Электролит для аккумуляторов состав и свойства: Кислотный электролит: состав и метод изготовления

Содержание

Виды, Составы и Как приготовить

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.

Содрежание

Что такое электролит и для чего он нужен
Виды электролита
Кислотный электролит
Щелочной электролит
Корректирующий электролит
Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Виды электролита

Электролиты бывают двух основных видов:

Кислотный.
Щелочной.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

Кислотный электролит

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:

Кислота.
Дистиллированная вода.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты.

Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:

Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
Дистиллированную воду.
Аккумуляторную серную кислоту.

Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:

Защитные очки.
Устойчивый к кислоте фартук.
Резиновые перчатки.
Соду для нейтрализации действия кислоты.

Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:

В ёмкость наливают необходимое количество воды.
Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
Дать отстояться смеси в течение 12 часов.

Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.

Щелочной электролит

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:

В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
Отстаивается раствор в течение 3 часов.
Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.

Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.

Корректирующий электролит

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.

Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

что это такое, химический состав, как приготовить

Время на чтение: 3 мин

Он может понадобиться нам для коррекции плотности находящегося в аккумуляторе. В случае если вы добавили в банки батареи много воды и плотность химической смеси упала, можно откорректировать ее с помощью электролита с большей плотностью.

Итак, если вдруг возникнет необходимость самостоятельно приготовить электролит для аккумулятора, то, в принципе, это возможно. Следует соблюдать технику безопасности и быть внимательным к пропорциям веществ — и все обязательно получится.

Одним из наиболее важных компонентов батареи является электролит, представляющий собой проводящий раствор, переносящий положительно заряженные ионы от катода к аноду в процессе разряда. Электролиты литий-ионных аккумуляторов традиционно изготавливаются из соли лития, растворенной в смеси органических растворителей. Во время формирования батареи растворяющие и солевые компоненты электролита восстанавливаются на аноде с образованием межфазной фазы твердого электролита (SEI), которая играет решающую роль в работе и безопасности батареи.

Современные исследователи батарей экспериментируют с различными составами жидких, гелевых, полимерных и твердотельных электролитов. Разработка успешных электролитов требует баланса вязкости, проводимости, электрохимической стабильности и стоимости. Большинство электролитов могут хорошо работать при низких температурах, но имеют ограниченную термическую стабильность даже при умеренных температурах.

Разработчики аккумуляторов полагаются на термический анализ для измерения термической стабильности электролитов и обеспечения того, чтобы их конструкции не разрушались и не возгорались. Термическую стабильность электролита можно исследовать с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрического анализа (ТГА), и вместе эти методы обеспечивают комплексный анализ тепловых свойств электролита. Реология позволяет инженерам измерять вязкость и производить электролитические растворители с оптимальной прокачиваемостью в процессе производства.

Несмотря на то, что остаются вопросы о процессе теплового разгона в батареях, текущее понимание предполагает, что он инициируется следующей серией событий. Экзотермические реакции, приводящие к тепловому разгону, разрушительно взаимодействуют с каждым внутренним компонентом литий-ионной батареи (LIB), поскольку температура батареи продолжает расти; некоторые элементы являются ранними жертвами, в то время как большинство непосредственно ускоряют накопление тепла при выходе из строя.

Первым компонентом, который начинает разрушаться, является интерфаза твердого электролита (SEI), которая обычно начинается при 80-120°C (176-248°F). В этот момент тепловой разгон можно замедлить, но он больше не обратим, если анод подвергается воздействию электролита. Экзотермические реакции, происходящие на поверхности реактивного анода, добавляют больше тепла в систему, пока она не достигнет следующих критических температур.

Следующим затронутым компонентом является сепаратор, который выходит из строя в два этапа. При температуре около 120-150°C (248-302°F) сепаратор начинает плавиться и вызывает небольшое короткое замыкание, за которым следует более серьезное внутреннее короткое замыкание, когда сепаратор разрушается при температуре около 220-250°C (428-482°F). Ф).

Следующие реакции происходят быстро и непосредственно в соответствии с предыдущим температурным диапазоном; материал катода, связующее вещество и электролит начинают разлагаться, что резко повышает температуру элемента батареи до температуры около 800°C (1472°F). Эти реакции имеют газообразные продукты, которые повышают давление внутри ЛИА.

Термограмма ТГА, показывающая термическую нестабильность графитового материала анода
Помимо быстрого выделения тепла, катодные реакции имеют опасный побочный продукт — кислород, который легко воспламеняется. В зависимости от точных условий немедленным результатом будет либо «Тепло + Кислород = Огонь», либо «Тепло + Газ = Разрыв/Взрыв». Конечно, не все материалы сделаны одинаковыми и могут оказаться выше или ниже этих диапазонов — или даже за пределами этих температур в будущем — поэтому важно сделать максимально безопасный выбор материалов для данной батареи с надлежащим тестированием.
Чтобы избежать теплового разгона и выбрать материалы для батарей с оптимальными термостойкостью, исследователи аккумуляторов обращаются к дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрическому анализу (ТГА):
ДСК: ДСК измеряет поток тепла в материал или из него как функция температуры или времени. Фазовые изменения прерывают зависимость теплоемкости между изменением температуры и поглощенным или выделенным теплом и видны на выходе графика. Это позволяет проводить испытания в различных условиях, от безопасной рабочей температуры до теплового воздействия.
ТГА: ТГА измеряет массу образца как функцию температуры или времени. Вообще говоря, более термически стабильный материал может достичь более высокой температуры до того, как произойдет какое-либо изменение массы.
Ответьте на следующие вопросы по результатам ДСК:
Температура плавления материала, Tm
Температура стеклования материала, Tg
Самая низкая температура фазового перехода различных материалов, из которых состоит батарея.
Ответьте на следующие вопросы, используя результаты ТГА:
Температура, при которой материал начинает разлагаться.
Количество массы образца, потерянной в результате термического или окислительного разложения при данной температуре.
Скорость реакций разложения (как окислительных, так и термических) при данной температуре.
Максимальная термически стабильная температура различных материалов, из которых состоит батарея.

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить требования к тестированию материалов аккумуляторов.
Руководство по разработке органических электролитов для литий-ионных аккумуляторов: воздействие на окружающую среду, физико-химические и электрохимические свойства
Руководство по разработке органических электролитов для литий-ионных аккумуляторов: воздействие на окружающую среду, физико-химические и электрохимические свойства†
Бенджамин Фламме, ^и Гонсало Родригес Гарсия,‡ ^bcf Марсель Вайль, ^дф Мансур Хаддад, ^и Фаннарат Пхансават, ^и Вирджиния Ратовеломанана-Видаль ^и и Александр Шагнес§* ^и
Принадлежности автора
* Соответствующие авторы

^и Исследовательский университет PSL, Chimie ParisTech – CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris, 11 rue Pierre et Marie Curie, Париж, Франция
^б Институт Гельмгольца Ульм (HIU) Электрохимическое хранение энергии, Гельмгольцштрассе 11, 89081 Ульм, Германия

^в Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) Bautzner Landstraße 400, 01328 Дрезден, Германия
^д Институт оценки технологий и системного анализа (ITAS), Karlstraße 11, 76133 Карлсруэ, Германия
^и GéoRessources – UMR CNRS 7359-CREGU-Université de Lorraine, 2 Rue du Doyen Roubault, Vandoeuvre les Nancy Cedex, France
Электронная почта: alexandre. [email protected]
^ф Технологический институт Карлсруэ (KIT), P.O. Box 3640, 76021 Карлсруэ, Германия
Аннотация
Электролиты для литий-ионных аккумуляторов (LiB) слишком долго откладывались, потому что было разработано несколько новых растворителей, соответствующих спецификациям электролита. И наоборот, значительное внимание уделялось синтезу новых электродных материалов и особенно положительных электродов. В частности, большинство работ, посвященных исследованию электролитов для LiB, были сосредоточены на смешивании различных молекул. В настоящее время разработка высоковольтных материалов для LiB стимулирует синтез новых растворителей и новых солей, более устойчивых к окислению.

Виды, Составы и Как приготовить

Что такое электролит и для чего он нужен

Виды электролита

Кислотный электролит

Щелочной электролит

Корректирующий электролит

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

что это такое, химический состав, как приготовить

Что из себя представляет электролит и зачем его использовать

Какие виды химической жидкости существуют

Способ приготовления кислотного раствора

Готовим щелочной раствор

Электролит с повышенной плотностью

Для каких аккумуляторов используют разные типы химической жидкости?

Анализ свойств электролита – TA Instruments

Instruments and Test Parameters

Пример применения

Какие тепловые события приводят к тепловому разгону?

Добавить комментарий Отменить ответ