Как поднять плотность аккумулятора автомобиля: Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Содержание

Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Пониженная или повышенная плотность электролита в аккумуляторе уменьшает эффективность работы батареи и ускоряет ее износ. Поэтому периодически необходимо измерять данный показатель и в случае отклонений от нормы проводить корректировку. Разберем детально, как это правильно сделать.

Содержание

  1. Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов
  2. Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе
  3. Резюме

Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов

Нормой считается показатель в 1,27 грамма на кубический сантиметр. Измерения проводятся специальным диагностическим инструментом — ареометром. Важно, чтобы он был качественно изготовлен и показывал точные результаты. Хорошим и недорогим прибором является ареометр RedMark в тубе. Его можно использовать для проверки электролита и тосола.


Вот несколько правил, которые следует соблюдать:

  • Измерения нужно проводить при полностью заряженной батарее.
  • Проверять необходимо каждую банку.
  • Температура воздуха должна быть 20–25 градусов тепла.

С учетом последнего пункта может возникнуть вопрос о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой. Если автомобиль стоит не в теплом гараже, придется снять батарею и занести ее домой. Полностью зарядить и только потом проверить каждую банку.

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Прежде чем приступить к работе, подготавливаем все необходимое. Важно помнить, что данная жидкость представляет собой соединение, опасное для человека. Его попадание на открытые участки кожи может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому работать необходимо в защитных резиновых перчатках. Кроме того, потребуются:

  • ареометр;
  • стеклянная емкость;
  • корректирующий электролит;
  • дистиллированная вода.


Суть работы заключается в том, чтобы откачать часть жидкости из аккумуляторной батареи и заместить ее корректирующим электролитом. Для откачки можно использовать ареометр. Набираем в него жидкость из батарейных банок и сливаем ее в заранее подготовленную емкость.

При откачивании важно помнить о том, что нельзя оголять аккумуляторные пластины. Необходимо, чтобы они все время были покрыты жидкостью.

Многие автовладельцы задаются вопросом, какой корректирующий электролит для аккумуляторов купить? Хорошим вариантом является «ДРЕКО», имеющий плотность 1,3 г/см3. С его помощью приводим показатели каждой банки в норму.

Вы спросите, а что будет, если переборщить? Параметры 1,28–1,29 г/см3 — это уже повышенная плотность электролита, которую в новом аккумуляторе нужно обязательно снизить. Просто добавляем дистиллированную воду. Использовать обычную, из-под крана, нельзя.

Резюме

Быстрый разряд и слабый пусковой ток далеко не всегда говорят о том, что батарею пора менять. Возможно, что причина неэффективной работы кроется именно в понизившейся плотности. Чтобы решить проблему, достаточно купить электролит для аккумуляторов, имеющий повышенную концентрацию, и с его помощью довести показатели до нормы.


Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Каждый год автолюбители сталкиваются с проблемой зарядки аккумулятора, сульфатации и десульфатации. Многие измеряют плотность электролита и пытаются ее восстановить. Но почему нельзя повысить плотность аккумулятора без добавления кислоты в электролит? Давайте ответим на этот вопрос.

Рассмотрим процессы, которые протекают при заряде и разряде аккумулятора — теория аккумулятора

Классическая формула:

                    ⇐ заряд            

Pb + PbO2 + 2H2SO4  ⇐        ⇒  2PbSO4 + 2H2 O  (1)

                    разряд 

Если внимательно разобрать формулу, то очевидно, что при разряде аккумулятора у нас образуется такое вещество, как сульфат свинца.

Это вещество (соль) очень плохо растворимо в воде и при определенной концентрации выпадает в осадок, иногда образуя кристаллы. Из за образования данного вещества и уменьшения концентрации кислоты в электролите, соответственно пропадает плотность. Доведя аккумулятор до абсолютного разряда, плотность в электролите станет ровна единице. В растворе, будет отсутствовать кислота.

Если мы вернемся к вопросу: «Почему нельзя повысить плотность не добавляя кислоты в электролит?», а только лишь повышением напряжения, то ответ очевиден.

Предположим у нас при плотности 1,25 г/см3, которую залили на заводе, в аккумуляторе присутствует 100 молекул кислоты при полном заряде, мы начали разряжать аккумулятор, получаем 100 молекул сульфата. Если дальше заряжать аккумулятор мы опять получим те же 100 молекул кислоты и плотность 1,25 г/см3 (если не испарилась вода).

Вывод: если мы не добавляли кислоту в электролит, и у нас повысилась плотность – мы потеряли воду.

Теперь давайте разберемся с коварным веществом сульфатом свинца. Это вещество очень плохо растворимо в воде, а это значит, что насыщенный раствор данного вещества получается при очень небольшой его концентрации в электролите. Когда мы разряжаем аккумулятор, концентрация раствора сульфата свинца возрастает. Поэтому все производители аккумуляторов пишут придельное напряжение разряда аккумулятора (для 12В аккумулятора это 10,8В). Дальнейший разряд приводит к тому, что образуется перенасыщенный раствор сульфата свинца. С перенасыщенными растворами мы встречались в школе. Например, выращивая кристаллы из медного купороса. Когда в перенасыщенный раствор попадает нить, то на ней сразу начинает расти красивый синий камень. Такой же процесс происходит в аккумуляторе, начинают расти кристаллы сульфата свинца и самая большая проблема, они уже обратно не растворяются  в воде. Именно этот процесс принято называть сульфатацией. Эти кристаллы не проводят электричество, поэтому вырастание их на пластинах приводит к умиранию аккумулятора. Свойства этого кристалла можно сравнить с кристаллом оксида алюминия.

Например, алюминиевая ложка не растворяется в чае, хотя алюминий, в чистом виде, очень хорошо вступает в реакцию и с водой и с воздухом. Так вот, когда мы изготавливаем алюминиевую ложку, поверхностный слой практически сразу вступает в реакцию с воздухом и ложка покрывается тончайшим слоем оксида алюминия, который мы не видим, и именно этот слой защищает нашу ложку от растворения в чае (или в частности в воде).
Так же и с сульфатом свинца в аккумуляторе, он оседает на поверхности пластин и не дает нормальному протеканию процессов.

Обратим внимание на процессы ускоряющие сулифатацию. Как раз недостаток воды, которая испаряется, очень сильно влияет на ускорение процесса. Мы только что обсудили перенасыщенный раствор сульфата. Так вот перенасыщение его произойдет быстрее, если в аккумуляторе не хватает воды, следовательно и оседание сульфата на поверхностях пластины пройдет быстрее.

Возвращаясь к нашим 100 молекулам — в связанном состоянии теряем группу SO4, далее при заряде мы уже получаем , к примеру, 50 молекул кислоты.

Емкость аккумулятора изменилась в меньшую сторону.

Теперь вернемся к процессам заряда аккумулятора зарядными устройствами. Есть две (не будем сильнее углубляться в тему) основные схемы заряда аккумулятора, постоянным током (часто пишут IU) и постоянным напряжением (UI). Например, зарядные устройства Optimate используют первую схему. Она более правильная. Смысл ее в том, что в аккумулятор подается постоянный ток. Происходит та реакция, о которой мы говорили выше, оставшиеся наши молекулы, а их осталось 50, становятся снова кислотой. И так как замещать больше нечего, напряжение на пластинах повышается до 14,4В. Optimate понимает, что замещать больше нечего и переходит в другой режим работы. Дальнейший заряд не приведет к увеличению емкости, а лишь усугубит положение путем выпаривания воды из электролита.

Если мы заряжаем постоянным напряжением, то устройство не понимает, произошла ли вся замена растворенных молекул сульфата свинца на молекулы кислоты. А это ведет к тому, что дальнейшая подача тока в аккумулятор будет замещать не сульфат свинца, а непосредственно восстанавливать воду до молекул водорода и кислорода, выпаривая ее дальше из электролита.

Процесс кипения аккумулятора — это активное выделение на пластинах водорода и кислорода приводит к визуальному представлению, что аккумулятор кипит. К чему приводит потеря воды мы рассмотрели выше.

Лучшие инструменты
PL-C010P

Зарядное устройство Battery Service Expert, PL-C010P

14. 4/14.7/16В, ток 2,5, 6, 10А, десульфатация - импульсы/16В, SLA, GEL, AGM, Ca/Ca

8 350

Как повысить плотность аккумулятора! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва

Аккумуляторная батарея автомобиля требует к себе постоянного внимания. Ведь часто случается так, что невозможно запустить стартер после длительного простоя. Особенно, когда длительная зарядка не помогает и батарея разряжается крайне быстро. А это значит, что пришло время повысить плотность аккумулятора.

Правила безопасности при работе с электролитом

Перед тем как преступать к данной операции, необходимо запомнить следующие правила безопасности:

  1. Необходимо добавлять кислоту в воду, а не наоборот, поскольку эти жидкости имеют разную плотность.
  2. АКБ нельзя переворачивать вверх дном. В этом случае произойдет осыпание пластин и соответственно, к поломке устройства.
  3. Ни в коем случае нельзя доливать концентрированную кислоту в электролит.

Первое, что необходимо сделать, это проверить плотность уже заряженного АКБ. В случае если плотность менее 1,27 – 1,28 г/куб. см, то необходимо начать проверку этого показателя ареометром каждой из банок батареи.

Затем при помощи резиновой груши необходимо аккуратно выкачать старый электролит из банки и залить свежий раствор плотностью 1,39 – 1,40 г/куб. см. Периодически измеряйте плотность и стремитесь к одинаковым значениям во всех банках АКБ.

Для перемешивания электролита, аккумулятор нужно поставить на заряд при малом токе в течение получаса. После этого проведите финальный замер показаний. Такие манипуляции позволят значительно продлить срок эксплуатации данного изделия. Существует несколько способов как можно повысить плотность аккумулятора, рассмотрим способ в автоматическом режиме.

Рисунок 1. Система анализа состояния и мониторинга АКБ производства компании KRONVUZ

Автоматизация процесса проверки плотности аккумулятора

А что делать, если аккумуляторных батарей большое количество и требуется постоянный контроль над их параметрами, особенно, если это вопрос безопасности? Для этого нужна автоматизация, а именно система анализа состояния и мониторинга АКБ.

Данное устройство позволяет обеспечить контроль температуры и напряжения на каждом элементе батареи. Соответственно, не только проводить циклы выравнивания, но и выявлять поврежденные элементы. Система автоматически отключит те элементы, которые уже заряжены во избежание их преждевременного разрушения. А это значит, что срок службы аккумуляторов может быть увеличен в несколько раз.

Таким образом, можно обслуживать большое количество АКБ и значительно продлить их период эксплуатации. А это уже действительно серьезная экономия. И разумеется, обеспечение бесперебойности рабочих процессов на производстве.


Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:

Как поднять плотность аккумулятора автомобиля?

Вернуться в раздел Познавательный блог

Работоспособность аккумуляторной батареи в автомобиле должна всегда находиться на высшем уровне. Это может подтвердить каждый, кто в мороз столкнулся с проблемой запуска двигателя. Именно аккумуляторная батарея, а вернее её состояние играет решающую роль. Но, к сожалению, на любом автомобиле может произойти ситуация, когда двигатель еле-еле проворачивается, а панель приборов светит тусклым светом. Причина кроется в разряженном аккумуляторе.

Чтобы ответить на вопрос о причине разрядки аккумулятора, стоит задуматься, как давно производилась зарядка? Если недавно, то почему батарея не держит заряд? Бывает и так, что источник питания заряжает, а батарея всё равно не заряжается. Вышеописанные симптомы указывают на слишком низкую плотность электролита. Она отражает долю или количество серной кислоты, которая входит в состав раствора-реагента и должна примерно быть равной 1,27 г/см3. Возможны отклонения на одну-две сотых величины. Но при плотности ниже 0,25 аккумулятор не сможет запустить двигатель. Однако выносить приговор батарее ещё очень рано. Существует несколько способов приведения плотности к нормальным показателям и все они считаются действенными.

Вариант с добавлением дистиллированной воды не рассматривается, так как он применим при снижении уровня электролита, если точно известно, что не хватает именно воды, и утверждение, что кислота не выкипает – неверно. Небольшие отклонения плотности возможно скорректировать, не сливая полностью раствор, но некоторую его часть придётся откачивать спринцовкой. Нужно приобрести готовый электролит нормальной плотности и в каждой банке менять порцию старого электролита на новую. Постепенно плотность подойдёт к нормальному значению.

Если показатель содержания кислоты даже ниже 1,18, то вышеописанная процедура будет длиться долго, поэтому желательно прибегнуть к кардинальному методу – замене электролита. Его можно приготовить самостоятельно, имея под рукой ёмкости и ареометр – специальное устройство для измерения плотности. Удаляется старый электролит из корпуса батареи спринцовкой или через самостоятельно просверленные отверстия снизу. Впоследствии эти отверстия необходимо запаять.

Ещё один способ повысить долю кислоты в растворе – зарядка аккумулятора небольшим током. Дистиллированная вода начнёт постепенно выкипать. Таким образом, составляющая доля серной кислоты будет увеличиваться. Важно не забывать проверять уровень электролита при подобной процедуре. Как видно из примеров даже новичок может реанимировать аккумулятор. Вероятность же положительного исхода зависит от общего состояния АКБ.

Как повысить плотность электролита: три главных метода

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

Корректирующая жидкость

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

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

Зарядное устройство

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

Полная замена электролита

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

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

Телефон для связи: +7 (831) 416-13-13

Мы находимся по адресам:

ул. Березовская, д. 96А

ул. Деловая, д. 7к5

проспект Кирова, 12

ул. Русская улица, 5

Как самостоятельно поднять плотность в аккумуляторе / Сервис Газ Vip

Аккумулятор в автомобиле — это устройство, которое необходимо для запуска транспортного средства и поддержании в работоспособном состоянии систем, зависящих от электричества. Со временем характеристики электролита снижаются, и водитель сталкивается с вопросом, как поднять плотность в аккумуляторе.

Содержание статьи:

  1. Почему падает плотность в аккумуляторе?
  2. Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?
  3. Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?
  4. После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?
  5. Где установить ГБО в Одессе?

1. Почему падает плотность в аккумуляторе?

Для нормальной работы батареи не нужно допускать разрядку ниже 50% и соблюдать высокие температуры, которые поддерживаются химическими процессами в электродах и электролитах. При недостатке уровень электролита восполняется дистиллированной водой.

Самыми частыми причинами снижения плотности раствора является:

  • Низкая концентрация раствора при добавлении дистиллятора. С каждым таким добавлением, воды будет больше, а электролита меньше. Это чревато испарениями не только воды, но и электрической жидкости.
  • Во время зарядки жидкость может закипать и выпариваться, из-за чего снижается уровень электролита, но при этом повышается его насыщенность. Ионизация свинца и соответствующих веществ происходит сложно, так как количество действующих молекул уменьшается. В конце концов жидкость теряет присущую ей плотность.
  • Низкий заряд батареи.

Иногда зарядить севший аккумулятор не получается. Это признак того, что состояние электролита изменилось. Не знающие водители часто доливают в АКБ дистиллированную воду в больших объемах. И в этом состоит главная ошибка. Если дистиллята будет слишком много, то электролит выкипит, а плотность упадет.

Также причиной снижения плотности может быть глубокий разряд АКБ и его долгий срок хранения без подзарядки.

2. Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?

Первое на что обращают внимание при первых же признаках неисправностей, это плотность электролита. Рабочая плотность в стартерных батареях должна быть около 1,24-1,30 г/см³. Ее измеряют специальным прибором под названием ареометр.

Когда аккумулятор разрядился, то плотность электролита снижается, а во время зарядки увеличивается. Именно поэтому плотность замеряют только на полностью заряженной батарее.

Важно! Для повышения плотности электролита можно добавлять серный концентрат. Но делается это предельно осторожно, т.к. при завышенной плотности начинают осыпаться пластины и портится АКБ.

3. Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?

Если вы решили самостоятельно повысить плотность в аккумуляторе, то в первую очередь соблюдайте правила техники безопасности. В составе электролита присутствует действующая серная кислота и при попадании на кожу, она может разъесть ее.

Чтобы повысить плотность электролита в АКБ можно воспользоваться одним из представленных способов:

  • Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
  • Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
  • Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации. Этого достигают путем добавления серной кислоты и дистиллированной воды. Жидкость заливают до необходимой насыщенности.

Чтобы полностью заменить электролит следуют следующему плану:

  • Откачивают имеющийся раствор и освобождают емкость. Это можно сделать с помощью груши.
  • В каждой емкости АКБ проделывают отверстия для полного слива остатков электролита.
  • Банки и емкости удерживают в наклоне и отмывают остатки старого раствора дистиллированной водой.
  • Чистые батареи приводят в герметичное состояние. Для этого понадобится паяльная лампа и кислотная пластмасса. Ими заделывают сделанные ранее отверстия.
  • Емкости наполняют дистиллятором в нужных пропорциях. Количество воды будет зависеть от общего объема емкости и необходимого количества кислоты. Концентрация должна рассчитываться на диапазон 1,25-1,27 г/куб. см.
  • Емкость хорошо закрывают и встряхивают аккумуляторную батарею без сильного наклона.

Запомните! Для начала в банку заливается разбавляющее вещество - дистиллят. Только потом добавляется кислота. Если не соблюдать порядок, жидкости начнет кипеть.

4. После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?

Если процедура по повышению плотности электролита была проведена грамотно, то срок эксплуатации АКБ должен увеличиться. Но процедура по повышению плотности электролита не всегда приводит к успеху. Например, это может быть связано с осыпанием пластин.

Даже если после проведения процедуры плотность раствора быстро сокращается и после зарядки не поднимается до нужного показателя, то придется задуматься о покупке новой АКБ.

Чтобы восстановить прежнюю плотность батареи нужно добавить в нее свежий раствор электролита. Плотность электролита поднимет более концентрированный раствор и тем самым улучшатся показатели в аккумуляторе.

Для начала измерьте показания плотности проблемных банок ареометром. Если показания равны или меньше 1,20, то батарее нужна подобная процедура. В обслуживаемых аккумуляторах имеются специальные отверстия, через которые можно долить электролит.

  • Нужно откачать часть старого раствора грушей и добавить в него концентрированный электролит, например, плотностью 1,30.
  • Затем перемешивают раствор в аккумуляторе и снова измеряют плотность.
  • Если по-прежнему есть отклонения, то процедуру повторяют пока плотность не поднимется до нужного уровня.
  • Если плотность слишком сильно поднялась, то снова откачивают часть электролита, но только теперь добавляют воду.

Также можно из аккумулятора сразу откачать весь электролит, а залить в аккумулятор отдельного подготовленный раствор с нужной плотностью.

Периодическая полная зарядка аккумулятора зарядным устройством поможет сохранить его в полной работоспособности.

5. Где установить ГБО в Одессе?

Установить ГБО в Одессе можно в сервисных центрах Сервис Газ. Мы работаем с европейским оборудованием итальянского и польского производства. Все сотрудники имеют большой опыт работы в сфере установки газобаллонного оборудования.

У нас можно не только установить газ на авто, но и сделать полное техническое обслуживание газовых систем, провести ремонт, настройку и замену запчастей, которые уже выходят из строя.

Приезжайте к нам вовремя, чтобы ваше транспортное средство всегда было на ходу.

Рекомендуем посмотреть видео:

 24.11.2020

 (402 просмотров)

Как поднять плотность в аккумуляторе автомобиля?

Машина в очередной раз не может завестись. Какая же причина? Нередко такое бывает при разрядке аккумулятора. Каким же образом выяснить степень его зарядки? Это определяется проверкой насыщенности электролита в батарее. Этот процесс проводится с помощью специального измерительного механизма – кислотомера. Он представляет собой стеклянную колбу с содержащимся в ней ареометром. На одном конце имеет резиновую грушу, которую используют для выкачивания электролита. 

Кислотомер погружается в ячейку аккумулятора. Шкала ареометра показывает величину плотности электролита, которую сравнивают с табличными данными, разработанными специалистами. В норме насыщенность аккумулятора, в зависимости от южной или северной климатической зоны, варьирует от 1,25 до 1,29 кг на литр. 

При этом различие в показаниях двух банок не должно превышать 0,01. При выявлении плотности аккумулятора ниже нормы, ее необходимо поднять. Существуют разные методы повышения плотности в зависимости от полученных значений при измерении. Если насыщенность аккумулятора составляет от 1,18 до 1,20 кг на литр, необходимо долить электролит плотностью 1,27. Вначале поднимается плотность одной банки. Грушей кислотомера откачивается как можно большая часть имеющегося электролита, а новый доливается в количестве, составляющем половину объема откачанного. Таким образом, следует довести показатель плотности до нормы. Остаток дополняется дистиллированной водой. Когда насыщенность аккумулятора составляет меньше 1,18, применяется аккумуляторная кислота, так как ее плотность больше, чем у электролита. Процедура осуществляется таким же образом, как и ранее. Но она может повторяться, и столько раз, пока плотность не поднимется до нормы. 

Для повышения насыщенности аккумулятора применяют и третий способ - полностью заменяется старый электролит. Грушей откачивается по возможности наибольшее количество имеющегося электролита. Потом закручиваются заглушки исключительно от данного автоаккумулятора, иначе нарушается герметичность. На днище аккумулятора, который лежит на боковой стороне, сверлом (3-3,5) просверливаются дырочки по одной в банке. Электролит в данном случае сливается. Далее внутренняя часть аккумулятора основательно промывается дистиллированной водой. Проделанные дырочки закрываются заглушками побочного аккумулятора или кислостойкой пластмассой. 

Теперь необходимо приготовить электролит, который заменит старый. Для этого в дистиллированную воду добавляется аккумуляторная кислота (не в обратном порядке!). В целях безопасности при проведении этой процедуры надевают очки и обязательно применение резиновых перчаток. Вновь изготовленный электролит должен иметь плотность больше, чем положено для данного климатического пояса. И последний момент – заливание в аккумулятор свежеприготовленного электролита.

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

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

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

Основные способы

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

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

Делаем так:

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

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

Как поднять плотность?

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

Плотность 1,18-1,20 кг / литр

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

Плотность менее 1.18 кг / литр

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

Плотность очень низкая

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

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

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

Материалы по теме

Хотите революционизировать энергию? Улучшить аккумулятор | Наука

Батарейки везде.Они находятся в наших телефонах, самолетах, автомобилях с бензиновым двигателем и даже - в случае людей с кардиостимуляторами или другими имплантированными медицинскими устройствами - в наших телах.

Однако аккумуляторы, которые действительно будут иметь значение в будущем, - это не те, которые помогут вам играть в Angry Birds на телефоне 12 часов подряд или заводить автомобиль холодным зимним утром. Батареи, способные изменить мировую энергетическую перспективу, будут питать электромобили и обеспечивать хранилище для энергосистемы.

«Если бы вы могли взмахнуть волшебной палочкой и решить мировые энергетические проблемы, вам нужно было бы изменить только одно: батареи», - говорит Ральф Идс, вице-председатель инвестиционно-банковской фирмы Jeffries LLC, инвестирующей в новые энергетические технологии.

Проблема с энергией не в том, что нам ее не хватает; Новые технологии, такие как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, или «гидроразрыв», недавно открыли доступ к количеству ископаемого топлива, которое невозможно было представить всего десять лет назад.Проблема в том, что наша зависимость от этих ископаемых видов топлива для получения большей части нашей энергии крайне вредна для здоровья, вызывая миллионы преждевременных смертей ежегодно и изменяя климат как радикальными, так и непредсказуемыми способами.

Но ископаемое топливо не является популярным источником энергии только потому, что его так много. Они популярны, потому что могут хранить много энергии в небольшом пространстве. Батареи также накапливают энергию, но при сравнении фунта за фунт они просто не могут конкурировать.Проще всего продемонстрировать эту разницу в автомобиле:

.

Аккумулятор в гибридной Toyota Prius имеет около 225 ватт-часов энергии на фунт. Это плотность энергии автомобильного аккумулятора - количество энергии, которое может храниться на единицу объема или веса. Бензин в этом Prius содержит 6000 ватт-часов на фунт. Разница в плотности энергии между жидким нефтяным топливом и даже самыми продвинутыми аккумуляторами создает сценарий, в котором Chevrolet Suburban весом 7200 фунтов может проехать 650 миль на баке с бензином, а полностью электрический Nissan Leaf, который весит меньше половины. , имеет радиус действия всего около 100 миль.

И хотя около 80 процентов автомобильных поездок американцев составляют менее 40 миль, исследования потребителей показали, что водители страдают от «беспокойства по поводу дальности». Им нужны машины, которые могут совершать длительные поездки, а также ездить на работу и выполнять поручения по городу.

Плотность энергии остается на уровне bête noire батарей в течение 100 лет. Всякий раз, когда появляется новая технология или конструкция, увеличивающая удельную энергию, страдает другой важный аспект производительности батареи - например, стабильность при высокой температуре или количество раз, когда она может быть разряжена и перезаряжена.И когда один из этих аспектов улучшается, страдает плотность энергии.

Литий-железо-фосфатная технология - хороший тому пример. Эти аккумуляторы от китайского производителя BYD широко используются как в электрических, так и в гибридных транспортных средствах на юге Китая. Они заряжаются быстрее, чем литий-ионные батареи, которые распространены в других электромобилях, таких как Leaf, но они менее энергоемкие.

Еще одним важным аспектом в конструкции батарей является то, сколько раз батареи можно заряжать и разряжать без потери их способности накапливать энергию.Никель-металлогидридные или NiMH аккумуляторы, которые уже более десяти лет являются «рабочей лошадкой» для гибридных автомобилей, включая гибрид Prius и Ford Escape, преуспевают в этой категории. Тед Дж. Миллер, который работает над передовыми аккумуляторными технологиями для Ford Motor Company, говорит, что Ford вытащил аккумуляторы из гибридов Escape, которые использовались на протяжении 260 000 миль службы такси в Сан-Франциско, и обнаружил, что у них все еще есть 85 процентов их первоначальной мощности. . Такая долговечность является преимуществом, но для чисто электрических транспортных средств никель-металлгидридные батареи намного тяжелее при том же количестве энергии, которое хранит литий-ионная батарея; дополнительный вес снижает запас хода автомобиля.Никель-металл-гидридные батареи также токсичны, поэтому не выбрасывайте их в мусорное ведро, когда у них заканчивается сок - они должны быть переработаны. А поскольку в будущем никель может оказаться более дефицитным, чем литий, эти батареи могут стать более дорогими.

Литий-ионные полимерные батареи

имеют немного более высокую плотность энергии, чем обычные литий-ионные версии - прототип автомобиля Audi прошел 372 мили на одной зарядке - но их нельзя заряжать и разряжать столько раз, что у них меньший срок службы.

Стоит помнить, что, несмотря на эти ограничения, аккумуляторы, предназначенные для питания автомобилей, прошли долгий путь за относительно короткий период времени - всего 40 лет назад аккумулятор с плотностью энергии менее половины тех, что используются в современных гибридах и электромобилях. считалось экзотической мечтой - и они обязательно улучшатся.«Мы видим четкий путь к удвоению емкости аккумуляторов», - говорит Миллер из Ford. «Это без кардинального изменения технологии, но улучшения процесса, чтобы у нас были высококачественные автомобильные аккумуляторы с таким же энергосодержанием, как сегодня в портативных устройствах».

Такой аккумулятор для полностью электрических транспортных средств изменит транспорт, сделав его более безопасным для климата. На транспорт приходится около 27 процентов выбросов парниковых газов в США и около 14 процентов мировых выбросов.Девяносто пять процентов легковых автомобилей в США работают на бензине. Если бы эти легковые и грузовые автомобили можно было заменить электромобилями, это значительно уменьшило бы загрязнение, даже если электричество по-прежнему будет поступать в основном из угля, как выяснило министерство энергетики. Это связано с тем, что двигатели внутреннего сгорания настолько неэффективны, что они теряют до 80 процентов энергии своего топлива на тепло, в то время как электродвигатели тратят почти всю свою энергию на движение транспортного средства.

Батареи также могут сыграть роль в изменении источника нашей электроэнергии, сохраняя энергию, произведенную из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце.Поскольку коммунальные предприятия увеличили процент электроэнергии, производимой из этих источников, руководящим принципом было то, что электростанции, работающие на природном газе, были бы необходимы для удовлетворения спроса, когда ветряные турбины и фотоэлектрические элементы не производят. Если бы избыточная возобновляемая энергия, производимая при низком спросе, могла быть передана в батарею, сохранена без значительных потерь и быстро истощена при повышении спроса - и если бы система была достаточно дешевой - это избавило бы от необходимости использовать возобновляемые источники энергии как для угольных электростанций заменить, и газовые установки, которые считаются необходимыми для использования энергии ветра и солнца.

«Аккумуляторы большого объема, способные сдвигать энергию во времени, меняют правила игры», - говорит Питер Ротштейн, президент Совета по чистой энергии Новой Англии.

Батареи, накапливающие энергию для сети, имеют другие требования, чем те, которые используются в автомобилях, потому что для транспортных средств требуются относительно компактные батареи, которые могут передавать свою энергию почти мгновенно. Таким образом, технологии, которые не подходят для питания электромобилей, могут отлично хранить энергию для сети.

Литий-воздушные батареи

- относительно новая технология, которая вызвала большой интерес, - могут иметь большую плотность энергии, чем существующие литиевые батареи, но они обеспечивают гораздо меньше энергии, необходимой для разгона автомобиля, - говорит Миллер из Ford. «Если вам требуется мощность в 120 киловатт, при использовании литиево-воздушной батареи вам может потребоваться от 80 до 100 киловатт-часов энергии батареи, чтобы удовлетворить это требование», - объясняет Миллер. "Это очень громоздкая, очень большая батарея". Это не будет хорошо работать в автомобиле - для сравнения, Ford Focus EV потребляет чуть более 100 киловатт энергии с батареей на 23 киловатт-часа - но это может быть, когда он находится рядом с ветряной электростанцией.

Ванадиевые проточные батареи, еще одна многообещающая разработка, также обладают высокой плотностью энергии и малым временем разряда, что делает их идеальными для хранения. Это приложение, которое им предлагает Рон Макдональд, генеральный директор American Vanadium. «Есть много хороших вариантов хранения, но у каждого есть проблема», - признает Макдональд. «Нашей проблемой всегда была начальная стоимость, потому что мы дороже». Однако батарея с потоком ванадия может прослужить 20 лет, «поэтому мы уступаем большинству других, если смотреть на стоимость в течение срока службы батареи», - говорит он.

Но развитие так называемой «интеллектуальной» сети, в которой будут использоваться передовые алгоритмы и коммуникационные технологии для быстрого реагирования на приливы и отливы энергоснабжения и потребительского спроса, и распределенное хранилище, возможно, сделали более энергоемкие батареи менее востребованными. чем думали эксперты в прошлом. Имея десятки тысяч маленьких батарей в автомобилях, на светофорах и в других местах по всему городу, электроэнергетическая компания теоретически могла бы потреблять энергию от этих батарей в периоды высокого спроса и возвращать энергию потребителям через несколько часов.

Коммунальные предприятия также могут пытаться изменить, когда и как люди используют энергию, взимая непомерную плату за покупку электроэнергии сверх определенного уровня в периоды высокого спроса. Клиенты не будут поощрять установку высоких нагрузок на систему, например, при эксплуатации крупной бытовой техники или зарядке электромобилей в это время. Подобно батареям, такая практика сгладит кривую потребностей в производстве электроэнергии, возложенных на коммунальное предприятие.

«Реагирование на спрос будет играть такую ​​же важную роль, как и хранение», - говорит Рэнди Ховард, директор по планированию и развитию энергосистем Департамента водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса.

Тем не менее, Ховард хотел бы, чтобы батарея принесла коммунальным предприятиям такой же прогресс, который наблюдали производители нефти и газа. «Мы все надеемся, что в какой-то момент произойдет технологический скачок в производстве аккумуляторов, но этого еще не произошло», - говорит Ховард. «Мы ищем наш гидроразрыв в мире аккумуляторов».

Как мы добираемся до следующего большого прорыва в области аккумуляторных батарей - Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную всем читателям в течение ограниченного времени.Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Электрические самолеты могут быть будущим авиации. Теоретически они будут намного тише, дешевле и чище, чем те самолеты, которые есть у нас сегодня. Электрические самолеты с дальностью полета 1000 км (620 миль) на одной зарядке могут использоваться сегодня для половины всех рейсов коммерческих самолетов, сокращая глобальные выбросы углерода в авиации примерно на 15%.

То же самое и с электромобилями. Электромобиль - это не просто более чистая версия своего кузена, извергающего загрязнение.По сути, это лучший автомобиль: его электродвигатель мало шумит и молниеносно реагирует на решения водителя. Зарядка электромобиля обходится намного дешевле, чем оплата эквивалентного количества бензина. Электромобили могут быть построены с небольшим количеством движущихся частей, что удешевляет их обслуживание.

Так почему же электромобили уже не повсюду? Это связано с тем, что батареи дороги, поэтому первоначальная стоимость электромобиля намного выше, чем стоимость аналогичной модели с бензиновым двигателем.И если вы не водите много, экономия на бензине не всегда компенсирует более высокие первоначальные затраты. Короче говоря, электромобили по-прежнему не экономичны.

Точно так же современные батареи не обладают достаточной энергией по весу или объему для питания пассажирских самолетов. Нам все еще нужны фундаментальные прорывы в аккумуляторных технологиях, прежде чем это станет реальностью.

Портативные устройства с батарейным питанием изменили нашу жизнь. Но есть еще много вещей, которые могут вывести из строя батареи, если бы только более безопасные, более мощные и энергоемкие батареи могли быть сделаны дешево.Никакой закон физики не исключает их существования.

И все же, несмотря на более чем два столетия тщательного изучения с момента изобретения первой батареи в 1799 году, ученые до сих пор не до конца понимают многие основы того, что именно происходит внутри этих устройств. Что мы действительно знаем, так это то, что, по сути, есть три проблемы, которые необходимо решить, чтобы батареи снова действительно изменили нашу жизнь: мощность, энергия и безопасность.

Не существует универсальной литий-ионной батареи

Каждая батарея имеет два электрода: катод и анод.Большинство анодов литий-ионных батарей изготовлено из графита, но катоды изготавливаются из различных материалов, в зависимости от того, для чего будет использоваться батарея. Ниже вы можете увидеть, как различные материалы катода меняют работу типов батарей по шести параметрам.

Проблема питания

В просторечии люди используют термины «энергия» и «мощность» как синонимы, но при разговоре об аккумуляторах важно различать их. Мощность - это скорость, с которой может высвобождаться энергия.

Батарея, достаточно сильная, чтобы запустить и удерживать в воздухе коммерческий самолет на расстояние 1000 км, требует большого количества энергии, чтобы высвободиться за очень короткое время, особенно во время взлета. Так что дело не только в накоплении большого количества энергии, но и в способности очень быстро извлекать эту энергию.

Решение проблемы энергоснабжения требует от нас заглянуть в черный ящик коммерческих аккумуляторов. Будет немного занудно, но терпи меня. Новые аккумуляторные технологии часто преувеличиваются, потому что большинство людей не уделяют должного внимания деталям.

Самая современная химия батарей, которая у нас есть, - это литий-ионные. Большинство экспертов сходятся во мнении, что никакая другая химия не сможет подорвать ионно-литиевый сплав еще по крайней мере еще десять или более лет. Литий-ионный аккумулятор имеет два электрода (катод и анод) с сепаратором (материал, который проводит ионы, но не электроны, предназначен для предотвращения короткого замыкания) в середине и электролит (обычно жидкий) для обеспечения обратного потока ионов лития и вперед между электродами. Когда батарея заряжается, ионы перемещаются от катода к аноду; когда батарея питает что-то, ионы движутся в противоположном направлении.

Представьте себе две буханки нарезанного хлеба. Каждая буханка - это электрод: левый - катод, а правый - анод. Предположим, что катод состоит из пластин никеля, марганца и кобальта (NMC) - одного из лучших в своем классе - и что анод состоит из графита, который по сути представляет собой слоистые листы или пластинки атомов углерода. .

В разряженном состоянии, то есть после того, как энергия была истощена, буханка NMC содержит ионы лития, расположенные между каждым ломтиком. Когда батарея заряжается, каждый ион лития извлекается из промежутков между пластинами и вынужден проходить через жидкий электролит.Сепаратор действует как контрольно-пропускной пункт, гарантирующий, что только ионы лития проходят через графитовую буханку. При полной зарядке в катодной буханке батареи не останется ионов лития; все они будут аккуратно зажаты между ломтиками графитового хлеба. По мере того, как энергия батареи расходуется, ионы лития возвращаются к катоду, пока на аноде не останется ни одного. Вот тогда и нужно снова зарядить аккумулятор.

Емкость аккумулятора в основном определяется скоростью этого процесса.Но не так-то просто увеличить скорость. Слишком быстрое извлечение ионов лития из катодной буханки может привести к появлению дефектов на ломтиках и, в конечном итоге, к их разрушению. Это одна из причин, почему чем дольше мы пользуемся смартфоном, ноутбуком или электромобилем, тем хуже время автономной работы. Каждая зарядка и разрядка заставляют буханку немного ослабевать.

Над решением проблемы работают разные компании. Одна из идей - заменить слоистые электроды чем-то более прочным.Например, швейцарская компания по производству аккумуляторов Leclanché со 100-летней историей работает над технологией, в которой используется фосфат лития-железа (LFP), который имеет структуру «оливина» в качестве катода, и оксид титаната лития (LTO), который имеет Структура «шпинель», как анод. Эти структуры лучше справляются с потоком ионов лития в материал и из него.

Leclanché в настоящее время использует свои аккумуляторные элементы в автономных складских вилочных погрузчиках, которые можно полностью зарядить за девять минут. Для сравнения: лучший нагнетатель Tesla может зарядить автомобильный аккумулятор Tesla примерно до 50% за 10 минут.Leclanché также внедряет свои батареи в Великобритании для быстрой зарядки электромобилей. Эти батареи находятся на зарядной станции, медленно потребляя небольшое количество энергии в течение длительного периода времени из сети, пока они не будут полностью заряжены. Затем, когда автомобиль стыкуется, аккумуляторы док-станции быстро заряжают аккумулятор автомобиля. Когда машина уезжает, аккумулятор станции снова начинает заряжаться.

Такие усилия, как шоу Лекланше, можно изменить с химическим составом батарей, чтобы увеличить их мощность. Тем не менее, никто еще не построил аккумулятор, достаточно мощный, чтобы быстро доставить энергию, необходимую коммерческому самолету для преодоления гравитации.Стартапы стремятся строить самолеты меньшего размера (вмещающие до 12 человек), которые могли бы летать на относительно менее энергоемких батареях, или электрические гибридные самолеты, где реактивное топливо выполняет тяжелую работу, а батареи - накатом.

Но на самом деле в этой сфере нет ни одной компании, которая могла бы даже приблизиться к коммерциализации. Кроме того, технический скачок, необходимый для полностью электрического коммерческого самолета, вероятно, займет десятилетия, - говорит Венкат Вишванатан, эксперт по аккумуляторным батареям в Университете Карнеги-Меллона.

Reuters / Alister Doyle

Двухместный электрический самолет, сделанный словенской фирмой Pipistrel, стоит у ангара в аэропорту Осло, Норвегия.

Энергетическая проблема

Tesla Model 3, самая доступная модель компании, стоит от 35 000 долларов. Он работает от батареи на 50 кВтч, что стоит примерно 8750 долларов, или 25% от общей стоимости автомобиля.

Это все еще удивительно доступно по сравнению с тем, что было не так давно. По данным Bloomberg New Energy Finance, средняя мировая стоимость литий-ионных аккумуляторов в 2018 году составляла около 175 долларов за киловатт-час, что ниже почти 1200 долларов за киловатт-час в 2010 году.

Министерство энергетики США подсчитало, что как только стоимость батарей упадет ниже 125 долларов за кВтч, владение и эксплуатация электромобиля будет дешевле, чем газовый автомобиль в большинстве частей мира. Это не означает, что электромобили победят автомобили с бензиновым двигателем во всех нишах и сферах - например, для грузовиков дальнего следования еще нет электрического решения. Но это переломный момент, когда люди начнут отдавать предпочтение электромобилям просто потому, что в большинстве случаев они будут иметь более экономичный смысл.

Один из способов добиться этого - увеличить удельную энергию батарей - втиснуть в аккумуляторную батарею больше киловатт-часов без снижения ее цены. Теоретически это может сделать специалист по производству аккумуляторов, увеличив удельную энергию катода или анода, либо того и другого.

Катод с наибольшей энергоемкостью на пути к коммерческой доступности - это NMC 811 (каждая цифра в номере представляет собой соотношение никеля, марганца и кобальта, соответственно, в смеси). Это еще не идеально. Самая большая проблема заключается в том, что он может выдержать только относительно небольшое количество жизненных циклов заряда-разряда, прежде чем он перестанет работать.Но эксперты прогнозируют, что отраслевые исследования и разработки должны решить проблемы NMC 811 в течение следующих пяти лет. Когда это произойдет, батареи, использующие NMC 811, будут иметь более высокую плотность энергии на 10% или более.

Однако увеличение на 10% - это не так уж и много в общей картине.
И хотя ряд инноваций за последние несколько десятилетий поднял плотность энергии катодов еще выше, аноды - это то, где открываются самые большие возможности в области плотности энергии.

Графит был и остается доминирующим анодным материалом.Он дешевый, надежный и относительно энергоемкий, особенно по сравнению с современными катодными материалами. Но он довольно слаб, если сравнивать его с другими потенциальными анодными материалами, такими как кремний и литий.

Кремний, например, теоретически намного лучше поглощает ионы лития в виде графита. Вот почему ряд производителей аккумуляторов пытаются добавить кремний вместе с графитом в свои конструкции анодов; Генеральный директор Tesla Илон Маск сказал, что его компания уже делает это в своих литий-ионных батареях.

Большим шагом была бы разработка коммерчески жизнеспособного анода, полностью сделанного из кремния. Но у этого элемента есть черты, которые затрудняют это. Когда графит поглощает ионы лития, его объем не сильно меняется. Однако кремниевый анод по тому же сценарию набухает в четыре раза по сравнению с исходным объемом.

К сожалению, вы не можете просто увеличить корпус, чтобы приспособиться к этому набуханию, потому что расширение разрушает то, что называется «межфазной границей твердого электролита», или SEI, кремниевого анода.

SEI можно рассматривать как своего рода защитный слой, который анод создает для себя, подобно тому, как железо образует ржавчину, также известную как оксид железа, для защиты от элементов: когда вы оставляете кусок недавно кованое железо снаружи, оно медленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя ржавчину. Под слоем ржавчины остальная часть железа не постигает та же участь и, таким образом, сохраняет структурную целостность.

В конце первого заряда батареи электрод образует собственный слой «ржавчины» - SEI, отделяющий неэродированную часть электрода от электролита.SEI предотвращает потребление электрода дополнительными химическими реакциями, гарантируя, что ионы лития могут течь как можно более плавно.

Но с кремниевым анодом SEI ломается каждый раз, когда батарея используется для питания чего-либо, и восстанавливается каждый раз, когда батарея заряжается. И во время каждого цикла зарядки расходуется немного кремния. В конце концов, кремний рассеивается до такой степени, что батарея перестает работать.

За последнее десятилетие несколько стартапов Кремниевой долины работали над решением этой проблемы.Например, подход Sila Nano состоит в том, чтобы заключить атомы кремния в наноразмерную оболочку с большим количеством пустого места внутри. Таким образом, SEI формируется снаружи оболочки, и расширение атомов кремния происходит внутри нее, не разрушая SEI после каждого цикла заряда-разряда. Компания, оцениваемая в 350 миллионов долларов, заявляет, что ее технология будет использоваться в устройствах уже в 2020 году.

Enovix, с другой стороны, применяет особую технологию производства, чтобы подвергнуть 100% кремний анод огромному физическому давлению, заставляя его поглощать меньше ион лития и, таким образом, ограничивает расширение анода и предотвращает разрушение SEI.У компании есть инвестиции от Intel и Qualcomm, и она также ожидает, что к 2020 году ее батареи будут в устройствах.

Эти компромиссы означают, что кремниевый анод не может достичь своей теоретической высокой плотности энергии. Однако обе компании заявляют, что их аноды работают лучше, чем графитовые. Третьи стороны в настоящее время тестируют аккумуляторы обеих фирм.

Tesla

В 2020 году новый Tesla Roadster должен стать первым электромобилем, который может проехать 1000 км (620 миль) без подзарядки.

Проблема безопасности

Все молекулярные переделки, предпринятые для накопления большего количества энергии в батареях, могут происходить за счет безопасности. С момента своего изобретения литий-ионный аккумулятор вызывает головные боли из-за того, как часто он воспламеняется. Например, в 1990-х годах канадская компания Moli Energy начала продавать литий-металлические батареи для использования в телефонах. Но в реальном мире его батареи начали воспламеняться, и Moli был вынужден отозвать свой заказ и, в конечном итоге, объявить о банкротстве. (Некоторые из его активов были куплены тайваньской компанией, и она до сих пор продает литий-ионные батареи под торговой маркой E-One Moli Energy.) Совсем недавно смартфоны Samsung Galaxy Note 7, которые были сделаны на современных литий-ионных батареях, начали взрываться в карманах людей. В результате отзыв продукции в 2016 году обошелся южнокорейскому гиганту в 5,3 миллиарда долларов.

Современные литий-ионные батареи по-прежнему сопряжены с рисками, поскольку в них почти всегда используются легковоспламеняющиеся жидкости в качестве электролита. Одна из прискорбных (для нас, людей) причуд природы заключается в том, что жидкости, способные легко переносить ионы, также имеют более низкий порог воспламенения.Одно из решений - использовать твердые электролиты. Но это означает другие компромиссы. Конструкция батареи может легко включать жидкий электролит, который контактирует с каждым битом электродов, что позволяет эффективно переносить ионы. С твердыми телами намного сложнее. Представьте, что вы бросаете пару кубиков в чашку с водой. А теперь представьте, что те же самые кости бросают в чашку с песком. Очевидно, что вода будет касаться гораздо большей площади поверхности игральных костей, чем песок.

До сих пор коммерческое использование литий-ионных батарей с твердыми электролитами ограничивалось приложениями с низким энергопотреблением, такими как датчики, подключенные к Интернету.Усилия по расширению масштабов твердотельных батарей, то есть не содержащих жидкий электролит, можно в общих чертах разделить на две категории: твердые полимеры при высоких температурах и керамика при комнатной температуре.

Твердые полимеры при высоких температурах

Полимеры представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе. Они очень распространены в повседневном использовании - например, одноразовые полиэтиленовые пакеты делают из полимеров. Когда некоторые типы полимеров нагреваются, они ведут себя как жидкости, но без воспламеняемости жидких электролитов, используемых в большинстве батарей.Другими словами, они обладают высокой ионной проводимостью, как жидкий электролит, без каких-либо рисков.

Но у них есть ограничения. Они могут работать только при температуре выше 105 ° C (220 ° F), что означает, что они не подходят, например, для смартфонов. Но их можно использовать, например, для хранения энергии от сети в домашних батареях. По крайней мере, две компании - SEEO (США) и Bolloré (Франция) - разрабатывают твердотельные батареи, в которых в качестве электролита используются высокотемпературные полимеры.

Керамика при комнатной температуре

За последнее десятилетие два класса керамики - LLZO (оксид лития, лантана и циркония) и LGPS (литий, германий, сульфид фосфора) - показали почти такие же хорошие проводящие ионы при комнатной температуре. как жидкости.

Toyota, а также стартап из Кремниевой долины QuantumScape (который в прошлом году привлек 100 млн долларов от Volkswagen) работают над внедрением керамики в литий-ионные батареи. Включение крупных игроков в пространство указывает на то, что прорыв может быть ближе, чем многие думают.

«Мы очень близки к тому, чтобы увидеть что-то реальное [с использованием керамики] через два или три года», - говорит Вишванатан из Карнеги-Меллона.

Закон о балансе

Аккумуляторы - это уже большой бизнес, и их рынок продолжает расти.Все эти деньги привлекают множество предпринимателей с еще большим количеством идей. Но стартап с аккумуляторными батареями - сложная ставка - они терпят неудачу даже чаще, чем компании-разработчики программного обеспечения, которые известны своим высоким уровнем отказов. Это потому, что инновации в области материаловедения - это сложно.

На данный момент химики, занимающиеся аккумуляторными батареями, обнаружили, что, когда они пытаются улучшить одну характеристику (например, плотность энергии), им приходится идти на компромисс в отношении другой характеристики (например, безопасности). Такой баланс означает, что прогресс на каждом фронте был медленным и чреват проблемами.

Но если внимательнее присмотреться к проблеме - Йет-Мин Чан из Массачусетского технологического института считает, что сегодня в США в три раза больше ученых, занимающихся аккумуляторными батареями, чем всего 10 лет назад - шансы на успех возрастают. Потенциал батарей остается огромным, но, учитывая предстоящие задачи, лучше относиться к каждому заявлению о новых батареях с хорошей долей скептицизма.

Достижение высокой плотности энергии за счет увеличения выходного напряжения: полностью обратимый аккумулятор на 5,3 В

Основные особенности

Стабильный 5.Электролиты 5 В позволяют использовать литий-металлический аккумулятор 5,3 В и литий-ионный аккумулятор 5,2 В

Изучить механизм лития-делитирования 5,3 В LiCoMnO 4 катодов

Выявить корреляцию между электролитами и CEI или SEI на электродах

Большая картина

Сегодня более высокая плотность энергии аккумуляторных батарей становится все более желательной из-за растущих требований со стороны будущих электромобилей.Современные литий-ионные батареи, основанные на химии интеркаляционного катода, оставляют относительно мало места для дальнейшего повышения плотности энергии, поскольку удельная емкость этих катодов приближается к теоретическим уровням. Увеличение выходного напряжения элемента - это возможное направление значительного увеличения плотности энергии батарей. Обширные исследования были посвящены изучению элементов питания> 5,0 В, но были достигнуты лишь ограниченные успехи из-за узкого окна электрохимической стабильности традиционных электролитов (<5.0 В). Здесь мы разрабатываем электролит 5,5 В (1 M LiPF 6 в FEC / FDEC / HFE с добавкой LiDFOB), который позволяет катодам LiCoMnO 4 5,3 В обеспечивать плотность энергии 720 Втч кг −1 на 1000 циклов и 5,2 В графита || LiCoMnO 4 полных элементов, чтобы обеспечить плотность энергии 480 Вт · ч · кг -1 на 100 циклов.

Сводка

Плотность энергии нынешних литий-ионных аккумуляторов ограничена низкой емкостью интеркаляционного катода, что оставляет относительно мало возможностей для дальнейшего улучшения, поскольку удельная емкость этих катодов приближается к теоретическим уровням.Увеличение выходного напряжения элемента - это возможное направление значительного увеличения плотности энергии батарей. Обширные исследования были посвящены изучению элементов питания> 5,0 В, но были достигнуты лишь ограниченные успехи из-за узкого окна электрохимической стабильности электролитов (<5,0 В). Здесь мы сообщаем о 5,5 В электролите (1 M LiPF 6 в фторэтиленкарбонате, бис (2,2,2-трифторэтил) карбонате и гидрофторэфире [FEC / FDEC / HFE] с дифтор (оксалат) боратом Li [LiDFOB ] аддитив), что позволяет 5.3 В LiCoMnO 4 катода для обеспечения плотности энергии 720 Втч кг -1 на 1000 циклов и графит 5,2 В || LiCoMnO 4 полных элемента для обеспечения плотности энергии 480 Втч кг -1 на 100 циклы. Электролиты на 5,5 В представляют собой большой шаг в развитии литиевых батарей высокой энергии.

Цели устойчивого развития ООН

ЦУР 7: Доступная и чистая энергия

Ключевые слова

высокое напряжение

Литий-металлический аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор

высокая плотность энергии

Литий-металлический анод

стабильный электролит

стабильный электролит Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 Elsevier Inc.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Автомобильный аккумулятор - обзор

Сильноточная схема

Сильноточная постоянная подача +12 В подается от автомобильного аккумулятора на P1 блока раздельного заряда. Реле RL1 и RL2 переключают питание на выходы вспомогательной батареи и холодильника, P2 и P3 соответственно - присутствие RL3 можно игнорировать, по крайней мере, на время. RL1 и RL2 переключаются посредством простой диодной матрицы, состоящей из D4, D5, D7 и D11.Эти диоды позволяют переключать реле по отдельности или оба вместе. D8 и D12 служат для остановки потенциально опасных скачков высокого напряжения, создаваемых катушками реле при их обесточивании.

Обычно управляющий вход TB1–2 подключается к выходу индикатора заряда автомобильного генератора. Этот выходной сигнал повышается от почти 0 В при неработающем двигателе до (номинально) +13,8 В, когда двигатель работает и генератор подает питание на электрическую систему автомобиля.

Если доступ к выходу предупреждения о заряде затруднен, вход управления может быть запитан от цепи, которая становится под напряжением при включении цепи зажигания.

Когда на управляющем входе высокий уровень, диоды D5 и D7 проводят ток, каждый из которых подает питание на катушки RL1 и RL2, вызывая их включение. Затем +12 В подается на выход вспомогательной батареи через FS1 и D1, а на выход холодильника через FS2. D1, сильноточный двойной выпрямительный диод Шоттки, гарантирует, что вспомогательная батарея не может разрядиться за счет обратного питания электрической системы автомобиля .

Может потребоваться подавать питание на выходы вспомогательной батареи или холодильника в то время, когда двигатель не работает. Это было бы желательно при кратковременной остановке автомобиля (на СТО и т. Д.) Для поддержания подачи в холодильник. В качестве альтернативы, выходы могут использоваться для питания других аксессуаров 12 В (переносной прожектор +12 В и т. Д.). Такому использованию способствуют входы блокировки A и B, TB1-1 и TB1-3 соответственно. Вход коррекции A, когда он установлен на +12 В, включает RL1 через D4 и подает питание на выход вспомогательной батареи.Аналогичным образом, вход блокировки B при переключении на +12 В включает RL2 через D11 и подает питание на выход холодильника. Следует следить за тем, чтобы аккумулятор автомобиля не разряжался до такого уровня, чтобы не было достаточного заряда для перезапуска двигателя. Время для этого зависит от потребляемого тока и емкости аккумулятора.

Индикация того, что мощность достигает желаемого значения, отображается с помощью зеленых светодиодов, подключенных к TB3-1 (выход состояния питания вспомогательной батареи) и TB4-1 (выход состояния питания холодильника).TB3-2 и TB4-2 обеспечивают обратные соединения 0 В / шасси для светодиодов. R1 и R2 служат для ограничения тока светодиода примерно до 20 мА.

RL3, который до сих пор игнорировался, позволяет подавать питание от вспомогательной батареи на выход холодильника, когда двигатель не работает. Это может быть использовано по тем же причинам, что и упомянутые выше, но без разряда автомобильного аккумулятора (потребляемый ток необходим только для работы RL3). Такая операция активируется переводом входа коррекции C на 0 В / шасси.D2 выполняет ту же функцию, что и D8 и D12.

На пути к недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии (Журнальная статья)

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сон Джин, Дэвид, Ламюэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнью, Калнаус, Сергей, Дэниел, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л. К недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии.США: Н. П., 2017. Интернет. DOI: 10.1007 / s11837-017-2404-9.

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сон Джин, Дэвид, Ламуэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнью, Калнаус, Сергей, Дэниел, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л. К недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии.Соединенные Штаты. DOI: https: //doi.org/10.1007/s11837-017-2404-9

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сон Джин, Дэвид, Ламюэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнью, Калнаус, Сергей, Дэниел, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л. Мон. «К недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии».Соединенные Штаты. DOI: https: //doi.org/10.1007/s11837-017-2404-9. https://www.osti.gov/servlets/purl/1400215.

@article {osti_1400215,
title = {К недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии},
автор = {Ли, Цзяньлинь и Ду, Чжицзя и Рутер, Роуз Э. и Ан, Сон Джин и Дэвид, Ламуэль Абрахам и Хейс, Кевин и Вуд, Марисса и Филип, Натан Д.and Sheng, Yangping and Mao, Chengyu and Kalnaus, Sergiy and Daniel, Claus and Wood, III, David L.},
abstractNote = {Снижение стоимости и увеличение плотности энергии - два препятствия для широкого применения литий-ионных батарей в электромобилях. Хотя стоимость аккумуляторов для электромобилей с 2008 по 2015 год снизилась примерно на 70%, текущая стоимость аккумуляторных батарей (268 / кВтч в 2015 году) все еще в 2 раза больше, чем запланировано USABC (125 / кВтч). Несмотря на то, что многие достижения в химии элементов были реализованы с тех пор, как литий-ионная батарея была впервые коммерциализирована в 1991 году, за последнее десятилетие произошло несколько крупных прорывов.Таким образом, будущее снижение затрат будет зависеть от производства ячеек и более широкого признания на рынке. В этой статье обсуждаются три основных аспекта снижения затрат: (1) контроль качества для минимизации брака при производстве элементов; (2) новая обработка электродов и инженерия для снижения затрат на обработку и увеличения плотности энергии и производительности; и (3) разработка и оптимизация материалов для литий-ионных батарей с высокой плотностью энергии. Также рассматриваются идеи по увеличению энергии и удельной мощности литий-ионных батарей.},
doi = {10.1007 / s11837-017-2404-9},
журнал = {JOM. Журнал Общества минералов, металлов и материалов},
число = 9,
объем = 69,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{6}
}

Улучшенная технология аккумуляторов может увеличить запас хода электромобиля и ускорить зарядку

Форд Мустанг Mach-E

Ник Миотке / Roadshow Первый электрический внедорожник Ford, Mustang Mach-E,

появится в следующем году, и он показывает, насколько далеко мы продвинулись с электромобилями.Основные автопроизводители, такие как Nissan, General Motors, BMW, Hyundai, Jaguar и Porsche, заполняют поле, которое когда-то принадлежало иконе контркультуры Тесла. И более качественные батареи должны поддерживать появление новых моделей.

На конференции IDTechEx на этой неделе стартапы продемонстрировали новую технологию аккумуляторов, улучшающую современные литий-ионные конструкции. Разработки увеличивают запас хода, сокращают расходы, продлевают срок службы, ускоряют зарядку и снижают риск возгорания. Это продолжит устойчивый прогресс, который чаще встречается в компьютерной индустрии, чем в автомобильной.

На данный момент улучшения в основном находятся в лабораторных условиях, и многие из них появятся только в следующем десятилетии. Но они являются важной основой для мечтаний сторонников электромобилей, которые хотят, чтобы обычные автомобили, выделяющие парниковые газы, были заменены более чистой и тихой электрикой. Как только легковые автомобили будут подключены к сети, ожидайте увидеть электрические грузовики, тракторы, экскаваторы, автобусы и даже самолеты.

Растущее количество запусков батарей

Самым важным улучшением батареи является плотность энергии, количество киловатт-часов сока, которое может храниться при заданной массе.Это может увеличить дальность полета, сократить расходы на аккумулятор и уменьшить вес автомобиля, что, в свою очередь, увеличивает дальность полета. Стартапы стремятся достичь этого и других улучшений за счет замены анодов, катодов и других компонентов.

Startup Enevate считает, что его аккумуляторная технология позволит владельцам электромобилей заряжать свои машины намного быстрее, преодолевая расстояние в 240 миль за 5 минут.

Enevate; фото Стивена Шенкленда / CNET

Enevate, стартап из Ирвина, Калифорния, среди инвесторов которого есть гигант по производству аккумуляторных батарей LG Chem, ожидает большей емкости накопителей и значительно более быстрой зарядки.Компания видит, что время зарядки сокращается до пяти минут при зарядке за три четверти. По словам исполнительного вице-президента Джарвиса Тоу, обычные заправочные станции могут быть преобразованы в «зарядные станции для автомобилей».

Другой, Solid Battery, планирует твердотельные элементы, которые избавляются от жидких элементов и увеличивают плотность энергии на 50%, по словам генерального директора Дугласа Кэмпбелла. По его словам, подход его компании включает «наилучшее сочетание производительности и технологичности» и повышает безопасность, а BMW и Ford заключили с компанией соглашения о разработке.

Global Graphene Group также планирует улучшить аккумуляторы, заключив кремний в анод с графеном, экзотической формой углеродных листов толщиной всего в один атом. В результате, по словам генерального директора Бора Джанга, давнего исследователя графена, батареи будут стоить на 30% меньше и питать электромобили с радиусом действия 700 миль. Джанг ожидает, что эти батареи можно будет полностью зарядить за 5-15 минут.

Будет ли спрос на электромобили означать нехватку аккумуляторов?

Звучит многообещающе, но растущий спрос может привести к увеличению стоимости аккумуляторов.Действительно, ограничения на поставку аккумуляторов означают, что Ford выпустит только 50 000 автомобилей Mustang Mach-E в 2021 году.

«Спрос будет огромным», - сказал аналитик IDTechEx Питер Харроп относительно автомобильных аккумуляторов. «Мы продолжаем пересматривать наши прогнозы в сторону повышения».

Спрос на аккумуляторы растет, поскольку обычные автопроизводители подхватывают религию электромобилей. Наряду с американскими автопроизводителями, немецкий гигант Volkswagen теперь активно продвигается в сфере электромобилей. А японская Toyota, застигнутая врасплох, когда спрос на электромобили рос быстрее, чем ожидалось, продвигает разработку автомобилей с батарейным питанием и работает над сделками по поставке батарей.

Продажи электромобилей должны вырасти с 2 миллионов в 2018 году до 10 миллионов в 2025 году, прогнозирует BloombergNEF. Неудивительно, что Tesla, которая только что объявила о выпуске пикапа Cybertruck в четверг, работает над созданием собственных аккумуляторов.

Аналитическая компания IDTechEx ожидает, что электромобили, используемые в строительстве, сельском хозяйстве и горнодобывающей промышленности, будут продавать больше, чем легковые электромобили.

IDTechEx; фото Стивена Шенкленда / CNET

Рост затрат может замедлить распространение электроэнергии и на другие отрасли, такие как строительство, сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность, общественный транспорт и авиация.

Развитие аккумуляторов поможет всем этим новым отраслям стать экологичнее и тише только в том случае, если вся эта дополнительная энергия будет более плотно втиснута в элементы без увеличения риска пожаров и взрывов. По словам Харропа, возгорание литий-ионных аккумуляторов привело к заземлению самолета Boeing 787 Dreamliner, выпущенного компанией Boeing раннего возраста, и из-за недостаточных испытаний возникли проблемы с большими батареями для хранения энергии в масштабах сети.

«Промышленность сокращает углы в гонке за удельную энергию, более быструю зарядку и более длительный срок службы», - сказал Харроп.«Пожары будут продолжаться».

Электрические самолеты тоже

Тем не менее, многие компании, такие как французский аэрокосмический гигант Airbus и американский конкурент Boeing, считают, что аккумуляторы появятся.

Startup Ampaire делает ставку на гибридный самолет, который сочетает в себе традиционные двигатели, работающие на топливе, и двигатели с батарейным питанием для винтовых самолетов, распространенных на ближнемагистральных маршрутах. Они будут намного тише при взлете и сократят потребление топлива, что является основным ограничением для коротких рейсов, которые отменяются при увеличении стоимости топлива, сказал Пит Савагиан, старший вице-президент компании по техническим вопросам.

В более крупномасштабном гибриде, который должен появиться в 2021 году, прототип Airbus E-Fan X заменит один из четырех обычных реактивных двигателей на электродвигатель мощностью 2 мегаватта, сказал Бруно Саманьего Лопес, руководитель компании в области энергетики и электротехники. . По его словам, после этого планируется построить новый узкофюзеляжный реактивный самолет мощностью 20 МВт.

«Мы очень привержены этому амбициозному пути электрификации, - сказал Саманьего Лопес. «Это происходит, и это будет будущее».

Первоначально опубликовано нояб.22.
Обновление , 25 ноября: Добавляет детали из запуска самолета Ampaire. Также добавляет, что Enevate сказал на выставке, что, по его мнению, его технология быстрой зарядки может дать электромобилям заряд батареи на три четверти за пять минут.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *