора заметно не улучшилось, сдаем аккумулятор в утиль.

Напоследок отметим, что хранить аккумуляторы нужно в заряженном состоянии в холодном месте . Больше об аккумуляторах вы можете почитать .

Вы, уважаемые читатели можете справедливо рассудить, что смысла возиться с севшими аккумуляторами нет, так как результат непредсказуем. С другой стороны, когда безнадежно больную железку удается привести в рабочее состояние, возникает, как говорил один знаменитый деятель, «чувство глубокого удовлетворения».

Почитав ее, поймете, что ремонт бесперебойников — не такое сложное дело, как вам могло показаться!

Что заливать в щелочной аккумулятор

Щелочные аккумуляторы широко распространены и довольно востребованы в настоящее время. Их применяют в различных производственных сферах: на железной дороге, в горнодобывающей отрасли, а также в бытовых целях. Такие АКБ зарекомендовали себя, как надежные и долговечные устройства. При правильной эксплуатации срок их службы составляет от пяти до десяти лет. Для этого следует своевременно проводить техобслуживание аккумуляторов: предупреждать возможность возникновения короткого замыкания внутри банок, вовремя замерять плотность электролита и доливать его при необходимости. И здесь возникает вопрос: что заливать в щелочной аккумулятор? В данной статье рассмотрим, каким электролитом заправляют такие устройства, какие его виды существуют, а также как правильно самостоятельно приготовить раствор для щелочных аккумуляторов.

Виды раствора для щелочных АКБ

Существует два типа щелочных АКБ: никель-кадмиевые и никель-железные. Для таких батарей применяют электролиты, имеющие натриевый или калиевый состав. По сути, электролит для щелочных батарей представляет собой водный раствор гидроксида калия или гидроксида натрия. Зачастую к раствору добавляют еще и однопроцентный гидроксид лития, что в значительной степени повышает емкость аккумуляторов и увеличивает их срок службы.
Готовый электролит Диапазон рабочей температуры, градусы Цельсия Плотность, г/см3
Калиевый от -20 до +35 от 1,19 до 1,21
Калиево-литиевый от -20 и ниже от 1,26 до 1,28
Натриево-литиевый от +5 до +40 от 1,18 до 1,20
Для заливки можно купить уже готовый жидкий электролит тем более, что на потребительском рынке имеется не малое предложение. А можно и приготовить собственными силами в домашних условиях.

Самостоятельное приготовление электролита

При самостоятельном приготовлении электролита для щелочных АКБ важно помнить о том, что калиево-литиевые и натриево-литиевые растворы взаимозаменяемы, но совмещать их ни в коем случае нельзя. Далее детально рассмотрим весь процесс приготовления калиево-литиевого электролита.

Что понадобиться для раствора

Для приготовления щелочного электролита понадобится:
  • дистиллированная вода, имеющая ГОСТ 6709-72;
  • гидроксид калия (едкий калий) марки А (твердый) или В (жидкий), имеющий ГОСТ 9285-69;
  • гидроксид лития, имеющий ГОСТ 8595-75;
  • чистая железная, чугунная или пластмассовая посуда.
Внимание! Категорически запрещается использовать в этих целях посуду из меди, алюминия или свинца. Нельзя применять также луженую и оцинкованную емкость. Не рекомендуется готовить раствор в стеклянной и керамической посуде, так как эти материалы довольно хрупкие и легко дают трещины, что может быть небезопасно при работе с химикатами.

Процесс приготовления

При приготовлении электролита необходимо строго соблюдать технологию и последовательность действий:
  1. Налить нужное количество дистиллированной воды в термостойкую посуду из расчета 3 л. на 1 кг твердого гидроксида калия и гидроксида лития.
  2. Опускаем щелочь (KOH и LiOH в соотношении 0,04/0,045) в воду маленькими частями, используя для этого стальные щипцы.
  3. Растворить щелочь в воде, помешивая раствор стеклянной, эбонитовой или стальной мешалкой, что существенно ускорит время реакции.
  4. Остудить полученный раствор и настоять его в течение трех-шести часов, плотно закрыв крышкой, до полного оседания примесей.
  5. По прошествии вышеуказанного времени, аккуратно слить получившуюся прозрачную жидкость и замерить ареометром плотность.
Правильно приготовленный щелочной раствор должен быть прозрачным или чуть желтоватым, не иметь запаха. На дне возможно образование небольшого осадка. Такой электролит можно залить в аккумулятор.

Проверка плотности

Для полной готовности электролита нужно добиться требуемой его плотности. В ее измерении поможет ареометр. Необходимо понимать, что плотность раствора выбирается в зависимости от температуры окружающей среды. Летом, к примеру, ее нужно снижать, а зимой – наоборот, повышать, ведь чем выше плотность, тем больше срок службы устройства. Оптимальной плотностью для жаркого времени считается – от 1,21 до 1,23 г/см3, в зимний период она должна составлять от 1,27 до 1,29 г/см3. Чтобы изменить плотность полученного раствора необходимо добавлять в него либо щелочь, что сделает его более плотным, либо дистиллированную воду, что уменьшит первоначальный результат.
Чтобы проверить плотность щелочного электролита необходимо соблюдать следующие правила:
  1. Производить замеры во всех емкостях аккумулятора.
  2. Не измерять плотность сразу после залива жидкости в АКБ.
  3. Более точные показания можно получить при температуре электролита не выше комнатной.
  4. В обязательном порядке промыть измерительный прибор после использования.

Хранение

Хранить приготовленный электролит необходимо в стеклянных емкостях, герметично закрытых резиновыми пробками и залитых парафином. На них следует приклеить ярлыки, где нужно указать состав содержимого, его плотность и дату изготовления.

Меры предосторожности

При изготовлении раствора для заливки в щелочные АКБ следует соблюдать меры предосторожности при работе с едкими химическими веществами, так как щелочь – довольно опасный элемент и, попав на кожу или слизистые оболочки, может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому при работе с ней нужно использовать средства индивидуальной защиты: перчатки, очки. Необходимо также следить за тем, чтобы раствор не попал на одежду или незащищенные участки тела.

”Жидкие аккумуляторы” позволят заряжать электромобили за несколько минут: 26 февраля 2019, 07:02

Один из существенных минусов электрических машин — их зарядки нужно ждать довольно долго. Технология «жидкого аккумулятора» поможет делать это за считаные минуты, сообщает Tengrinews.kz со ссылкой на Naked Science.

Так называемые перезаправляемые батареи — ионно-литиевые элементы, которые при истощении электролита, приводящего их в действие, могут пополняться свежезаряженной жидкостью вместо стационарной зарядки. Другими словами, такой электромобиль можно будет заправлять и с помощью привычного шланга.

Ученые работают над созданием перезаправляемых, или так называемых проточных аккумуляторов, которые можно заправлять за считаные минуты на обширной сети конвертированных заправочных станций. Это новшество может сделать электромобили более привлекательными для водителей, которые опасаются длительного времени зарядки, пишет интернет-издание. 

Сотрудник Университета Глазго Ли Кронини — один из ведущих разработчиков этой технологии — уверен, что такие батареи превратят электромобили в достойную альтернативу обычной машине, а опасения перед длинными поездками из-за страха разрядки аккумулятора исчезнут. Сторонники идеи даже полагают, что под эту цель можно переоборудовать существующую трубопроводную инфраструктуру, используя ее для перекачивания аккумуляторной жидкости вместо бензина. Команда Кронини работает над увеличением плотности энергии проточных аккумуляторов, создавая электролит с высокой концентрацией оксида металла. Их проточные аккумуляторы могут быть маленькими и достаточно легкими для использования в электромобилях. 

Как отмечается, одновременно с этим другая группа исследователей под руководством сотрудника Университета Пердью Джона Кушмана объявила, что создала жидкую батарею, в три-пять раз превышающую обычную плотность энергии, перекачивая электролит через несколько элементов батареи на высокой скорости.

Как и литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня используются в большинстве электромобилей на дорогах, проточные аккумуляторы выделяют энергию в результате химических реакций между концами аккумулятора и электролитом. В литий-ионной батарее электролит находится между концами батареи; когда он истощается, его необходимо перезарядить. В проточной батарее электролит прокачивается из резервуара через батарею: при истощении его можно просто поменять на свежую партию.

Кушман говорит, что надеется протестировать технологию в ближайшие три года, а Кронини рассчитывает потратить на тестирование электролита до 18 месяцев.

батарей: почему они так важны?

Автор: Джейсон Зиглар, Университет Дьюка
Редактор: Вей-Чунг Чен
SCICOM MIT

Скачать файл PDF

Батареи являются важными компонентами большинства электрических устройств. Они существуют в наших автомобили, ноутбуки, проигрыватели компакт-дисков и другие электронные устройства. Батарея — это, по сути, банка полный химикатов, которые производят электроны. В базовую комплектацию батареи входят два терминалы.Один вывод отмечен положительным, а другой — отрицательным. В нормальном Батарейки фонарика, концы батарейки — клеммы. В большом автомобильном аккумуляторе есть два тяжелых вывода, которые действуют как выводы.

Электроны собираются на отрицательной клемме батареи. Когда провод подключены между отрицательной и положительной клеммами, электроны будут течь из отрицательный к положительной клемме так быстро, как они могут. Обычно какой-то тип нагрузки подключен к аккумулятору с помощью провода.Нагрузка может быть чем-то вроде лампочки, двигатель или электронная схема, такая как радио.

Внутри самой батареи химическая реакция производит электроны. Скорость производство электронов в результате этой химической реакции (внутреннее сопротивление батареи) контролирует сколько электронов может течь между выводами. Электроны перетекают из батареи в провод, и он должен проходить от отрицательной к положительной клемме для химического реакция должна иметь место.Поэтому аккумулятор может простоять год на полке и при этом не потерять много мощности. Если электроны не текут от отрицательного полюса к положительному, химическая реакция не происходит. Как только провод соединит обе клеммы, реакция начинается.

Исторически первая батарея была создана Алессандро Вольта в 1800 году. свою батарею, он сделал стопку, чередуя слои цинка, промокательную бумагу, пропитанную солью вода и серебро.Это устройство было известно как гальваническая свая. Верх и низ слои ворса должны быть из разных металлов. Прикрепив провод к верхней и нижней части В свае можно измерить напряжение и ток от сваи. Стопку можно штабелировать как как можно выше, и каждый слой будет увеличивать напряжение на фиксированную величину. Самая простая батарея, которую можно создать, называется цинково-угольной батареей. В емкость, наполненная серной кислотой, в нее помещается цинковый стержень. Немедленно кислота будет начать разъедать цинк.На цинковом стержне будут образовываться пузырьки газообразного водорода, и стержень и кислота начнут нагреваться. В частности, существует несколько реакций на место. Когда в кислоту вставляют угольный стержень, кислота ничего с ней не делает. Но по соединяя проволоку между цинковым стержнем и угольным стержнем, меняются две вещи. Во-первых, электроны проходят через проволоку и соединяются с водородом на углеродном стержне, поэтому газообразный водород начинает пузыриться из углеродного стержня. Во-вторых, меньше тепла.Вы можете включите электрическую лампочку или аналогичную нагрузку, используя электроны, проходящие через провод, и вы может измерять напряжение и ток в проводе. Часть тепловой энергии превращается в движение электронов. Электроны с трудом перемещаются к углеродному стержню, потому что они там легче соединиться с водородом. В конце концов, цинковый стержень растворяется. полностью, или ионы водорода в кислоте израсходованы, и батарея разрядится. В современных батареях для обеспечения своих реакций используются различные химические вещества.Несколько из К химическим веществам для жидкого теста относятся следующие. Как упоминалось ранее, есть цинк / углерод. батареи. Они также известны как стандартные угольные батареи, химический состав цинка / углерода используется во всех недорогих сухих батареях AA, C и D. Электроды цинковые и уголь, между которыми находится кислотная паста, служащая электролитом. Второй тип Батарея — это щелочная батарея, которая используется в обычных батареях Duracell и Energizer. В у этого типа батареи электроды из цинка и оксида марганца, с щелочным электролит.Другой широко используемый аккумулятор — это свинцово-кислотный аккумулятор, который используется в автомобили. Электроды изготовлены из свинца и оксида свинца с сильной кислотностью. электролит (аккумуляторный).

Практически в любом устройстве, которое работает от батарей, одновременно используется несколько батарей. время. Батареи группируются последовательно для образования более высоких напряжений или параллельно для образования более высокие токи. При последовательном расположении напряжения складываются. В параллельном расположении, токи складываются.При параллельном расположении, когда каждая ячейка выдает 2 вольта, тогда четыре батареи, включенные параллельно, также будут производить 2 вольта. Однако в настоящее время будет поставлено четыре раз больше, чем у одной клетки. При последовательном расположении четыре напряжения складываются в производят 8 вольт.

Вернуться в архив

Аккумуляторы

1.) Основы

Базовая конструкция: Батарея состоит из двух или более ячеек. Каждая ячейка состоит из двух различные материалы с электролитом между ними.Ранние инженеры обнаружили, что при использовании правильных материалов отрицательно заряженные ионы притягиваются к катоду (-), в то время как положительно заряженные ионы притягиваются к аноду (+) (другому электроду). Есть много типов батарей, см. наш раздел истории, чтобы узнать больше о том, как несколько примечательных примеров Работа.
12-минутное видео-описание основ химии аккумуляторов>
Видео по сборке алюминиево-угольной батареи в домашних условиях>

Катод — электроны «выходят» из батареи из этого электрода и попадают в электрическое устройство, находящееся под напряжением, маркируется черным цветом или (-).Это отрицательный терминал, потому что атомы с лишними электронами (- заряженные ионы) притягиваются к этому терминалу.
Анод — электроны «попадают» в батарею от этого электрода, который отмечен красный или (+).
Примечание: термины «анод» и «катод» также могут использоваться в устройстве, они помогают указал как подключить устройство. В устройстве (например, светодиоде) электроны «входят» в устройство через катод и выход через анод (это в обратном направлении от батареи).
Безопасность!
* Подключение аккумулятора к устройству задним ходом может разрушить электрическое устройство, особенно полупроводниковые приборы.
* Замыкание аккумулятора путем подключения клеммы (-) к клемме (+) может привести к химическому возгоранию или взрыву.
* Попадание кислоты из аккумулятора на пальцы и одежду может вызвать ожог кожи и проедать дыры в одежде. и если их прикоснуться к глазам, это может привести к слепоте.Не открывайте батареи, кроме как в контролируемых окружающей среды, и с должной осторожностью.


Два способа классификации батарей:
Первичные батареи — этот тип батареи готов к электрическому заряду, как только как он построен
Аккумуляторы вторичные — аккумулятор этого типа необходимо заряжать после его изготовления.

Инженер с опытом работы в области электрохимии или нанотехнологий может работать над улучшением батареи и преодоление установленных препятствий на пути к совершенствованию.Улучшение даже одного угла таких характеристик, как плотность энергии, низкотемпературные характеристики, накопление энергии продолжительность, скорость перезарядки, форма, движение к использованию менее токсичного или менее дорогого материала может привести к значительным изменениям в нашем мире. Например гибридный и полностью электрический автомобиль существует уже столетие, но именно лучшие аккумуляторы позволили массовое использование электромобилей в 1990-е годы.

1.а) Типы аккумуляторов

Есть много способов сделать батарею, некоторым моделям более 200 лет, а другим (например, тех, кто использует углеродные нанотрубки), сейчас очень быстро развиваются!

Первичный Батареи:

(не заряжаются)

Хлорид цинка
Цинк Углерод
Щелочной
Оксид никеля гидроксид
Литий-медный оксид
Литий-железный дисульфид
Литий-железный сульфид
Литий-марганцевый диоксид
Литий-медный оксифосфат
Литий-серебристый оксид + ванадий
Литий-серебряный хромат (литий-серебряный)
Литий-серебристый монофторсодержащий углекислый газ
Li-I2
Li-CuO
Li-CuS

Li-MnO2 (Li-Mn, «CR»)
Тионилхлорид
Li-SOCl2, BrCl, Li-BCX
Сульфурилхлорид
Li-SO2
Li-PbCuS
Li-Bi2Pb2O5
Li-V2O5
Li-Bi2O3
Li-CoO2
Оксид ртути
Цинк-воздух
Оксид серебра
Плутониевые батареи и
другие ядерные батареи

Среднее Батареи:

(заряжаемые)

NiCd или NiCad Никель-кадмиевый 1899
Свинцово-кислотный 1859
NiMH
NiZn
Щелочной (некоторые перезаряжаемые)
Литий-ионный Литий-ионный
Литий-ионный полимер
Литий-оксид титана
Литий-железо-фосфатные батареи
Литий-железо-магниевый фосфат
Никель-железные аккумуляторы (NiFe)
NIh3
Никель-цинковые батареи
LiFePO4
Li сера
Титанат лития
Тонкая пленка Li
ZnBr
V окислительно-восстановительный 10
NaS
Расплавленная соль
Серебро цинк (Ag-цинк)

2.) История АКБ


Вверху: иллюстрация вольта-батареи, питающей экспериментальную дуговую лампу, первый вариант электрическое освещение

2.a) 1800: Voltaic Pile — первая батарея, непосредственно вызвавшая электрическую революцию

Алессандро Вольта из Комо, Италия, создал первую современную батарею около 1800 года.Он имел получил образование в области химии и физики и преподавал в государственной школе, а затем Королевская школа в Комо. Он использовал цинк-медный (или серебряный) электрод с электролитом. серной кислоты или смеси рассола (соль и вода). Цинк реагировал с отрицательно заряженный сульфат. Положительно заряженные ионы водорода захватывают электроны из меди, образуя водородный газ. Цинковый диск стал отрицательным. электрод и положительный медный / серебряный диск.Первая батарея Вольты была результатом 9 лет обучения, начиная с «электричества животных» или изучения электричества. ток внутри тела. Как и все великие новаторы, он продвигал работы своих предшественников, в данном случае это было Луиджи Гальвани и его работа над «животным электричеством». >

Вверху: см. Модель батареи Вольта в Смитсоновском институте

Батарея Вольта быстро привлекла внимание всего мира.Исследователи из России в США начали экспериментировать с версиями его батареи для проведения экспериментов. Гальваника, разделение элементов для научных исследований, электрического освещения и электромагнетизма все исследования быстро продвигались благодаря стопке Вольта. Это было названо «стопкой», потому что дополнительные блоки цинка / меди могут быть установлены на устройство для увеличения мощности. Даже сегодня в латинских языках слово «пила» означает «батарея».

Недостатки батареи Volta заключались в том, что пропитанный рассолом тканевый материал должен был оставаться влажным, а также электролит просочился вниз и вызвал короткое замыкание.Химическое накопление на меди вызвал изолирующий слой, который остановил батарею примерно через час. В течение следующего три другие десятилетия, такие как Уильям Стерджен и Джозеф Генри, улучшили конструкцию батарей.
Вверху: Гальваническая батарея Джозефа Генри (сделанная из цинковых и медных пластин) была разработана производить разную интенсивность в зависимости от по необходимости с помощью набора подвижных соединителей и стаканчиков с ртутью. Сегодня устройство, которое мы будем использовать для обеспечения изменения уровней мощности для эксперимента, будет вариак (автотрансформатор), подключенный к электросети.Генри нужны были переменные уровни мощности проводить свои эксперименты по электромагнетизму.
Подробнее о Батарея Генри на снимке из Принстона>

2.b) Ячейка Грене 1857-1900-х годов «Бутылочная батарея»

Элемент Grenet Cell стал важным этапом в истории аккумуляторных батарей и использовался более 60 лет.Этот мокрая ячейка оказалась мощной и надежной. Он был наполнен кислотой и его можно было использовать повторно. К 1880-м годам единицы могли прослужить несколько месяцев. или годы без повторной заправки, хотя для некоторых применений ее нужно было заправлять каждые несколько недель. Томас Эдисон использовал клетки Гренета для своих экспериментов, Медицинские работники также использовали камеру для всего, от электроинструментов в больницах экспериментам над пациентами. Ячейки были разных размеров, колбы также можно было размещать последовательно для получения большей мощности.

Конец ячейки Грене пришел из-за ее слабостей, в том числе раздражения со стороны заправка, вес, и то, что она могла пролиться. Доска с резиновым уплотнением (гидростат) со временем сузится, что приведет к утечке через верх. Как и многие батареи в то время он был сделан из стекла, и хотя он был построен из толстого стекла, он все еще мог разбиться.

Ячейка Грене была улучшена доктором.Бирн (Бруклин) в 1878 году. Современные сухие камеры сегодня. также используют угольно-цинковую ячейку, однако в качестве электролита используют влажный картон. вместо жидких кислот Grenet Cell.

Свинцово-кислотный аккумулятор


1859 — Гастон Плант из Франции изобретает наиболее часто используемый большой аккумулятор сегодня: свинцово-кислотный аккумулятор. Подробнее о Свинцово-кислотный аккумулятор>

Современные свинцово-кислотные аккумуляторы (например, в вашем автомобиле) обладают высокой плотностью энергии. около 30 ватт-часов на килограмм.


2.c) Сухая камера

В 1886 году были разработаны сухие элементы, и это стало огромным улучшением для некоторых приложений аккумулятор. В сухом элементе использовался пастообразный электролит, что позволяло использовать аккумулятор в любой ориентации. и улучшена площадь переносных аккумуляторов. Карл Гасснер и разработали сухую ячейку, используя гипс с примесью других химикатов. Первую выставленную на продажу модель произвел 1.5 вольт. Позже гипс заменили на свернутый картон. Колумбия произвела первую массу выпускаемые модели.

Внизу слева: классические сухие элементы на 1,5 В Columbia, выставленные в Техническом центре Эдисона.
Внизу справа: 3 классических сухих элемента, которые использовались в раннем радио.

Информацию о литиевых, щелочных и других современных формах сухих батарей см. Ниже.

2.d) Томас Эдисон и батареи

Томас Эдисон сосредоточился на создании лучшей батареи для использования в электромобилях. Существующие батареи, такие как Grenet Cell, были сделаны из стекла и не соответствовали требованиям. Эдисон оставил свой след в мире аккумуляторов множеством улучшений. Ячейка Эдисона-Лаланда было значительным улучшением в батареях, у него повышенной прочности и срок хранения около года.Эдисон долгое время интерес к батареям всех размеров для питания своих изобретений, таких как электрическая ручка. Последним значительным усовершенствованием Эдисона аккумуляторов стала разработка практичного железоникелевого сплава. аккумулятор (NiFe). Ранний Эдисон NiFe батареи использовали толстый стеклянный корпус для удержания гидроксида калия электролит. Некоторые модели этих аккумуляторов могут сохранять заряд в течение многих лет. Железнодорожная отрасль по-прежнему использует старые никель-фетоновые батареи для резервного копирования переключателей. и другое оборудование из-за его долговременной надежности.


Вверху: оригинальные батареи Эдисона, используемые в электромобиле Detroit Electric 1914 года выпуска, принадлежавшем Steinmetz


Щелочная кислота AA является наиболее распространенный одноразовый аккумулятор в мире

3.) Современные батареи:

Сегодня в мире преобладают батареи на основе цинка, свинца и лития.Они безопаснее и меньше, чем батареи того же типа, которые были в первые дни. Меркурий и другие химические вещества были уменьшены в состав, и улучшения плотности энергии за эти годы сделали для использования менее материал на ватт.

Щелочная батарея:

Щелочные батареи сегодня являются наиболее распространенными одноразовыми батареями (произведено 10 миллиардов единиц по всему миру каждый год).Они используют цинк и диоксид марганца. Щелочная батарея заменила угольно-цинковую батарею 1800-х годов из-за к более высокой плотности энергии.
Проблемы с щелочами включают утечку гидроксида калия (видны белые перистые кристаллы когда батарея стареет). Щелочная батарея изготовлена ​​из дешевых материалов, поэтому ее переработка нерентабельна, так как в результате он выбрасывается в основные отходы, что приводит к увеличение количества токсичных отходов на свалках.

3.a) Литий-ионные батареи (LIB)

Литиевые батареи

в настоящее время являются самыми популярными аккумуляторами для мобильных приложений. (автомобили, портативные устройства) из-за небольшого веса и большой плотности энергии (количество энергии, которое вы можете хранить в килограмм веса). Литиевые батареи бывают разных форм:


Литий-железо-фосфатный (LFeP) — 120+ ватт-часов на килограмм

Примечание: номинальные значения плотности энергии для любой из этих батарей может измениться по мере того, как улучшенные версии батареи развитый.

Слева: здесь показана плоская призматическая батарея на 20 ампер-часов, но они могут быть выполнен в спиральной конфигурации (цилиндр).

Смотрите наше видео о пионере инженерной мысли Энди Берк рассказывает о тестировании батарей LFeP>


Литий-кобальтовый аккумулятор (LiCoO2) — 100+ ватт-часов на килограмм, используется в мобильных устройствах телефоны и другие устройства меньшего размера.Этот тип батареи используется в ноутбуках для высокая плотность энергии, проблемы включают в себя тепловой разгон, который может вызвать возгорание.

Слева: литиевая батарея со спиральной намоткой, это от камеры Sony.


Титанат лития (LTO) — Они безопаснее, чем другие формы литиевых батарей (менее шанс теплового разгона).У них есть срок службы 10-20 000 циклов и 70-80 ватт-часов на килограмм (в 3 раза больше стандартной свинцово-кислотный аккумулятор).

Слева: экспериментальный модуль 16 В из титаната лития в Калифорнийском университете в Дэвисе

Другое: Разрабатываются новые формы литиевых батарей, однако общий типы включают оксид лития, никеля, кобальта, алюминия, оксид лития, никеля, марганца, кобальта и литий-серные батареи.


Смотрите наше видео здесь с Тестирование литиевых батарей в лаборатории доктора Энди Берка: три типа лития Батареи:

Нанотехнологии улучшат литий-ионные батареи: Углеродные нанотрубки можно использовать в качестве катода и это позволяет осуществлять реакцию накопления лития на поверхности трубки, что намного быстрее. чем обычные реакции интеркаляции лития.Подробнее здесь>

4.) Границы инноваций в аккумуляторных батареях

Tesla Motors, General Electric и другие стремятся развиваться лучше и дешевле батареи. Новые разработки аккумуляторов, такие как натрий-ионные, натрий-никель-хлоридные. (часть бренда аккумуляторов GE Durathon) обещают заменить крупномасштабные свинцово-кислотные батареи, используемые в энергосистемах и локомотивах.

Эксперты поставили цели, чтобы аккумуляторы действительно успешно применялись в электромобилях. что батареи должны прослужить более 15 лет глубоких разрядов и быть в состоянии заряжается так быстро, как бензин может заполнить топливный бак. Это непростые цели, но над ними работают Теперь. Используя нанотрубки в литиевой батарее, можно перезарядить батарею. намного быстрее, однако обеспечить более длительный жизненный цикл будет сложнее.Подробнее здесь>

5.) Аккумуляторы до электрического возраста:

Стоит упомянуть, что батареи могли существовать до появления современных электрических возраст. Поскольку они не связаны с основной временной шкалой электрической истории, мы перечислили их. здесь.

Первая батарея 248 г. до н. Э .: Багдадская батарея была построена в Парфии или Сасанидах. период ~ 248 г. до н.э. — 226 г. н.э.Батарея состояла из угольного стержня в центре глиняная ваза. Стержень был окружен неизвестным электролитом (вероятно, это апельсиновый / лимонный сок), потом медь, потом асфальт. Каждая батарея имела вес около 2 килограммов и производилась 0,4-0,5 вольт при разомкнутых контактах. Эти батареи были очень слабыми. «Багдадская батарея» был найден в 1936 году, и многие авторитетные источники считают его подлинным.

Египтяне: Некоторые утверждают, что у древних египтян были батареи, похожие на Багдадскую батарею.

Ковчег Завета: предполагалось, что Ковчег Завета (коробка с золотой подкладкой) возможно, использовали ранние батарейки, чтобы зарядить золотую внешность. Тогда коробка сможет дать иллюзия магических сил, шокируя тех, кто к ней прикоснулся. Это всего лишь теория, но будет интересное использование электричества для создания чувства трепета и страха.

6.) ETC Видео с батареями:

Tesla Model S — аккумуляторы, кузов и подвеска>

Лаборатория аккумуляторов для гибридных автомобилей с Энди Берк>

История аккумуляторного бизнеса GE доктором.Оливер Винн (бывший менеджер)>

Электромобиль Baker использовал свинцово-кислотные батареи Эдисона в 1901>

Первый компьютеризированный гибридный автомобиль HTV1 (свинцово-кислотные батареи) 1978-1982 гг.>


Связанные темы:
Статья MW

Источники:
Телеграф и телефонный век.Автор Д. Макникол. 1915
Университет Санта-Клары
Университет Рутгерса: документы Томаса Эдисона
Нью-Йоркский медицинский журнал, январь-июнь 1889 года
Progressive Dynamics Inc.
Energizer
Википедия
IEEE Spectrum
General Electric
Трактат о нервных и психических заболеваниях Лэндона Картера Серый. 1893 г. Corrosion-doctors.org
Д-р Эндрю Берк. Калифорнийский университет в Дэвисе. 2010 г.
Фото / видео:
Edison Tech Center
Whelan Communications

Информацию об использовании изображений и видео Edison Tech Center см. В нашем лицензионном соглашении.

Общие типы батарей

Общие типы батарей


Батареи — это группы электрохимических ячеек, соединенных последовательно или параллельно .

Параллельные соединения (все аноды соединены, все катоды соединены) не приводят к изменению общего напряжения цепи, в то время как при последовательном соединении (анод одной ячейки с катодом следующей) напряжение умножается на количество ячеек.

На этой схеме показано параллельное соединение четырех 1.5-вольтовые ячейки, а на нижнем рисунке показаны аналогичные ячейки, подключенные последовательно. Чтобы накапливать электрическую энергию, элементы должны быть легко обратимыми.

  1. Свинцово-кислотный
    Это наиболее распространенный тип аккумуляторов, используемых в автомобилях и для хранения солнечной энергии, поскольку они могут обеспечивать высокий ток и их стоимость относительно невысока. Они хранят всего около 25 ватт-часов на килограмм. Каждая ячейка состоит из свинцовых электродов в растворе серной кислоты. Один свинцовый электрод покрыт оксидом свинца.Последовательное соединение 6 из этих элементов дает аккумулятор на 12 В.

    Аккумуляторы глубокого разряда имеют более толстые электроды, чем стандартные стартерные аккумуляторы. Гелевые батареи и герметичные свинцово-кислотные батареи обычно используются для хранения солнечной электроэнергии для автономных приложений.

  2. Литий-ионный

    Литий-ионные батареи используются в компьютерах и бытовой электронике. В настоящее время ведется работа по их адаптации для других приложений из-за их большей удельной мощности.Они хранят около 150 ватт-часов на килограмм.

    Электроды из оксида лития-кобальта (LiCoO 2 ) и графита с твердым литиевым электролитом. Более подробная информация об этих батареях содержится в разделе «Как все работает».

    Напряжение элемента высокое, примерно до 4 В, для переноса Li + из частично восстановленного графита в частично окисленный оксид лития-кобальта.

    Батареи могут взорваться при высокой температуре. Текущие исследования в этой области касаются новых электродных материалов и электролитов для повышения термической стабильности в больших батареях.

  3. Никель-металлогидрид (NiMH)
    Металл никель-металлогидридной батареи представляет собой интерметаллид, AB 5 , где A — смесь редкоземельных элементов лантана, церия, неодима, празеодима и B — никель. , кобальт, марганец и / или алюминий. Они хранят около 100 ватт-часов на килограмм и намного более термически стабильны, чем литий-ионные батареи. Некоторые из них были разработаны для гибридных автомобилей.
    анод Ni (OH) 2 (s) + HO (водный) Ni (O) (OH) + H 2 O + e

    E 0 = 0.49 В

    катод M (s) + H 2 O + e MH (s) + HO (водный)

    E 0 = 0,83 V

Назад Компас Таблицы Показатель Вступление Домашнее задание

Использование батарей в домах, в медицинских учреждениях, в военных целях и в электромобилях

Батарея представляет собой совокупность химических элементов, имеющих катод и анод, которые создают поток электронов в цепи.

Батареи — компактный источник энергии. Хранение энергии — серьезная проблема во всем мире. Батареи решают эту проблему за счет меньшего уменьшения емкости накопителя и устранения необходимости возить топливо. Батарейки — один из самых удобных способов хранения энергии.

Все батареи, изобретенные до настоящего времени, состоят из трех основных компонентов: анода (отрицательная клемма), катода (положительная клемма) и электролита (который обычно представляет собой химическое вещество, вызывающее реакцию между анодом и катодом).

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Когда отрицательная клемма и положительная клемма батареи соединены в цепь, между электролитами и отрицательной клеммой происходит химическая реакция. Эта реакция генерирует электроны, которые проходят через цепь и осаждаются на положительном выводе, то есть на катоде. Когда материал катода или анода полностью израсходован, реакция прекращается, и батарея перестает вырабатывать электричество. Здесь аккумулятор называется «мертвым».

Каковы виды использования батареи?

Вот несколько основных способов использования аккумулятора в повседневной жизни.

  1. Вокруг дома

Батареи используются в различных вещах, которые мы используем в нашем доме. Батареи используются для питания таких вещей, как пульт дистанционного управления, фонарик, настенные часы, фонарик, слуховые аппараты, весы и т. Д.

Перезаряжаемые батареи также используются в различных устройствах, таких как цифровые фотоаппараты, мобильные телефоны, аккумуляторы транспортных средств, игровые устройства и т. Д. автомобили с дистанционным управлением, инструменты для домашнего обслуживания и многое другое.

  1. Медицинское окружение

Больницы, медицинские центры и другие службы экстренной помощи в значительной степени зависят от аккумуляторов. Батареи необходимы для правильного функционирования таких устройств, как электрокардиограммы, электрокардиографы, инфузионные насосы, глюкометры и другие комплекты для тестирования.

Никель-кадмиевые и литий-ионные батареи широко используются в медицинской промышленности, поскольку их можно перезаряжать.

  1. Пожаротушение и реагирование на чрезвычайные ситуации

Радио — самый важный инструмент службы экстренной помощи.Они служат простым способом общения в местах, где сохраняется опасность. Эти радиоприемники питаются от качественных больших аккумуляторов, способных удерживать огромное количество заряда.

Другие устройства, такие как мониторы ЭКГ, металлоискатели и фонарики, питаются от батареек. Эти устройства очень необходимы для спасения жизни людей.

  1. Военное использование

Универсальный инструмент и набор батарей являются наиболее важным инструментом вооруженного персонала.

В военной среде может сначала не быть необходимости в батареях, но они используются по-разному. Батареи используются для питания радиосвязи, приборов ночного видения, радиолокационной связи, оптического оборудования и различных других полевых устройств, которые делают работу проще и безопаснее.

Батареи, используемые в электромобилях

(изображение будет скоро загружено)

Батареи, используемые в электромобилях, называются аккумулятором электромобиля (EVB) (или тяговым аккумулятором).Эта батарея находит свое применение в питании электродвигателей электромобилей, таких как аккумуляторные электромобили (BEV) или гибридные электромобили (HEV).

Батареи электромобилей обычно представляют собой перезаряжаемые (вторичные) батареи, и обычно используются литий-ионные батареи. Эти батареи специально разработаны для большой выходной емкости в ампер-часах (или киловатт-часах).

Типы аккумуляторов для электромобилей:

Свинцово-кислотные аккумуляторы

В транспортных средствах, которым требуется постоянный источник бесперебойной энергии, используются свинцово-кислотные аккумуляторы.В настоящее время почти все автомобили в мире используют этот аккумулятор.

Например, трамваям нужны фары, которые могут работать даже при неработающем двигателе. Фонари получают питание от батареек. Свинцово-кислотные батареи также используются в таких аксессуарах, как часы и будильники.

В промышленности и автомобилестроении также используются свинцово-кислотные батареи. Свинцово-кислотные батареи приобрели большую популярность и также широко используются по следующей причине:

  1. Проверенные с точки зрения производительности.

  2. Подходит для вторичной переработки.

  3. Экономичен в использовании.

  4. Легче в использовании.

  5. Безопаснее по сравнению с альтернативами.

  6. Они способны работать в широком диапазоне температур.

  7. Эти батареи не требуют обслуживания.

Батарея, используемая в мобильных телефонах

Батареи, используемые в мобильных телефонах, способны удерживать огромное количество энергии, что позволяет устройству работать часами.Без сомнения, это чудо химической инженерии. Давайте попробуем узнать, как работают такие высокопроизводительные аккумуляторы.

В мобильных телефонах используются литий-ионные батареи (Li-ion), которые состоят из пары электродов (катода и анода) и электролита.

Электроды обычно состоят из таких материалов, как литий, графит или даже нанопроволоки, но они основаны на науке о функционировании лития. Литий — это металл с высокой реакционной способностью, и, следовательно, он имеет тенденцию вступать в реакцию с другими материалами.

Укажите уникальное различие между элементом и батареей

Батарея: Функция батареи и элемента аналогична, но батарея содержит ряд ячеек, расположенных последовательно или параллельно для создания напряжения желаемого уровня. . Внешний аккумулятор — лучший пример батареи; он используется для зарядки мобильных телефонов.

Ячейка: Ячейка — это источник энергии, который генерирует только постоянное напряжение и ток небольшой величины. Например, элементы, используемые в пульте дистанционного управления или наручных часах, могут генерировать напряжение в пределах 1.Диапазон 5 — 3 В.

Вторичная батарея — обзор

12.3 MR-DC: перспективы UE и RAN

Для работы MR-DC требуется, чтобы две RAT обслуживали одно UE в подключенном состоянии через одну CN. Обслуживающие ячейки сконфигурированы с основной группой ячеек (MCG), содержащей обслуживающие ячейки MN, и вторичной группой ячеек (SCG), содержащей обслуживающие ячейки SN. Существует три типа каналов передачи, известных как MCG, SCG и разделенные каналы. С точки зрения сети, каждый канал-носитель (MCG, SCG и разделенный канал-носитель) может оканчиваться либо в MN, либо в SN.

Когда SCG сконфигурирован, всегда есть по крайней мере один канал SCG или один канал Split. В MR-DC однонаправленный канал MCG обычно определяется как однонаправленный радиоканал с однонаправленным каналом RLC только в MCG . Для плоскости пользователя:

Для каналов MCG SN не участвует в транспортировке данных плоскости пользователя для этого типа канала (ов) по Uu.

Для разделенных однонаправленных каналов данные PDCP передаются между MN и SN через X2-U / Xn-U.SN и MN участвуют в передаче данных этого типа носителя по Uu.

Для однонаправленных каналов SCG MN не участвует в транспортировке данных плоскости пользователя для этого типа однонаправленных каналов по Uu.

Базовая сеть не зависит от отображения однонаправленных каналов постоянного тока между UE и радиосетью. В случае, если добавление однонаправленных каналов требует добавления или модификации туннеля плоскости пользователя SN по направлению к CN, процедуры CN вызываются, чтобы инициировать добавление нового туннеля плоскости пользователя.Но вся сигнализация управления между UE и CN обрабатывается через сам MN (например, сигнализация NAS), а MN имеет только сигнализацию плоскости управления для CN (например, сигнализацию S1-AP или NG-AP). Для разделенных однонаправленных каналов, включающих однонаправленных каналов SCG с завершением и MN-носителей MCG , данные PDCP передаются между MN и SN через интерфейс пользовательской плоскости MN-SN, а затем передаются в CN через интерфейс пользовательской плоскости MN.

Рис. 12.8 объясняет, как структура протокола плоскости пользователя работает в UE, как определено в 3GPP TS 37.340.

Рис. 12.8. Архитектура протокола пользовательской плоскости для UE для MR-DC.

В случае плоскости управления UE имеет единственное состояние RRC на основе MN RRC и соответствующее единственное соединение плоскости управления через MN к базовой сети. Каждый узел RAN имеет свой собственный RRC-объект, то есть версию E-UTRA, если узел является eNB, или версию NR, если узел является gNB, который генерирует PDU RRC для отправки в UE соответственно. Рис. 12.9 (из 3GPP TS 37.340) иллюстрирует структуру протокола связи плоскости управления UE.

Рис. 12.9. Плоскость управления UE Архитектура протокола радиосвязи для MR-DC для EPC и 5GC.

Поскольку узел MN имеет соединение плоскости управления с базовой сетью, все связанные функции, такие как управление мобильностью, управление сеансом, отчет о местоположении, ограничение доступа, управление плоскостью пользователя, обрабатываются MN по отношению к UE и базовой сети, если применимо. .

UE, которое поддерживает MR-DC, использует различные возможности (например, конкретную информацию, относящуюся к радиосвязи), и эти возможности транспортируются в системе через так называемые контейнеры возможностей UE.Эти наборы информации о возможностях требуются для установления соответствующей поддержки DC между UE, MN и SN. Эти контейнеры возможностей содержат общий набор, связанный с MR-DC и доступный как для MN, так и для SN, но есть также контейнеры возможностей, которые относятся к технологии радиодоступа и относятся только к конкретному узлу, поддерживающему рассматриваемую RAT. Эти различные контейнеры известны как контейнер возможностей MR-DC, контейнер возможностей E-UTRAN и контейнер возможностей NR.

PNNL: Накопители энергии: Типы батарей

Ванадий-окислительно-восстановительный поток: Эти батареи продемонстрировали способность решать задачу интеграции энергии из возобновляемых источников, таких как солнечные и ветряные электростанции. В течение многих лет чувствительность к высокой температуре, высокая стоимость и меньшая емкость хранилища ограничивали широкое использование этих батарей. Однако наши исследователи разработали первую коммерчески жизнеспособную проточную батарею окислительно-восстановительного потенциала, которую можно использовать в масштабе сети, и в 2012 году наша технология была лицензирована для UniEnergy Technologies LLC.

Цинк-полииодидный поток: Цинк-полийодидный проточный окислительно-восстановительный аккумулятор, разработанный в 2015 году, используется для хранения возобновляемой энергии. В нем используется электролит, плотность энергии или запасенная энергия которого более чем в два раза превышает плотность энергии следующего лучшего проточного аккумулятора, что приближается к плотности энергии типа литий-ионного аккумулятора, используемого для питания портативных электронных устройств и некоторых небольших электромобилей.

Органический водный поток: Подобно ванадиевой батарее с окислительно-восстановительным потоком, а также используется для интеграции с возобновляемыми источниками энергии, эта батарея вырабатывает энергию, перекачивая жидкости из внешних резервуаров в центральную батарею.Ожидается, что новейшая версия будет стоить всего 180 долларов за киловатт-час после полной разработки — на 60 процентов меньше, чем сегодняшние стандартные проточные батареи.

Натрий-ионные: Натрий-ионные аккумуляторы высокоэффективны и относительно дешевы, но разработка таких аккумуляторов с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы была сложной задачей. Наши исследователи работают над тем, чтобы сделать натрий жизнеспособной заменой лития для хранения энергии в сети, разрабатывая защитный слой для снижения потребления ионов натрия в батарее.

Галогенид натрия и металла: Также известные как батареи ZEBRA, они обладают потенциалом в качестве стационарных батарей, используемых для хранения энергии для сети. В 2016 году наши исследователи обнаружили новую конструкцию, более стабильную и менее дорогую в производстве, с повышенной плотностью энергии.

Магниево-ионные: Магниевые аккумуляторы, обладающие большей емкостью и меньшими проблемами безопасности, чем их литиевые аналоги, представляют собой потенциально многообещающий вариант хранения энергии, но электроды трудны в производстве и быстро выходят из строя.Наши исследователи обнаружили, что олово и сурьма могут работать вместе, чтобы сделать магниевые батареи лучше.

Гибридный магний-литий: Магний и литий имеют свои преимущества, и наши исследователи стремились объединить их при разработке гибридной батареи, которую можно использовать во многих приложениях, особенно для хранения энергии в сети. Гибридная батарея соединяет анод из магниевого металла с положительным литиево-ионным катодом, обеспечивая как выдающуюся производительность, так и превосходную безопасность и стабильность.

Оксид цинка и марганца: Эти батареи привлекательны для хранения возобновляемой энергии и поддержки энергосистемы. Они используют обильные недорогие материалы, а их удельная энергия может превышать свинцово-кислотные батареи. Мы продолжаем совершенствовать нашу цинк-марганцевую батарею — в 2016 году ее емкость достигла 285 миллиампер-часов на грамм оксида марганца за 5000 циклов, сохранив при этом 92 процента своей первоначальной емкости.

История развития аккумуляторов

Батареи прошли долгий путь с момента их появления в 250 году до нашей эры.Предоставлено: Flickr / Patty, CC BY-NC-SA.

Батареи сегодня настолько распространены, что они почти незаметны для нас. Тем не менее, это замечательное изобретение с долгой и легендарной историей и не менее захватывающим будущим.

Батарея — это, по сути, устройство, в котором накапливается химическая энергия, которая преобразуется в электричество. По сути, батареи представляют собой небольшие химические реакторы, в которых в результате реакции образуются энергичные электроны, готовые протекать через внешнее устройство.

Батарейки у нас давно. В 1938 году директор Багдадского музея обнаружил в подвале музея то, что сейчас называют «Багдадской батареей». Анализ датировал его месопотамским происхождением примерно 250 г. до н.э.

Споры вокруг этого самого раннего примера батареи, но предлагаемые варианты использования включают гальваническое покрытие, обезболивание или религиозное покалывание.

Американский ученый и изобретатель Бенджамин Франклин впервые использовал термин «батарея» в 1749 году, когда он проводил эксперименты с электричеством, используя набор соединенных конденсаторов.

Первая настоящая батарея была изобретена итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году. Вольта сложил диски из меди (Cu) и цинка (Zn), разделенных тканью, пропитанной соленой водой.

Провода, подключенные к любому концу стопки, производили непрерывный стабильный ток. Каждая ячейка (набор из Cu, Zn диска и рассола) производит 0,76 Вольт (В). Это значение, кратное количеству ячеек, уложенных вместе.

Одна из самых долговечных батарей, свинцово-кислотная, была изобретена в 1859 году и до сих пор используется для запуска большинства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.Это самый старый образец аккумуляторной батареи.

Сегодня батареи бывают самых разных размеров: от больших мегаваттных батарей, которые накапливают энергию солнечных ферм или подстанций, чтобы гарантировать стабильное энергоснабжение целых деревень или островов, до крошечных батарей, подобных тем, которые используются в электронных часах.

Батареи

имеют различный химический состав, которые генерируют базовые напряжения элементов, как правило, в диапазоне от 1,0 до 3,6 В. Последовательное соединение ячеек увеличивает напряжение, а их параллельное соединение увеличивает подачу тока.Этот принцип используется для суммирования требуемых напряжений и токов вплоть до мегаваттных размеров.

В настоящее время многие ожидают, что технология аккумуляторов совершит еще один скачок с разработкой новых моделей, обладающих достаточной емкостью для хранения энергии, вырабатываемой домашними солнечными или ветряными системами, и затем для некоторых обеспечит подачу энергии в дом в более удобное (обычно ночное) время. дней

Как работают аккумуляторы?

Когда батарея разряжается, в результате химической реакции образуются дополнительные электроны.Примером реакции, в которой образуются электроны, является окисление железа с образованием ржавчины. Железо реагирует с кислородом и отдает электроны кислороду с образованием оксида железа.

Стандартная конструкция батареи предполагает использование двух металлов или соединений с разными химическими потенциалами и разделение их с помощью пористого изолятора. Химический потенциал — это энергия, запасенная в атомах и связях соединений, которая затем передается движущимся электронам, когда им разрешается перемещаться через подключенное внешнее устройство.

Проводящая жидкость, такая как соль и вода, используется для переноса растворимых ионов от одного металла к другому во время реакции и называется электролитом.

Металл или соединение, которое теряет электроны во время разряда, называется анодом, а металл или соединение, которое принимает электроны, называется катодом. Этот поток электронов от анода к катоду через внешнее соединение — это то, что мы используем для работы наших электронных устройств.

Первичные и аккумуляторные батареи

Типичный автомобильный аккумулятор.Предоставлено: Flickr / Асим Бхарвани, CC BY-NC-ND.

Когда реакция, вызывающая поток электронов, не может быть обращена вспять, батарея называется первичной батареей. Когда один из реагентов израсходован, батарея разряжена.

Наиболее распространенной первичной батареей является угольно-цинковая батарея. Было обнаружено, что когда электролитом является щелочь, батареи служат намного дольше. Это щелочные батареи, которые мы покупаем в супермаркете.

Проблема утилизации таких первичных батарей заключалась в том, чтобы найти способ их повторного использования путем подзарядки батарей.Это становится более важным по мере того, как батареи становятся больше, и частая их замена коммерчески нецелесообразна.

Одна из первых аккумуляторных батарей, никель-кадмиевая батарея (NiCd), также использует щелочь в качестве электролита. В 1989 году были разработаны никель-металл-водородные батареи (NiMH), которые имели более длительный срок службы, чем никель-кадмиевые батареи.

Эти типы аккумуляторов очень чувствительны к перезарядке и перегреву во время зарядки, поэтому скорость заряда контролируется ниже максимальной.Сложные контроллеры могут ускорить зарядку, не занимая меньше нескольких часов.

В большинстве других более простых зарядных устройств процесс обычно занимает всю ночь.

Портативные приложения, такие как мобильные телефоны и портативные компьютеры, постоянно ищут максимальную и наиболее компактную накопленную энергию. Хотя это увеличивает риск сильной разрядки, с этим можно справиться с помощью ограничителей скорости тока в аккумуляторах мобильных телефонов из-за их малого формата.

Но по мере того, как рассматриваются более крупные применения батарей, безопасность большого формата и большого количества элементов становится более важным соображением.

Первый большой скачок вперед: литий-ионные батареи

Новые технологии часто требуют более компактных, более емких, безопасных перезаряжаемых батарей.

В 1980 году американский физик профессор Джон Гуденаф изобрел новый тип литиевой батареи, в которой литий (Li) мог мигрировать через батарею от одного электрода к другому в виде иона Li +.

Литий — один из самых легких элементов в периодической таблице Менделеева и имеет один из самых больших электрохимических потенциалов, поэтому эта комбинация дает одни из самых высоких возможных напряжений в самых компактных и легких объемах.

Это основа литий-ионного аккумулятора. В этой новой батарее литий сочетается с переходным металлом, таким как кобальт, никель, марганец или железо, и кислородом, образуя катод. При подаче напряжения во время перезарядки положительно заряженный ион лития с катода мигрирует на графитовый анод и становится металлическим литием.

Поскольку литий обладает сильной электрохимической движущей силой, которая должна окисляться, если это разрешено, он мигрирует обратно на катод, чтобы снова стать ионом Li +, и отдает свой электрон обратно иону кобальта.Движение электронов в цепи дает нам ток, который мы можем использовать.

Второй большой скачок вперед: нанотехнологии

В зависимости от переходного металла, используемого в литий-ионном аккумуляторе, элемент может иметь более высокую емкость, но может быть более реактивным и подверженным явлению, известному как термический разгон.

В случае литий-кобальтовых батарей (LiCoO 2 ), произведенных Sony в 1990-х годах, это привело к возгоранию многих таких батарей.О возможности изготовления катодов батарей из наноразмерного материала и, следовательно, более реактивного материала не могло быть и речи.

Но в 1990-х годах Гуденаф снова совершил огромный скачок в технологии аккумуляторов, представив стабильный литий-ионный катод на основе литий-железа и фосфата.

Этот катод термически устойчив. Это также означает, что наноразмерные материалы из фосфата лития-железа (LiFePO 4 ) или феррофосфата лития (LFP) теперь можно безопасно превращать в крупноформатные элементы, которые можно быстро заряжать и разряжать.

Теперь для этих новых ячеек существует множество новых применений, от электроинструментов до гибридных автомобилей и электромобилей. Возможно, наиболее важным приложением будет хранение бытовой электроэнергии для домашних хозяйств.

Первый мобильный телефон имел большую батарею и короткое время автономной работы — современные мобильные телефоны и смартфоны требуют меньших батарей, но более продолжительного заряда.

Электромобили

Лидером в производстве аккумуляторов нового формата для транспортных средств является компания Tesla, занимающаяся электромобилями, которая планирует построить «гига-заводы» для производства этих аккумуляторов.

Размер литиевой аккумуляторной батареи для Tesla Model S составляет впечатляющие 85 кВтч.

Этого также более чем достаточно для бытовых нужд, поэтому было так много слухов относительно того, что основатель Tesla Илон Маск готовится раскрыть на этой неделе.

Модульная конструкция батареи позволяет создавать батареи, которые в некоторой степени взаимозаменяемы и подходят как для автомобилей, так и для бытовых применений, без необходимости переделки или реконструкции.

Возможно, мы вот-вот станем свидетелями смены поколений в производстве и хранении энергии, обусловленной постоянно улучшающимися возможностями скромной батареи.


Помимо литий-ионных аккумуляторов — значительный шаг на пути к более производительному аккумулятору.

Эта история любезно опубликована The Conversation (по лицензии Creative Commons-Attribution / Без производных).

Ссылка : История и развитие батарей (2015, 30 апреля) получено 24 октября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2015-04-history-battery.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *