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

Содержание

Какая должна быть плотность аккумулятора в зимнее время?

Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3).

Что делать при низкой плотности электролита?

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

  1. Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
  2. Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
  3. Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации.

Как уменьшить плотность в аккумуляторе?

Понижение плотности в аккумуляторе происходит из-за срабатывания кислоты в электролите. В таком случае нужно отобрать пипеткой с каждой банки электролит, грам по 40-50 и долить свежий не разбавленный электролит с плотностью 1.4 грамм на сантиметр.

Как правильно поднять плотность в аккумуляторе?

Как повысить плотность

Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.

Как правильно повысить плотность аккумулятора автомобиля?

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.

Кроме того, потребуются:

  1. ареометр;
  2. стеклянная емкость;
  3. корректирующий электролит;
  4. дистиллированная вода.

Почему при зарядке аккумулятора падает плотность?

В составе электролита есть действующая серная кислота, которая при попадании на кожу, может ее разъесть. Повысить плотность раствора можно одним из этих способов: Можно полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией — 1г/куб.

Почему при зарядке аккумулятора не повышается плотность?

Если аккумулятор заряжен, то плотность уже не поднимется. Лишний перезаряд батареи, только разрушает её пластины. А вот если батарея разряжена, тогда да, плотность электролита повышается и увеличивается ЭДС аккумулятора, если только он не «умерший» окончательно.

Что делать если одна банка в аккумуляторе не кипит?

Если не кипит одна банка, то:

  1. Смотрим электролит – в прозрачной батареи (из белого пластика) будет видно сквозь стенки, если батарея темного цвета, тогда нужно чем то «засосать» (идеально ареометр) и вылить, скажем в стакан.
  2. Если жидкость прозрачная – то скорее всего банку либо замкнуло, либо она не дозаряжена.

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра. Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях.

Какой плотности электролит заливать в аккумулятор?

Плотность электролита после зарядки должна быть 1.27+/-0,01 г/куб. см, напряжение на клеммах не ниже 12,6 вольт.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: советы, фото

Часто автовладельцы сталкиваются с проблемой запуска двигателя, что актуально после длительной стоянки автомобиля, в зимнее время. Причиной этого, является подсевший аккумулятор. В качестве альтернативы покупке нового, многие автовладельцы с помощью подзарядного устройства пытаются исправить ситуацию, но, не всегда это приводит к положительному результату. Даже зарядка АКБ длительное время не всегда помогает, так как не поднималась плотность аккумулятора при зарядке.

Когда возникает такая проблема, то, очевидно, что в электролите батареи снизилась плотность. Давайте подробнее разберемся, как поднять плотность электролита в аккумуляторе и что предпринять.

Почему снижается плотность электролита

Прежде чем, заняться восстановлением, выясним как правильно поднять плотность аккумулятора и найти причины, которые привели к падению этого показателя. В любой автомобильной батарее, данная величина не статична. Она постоянно изменяется и это является нормальным. Когда АКБ разряжается, то, понижается и плотность электролита. Когда заряжен, то вверх идет и этот параметр. Если происходит быстрая разрядка, то это, свидетельствует о том, что концентрация упала до критичного уровня.

Можно перечислить несколько основных причин, из-за которых образуется низкая плотность электролита в аккумуляторе:

  • длительное воздействие низких температур;
  • выкипание электролита в следствии перезарядки батареи;
  • постоянное доливание воды.

Что касается третьего пункта, то, очень часто, чтобы поддержать уровень жидкости, доливают дистиллированную воду аккумуляторную. Обязательным условием является регулярная проверка плотности. Одновременно с водой выкипает электролит, что, в итоге ведет уменьшению. Кроме подзарядного устройства, важно иметь еще и ареометр для проверки значения плотности.

Подготовка к восстановлению батареи

Перед тем, как поднять плотность в аккумуляторе, проведем ее измерение ареометром. Делать замеры следует отдельно для каждой из банок. Что касается нормального уровня, то здесь диапазон должен составлять от 1,25 до 1,29. Такой разброс объясняется тем, что в регионах, где холодные зимы, лучше держать норму электролита повышенной, а в регионах с умеренным климатом чуть ниже. Если показатель ниже значения 1,25, восстановить нормальный уровень можно с помощью долива.

Повышение плотности электролита

Чтобы поднять плотность АКБ, следует начать со следующего:

  1. Следует убедиться, что аккумулятор заряжен. Если батарея разряжена, то, надо подзарядить и провести замер плотности. Нельзя приступать к работе, если АКБ имеет низкий заряд, так как, при заливе корректирующего раствора, в АКБ может резко подняться концентрация h3SO4. Как итог – полное разрушение в банках пластин, после чего, аккумуляторную батарею можно только утилизировать.
  2. Электролит в АКБ должен иметь температуру не менее 20, но не более 25 градусов цельсия.
  3. В каждой банке уровень должен быть в норме.
  4. Аккумулятор не должен иметь трещин и повреждений, особенно возле токовыводов. Часто возникает проблема снять клемму из-за того, что она прикипела или плотно закручена. Некоторые владельцы начинают расшатывать и стучать по токовыводу и клемме, что может целостность батареи.

При уровне не ниже 1,18, следует выполнять долив электролита с нормальной плотностью, чтобы увеличить, как минимум до 1,25. Долив выполняется для каждой банки отдельно. Через клизму-грушу берется забор старого, замеряется уровень и доливается свежий объемом не более половины от выкачанного. После этого, следует немного потрясти АКБ, чтобы дать жидкости возможность максимально перемешаться.

Можно ли повысить минимальную плотность

Что делать, если уровень упал ниже 1,18? Нужно предпринять более серьезные шаги, поскольку, доливом здесь не обойтись. В таких случаях используют кислоту аккумуляторную. Ее главное отличие в большей плотности (примерно 1,84). Сама работа производится по такой же схеме, как и добавление электролита. Обычно, после одной замены удается достичь нормальной концентрации, но если замеры показывают, что плотность ниже необходимой, то, следует повторить работу еще раз. Продается эта кислота в любом автомагазине, поэтому приобрести ее проблем не составит. Выполнять работы с кислотой следует в открытом помещении или на воздухе и обязательно в перчатках. Попадание кислоты на незащищенные участки тела грозит появлением термических ожогов.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Еще одним способом восстановления работоспособности АКБ, подзарядка ее на слабом токе. Этот способ требует много времени, но, довольно эффективен, если не поднимается плотность электролита до нормального уровня. Суть способа такова, что аккумуляторную батарею можно самостоятельно, через подзарядное устройство, зарядить до полного. Когда заряд будет максимальным, жидкость начнет кипеть. Признаком полной подзарядки будет появление мелких пузырьков (происходит испарение дистиллированной воды в батарее). Избыток воды испарится, а кислота останется. Одновременно понизится и общий уровень электролита. Теперь можно долить новый необходимой плотности. После этого, следует замерить показания ареометром и если они недостаточны, то повторить всю процедуру, пока не будет достигнута норма не ниже 1,25 г/см3.

Если станет вопрос о покупке нового или восстановления имеющегося аккумулятора, то конечно дешевле выбрать второе, тем более, что работа не является сложной и прочитав внимательно статью, даже человек, который плохо разбирается в технике, без труда сможет выполнить работу по повышению плотности электролита и восстановления работоспособности АКБ, как минимум на пару сезонов. Это серьезная экономия бюджета, тем более, что качественный аккумулятор стоит немалых средств.

Видео про поднятие плотности в аккумуляторе


Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

Нормальный уровень плотности

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

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

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

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

Поднятие плотности в аккумуляторе

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

Чтобы поднять его, необходимо выполнять следующие, поэтапные действия:

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

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

Повышенная плотность — электролит

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

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

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

Интенсивное сульфатирование происходит также при

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

Преждевременное разрушение пластин наступает при длительном перезаряде батареи, повышенной плотности электролита, слабом креплении батареи на автомобиле, замерзании воды в электролите.

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

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

Сульфатация — образование на поверхности электродов крупных малорастворимых кристаллов сернокислого свинца — происходит при повышенной плотности электролита

, длительном хранении батарей без подзаряда, систематическом недозаряде, наличии контакта электродов с воздухом вследствие пониженного уровня электролита. Батареи с сульфатированными электродами быстро теряют емкость при разряде.

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

В процесе эксплуатации необходимо следить, чтобы на заряд не отправлялись заряженные аккумуляторы, так как систематические перезаряды последних приводят к быстрому нарастанию плотности электролита за счет разложения воды в результате электролиза. Эксплуатация аккумуляторов с повышенной плотностью электролита является, как известно, причиной резкого сокращения срока службы аккумуляторов. Поэтому не следует также допускать эксплуатацию аккумуляторов в условиях положительной температуры окружающей среды с электролитом повышенной плотности, предусмотренным для зимних условий эксплуатации.

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

Плотность электролита при этом должна быть не более 1 290, так как хранение батарей с повышенной плотностью электролита ускоряет разрушение пластин и сепараторов.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, поэтапная инструкция.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как измерить плотность электролита в аккумуляторе — видео

Рекомендую прочитать:

Как промыть систему охлаждения двигателя?

Почему разная компрессия в цилиндрах?

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

Через сколько моточасов менять масло в двигателе автомобиля?

Как поднять плотность электролита

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

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

В первом случае каких либо действий не требуется.

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

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

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

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

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

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

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

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Причины изменения плотности электролита

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

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

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

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

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

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

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

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

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

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

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

На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

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

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

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

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

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

Маркировка АКБ

Емкость батареи20

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 Владимир Семаков          

Вопросы и предложения присылайте по адресу
[email protected]

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

Авто | Архив «Виртуального автоклуба» | Виртуальный Автоклуб

Уход за аккумулятором

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

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

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

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

Какая должна быть плотность в аккумуляторе?

Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб.

Какая должна быть плотность в аккумуляторе 60 ампер?

Как проверить плотность аккумулятора

Процент заряженности Плотность электролита г/см³ (**) Напряжение аккумулятора В (***)
100% 1,28 12,7
80% 1,245 12,5
60% 1,21 12,3
40% 1,175 12,1

Сколько должна быть плотность в новом аккумуляторе?

Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена.

Что делать при низкой плотности электролита?

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

  1. Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
  2. Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
  3. Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации.

Как правильно поднять плотность в аккумуляторе?

Как повысить плотность

Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.

Какая должна быть плотность аккумулятора летом?

Для того, чтобы плотность выровнялась по банкам АКБ и вышла у Вас к номинальной 1,27- 1,28 г/см3. С такой плотностью электролита можно ездить и летом и зимой, так скажем всесезонный аккумулятор.

Как узнать что аккумулятор полностью заряжен?

Базовый принцип: установите вольтметр на клеммы аккумулятора с зарядкой. Если в течении часа напряжение не увеличивается при токе заряда, который не изменяется, значит АКБ заряжен на 100%.

Когда нужно доливать дистиллированную воду в аккумулятор до зарядки или после?

Воду нужно доливать во время заряда батареи, либо в только что заряженный аккумулятор, как и рекомендуют производители, которые делают в своих батареях отверстия для долива. Уровень электролита достаточен, если он выше верха пластин на 1 см. Очень опасны «сухие» пластины, края которых выше уровня электролита.

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

По мере разряда аккумулятора плотность электролита снижается от 1,28 г/см3 до 1,09 г/см3, что приводит к снижению его электропроводности почти в 2,5 раза.

Почему при зарядке аккумулятора не повышается плотность?

Если аккумулятор заряжен, то плотность уже не поднимется. Лишний перезаряд батареи, только разрушает её пластины. А вот если батарея разряжена, тогда да, плотность электролита повышается и увеличивается ЭДС аккумулятора, если только он не «умерший» окончательно.

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра. Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях?

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

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

Почему это происходит:

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

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

Как поднять плотность электролита?

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

Плотность электролита зависит от двух параметров:

  • температура окружающего воздуха;
  • концентрация серной кислоты.

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

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

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

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

Радикальный способ повысить плотность электролита в АКБ

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

Выполняется данная операция по следующему алгоритму:

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

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

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

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

Дальнейшие действия:

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

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

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

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

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

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

Принцип работы автомобильного аккумулятора

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

Каждая батарея имеет свой определенный ток для холодного пуска двигателя.

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

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

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

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

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

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?

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

Замерять ее нужно специальным прибором – ареометром.

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

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

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

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

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

Как поднять плотность в аккумуляторе зарядным устройством?

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

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

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

Обратите внимание

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

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

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

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

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

Смотрим полезное видео, как восстановить свинцовый аккумулятор зарядным устройством:

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

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

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

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

Рекомендации по продлению срока службы аккумулятора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • Соответственно столько же и залито электролита 1,33

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

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

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

  1. для стремительно надвигающегося лета в самый раз 🙂

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

Следующая проверка состояния в октябре/ноябре 🙂

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

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

Цена вопроса: 70 ₽ Пробег: 32400 км

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

Как поднимать плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

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

Содержание

Почему плотность электролита падает

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

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

Почему у АКБ становится маленькая плотность:

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

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

Подготовка

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

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

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

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

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

Корректирующая подзарядка АКБ

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

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

Корректирующий электролит

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

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

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

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

А корректирующий электролит льется в таких случаях:

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

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

Поднимаем плотность электролита в АКБ

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

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

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

Кроме того, понадобится:

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

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

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

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

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

Доливка корректирующего электролита

Для этого понадобится концентрированный электролит.

Как увеличить плотность:

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

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

Выравнивание при помощи зарядного устройства

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

Как восстановить плотность:

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

Из минусов, стоит отметить, что это долго.

Если плотность слишком низкая

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

Давайте разберемся, что делать в этом случае:

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

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

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

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

С уважением, Максим Марков!

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

Почему падает плотность электролита в аккумуляторе

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

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

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

Причины падения показателя

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

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

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

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

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

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

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

Подготовка батареи

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

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

Рекомендуем:  Особенности и цена автомобильного аккумулятора Atlas BX

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

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

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

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

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

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

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

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

Восстановление плотности

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

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

Рекомендуем:  Автомобильные аккумуляторы Banner с австрийским качеством

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как увеличить плотность электролита в аккумуляторе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

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

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

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

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

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

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

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

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

ВАЖНО ЗНАТЬ

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

Как поднять зарядным устройством?

Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

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

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

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

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

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

– Производится промывка батареи с помощью дистиллята.

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

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

  • Мотор
  • Личный опыт
  • Эксплуатация, советы
  • Новости

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

Плотность электролита в аккумуляторе: как проверить и повысить

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

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

Какая плотность должна быть в аккумуляторе автомобиля

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

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

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

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

Важно

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

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

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

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

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

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

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

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

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

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

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

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

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

Совет

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

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

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

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

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

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

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

Как проверить плотность в аккумуляторе

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

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

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

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

Обратите внимание

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

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

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

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

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

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

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

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

Как поднять плотность аккумулятора

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

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

Важно

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Советы и рекомендации

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

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

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

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

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

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

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

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

Что в итоге

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

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

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

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Аккумуляторная батарея в автомобиле является важной частью в его электрической схеме. Многие автолюбители сталкивались с проблемой, когда они не могли завести свой автомобиль, особенно, после длительного простоя. Связано это с тем, что аккумулятор теряет свою мощность и не может раскрутить стартер. Виной всему является понижение плотности электролита. В этой статье попробуем разобраться, как поднять его плотность своими силами.

Причины снижения плотности электролитической жидкости

Определимся сначала, что такое электролит. Это вещество, проводящее электрический ток в результате распада на ионы. В аккумуляторных батареях автомобилей в качестве жидкости выступает раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Все автолюбители знают, что во время эксплуатации автомобиля периодически надо следить за уровнем жидкости в аккумуляторе. При низком уровне все доливают дистиллированную воду, но редко кто замеряет плотность раствора.

Во время пуска стартера происходит разряд АКБ, который потом восстанавливается в процессе зарядки от генератора. Во время зарядки происходит частичное выкипание электролитического раствора. Таким образом, добавляя дистиллированную воду, мы понижаем общую плотность жидкости. Очень часто происходит выкипание электролитического раствора и в результате — поломки реле зарядки генератора. При понижении плотности электролитической жидкости аккумулятор просто не сможет выдать пусковой ток для запуска стартера, и в итоге мы не сможем завести двигатель. В этом случае надо повышать плотность электролитической жидкости.

Что понадобится для повышения плотности электролита

Перед тем как приступить к восстановлению нормальной плотности, надо произвести следующие приготовления.

  • Приобрести средства индивидуальной защиты (резиновые перчатки, прорезиненый фартук и очки, а лучше стеклянный щиток).
  • Приготовить серную кислоту и дистиллированную воду.
  • В автомагазине купить ареометр и небольшую воронку. Понадобится еще медицинская груша.
  • Приготовить раствор кислоты повышенной плотности. Для этого надо приготовить подходящую емкость, обычно берут пустой корпус от старого аккумулятора. Еще одну емкость надо приготовить для отработанного раствора. В него сначала налить дистиллированную воду, а затем тонкой струйкой серную кислоту. Так как этот процесс довольно длительный, его надо произвести заранее. В результате реакции раствор будет нагреваться, поэтому надо подождать пока он полностью остынет. Показание ареометра, должно быть, при этом около 1,40 г/см³.

Весь объем старого электролита мы все равно не сможем откачать, поэтому такая плотность как раз должна нам подойти.

Процедура обновления аккумулятора

Итак, приступаем непосредственно к повышению плотности электролита в нашем аккумуляторе. Аккумуляторная батарея состоит из шести емкостей, изолированных друг от друга, поэтому процедуру ее повышения надо производить с каждой последовательно. Не забываем надеть средства индивидуальной защиты. Затем последовательно открываем пробки всех банок. Рядом с рабочим аккумулятором ставим емкость для старого электролита.

Медицинской грушей из первой банки, желательно в мерный стакан, откачиваем отработанный электролит и сливаем в приготовленную емкость. Затем сначала в мерный стакан набираем такой же объем приготовленного электролита. В отверстие банки вставляем воронку и заливаем электролит повышенной плотности. Затем замеряем ее ареометром. Если она ниже нормативного показателя, то повторяем всю процедуру заново. То есть откачиваем получившуюся смесь и опять добавляем электролитическую жидкость. Если мы делаем эту процедуру летом, то надо будет вывести летнюю норму 1,25—1,27 г/см³. Для зимы ее надо будет поднять до 1,28—1,30 г/см³, в зависимости от климатических условий.

Некоторые нюансы, которые обязательно надо запомнить:

  • плотность электролита замеряется у полностью заряженной аккумуляторной батареи, потому что в этом случае показания ее не изменяются;
  • показания ареометра в каждой банке не должны отличаться более чем на 0,01 г/см³;
  • нельзя переворачивать аккумулятор, чтобы не получить короткого замыкания;
  • после замены электролитической жидкости надо произвести кратковременную зарядку аккумулятора для лучшего размешивания раствора.

Повышение плотности с помощью зарядного устройства

Если вы столкнулись с тем, что у вас очень маленькое показание ареометра, допустим, ниже 1,18 г/см³, то способ, описанный выше, нам не поможет. В этом случае нам придется воспользоваться не электролитом, а серной кислотой. То есть, откачав из банки отработанную электролитическую жидкость, взамен надо будет влить кислоту. Делать это надо очень осторожно.

Повысить плотность можно и с помощью зарядного устройства, но это очень длительный процесс. Аккумулятор надо поставить на зарядку, выставив минимальное значение тока подзарядки. Со временем аккумулятор закипит и дистиллированная вода начнет испаряться. Вместо нее надо добавлять электролит.

Если у вас аккумулятор давно в эксплуатации, есть еще способ продлить ему жизнь. Это способ полной замены старого электролита на новый. Для этого надо откачать грушей старый электролит. Затем аккумулятор аккуратно положить набок. Внизу каждой банки дрелью просверлить отверстия. Через них слить оставшуюся часть жидкости. Затем, чтобы промыть батарею, залить дистиллированную воду в каждую банку и слить. Далее, берем пластмассу со старых корпусов батарей и с помощью паяльника запаиваем все шесть отверстий. Заливаем нормальную электролитическую жидкость и ставим аккумулятор на зарядку. Такой аккумулятор долго не проработает, но до покупки нового должен еще послужить.

Видео

Из этого видео вы узнаете, как самостоятельно повысить плотность электролита в аккумуляторе.

Как повысить плотность мощности в автомобильных системах

Эта статья является частью Management серии: Глубокие в плотности мощности

CAN скачать эту статью в формате PDF.

Что вы узнаете:

  • Какие автомобильные системы и компоненты помогают повысить удельную мощность?
  • Обзор полной мостовой архитектуры GaN с активным фиксатором и фазовым сдвигом.
  • Методы охлаждения, повышающие удельную мощность.

Новейшие архитектуры дизайна, особенно в автомобильных силовых электронных системах, имеют решающее значение для успеха любого нового гибридного электромобиля (HEV) или электромобиля (EV). Необходима высоковольтная автомобильная сеть напряжением 60 В и выше, наряду с традиционной 14-вольтовой сетью.

Архитектуры высоковольтных транспортных сетей содержат систему накопления электроэнергии и инвертор тягового привода.Некоторые архитектуры систем HEV и EV также могут содержать силовые электронные системы высокого напряжения, использующие преобразователи постоянного тока для питания низковольтной сети. Примеры включают электрические компрессоры кондиционеров, насосы охлаждающей воды, масляные насосы, стабилизацию напряжения тяговой шины и преобразователи переменного тока в постоянный для однонаправленных или двунаправленных интерфейсов с автомобильными сетями.

Давайте рассмотрим различные силовые системы и компоненты автомобиля, которые вносят свой вклад в общую архитектуру с более высокой плотностью мощности.

Питание V2X

Архитектура шины питания автомобильной системы для питания от автомобиля ко всему (V2X) (X означает сеть, дом или нагрузка) может иметь шину 5 В, генерируемую через аккумулятор автомобиля напряжения, с использованием понижающего преобразователя без батареи. Архитектура этого типа способна питать все устройства с точкой нагрузки (PoL) с частотой переключения 2 МГц+. Может быть достигнут КПД более 90%. Такие высокие скорости переключения, наряду с высокой эффективностью, значительно улучшат удельную мощность автомобиля.

Полевые транзисторы GaN в автомобильной промышленности

Использование полевых транзисторов на основе нитрида галлия (GaN) в автомобильных силовых конструкциях обеспечит высокую удельную мощность благодаря быстрому переключению в сочетании с напряжением 600 В и выше в этих конструкциях. Когда интегрированный драйвер является частью решения, разработчики смогут увеличить удельную мощность до 2 раз с эффективностью 99+%, а также уменьшить размер силовых магнитов. Использование подложек GaN-на-кремнии обеспечит более низкую стоимость, а также преимущество цепочки поставок по сравнению с устройствами на основе карбида кремния (SiC).

Легкие и компактные системы питания имеют ключевое значение, особенно в автомобильных системах электромобилей. Теперь инженеры могут расширить диапазон батарей и повысить надежность системы — GaN позволяет повысить производительность. Размеры встроенных зарядных устройств и преобразователей постоянного тока могут быть уменьшены на 50 % благодаря решениям GaN по сравнению с кремнием или карбидом кремния.

Опять же, здесь высокие скорости переключения и высокая эффективность обеспечивают превосходную удельную мощность в автомобиле.

Автомобильные токоизмерительные резисторы и шунты

Автомобильная удельная мощность также может быть улучшена за счет правильного использования токовых резисторов.Эти резисторы будут иметь очень низкие значения сопротивления, хорошие импульсные характеристики, низкий температурный коэффициент сопротивления (TCR), низкую индуктивность, а также низкий уровень шума.

Хороший токоизмерительный резистор сможет обеспечить исключительную импульсную производительность, поглощая при этом больше электроэнергии, до достижения температурного предела устройства. Резисторный элемент также должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать более высокие температуры. Лазерная обрезка также поможет уменьшить гармонические искажения и звон цепи.

Когда материал подвергается температурным изменениям, его размеры слегка увеличиваются или уменьшаются при расширении или сжатии. Во время рабочих циклов или импульсных приложений питание отключается и включается, что вызывает повторяющиеся циклы нагрева или охлаждения, расширение/сжатие.

Такое термоциклирование может вызвать долговременные проблемы с надежностью паяных соединений компонентов для поверхностного монтажа, когда существует большая разница в скоростях геометрического расширения/сжатия.Эти разные скорости обычно известны как несоответствие коэффициента теплового излучения (КТР). Выбор резистора со значением КТР, близким к КТР материала печатной платы FR-4, сведет к минимуму этот эффект с лучшими долгосрочными характеристиками паяного соединения и более низкой частотой отказов.

Использование автомобильных токоизмерительных резисторов может повысить удельную мощность в автомобильной архитектуре, поскольку номинальная мощность увеличивается по мере уменьшения размера резистора. Кроме того, конструкторы должны выбирать резисторы, имеющие несколько серий, чтобы они могли менять серии с одинаковым размером.Кроме того, конструкторы могут перейти к более высоким номинальным мощностям. Положительной чертой таких резисторов является цельнометаллическая конструкция.

Разработчикам, конечно же, необходимо будет выбрать серию резисторов, соответствующую стандарту AEC-Q200 для использования в автомобилях.

Автомобильные катушки индуктивности с высокой плотностью мощности для светодиодного освещения

Усовершенствованные конструкции драйверов светодиодов разрабатываются с использованием электронных компонентов, которые могут обеспечить более высокую люминесценцию и повышенную энергоэффективность при меньших затратах.Теперь поставщики предлагают более мощные светодиодные фары, которые хорошо работают при повышенном токе и занимают меньше места.

Современные технологически продвинутые катушки индуктивности, используемые в светодиодном освещении, способны работать при более высоких температурах (до +155°C) и более высокой плотности мощности. Кроме того, с помощью новейших катушек индуктивности занимаемая площадь может быть уменьшена наполовину. В прошлом популярный индуктор имел довольно большую площадь 12,5 × 12,5 мм на печатной плате. Сегодня производители уменьшили этот размер до 8×8.5 мм, сохранив те же характеристики, что и несколько лет назад. Цены также достигли уровня, конкурентоспособного в автомобилестроении.

Автомобильные приложения становятся все более изощренными, так как они выходят далеко за рамки двух или трех драйверов светодиодов на автомобиль. Катушки индуктивности меньшего размера, изготовленные с использованием новейших передовых технологий, таких как тонкопленочный металл, позволяют повысить удельную мощность в автомобиле. В схемах Bias-T и Power-over-Coaxial (PoC) также используются катушки индуктивности, которые имеют характеристики с высоким импедансом и обеспечивают улучшенную плотность мощности (рис.1 и 2) .

Конструкция с высокой плотностью мощности для электромобилей

Полномостовая архитектура GaN с фазовым сдвигом (PSFB) с активными фиксаторами обеспечивает коммутацию при нулевом напряжении во всем диапазоне нагрузки и напряжения. Он позволяет использовать преобразователь постоянного тока 1,5 кВт, 400–12 В постоянного тока для автомобильного применения с широким диапазоном напряжения и мощности. Небольшая индуктивность рассеяния в сочетании с возможностью реализации мягкого переключения даже в условиях малой нагрузки приводит к значительному увеличению частоты переключения до 500 кГц.

Эта архитектура преобразователя постоянного тока способна передавать энергию от тяговой батареи транспортного средства на 400 В в электрическом или гибридном транспортном средстве в электрическую систему на 12 В. Он также обеспечивает гальваническую развязку для обеспечения безопасности.

Плотность мощности преобразователя упрощает интеграцию в автомобиль. Магнитные компоненты преобладают в силовой электронике. Удельную мощность можно увеличить за счет увеличения частоты коммутации. При использовании транзисторов SiC или GaN достигается очень низкая проводимость и низкая энергия переключения — намного лучше, чем в кремниевых устройствах.Топологию схемы можно увидеть на рис. 3 .

Мягкое переключение в сочетании с транзисторами GaN и активным ограничением увеличивает частоту переключения до 500 кГц. Эта архитектура конструкции также значительно увеличивает удельную мощность при сохранении высокой эффективности — прототип достиг эффективности более 95%, а также удельной мощности 12,5 кВт/л.

Терморегулирование для автомобилей с высокой плотностью мощности

Многие новые электронные устройства проникают в современные автомобильные системы, что приводит к увеличению тепла, выделяемого внутри автомобиля.Существует также тенденция к замене гидравлических и механических устройств интеллектуальными электронными устройствами. Энергоэффективность растет благодаря этим новым усилиям, но теперь проектировщикам необходимо управлять этими дополнительными тепловыми нагрузками. Количество источников тепла продолжает расти; таким образом, они должны быть распределены по большей части ограниченного объема транспортного средства.

Методы охлаждения значительно улучшают удельную мощность. Некоторые ключевые области автомобиля имеют различные уровни охлаждения:

  • Уровень 1 относится к распределению тепла в корпусе полупроводника, где современные технологии используют медные, медно-вольфрамовые и медно-молибденовые теплоотводы.
  • Уровень 2 относится к передаче/распределению тепла от корпуса устройства к шасси. Современные технологии используют медные и алюминиевые теплоотводы.
  • Уровень 3 применяется для передачи тепла от шасси к теплообменнику системы. В этом методе используется принудительный поток воздуха, а также контуры с перекачиваемой жидкостью.
  • Уровень 4 относится к отводу тепла через теплообменник системы. Современные технологии позволяют использовать радиаторы и радиаторы с воздушным охлаждением.

Метод «уровня охлаждения» в автомобиле обычно использует распределитель тепла, контроль температуры и передачу тепла.Эти передовые методы управления температурным режимом, такие как пластины HiK и VCHP, прошли стадии лабораторной разработки и внедряются в критически важные военные и космические системы.

Дополнительные статьи см. в разделе Управление питанием Серия: Изучение плотности мощности

Ссылки Design

», Отчет об испытаниях Texas Instruments, PMP22648.

2. «Сильноточный мостовой преобразователь с фазовым сдвигом GaN 500 кГц и переключением при нулевом напряжении по всей линии и в диапазоне нагрузки», EPE’18 ECCE Europe.

3. «Передовые технологии управления температурным режимом для автомобильного оборудования с высокой удельной мощностью», Advanced Cooling Technologies.

4. «Поддержка внедрения метода PoC для высокоскоростных автомобильных сетей за счет эффективности выбора компонентов», Murata.

Разрушение 7 самых распространенных мифов об электромобилях

Ах, да, пересылаемые электронные письма с такими строками темы, как «Настоящая история…» или «Вещи, о которых вам не рассказывали….

Они могут содержать много дезинформации, а их «факты» могут распространяться с цифровой скоростью. Недавно мы получили его от знакомого австралийца, который любезно разослал его примерно 70 своим ближайшим друзьям.

Скопировано и вставлено из чего-то, что он получил сам, и озаглавлено: «Новости электромобилей, о которых вы мало слышали». И, боже, этого было много… ну, скажем так, вводящего в заблуждение и вырванного из контекста. Он содержал откровенную дезинформацию и здоровую порцию FUD.

Применительно к электромобилям такие материалы могут произвести неизгладимое впечатление на покупателей новых автомобилей.Поэтому их стоит попытаться опровергнуть.

Рано утром, подкрепившись кружечкой крепкого чая, мы выдали ответ.

Теперь мы расширили этот ответ до более общих ответов на некоторые мифы об электромобилях с подзарядкой от сети, скопировав и вставив каждый пункт из примечания, слегка отредактированного для ясности и стиля, перед нашим ответом. Не стесняйтесь копировать и вставлять их самостоятельно по мере необходимости, но включите ссылку на этот фрагмент, пожалуйста!

Тесла Модель S P100D

(1) ВЕС АККУМУЛЯТОРА и ШИНЫ

Лучшие электромобили, такие как Tesla, имеют 500-килограммовые батареи.Представьте себе, что вы ведете свой нынешний автомобиль с дополнительным весом шести здоровенных игроков в регби в качестве пассажиров повсюду, с мгновенным ускорением, которое дает квадратная кривая крутящего момента электродвигателя. Я предсказываю сокращение срока службы шин на 50 процентов. Представьте стоимость, количество твердых частиц и выбросы CO2, необходимые для удвоения производства автомобильных шин.

Статистика веса верна. Но большинство электромобилей большого объема имеют встроенное электронное управление для предотвращения неконтролируемой пробуксовки колес, как это делают обычные автомобили.Однако со временем аккумуляторы для электромобилей будут становиться легче по мере увеличения плотности энергии литий-ионных элементов (на 7 процентов в год).

Для использования энергии вес представляет меньшую проблему, чем для бензиновых автомобилей. Они тратят увеличенную энергию, используемую для ускорения большего веса. Но импульс электромобиля позволяет возвращать энергию аккумулятору, когда автомобиль замедляется. Чем тяжелее автомобиль, тем больше энергии требуется для разгона, но тем больше энергии вы возвращаете аккумулятору за счет рекуперативного торможения.

Конечно, если вы платите шестизначную сумму за высокопроизводительный электромобиль (например, Tesla Model S P100D) и используете его возможности, вам следует ожидать замены очень дорогих низкопрофильных шин каждые 15 000 миль или около того. Это норма для сегмента.

Аккумулятор Audi e-tron 2019

(2) СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА И ПЕРЕРАБОТКА

Эти батареи стоят около 15 000 долларов США. Владелец Tesla/Audi столкнется с этой стоимостью замены через 10 лет или около того. Они могут жить в отдаленных районах.Представьте себе транспорт и переработку.

Вопрос о необходимости замены аккумулятора электромобиля через 10 лет остается открытым. Аккумуляторы Nissan Leaf имеют пассивное воздушное охлаждение и, следовательно, теряют емкость быстрее, чем аккумуляторы Tesla, GM и других производителей с активным жидкостным охлаждением.

Но нам потребуются от сотен тысяч до миллионов электромобилей за всю их жизнь, чтобы иметь достаточно данных, чтобы делать окончательные заявления о сроке службы батареи. Помните, что производители проектируют автомобили только на срок от 10 до 12 лет и пробег от 100 000 до 150 000 миль для начала, хотя Toyota и некоторые другие бренды часто служат гораздо дольше.

На данный момент данные показывают, что батареи Tesla потеряли только около 10 процентов своей энергоемкости после пробега в 100 000 миль.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: срок службы батареи Tesla Model S: что показывают данные на данный момент

Но задолго до переработки аккумуляторы для электромобилей проживут вторую и третью жизнь далеко за пределами их автомобильного использования. Создаются малые предприятия, чтобы складывать их для хранения энергии в зданиях и т. Д. Некоторые автопроизводители даже сами занимаются этим бизнесом.

Стоимость новой батареи стоимостью от 5000 до 10 000 долларов не упадет до нуля внезапно, поэтому люди не захотят ее выбрасывать.Они слишком ценны и могут прожить еще несколько десятилетий.

Затем, когда они, наконец, будут готовы к переработке, это произойдет точно так же, как все разряженные гибридные батареи теперь удаляются и перерабатываются их производителями. Свинцово-кислотная стартерная батарея — лучшая модель; это может быть самый перерабатываемый потребительский товар в мире (отчасти потому, что, в отличие от аккумуляторов для электромобилей, содержащийся в нем свинец делает все это очень токсичным).

Выращенные вирусом нанопроволоки оксида марганца для литий-воздушных аккумуляторов (MIT)

(3) СТЕПЕНЬ УЛУЧШЕНИЯ

Сегодня производится 100 000 000 автомобилей в год; если для каждого электромобиля требуется в среднем 300 кг батарей, то есть 100 000 ТОНН батарей в день.Поскольку спрос на кобальт и литий увеличивается, затраты не будут снижаться, как мы читаем, как закон Мура для компьютерной мощности.

Закон Мура не имеет ничего общего со стоимостью батареи. Тот, кто говорит, что это так, понятия не имеет, о чем говорит. Но батареи улучшаются с каждым годом.

Реальные данные: за 20 с лишним лет стоимость литий-ионных аккумуляторов падала в среднем на 7 процентов в год. Это намного быстрее, чем ежегодное повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания.

Литий в изобилии присутствует на пяти континентах.В настоящее время он развевается над равнинами Перу в виде пыли. Большинство анализов показывают, что она никогда не столкнется с нехваткой нефти, картелями или ограничениями продаж, которые случаются с нефтью. Это слишком много.

Поставки кобальта и некоторых других аккумуляторных металлов, используемых в меньших количествах, более ограничены. Его майнинг не является бесплатным. Горное дело никогда не бывает красивым; это разрушительно для природных ландшафтов и часто наносит непоправимый ущерб людям и сообществам. Тем не менее, часть мировой автомобильной промышленности в настоящее время уделяет пристальное внимание этическим источникам, чтобы избежать истории о детях, добывающих кобальт в ДРК, которая, кажется, получила так много внимания в последнее время.BMW теперь будет закупать кобальт напрямую у рудников, чтобы избежать эксплуатации детей посредниками.

Постоянно проводятся исследования новых химических элементов аккумуляторов и модернизированных электронных компонентов, позволяющих сократить использование дефицитных и дорогих материалов. Некоторые из крупнейших производителей литиевых аккумуляторов для автомобилей поставили цель исключить кобальт из своей химии. Тем временем концентрация кобальта падает, подобно использованию платины в каталитических нейтрализаторах: нейтрализаторы в современных автомобилях используют менее 10 процентов количества платины, содержавшейся в первых таких нейтрализаторах в 1975 году.

Также стоит отметить, что ископаемое топливо, которое мы сжигаем с 1850 года или около того, имеет свои собственные экологические недостатки, не только в виде вредных выбросов, но и в значительном увеличении концентрации атмосферного углерода из-за выбросов CO2, что приводит к изменению климата.

Кроме того, учтите следующее: нефть, добытая из недр и переработанная, обычно сжигается один раз для транспортировки, прежде чем для ее замены потребуется бурение новой нефти (например, для пополнения резервуара). Литий и другие полезные ископаемые, добываемые для аккумуляторов, используются повторно снова и снова. , тысячи раз за рулем автомобиля, прежде чем аккумуляторы разрядятся и перейдут на другие цели.Хотя добыча полезных ископаемых имеет серьезные последствия, придавать добыче аккумуляторных материалов тот же вес, что и добыче нефти, — это ложная эквивалентность.

Исследование BNEF показывает, что выбросы электромобилей сокращаются быстрее, чем у газовых двигателей, поскольку энергосистема становится чище

(4) СЕТЕВОЙ ЗАПРОС ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

До тех пор, пока ядерная энергетика не будет принята во всем мире, ископаемое топливо для базовой нагрузки будет перегружено 100 миллионами электромобилей в год в периоды пиковой нагрузки, и потребуется значительное увеличение.

Это просто чепуха. Большинство электромобилей будут подключены к сети на ночь для подзарядки, как и мобильные телефоны. Электроэнергетические компании приветствуют это дополнительное использование, поскольку оно стабилизирует их спрос на электроэнергию в одночасье.

Коммунальные предприятия и их регулирующие органы будут вводить штрафы за расходы — там, где они еще не существуют в качестве «платы за спрос», — чтобы воспрепятствовать подключению электромобилей во время пиков спроса. Скорее всего, подключение к сети в 15:00 в жаркий душный день обойдется вам гораздо дороже, чем между 23:00 и 6:00 той ночью.

За 10 лет мы поговорили с десятками руководителей коммунальных служб. Все они считают, что нагрузка на электромобили предсказуема, управляема и приветствуется, потому что это один из немногих способов увеличить потребление электроэнергии этическим и экологически безопасным способом.

Пожилые руководители скажут вам, что появление дешевых, массовых, широко распространенных, неэффективных домашних кондиционеров с 1960-х по 1980-е годы было гораздо более разрушительным для энергосистемы, чем электромобили.

Как показано на приведенной выше диаграмме от BloombergNEF, новые источники электроэнергии все чаще поступают из чистых возобновляемых источников энергии, поскольку старые электростанции, работающие на ископаемом топливе, выводятся из эксплуатации.С точки зрения выбросов эта тенденция более чем компенсирует растущий спрос на электроэнергию от электромобилей с течением времени.

Электромобили Chevrolet Bolt EV 2017 года выпуска у дилерского центра [фото: Патрик Рид]

(5) ЦЕНЫ НА ПОдержанные электромобили

Надеясь продать свой электромобиль через восемь лет, потенциальный покупатель знает о приближении стоимости замены аккумулятора.

Это определенно открытый вопрос. Подержанные электромобили сегодня страдают от двойного удара.Мало того, что они в основном малой дальности (от 70 до 125 миль, за исключением Teslas), но и большой объем Nissan Leaf, вероятно, пострадает, по крайней мере, от некоторой заметной деградации батареи.

Но данные невелики, и подержанные Tesla до сих пор держали свои цены так же хорошо, или даже лучше, чем другие подержанные роскошные автомобили того же возраста и пробега.

Вопрос о дальности действия имеет решающее значение: батарея на 200 миль, которая разряжается, скажем, до 160 или 180 миль, — это совершенно другое дело, чем батарея на 75 миль, которая теперь обеспечивает только 45 или 60 миль.

Еще одна причина того, что электромобили с коротким пробегом не сохранили свою ценность, заключается в том, что покупатели знают, что автомобили с большим запасом хода, которые ненамного дороже, уже не за горами. Кому нужен электромобиль на 60 миль, когда можно купить тот, который проезжает 150 миль? По мере того, как электромобили с пробегом 200 или 300 миль станут нормой, эти расхождения, похоже, сравняются.

Эта проблема, безусловно, остается проблемой, но нам нужно больше данных.

Мост Гонконг-Макао-Чжухай

(6) ЗАВЕРШЕНИЕ ДИАПАЗОНА

Если из-за встречного ветра, жаркой или холодной погоды, полной загрузки, стареющих батарей, холмистой местности или быстрой езды у вас разрядились батареи за городом или в Сиднейском туннеле, ситуация ужасна.

Да, машина, которая внезапно заглохла, — это тревожная ситуация. Спросите любого, у кого кончился бензин или кто попал в аварию посреди туннеля или на мосту.

Конечно, когда в последний раз вы позволяли своей машине работать так низко, что у вас фактически закончился бензин? Много не бывает, не так ли? Как и в случае с бензиновыми автомобилями, водители электромобилей узнают реальный запас хода автомобиля и перестают зацикливаться, когда индикатор оставшегося запаса хода становится двузначным.

Также стоит отметить, что у всех электромобилей есть «режим черепахи», который ограничивает мощность при очень низком заряде батареи.Это даст вам от 1 до 5 миль больше, с пониженной производительностью и скоростью — например, чтобы вытащить вас из этого туннеля. Они не останавливаются без предупреждения, как бензиновые автомобили, когда у них кончается топливо.

Но когда вы поговорите с реальными водителями электромобилей, они скажут вам, что все они пришли к пониманию того, на что способны их автомобили, и очень немногие когда-либо выезжали за пределы досягаемости. Заглядывая вперед, опять же, электромобили с пробегом 200 миль полностью меняют картину по сравнению с автомобилями с запасом хода 75 миль.

2019 Шевроле Вольт

(7) ПЛАГИН-ГИБРИДЫ И ИХ ПЕРСПЕКТИВЫ

Гибридный автомобиль с подзарядкой от сети снижает первые пять проблем на 80 процентов, а шестой полностью, но обеспечивает такое же сокращение выбросов CO2.

Подключаемые гибриды

, безусловно, являются отличным решением некоторых проблем, поднятых выше. Действительно, некоторые из самых ранних данных показали, что водители Chevy Volts (35 миль пробега батареи в 2012 году) преодолевали больше миль в день на электричестве, чем водители Nissan Leafs 2012 года выпуска с пробегом 75 миль.

Проблема в том, что плагин-гибриды почти невозможно объяснить реальным покупателям автомобилей массового рынка. По сути, они представляют собой инженерное решение регуляторной проблемы, которую потребители не формулируют таким образом и никогда не запрашивают напрямую.

Что еще более важно, стоимость аккумуляторов снижается достаточно быстро, и кажется, что производство и продажа полностью электрических транспортных средств с аккумуляторами на 320 км к 2025 г. будет обходиться дешевле, чем транспортное средство, которому нужны две трансмиссии: бензиновая и электрическая. .

GM, например, решила больше не инвестировать в подключаемые гибриды; в феврале она прекратила производство своего новаторского Chevrolet Volt. Аналогичным образом VW Group планирует к 2025 году продавать 1 миллион аккумуляторных электромобилей в год из 10 миллионов автомобилей, которые она продает по всему миру каждый год. Пять лет назад компания планировала просто предложить опциональную гибридную версию всех своих моделей с обычными силовыми агрегатами к 2020 году.

Тесла, Южная Австралия, для хранения литий-ионных аккумуляторов

ПОСЛЕДНЕЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Китай, затем Европа

Государственно-промышленный комплекс Китая давно поставил перед страной три цели.Он хочет доминировать в мировом производстве фотогальванических солнечных элементов, литий-ионных аккумуляторов и электромобилей.

Первое завершено, второе находится в стадии реализации (хотя китайские производители еще не преодолели окончательные барьеры качества и надежности, которые удерживают японских и корейских производителей сотовых телефонов на вершине), а третье усилие только начинается.

У китайского правительства есть несколько пряников и целая куча очень больших кнутов, чтобы побудить своих потребителей покупать электромобили и заставить их производителей строить их.Это очень хорошо позиционирует страну в глобальной конкуренции в эпоху цифровых технологий.

Европа последует. Теперь, когда мы пережили увлечение дизелями — мы знаем, чем закончилась эта история — европейские производители очень серьезно относятся к электромобилям. Это потому, что это единственный жизнеспособный способ соблюдать строгие законы ЕС, сокращающие общее количество выбросов CO2 на милю пробега.

Однако

Северная Америка вполне может отстать. У нас дешевое топливо, наши грузовики большие и тяжелые, и мы ездим на большие расстояния, чем китайские или европейские водители, у которых есть доступ к распространенному, надежному, чистому и доступному общественному транспорту между парами городов.Североамериканцы — нет.

Что касается Австралии, при всем уважении, это просто недостаточно большой рынок транспортных средств, чтобы так или иначе изменить ситуацию в глобальном масштабе. Я подозреваю, что использование ее транспортных средств больше похоже на то, что используется в Северной Америке, и она вполне может продолжать питать свои автомобили, сжигая ископаемое топливо дольше.

Как долго работает аккумулятор электромобиля?

По мере того, как электромобили и другие электрические транспортные средства (EV) становятся все более популярными, многие потребители, надеющиеся перейти на них, хотят знать: как долго работает батарея EV? Хотя срок службы батареи зависит от производителя и возраста, в целом вы можете ожидать, что новые батареи будут конкурировать и часто превышают срок службы компонентов трансмиссии на автомобилях с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Аккумуляторы EV: основы

Электромобили питаются от перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов, которые обладают большей плотностью энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы двигателей внутреннего сгорания или перезаряжаемые никель-кадмиевые аккумуляторы некоторых гибридов. Высокая плотность энергии литий-ионного аккумулятора означает, что он производит больше энергии для своего размера, что делает его идеальным для электромобиля.

Поскольку электромобили питаются только от аккумулятора, они намного проще и эффективнее автомобилей с ДВС.Поскольку стоимость литий-ионных аккумуляторов за последние 30 лет снизилась на 97%, эксперты полагают, что вскоре производство электромобилей станет таким же дешевым, как автомобили с ДВС.

Как разлагаются батареи электромобилей?

Аккумуляторы EV обычно разлагаются из-за температуры, циклов и времени. Температура хранения и рабочая температура оказывают огромное влияние на срок службы батареи электромобиля; в целом более теплый климат негативно влияет на срок службы батареи электромобиля. По мере того, как аккумулятор проходит циклы зарядки — разряжается во время вождения и снова заряжается при подключении к сети — он медленно теряет максимальный потенциал.Однако простое неиспользование или зарядка аккумулятора вашего электромобиля не означает, что он будет работать вечно: деградация календаря — это срок службы аккумулятора с течением времени.

В отличие от литий-ионных аккумуляторов, установленных в телефонах или ноутбуках, в аккумуляторах электромобилей используются сложные системы управления аккумуляторами (BMS), которые регулируют процесс зарядки и разрядки аккумуляторов для продления их срока службы. Это означает, что ваша батарея электромобиля, скорее всего, испытает ухудшение температуры или календаря.

Как долго работает аккумулятор электромобиля?

Итак, остается вопрос: как долго вы можете ожидать, что батарея вашего электромобиля проработает? К счастью для потребителей, правительство обязывает производителей электромобилей предоставлять гарантию на батареи в течение 8 лет или 100 000 миль, в то время как Калифорния продлевает эту гарантию до 10 лет или 150 000 миль.

По мере того, как аккумуляторы для электромобилей становятся дешевле в производстве, компании могут создавать более крупные аккумуляторы с большим энергетическим потенциалом, что, в свою очередь, увеличивает их запас хода. Кроме того, улучшенная технология снижает износ батарей, а это означает, что со временем максимальный потенциал остается ближе к новой батарее. И поскольку новые батареи уже значительно увеличили пробег, по мере их износа они по-прежнему будут поддерживать больший пробег, чем батареи, выпущенные всего несколько лет назад.Наконец, поскольку литий-ионные батареи состоят из множества отдельных элементов, вам редко нужно заменять всю батарею по мере ее износа. Вместо этого вы можете сэкономить деньги, просто заменив мертвые клетки.

Какова долговечность аккумуляторной батареи электромобиля по сравнению с автомобилями с ДВС?

Оба обязательных номера гарантии (8 лет, 100 000 миль) для аккумуляторов электромобилей намного превышают среднюю гарантию на трансмиссию автомобиля с ДВС, составляющую 5 лет или 60 000 миль. Средний пробег автомобиля с ДВС составляет около 133 000 миль.В то время как по оценкам экспертов, средний срок службы батареи электромобиля составляет около 200 000 миль, некоторые производители уже обещают гораздо больше.

И новости становятся лучше: Tesla нацелена на аккумулятор на миллион миль и утверждает, что они недалеки от достижения этой цели. В среднем аккумуляторы электромобилей разряжаются только со скоростью 2,3% от максимальной емкости в год, поэтому при надлежащем уходе вы можете с уверенностью ожидать, что аккумулятор вашего электромобиля прослужит так же долго или даже дольше, чем компоненты трансмиссии с ДВС.

Как продлить срок службы батареи электромобиля

Несмотря на то, что батареи электромобиля уже долговечны, есть определенные действия, которые владельцы могут предпринять, чтобы еще больше увеличить срок службы батареи.

Следуйте инструкциям производителя электромобиля

Во-первых, важно следовать конкретным рекомендациям для вашего электромобиля для оптимальной работы аккумулятора, а также поддерживать программное обеспечение вашего автомобиля в актуальном состоянии. Поскольку каждый производитель электромобилей использует разные химические составы аккумуляторов и технологии охлаждения, у каждого из них будет свой набор оптимальных инструкций по эксплуатации и зарядке.

Поддержание умеренных температур

Электромобили с батареями с жидкостным охлаждением имеют более длительный срок службы батарей, поскольку они поддерживают более низкие рабочие температуры.В целом, хранение и эксплуатация электромобиля в умеренном климате — эффективный способ продлить срок службы батареи. Даже если вы живете в более теплом климате, вам поможет парковка вашего автомобиля в гараже или в хорошо затененном месте, так как автомобиль проводит большую часть своей жизни в припаркованном состоянии.

Сведите к минимуму быструю зарядку

Хотя время от времени использование быстрой зарядки постоянным током (DCRC) для питания вашего автомобиля допустимо, если вы сможете свести к минимуму частоту этого метода зарядки, вы, вероятно, увидите меньше износа аккумулятора в более позднем периоде его жизни.К счастью, EV Connect предлагает множество зарядных станций, чтобы обеспечить ряд эффективных решений для вашего автомобиля. И помните: не бойтесь использовать свой электромобиль, так как частое использование не является основным фактором деградации батареи.

Вторая жизнь батареи электромобиля

Одним из самых захватывающих аспектов деградации батареи электромобиля для экологически сознательных потребителей является тот факт, что батареи могут по-прежнему служить устойчивым целям после того, как они покидают ваш электромобиль. Несмотря на то, что они теряют эффективность для питания автомобиля (обычно при 70% своего максимального потенциала заряда), эти мощные аккумуляторы для электромобилей сохраняют достаточный срок службы, чтобы сочетаться с солнечными батареями и могут служить вторичной энергией для вашего дома.Некоторые производители даже собирают или выкупают использованные батареи для устойчивого питания других проектов, таких как спортивные арены. Вы можете чувствовать себя в безопасности, зная, что устойчивость мощности вашего электромобиля сохраняется еще долгое время после того, как он покинет ваш автомобиль.

Аккумуляторы для электромобилей продолжают снижаться в цене, они проезжают больше миль без подзарядки и сохраняют более длительный срок службы. Эксперты уже предполагают, что батареи электромобилей превзойдут по долговечности компоненты ДВС, и технология совершенствуется с каждым годом. Это хорошие новости: аккумулятор вашего электромобиля будет служить вам долгие годы, и его можно даже экологически безопасно перерабатывать по истечении срока службы вашего автомобиля.

Заинтересованы в зарядных станциях для электромобилей? Свяжитесь с нами сегодня.

Источники

Центр данных по альтернативным видам топлива — Центр данных по альтернативным видам топлива: карты и данные

Правительство Новой Зеландии «Gen Less» — Аккумуляторы для электромобилей и как далеко они могут зайти

Союз обеспокоенных ученых — Как долго прослужит батарея моего электромобиля? (и 3 совета, как продлить срок службы) 

Tesla Model S проезжает 752 мили с новым энергоемким аккумулятором ONE

Наша компания Next Energy, также известная как ONE, установила один из своих аккумуляторных блоков в Tesla Model S и сумела проехать 752 мили на одном заряде.

Model S — это самый дальнобойный автомобиль Tesla, который может проехать до 405 миль на одной зарядке в зависимости от конфигурации.

Генеральный директор

Илон Маск часто говорил, что Tesla может сделать его еще более дальнобойным, вставив в него аккумуляторную батарею на 120 кВтч, но вместо этого автопроизводитель сосредоточился на увеличении дальности действия за счет повышения эффективности.

Чтобы продемонстрировать собственную аккумуляторную технологию, компания Our Next Energy (ONE) установила собственную аккумуляторную систему на Model S.

Компания провела тест-драйв со средней скоростью 55 миль в час и проехала 752 мили:

Наша Next Energy, Inc. (ONE), компания, занимающаяся производством аккумуляторов из Мичигана, продемонстрировала экспериментальную батарею, которая обеспечивает питание электромобиля на протяжении 752 миль без подзарядки. Автомобиль прошел дорожные испытания в Мичигане в конце декабря со средней скоростью 55 миль в час. Результаты были подтверждены третьей стороной с использованием динамометрического стенда, на котором испытательный автомобиль Tesla Model S, оснащенный экспериментальной батареей, проехал 882 мили со скоростью 55 миль в час.

Выложили видео теста полигона:

В первоначальном пресс-релизе компания ничего не рассказала о своей аккумуляторной технологии.

После того, как мы спросили, ONE отправила Electrek более подробную информацию, подтверждающую, что они добавили около 99,8 кВтч энергии в автомобиль, который изначально поставляется с пакетом ~ 100 кВтч, за счет конструкции с более высокой плотностью энергии:

Аккумуляторная система имеет плотность энергии 416 Втч/л (по сравнению с приблизительно 245 Втч/л оригинальной батареи) и использует никель-кобальт-марганцевый катод и графитовый анод.Пакет добавил в общей сложности дополнительные 331 кг к исходной массе аккумулятора (и автомобиля), а также добавил 99,8 кВтч энергии. Удельная плотность энергии протестированного нами рюкзака составила 231 Втч/кг.

Помимо впечатляющей плотности энергии, в этом заявлении не так много информации, поскольку химия использования никель-кобальт-марганцевого катода и графитового анода довольно распространена.

Хотя компания также добавила, что планирует изменить химический состав своей батареи Gemini:

Gemini будет использовать новый анод, не содержащий графита, и катод, не содержащий никель-кобальт, с повышением удельной энергии приблизительно до 450 Втч/л и 290 Втч/кг в долгосрочной перспективе.У нас есть тестовые элементы емкостью 10 Ач, которые поддерживают указанные выше системные цели, и мы планируем увеличить количество этих испытательных элементов до 1000 к середине 2022 года. Мы интегрируем полный пакет с использованием архитектуры Gemini для сопряжения тяговой батареи LFP с обогащенным марганцем анодом без диапазона. удлинитель к концу 2022 года.

Компания из Мичигана планирует выпустить серийный образец своей ячейки к концу следующего года.

Добыча Электрека

Это интересно, но, как я уже сказал, не хватает подробностей.Кроме того, тот факт, что он достиг впечатляющего диапазона, не означает, что это решение является коммерчески жизнеспособным. Долговечность аккумулятора не рассматривалась, а аккумуляторная батарея на 200 кВтч значительно увеличила бы цену автомобиля.

Так что за этим надо следить, но пока сохраняю здоровый скептицизм.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Еще.


Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видео и подписывайтесь на подкасты.

Ландшафт твердотельных батарей — QuantumScape

Потенциальное увеличение плотности энергии литий-металлических анодных батарей известно с середины 1970-х годов. Однако также известно, что литий-металлические аноды не работают с обычными жидкими электролитами из-за двойной проблемы образования дендритов при зарядке батареи и быстрого роста импеданса из-за химической побочной реакции между жидким электролитом и литием. металл.Дендриты представляют собой игольчатые образования из металлического лития, которые могут расти поперек сепаратора и вызывать короткое замыкание в ячейке. Импеданс относится к внутреннему сопротивлению ячейки; рост этого сопротивления снижает энергетическую емкость клетки, а также ее способность работать на больших мощностях.

Таким образом, широко распространено мнение, что для изготовления литий-металлической анодной батареи необходим твердотельный сепаратор, проводящий примерно так же, как жидкость, но препятствующий образованию дендритов и не вступающий в реакцию с металлическим литием.Промышленность искала такой материал более 40 лет.

Обещание твердотельной литий-металлической батареи

Оказывается, литий-металлический анод, активированный таким твердотельным сепаратором, может решить не только проблему плотности энергии, но и ряд других ограничения обычных литий-ионных аккумуляторов, поскольку многие из них также связаны с углеродным анодом, в том числе:

  1. Плотность энергии: поскольку углерод, из которого состоит анод, занимает место и имеет массу, его устранение увеличивает плотность энергии сотовый.
  2. Плотность мощности/быстрая зарядка: литий, который проходит через элемент в анод, должен диффундировать в углерод со скоростью, которая определяется фундаментальными свойствами материала графита. Любые попытки ввести ионы лития в частицы углеродного анода быстрее, чем эта естественная скорость диффузии, могут привести к «покрытию» лития на поверхности частицы вместо того, чтобы диффундировать в нее, вызывая потерю емкости и отказы. Устранение углерода устраняет это ограничение, обеспечивая быструю зарядку без каких-либо неблагоприятных последствий.
  3. Срок службы: срок службы элемента частично ограничен необратимой химической побочной реакцией (т. е. нежелательной реакцией) на границе раздела углеродной частицы и жидкого электролита, которая потребляет небольшое количество лития при каждой зарядке. цикл разрядки, приводящий к кумулятивной потере емкости (и, следовательно, энергии) в течение срока службы элемента. При отсутствии углерода в аноде эта побочная реакция должна быть устранена, что приведет к увеличению срока службы элемента.
  4. Безопасность: полимерный сепаратор и жидкий электролит, используемые в литий-ионных батареях, являются углеводородами и являются горючими.Для разжигания огня требуются три элемента: топливо, источник кислорода и источник тепла. Поскольку электролит — топливо — находится в непосредственном контакте с катодом, который представляет собой оксид, единственным другим элементом, необходимым для возникновения пожара, является источник тепла. Источником тепла могут быть многие условия неправильного использования, от внутренних коротких замыканий до несчастных случаев. Замена полимерного сепаратора на твердотельный керамический сепаратор, термически устойчивый к очень высоким температурам и не горящий (поскольку он уже окислился), снижает содержание топлива в ячейке и обеспечивает термически стабильный барьер между анодом и катодом.
  5. Стоимость: затраты на материалы, связанные с угольным анодом и процессом производства анодного электрода, можно исключить, заменив угольный анод литий-металлическим анодом. Кроме того, традиционный процесс формования, один из самых дорогостоящих этапов производственного процесса батареи, при котором собранные элементы должны находиться на складе в течение нескольких недель, чтобы сформировать надлежащие границы раздела на частицах электрода и позволить идентифицировать производственные дефекты. , можно существенно упростить.

Задача

Это обещание твердотельных литий-металлических батарей, и именно поэтому промышленность так воодушевлена ​​открывающимися возможностями. Однако создание твердотельного керамического сепаратора, необходимого для выполнения этого обещания, оказалось очень сложной задачей. В частности, такой сепаратор должен:

(а) иметь литий-ионную проводимость, аналогичную или лучшую, чем у современных жидких электролитов;

(b) быть химически и электрохимически устойчивым к металлическому литию; и

(c) препятствуют образованию литий-металлических дендритов.

Несмотря на десятилетия работы, промышленность не нашла сепараторных материалов, отвечающих этим требованиям.

Сравнение материалов для сепараторов

Были опробованы многие классы материалов для сепараторов, но ни один из них не отвечает одновременно основным требованиям. К ним относятся:

  • Полимеры: литийпроводящие полимеры, такие как полиэтиленоксид, изначально считались кандидатами на роль твердотельного сепаратора. К сожалению, они, как правило, не отвечают всем трем требованиям, изложенным выше.Во-первых, их проводимость слишком низкая, поэтому для работы требуются повышенные температуры. Во-вторых, плохая стабильность полимеров при контакте с металлическим литием приводит к росту импеданса в течение срока службы и требует, чтобы в аноде использовалась литиевая фольга для подачи избыточного лития в элемент, что снижает плотность энергии и увеличивает стоимость. В-третьих, они слишком мягкие, чтобы предотвратить проникновение через них литий-металлических дендритов. Кроме того, они нестабильны при напряжении выше 3,8 вольт, что еще больше снижает плотность энергии из-за необходимости использования низкоэнергетического катодного материала.
  • Сульфиды: открытие профессором Рёдзи Канно в Японии в 2011 году сульфидов, проводящих литий, таких как LGPS, вызвало волнение, поскольку они обладают высокой проводимостью ионов лития, что соответствует требованию (а) выше. Однако они являются одними из наиболее термодинамически нестабильных из широко исследованных твердотельных электролитов — реагируют как на стороне катода высокого напряжения, так и на стороне лития низкого напряжения. Чтобы компенсировать эту реакционную способность, катодные материалы обычно имеют покрытие. К сожалению, эти покрытия часто повышают внутреннее сопротивление элемента и делают элемент неспособным работать при высокой мощности или низких температурах.Но самым фатальным оказалось то, что, несмотря на годы работы, сульфиды не предотвращали образование дендритов при низкой температуре и высокой скорости зарядки, что делает их просто непригодными для использования в коммерческих аккумуляторных системах для электромобилей.
  • Оксиды: за последние несколько десятилетий были обнаружены сепараторы проводящего оксида лития, но, хотя некоторые оксиды обладают достаточной проводимостью и стабильностью по отношению к металлическому литию, обычные оксиды также не смогли подавить образование дендритов при требованиях к скорости заряда автомобилей.
  • Композиты: некоторые группы работали над композитами, состоящими из полимеров и керамики, в надежде, что они смогут объединить «лучшее из обоих миров» — простоту работы с полимерами и твердость керамики. К сожалению, такие подходы вместо этого приводят к «худшему из двух миров», что приводит к нестабильному материалу, который не может предотвратить образование дендритов, поскольку кажется, что дендриты прорастают через границу раздела между двумя материалами.
  • Жидкости: Некоторые группы продолжали работать над обычными жидкими электролитами, но этим усилиям по-прежнему мешает двойная проблема образования дендритов и роста импеданса из-за химической побочной реакции между жидкостью и металлическим литием.

Важно отметить, что если у вас есть система, в которой используется какой-либо из вышеперечисленных материалов сепаратора, по-прежнему возможно изготовить ячейки и сообщить о результатах циклирования, но это циклирование должно выполняться в скомпрометированных условиях испытаний. В частности, ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых компромиссов:

  1. Углеродный или углеродно-кремниевый анод вместо металлического лития: возврат к размещенному аноду приносит в жертву преимущества литий-металлических анодов, такие как плотность энергии, быстрая зарядка, срок службы, безопасность и низкая стоимость.Таким образом, эти подходы не являются ступенчатым изменением производительности, необходимым для массового рынка электромобилей.
  2. Низкая плотность тока: при низкой плотности тока, например 1–2 мА/см2, даже жидкость может циклически циркулировать с металлическим литием. Однако такие низкие плотности тока непригодны для автомобильных приложений.
  3. Повышенные температуры или давление: при повышенных температурах металлический литий становится мягче и с меньшей вероятностью образует дендриты. Кроме того, высокие температуры повышают проводимость таких материалов, как полимеры и сульфиды, и снижают удельное сопротивление катодных покрытий.Однако требование повышенной температуры делает элемент непрактичным и слишком дорогим для большинства коммерческих применений. Повышенное давление также позволяет «сжать» литий в более гладкую структуру, но чрезмерно высокое давление, например выше 10 атмосфер, просто нецелесообразно даже в автомобильных приложениях.
  4. Низкий срок службы: из-за стохастической природы дендритов и прогрессивного характера роста импеданса многие элементы, изготовленные из материалов, не отвечающих вышеуказанным требованиям, могут выполнять несколько циклов, но недостаточно для того, чтобы быть коммерчески жизнеспособными, и элементы недостаточно надежен, чтобы его можно было использовать в реальных приложениях.
  5. Избыток лития на аноде. Некоторые усилия начинаются с избыточного слоя лития на аноде, что упрощает процесс покрытия литием, но за счет плотности энергии и стоимости, что делает эти подходы непрактичными и для автомобильных приложений.

Ключевые вопросы

В последнее время было много объявлений и заявлений, касающихся твердотельных батарей. Первый вопрос, который следует задать при оценке заявлений о твердотельных элементах, заключается в том, используют ли элементы литий-металлический анод или обычный размещенный (углеродный или углеродно-кремниевый) анод.Если они используют размещенный анод, ключевые показатели производительности для этих батарей будут аналогичны обычным литий-ионным батареям и не будут реализовывать преимущества твердотельного литий-металлического подхода (значительно более высокая плотность энергии, быстрая зарядка, срок службы и Стоимость). Ряд недавних претензий попадают в эту категорию.

Если в рассматриваемом твердотельном элементе используется литий-металлический анод, следующий вопрос, который необходимо задать, – сможет ли он работать в бескомпромиссных условиях испытаний, в том числе при температуре близкой и ниже комнатной и при высокой плотности тока (т.е., высокие показатели мощности, такие как 1-часовая зарядка или 15-минутная зарядка). В частности, какой срок службы батареи обеспечивает температура, близкая к комнатной (~ 30°C) при автомобильной мощности (>3 мА/см2, необходимой для зарядки в течение одного часа)? Если клетки не могут работать в этих условиях, мы считаем, что они не являются коммерчески жизнеспособными. В эту категорию попадают и многие другие анонсированные твердотельные литий-металлические устройства.

Подход QuantumScape

Многие твердотельные объявления либо вообще не показывают никаких данных, либо упускают некоторые из вышеперечисленных параметров, когда сообщают данные, оставляя в лучшем случае неполную картину.В QuantumScape мы разработали твердотельный керамический сепаратор, способный удовлетворить эти требования, не требуя скомпрометированных условий испытаний, описанных выше. Мы представили данные, показывающие, что однослойные версии наших твердотельных литий-металлических элементов могут выполнять более 1000 циклов и сохранять более 90 % своей начальной энергии при циклировании с агрессивными значениями мощности 1 C, температурой, близкой к комнатной, и умеренным давлением. . Совсем недавно мы представили данные, показывающие, что многослойные клетки проходят почти 800 циклов с аналогичным сохранением емкости.

Мы собрали данные о ключевых показателях производительности по основным технологиям твердотельных аккумуляторов на основе информации, которую нам удалось получить, сделать вывод или извлечь из опубликованных материалов и презентаций. Эти данные представлены на диаграмме ниже и актуальны на 4 марта 2021 года.

Мы надеемся, что этот документ поможет нашим заинтересованным сторонам понять более широкий технологический ландшафт технологии твердотельных аккумуляторов и особый подход QuantumScape.

Объяснение технологии твердотельных аккумуляторов

Если бы вы могли владеть электромобилем, который мог бы проезжать более 1000 км без подзарядки, сохраняя почти всю емкость аккумулятора через три года, мог бы нормально работать в широком диапазоне температур, мог бы заряжаться за 10 минут и стоил бы столько же в качестве эквивалентного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, не так ли?

Такова ситуация, с которой потребители столкнутся, когда технология твердотельных аккумуляторов начнет массово производиться в середине этого десятилетия.Toyota надеется опередить конкурентов, запустив в эксплуатацию несколько прототипов электромобилей с твердотельными батареями с помощью партнера Panasonic.

Обладая более чем 1000 патентами, относящимися к полупроводниковым технологиям, Toyota направляет большую часть инвестиций в размере 18,7 миллиардов долларов на свое продвижение и, в конечном итоге, крупномасштабное производство. Нетрудно понять, почему. Преимущества твердотельных батарей по сравнению с современными литий-ионными конструкциями очевидны. Твердотельные устройства более безопасны, имеют более высокую плотность энергии, имеют меньшие размеры и вес и могут работать в более широком диапазоне температур.

9

В литий-ионных батареях

используется жидкий раствор электролита, который при неправильном обращении или повреждении может увеличиться в размерах или самопроизвольно воспламениться. Эти события редки, но они происходят. У некоторых литий-ионных аккумуляторов через десятилетие может ухудшиться до трети емкости.

В обеих конструкциях аккумуляторов электролит представляет собой химическую смесь, которая позволяет току проходить между катодом и анодом (или, проще говоря, между положительно и отрицательно заряженными электродами соответственно).В литий-ионных батареях этот сепаратор представляет собой жидкий раствор, тогда как в твердотельных батареях используется твердый электролит.

Жидкие электролиты вызывают эти впечатляющие и трудно дозируемые возгорания, когда что-то идет не так. Твердотельные альтернативы решают все эти проблемы и значительно увеличивают количество энергии, которое может храниться в батарее. Это дает производителям два варианта; уменьшите размер батареи, сэкономив место и вес без потери энергии, или сохраните текущие размеры с увеличением выходной мощности.

9

Тот факт, что твердый литий-металлический анод увеличивает плотность энергии, известен уже почти полвека, но только сейчас у нас появилась технология, позволяющая воплотить это в жизнь. Это связано с тем, что использование металлического лития с жидким электролитом может привести к образованию сталагмитоподобных образований, которые могут пробить сепаратор между анодом и катодом, что приведет к неприятному химическому взрыву.

В настоящее время доступны различные твердотельные электролиты, которые работают как керамический сепаратор и имеют одинаковую проводимость без риска взрыва.

Прототип неавтомобильной твердотельной батареи от Samsung имеет плотность энергии 900 Втч на литр, в то время как самые лучшие литий-ионные аккумуляторы способны только примерно на 700 Втч на литр. Компания заявляет, что использование этого в электромобиле позволит автомобилю проезжать до 800 км без подзарядки. С жизненным циклом 1000 зарядок, срок службы батареи составляет 800 000 км. LandCruiser твоего дяди вряд ли сможет сравниться с этим.

9

Идя еще дальше, американская компания QuantamScape, в которой Volkswagen владеет 5% акций, в конце прошлого года опубликовала исследование, которое продемонстрировало, что ее твердотельные аккумуляторные элементы имеют плотность энергии более 1000 Втч/л.

Кроме того, было показано, что батареи могут заряжаться до 80 % емкости за 15 минут, сохраняя при этом более 80 % своей емкости после 800 циклов зарядки. Секрет? Чистый металлический литий в качестве анода. Серийная версия аккумулятора не ожидается до 2024 года.

Заявления Toyota просты. Двойной запас хода по сравнению с эквивалентным литий-ионным аккумулятором, сохраняя при этом 90 % производительности через 30 лет. Продолжая свои смелые заявления, Toyota заявляет, что ее твердотельные батареи будут способны заряжаться с нуля до полного заряда всего за 10 минут.Toyota заявляет, что ее твердотельная батарея не будет запущена в массовое производство до 2025 года.

Как и другие участники гонки твердотельных вооружений, это связано с тем, что, хотя технология почти готова для широкомасштабного использования, производственных мощностей еще нет. В отличие от нынешних батарей, твердотельные устройства требуют другого оборудования и технологий в производственном процессе. Кроме того, просто производится недостаточно лития-сырца, которого в мире имеется конечное количество (см. врезку).

9

Toyota также имеет преимущество, финансируемое государством.Правительство Японии создало резерв на сумму 2 трлн йен (24,7 млрд австралийских долларов), который оно использует для финансирования усилий производителей по созданию новых технологий обезуглероживания. Большая часть денег пойдет на твердотельные батареи, в частности на приобретение необходимого лития. Кроме того, две японские горнодобывающие и нефтяные компании, Mitsui Kinzoku и Idemitsu Kosa, строят инфраструктуру для производства твердых электролитов.

Все это делается для того, чтобы получить преимущество перед Китаем и Южной Кореей в гонке вооружений по производству аккумуляторов, при этом ожидается, что глобальный рынок технологий следующего поколения, превосходящих текущие литий-ионные конструкции, вырастет в цене с 53 долларов.6 миллионов в год до 34,6 миллиардов долларов в 2035 году.

Почему быстрое расширение? Вы, средний покупатель автомобиля. В 2035 году вы столкнетесь с той дилеммой, с которой все началось, и есть крупные игроки, делающие ставку на то, что они знают, какой вариант вы выберете.

9

Видящее стекло

Университет Байройта работает с Tesla Germany и Varta Microbattery над созданием стеклянных сепараторов для литий-ионных аккумуляторов. Проект, получивший название GlasSeLIB (имеется в виду стеклянные сепараторы для литий-ионных аккумуляторов), надеется использовать стеклянные электролиты вместо керамики для повышения безопасности и срока службы литий-ионных аккумуляторов.

Гибридная дилемма

Toyota неоднократно подвергалась критике за то, что тянула ноги с электромобилями с полным аккумулятором, вместо этого предпочитая традиционные гибриды. В ответ производитель заявляет, что его 18,1 миллиона гибридов, произведенных на данный момент, отвечают за такое же воздействие на сокращение выбросов углекислого газа, как и 5,5 миллиона электромобилей, при этом используя компоненты батареи, необходимые для создания всего 260 000 электромобилей. Тем не менее, к 2025 году Toyota обещает производить 15 различных электромобилей.

9

Nickelpack

Несмотря на упор на твердотельные батареи, Toyota не полностью отказалась от литий-ионных или никель-металлгидридных конструкций.Именно о последнем японский бренд недавно объявил о прорыве, создав «биполярные электроды», которые позволяют батарее переходить от группы отдельных элементов к единому блоку. Новая конструкция может вместить в 1,4 раза больше элементов, производя в 1,5 раза больше энергии по сравнению с никель-металлогидридными батареями предыдущего поколения.

Шахтное судно

Независимо от конструкции аккумуляторы для электромобилей требуют использования лития, запасы которого во всем мире составляют всего 80 миллионов тонн.Боливия находится на вершине крупнейших запасов лития с 21 млн тонн, опережая Аргентину (17 млн), Чили (9 млн), США (6,8 млн) и Австралию (6,3 млн).

В 2019 году мы были крупнейшим экспортером лития в мире: в этом году за границу было отправлено 42 000 тонн, большая часть из которых поступила в Китай (который имеет шестые по величине запасы в 4,5 млн тонн). Следующим крупнейшим экспортером была Чили, которая реализовала 18 000 тонн.

9

Управление батареями становится конкурентоспособным для электромобилей

Успех или неудача будущих электромобилей будет зависеть от того, где и как эти автомобили будут использоваться, а также от значительных достижений в области материалов для аккумуляторов, плотности энергии и некоторых очень сложных систем управления аккумуляторами.

Мощность батареи необходимо сбалансировать, хранить в течение длительного времени и доставлять туда, где она больше всего нужна, в режиме реального времени. Это огромная проблема, и сегодня почти все в автомобиле перестраивается, от смесей различных элементов в катодах и анодах аккумуляторов до компоновки, формы и упаковки аккумуляторов и аккумуляторных модулей. И все это должно контролироваться и управляться электронным способом, чтобы гарантировать, что отдельные элементы последовательно стареют и заряжаются должным образом.

Замена двигателей внутреннего сгорания двигателями с батарейным питанием была лишь первым шагом в сложном изменении технологии. Увеличение пробега этих транспортных средств на одном заряде и сокращение времени, необходимого для зарядки аккумуляторов, оказывается гораздо более сложной задачей. Емкость батареи увеличивалась со скоростью примерно от 5% до 6% в год. Более плотное хранилище и/или большее количество аккумуляторов позволят транспортным средствам ездить дольше и быстрее разгоняться, но доступность материалов, необходимых для изготовления этих аккумуляторов, ограничена геополитическими и экологическими проблемами, поэтому рассматриваются многочисленные альтернативы.

Проблема заключается в том, как сделать аккумуляторы более устойчивыми к быстрой зарядке. «Сегодня они смешивают немного кремния внутри анода — примерно от 5% до 10% — и ищут способы добавить еще больше кремния», — сказал Феликс Вайднер, старший инженер Infineon. «Во время зарядки вы закачиваете эти ионы лития в графен, но вам нужно довольно много графена для одного иона лития. Идея состоит в том, что вы получите большую плотность энергии с кремнием, потому что кремний может улавливать больше ионов лития.Но это также имеет недостатки. Он не такой стабильный и сильно расширяется. В противном случае вы бы использовали 100% кремниевые аноды».

Два других элемента, никель и кобальт, используются сегодня для увеличения плотности и снижения риска возгорания. Но угроза нехватки, вызванная войнами и ограниченными источниками, привела к росту цен на аккумуляторы и электромобили, которые от них зависят, и вызвала глобальный поиск новых материалов, которые более распространены и с которыми легче работать.

«Сегодня стоимость — это то, что ограничивает людей от покупки электромобилей», — сказал Венкат Шринивасан, директор Аргоннского совместного центра исследований в области хранения энергии и заместитель директора Объединенного центра исследований в области хранения энергии.«Мы подсчитали, что в этом году стоимость аккумуляторов составила примерно 130 долларов за киловатт-час, а для типичного электромобиля нужно 90 киловатт-часов. Мы считаем, что цель должна быть около 65 долларов за киловатт-час. Но похоже, что 2022 год станет первым годом, когда средняя стоимость аккумуляторов вырастет — хотя и не для каждой автомобильной компании, потому что у некоторых есть долгосрочные контракты — из-за нехватки кобальта и никеля».

Рис. 1. Прогноз мирового спроса на литий-ионные аккумуляторы для электромобилей.Источник: Аргоннская национальная лаборатория

.

Простое добавление большего количества аккумуляторов является дорогостоящим вариантом, обычно предназначенным для рынка роскошных автомобилей, который является единственным местом, где появляются автомобили с запасом хода 500 миль. Аккумуляторы большего или большего размера также имеют преимущество во времени зарядки, потому что пустой аккумуляторный модуль заряжается быстрее, чем почти полный. Чем больше аккумуляторные модули и чем их больше, тем быстрее можно проехать еще 200 или 300 миль, потому что самая трудоемкая часть этой зарядки — это когда они почти полностью заряжены.

Но диапазон также может варьироваться из-за других факторов. Например, сопротивление ветру стало ключевой проблемой при проектировании колес. Температура окружающей среды также может влиять на дальность действия, как и гористая местность.

Полевые испытания, проведенные Consumer Reports в 2019 году, показали, что запас хода электромобилей в холодном климате сокращается почти вдвое. В следующем году Car and Driver включил подогрев и подогрев сидений в Tesla Model 3 и сообщил, что запас хода автомобиля сократился на 60 миль. Двигатель не выделяет тепло, как двигатель внутреннего сгорания, так что это похоже на присоединение небольшой духовки к батареям.Аналогичное влияние оказывает кондиционер в жаркую погоду.

Чем чаще заряжаются аккумуляторы, тем короче срок их службы. Обычно это проявляется в сокращении максимального диапазона с течением времени, аналогично тому, что происходит в сотовом телефоне, когда батарея со временем разряжается. Но замена аккумуляторов в автомобиле — а это должно происходить сразу, чтобы сохранить баланс между батарейным модулем и между модулями — намного дороже, чем покупка нового телефона.Это, в свою очередь, заставляет автопроизводителей мыслить как производители микросхем, где бюджет мощности фиксирован, а новая электроника должна вписываться в этот бюджет.

«Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму количество циклов зарядки, потому что стоимость замены батарей отпугивает некоторых людей от этой технологии», — сказал Дэвид Фритц, старший директор по автономным системам и ADAS в Siemens Digital Industries Software. «Чем меньше энергии потребляет система, тем эффективнее мы можем управлять двигателями.Мы можем использовать композитные материалы, чтобы уменьшить вес, но мы можем исключить лишь некоторые из них. Следующая большая проблема — понять, что делает вся электроника и сколько она потребляет. Это то, что мы можем контролировать, выключая эти устройства и переводя их в режим пониженного энергопотребления. Это должно произойти, прежде чем мы совершим скачок с уровня 3 на уровни 4 и 5».

Управление аккумуляторной батареей
С чисто функциональной точки зрения управление аккумуляторной батареей является следующим важным отличием для автопроизводителей.В то время как OEM-производители автомобилей будут продолжать выделяться яркими функциями, уникальность и индивидуализация двигателей и трансмиссий в электромобилях ограничены.

Управление батареей намного сложнее, чем кажется. Сегодня это включает в себя нагрев, охлаждение и определение оптимального процента заряда для продления срока службы батарей. Но это только начало. Ожидается, что в будущем архитектура аккумуляторов станет намного более сложной, возможно, с использованием специальных аккумуляторов для различных задач и новых материалов.Также ожидается, что будут обходные пути для поврежденных ячеек, почти так же, как память ECC делает с DRAM, поддерживая максимальный диапазон в течение более длительных периодов времени.

Для этого уже существует пара показателей. Одним из них является состояние заряда (SOC), то есть количество энергии в аккумуляторе в любой момент времени. Второе — это состояние здоровья (SOH), то есть какой процент емкости аккумулятора доступен.

«Состояние здоровья со временем будет меняться», — сказал Скотт Уиндер, инженер по системным приложениям в Infineon Technologies.«На это влияет несколько факторов. Во-первых, когда вы увеличиваете заряд до его максимальной емкости, вы получаете химические изменения внутри клетки. Если вы зарядите его полностью, он может не прослужить так долго. Это то, к чему обращаются производители мобильных телефонов. Есть режимы поездки, в которых обычно вы заряжаете аккумулятор на 250 миль, но для длительной поездки вы можете зарядить его до 300 миль. Есть также проблемы с нагревом из-за сопротивления. Аккумулятор легче заряжать, когда он разряжен, но сложнее, когда он почти полностью заряжен.Таким образом, вы можете начать быстрее, а затем уменьшить заряд в зависимости от температуры элементов».

Поскольку батареи могут перегреваться и вызывать возгорание, они также должны обеспечивать безопасность. «Состояние клеток — один из самых важных показателей, потому что когда у вас возгорается машина, она начинается с одной клетки — если только не произойдет авария, в результате которой будет повреждено несколько ячеек», — сказал Уиндер. «Может быть, он неправильно зарядился или что-то случилось, и он нагревается до точки теплового разгона. Обычно они находятся в металлических ящиках, которые предназначены для контроля распространения, но энергии так много, что в конечном итоге она распространится на остальную часть автомобиля.

Компании, работающие с электромобилями, уделяют особое внимание тепловым проблемам внутри аккумуляторов, и это одна из проблем при внедрении новых материалов. Все должно быть проверено в экстремальных условиях с течением времени, а в случае автомобильного применения это может длиться до пяти лет.

«Вам необходимо следить за батареями и решать, каков статус отдельных элементов», — сказал Роланд Янке, руководитель отдела методологии проектирования Fraunhofer IIS Engineering of Adaptive Systems Division.«Будут запасные ячейки, но этим системам нужно решить, когда переключиться и какое будет здоровье. Так что нужна система управления и какие-то фишки управления батареями. Для этого вам потребуется полная симуляция, в которой вы можете ввести неисправности в общую батарею и посмотреть, что произойдет, если одна из этих ячеек выйдет из строя, а также посмотреть, что делает система управления батареями. Правильно ли он следит за всем? Диагностика работает? Он переключается на другую ячейку?

Аккумуляторные конструкции
Аккумуляторы физически тяжелые, и их необходимо упаковывать в транспортное средство таким образом, чтобы облегчить управление транспортным средством.Их также необходимо расположить таким образом, чтобы обеспечивать достаточное количество энергии для критически важных функций с минимальными потерями, а также избегать перегрева батарей.

«Сейчас у нас есть все аккумуляторы в упаковке на днище автомобиля, и различные OEM-производители используют много кондуктивного охлаждения, просто отводя тепло через металл к шасси», — сказал Уиндер из Infineon. «Также используется жидкостное охлаждение с проводящими жидкостями. И если вы распределите батареи так, чтобы части были интегрированы в шасси в разных точках, у вас будет намного меньше концентрации в одной области.Другая сторона этого заключается в том, что нам нужно нагревать батареи, когда температура снаружи холодная, чтобы они могли работать с максимальной эффективностью. Распределяя батареи, вам нужно нагреть их в разных местах».

Но не все аккумуляторы одинаковы, и не все они идеально подходят для любой задачи. Некоторые системы в автомобиле всегда включены. Другие могут использоваться только изредка. А время отклика на включение автомобиля и просмотр камеры заднего вида должно быть практически мгновенным, а задержка в секунду-две на запуск информационно-развлекательной системы обычно остается незамеченной.Будет ли это развиваться в архитектуру распределенных батарей, используя различные типы батарей или в лучший контроль над существующими батареями, еще неизвестно. Но на данный момент изучаются все варианты, включая возможное использование водородных топливных элементов в качестве резерва.

«Аккумуляторы очень хороши для легких транспортных средств, таких как легковые автомобили, — сказал Шринивасан из Аргонна. «Но когда вы занимаетесь грузовыми автомобилями, кораблями и самолетами, плотность энергии не может дать вам столько энергии, сколько может дать батарея. Люди начинают говорить о таких видах топлива, как водород, который является углеродно-нейтральным, или о безуглеродном топливе, таком как аммиак.Когда мы начнем рассматривать декарбонизацию в контексте различных секторов, а не только легковых автомобилей, мы увидим, что другие технологии играют определенную роль. Но для легковых автомобилей, сотовых телефонов, ноутбуков, часов, чего угодно, вероятно, будет какой-то аккумулятор».

Рис. 2: Мировые запасы основных минералов, используемых в батареях. Источник: Аргоннская национальная лаборатория/USGS/U.S. Департамент энергетики, на основе LiNi 0,8 Mn 0,1 Co 0,1 O 2 катод.

Проектирование для снижения энергопотребления
Другая сторона уравнения мощности, конечно же, заключается в повышении эффективности микросхем и систем внутри автомобиля.

«Больше внимания будет уделяться более умной и эффективной электронике, — сказал Михал Сивински, вице-президент по маркетингу Arteris IP. «Кое-что из этого мы уже наблюдаем. Пять лет назад автомобильные чипы делали определенным образом. Теперь это все индивидуальные процессы. Отчасти это регулирование, а отчасти реальность того, что электромобили никуда не денутся.Но даже когда батареи станут более совершенными, у вас все равно будут не сотни, а тысячи различных электронных подсистем и микросхем, и все они будут связаны между собой. Это абсолютно истощит электроснабжение».

Как и в случае со всей сложной электроникой, одной из самых больших проблем является определение того, как разделить питание и расставить приоритеты.

«Эти изменения сравнимы с переходом от нескольких дискретных ИС к системе на кристалле, — сказал Фриц из Siemens. «Способ, которым мы снижаем мощность в SoC, — это синхронизация и включение и выключение устройств по мере необходимости.В автомобиле это может быть важно, но с точки зрения автомобильных компаний это почти святотатство. Существует так много ECU, которые выполняют отдельные и индивидуальные задачи, что они не могут включать и выключать что-то. Мы работаем с семью разными OEM-производителями, и каждый из них использует совершенно разные подходы. Один из них искал решение для автономии 4-го уровня, которое потребляет около 4 киловатт. Мы смогли смоделировать то же самое решение, и, основываясь на самой современной технологии, а не на каком-то готовом, энергоемком x86-компоненте, мы смогли снизить его до 40 Вт.Общая мощность системы после добавления всех периферийных устройств составляет 50 Вт против 4 киловатт. Это влияет на запас хода и экологичность, поскольку одна полная зарядка позволяет сэкономить около 7 фунтов CO 2 ».

Заключение
Химический состав аккумуляторов, управление аккумуляторами и конструкция аккумуляторов становятся все более сложными. Святым Граалем остается батарея, которую можно быстро заряжать, которой хватит на сотни тысяч километров дороги, которая одновременно безопасна и относительно дешева. Как и в случае с самой сложной электроникой, это требует компромиссов, сложной архитектуры и почти постоянного переосмысления систем подачи и хранения энергии в автомобиле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.