Какая должна быть плотность у аккумулятора: Как проверить плотность аккумулятора

Содержание

Как продлить жизнь автомобильному аккумулятору? Чтобы аккумулятор служил долго. | АКБ-сервис

Одной из основных причин преждевременного выхода из строя аккумуляторной батареи автомобиля, является нарушение правил ее эксплуатации.

Чистота – залог не только здоровья, но и долгой жизни батареи

Очень часто аккумулятор выглядит так: боковые стенки испачканы грязью и машинным маслом, на верхней панели – пыль и лужицы воды или электролита. Все это приводит к замыканию контактов, непроизвольному разряду емкости, а то и к полному выходу из строя аккумулятора.

Вывод – аккумуляторная батарея снаружи должна быть сухой и чистой, а клеммы и выводы полюсов должны быть смазаны техническим вазелином или другой густой нейтральной смазкой.

Электролит: уровень и плотность подлежат постоянному контролю

Со временем уровень электролита неизбежно падает вследствие испарения воды, входящей в его состав. Загляните в банки аккумулятора. Если корпус батареи полупрозрачный, уровень электролита можно определить визуально – между метками «min» и «max».

Для аккумуляторов с непрозрачными корпусами вставьте стеклянную трубку в отверстие банки до упора в предохранительную сетку и, зажав верхнее отверстие трубки пальцем, извлеките трубку. Рекомендуемый уровень электролита должен быть порядка 10–15 мм.

Если уровень электролита ниже нормы, долейте в аккумуляторную банку дистиллированную (ни в коем случае не водопроводную!) воду.

Заодно проверьте прозрачность электролита. Грязно-бурый цвет укажет на осыпание активной массы пластин, что не есть хорошо.

И обязательно замерьте его плотность. Вставьте ареометр в отверстие банки до упора в предохранительную сетку и наберите при помощи груши такое количество электролита, чтобы всплыл поплавок ареометра.

Плотность электролита должна составлять 1,28 г/см3 для умеренного климата при температуре электролита 20°С. Если показатель плотности ниже указанной или отличается в банках более чем на 0,02 г/см3, аккумулятор нужно подзарядить.

Перезаряд и недозаряд – две опасные крайности

Перезаряд аккумулятора происходит в результате неисправности автомобильной электроники, в частности, реле-регулятора. При этом аккумуляторная батарея перегревается, электролит «кипит», его уровень падает, пластины «обнажаются». В результате — разрушение решётки плюсовых пластин и интенсивное осыпание с них активной массы, что равносильно смерти аккумулятора.

Недозаряд батареи в основном случается из-за ненатянутого ремня генератора, неисправности генератора или чрезмерной нагрузки на бортовую сеть питания автомобиля (обычно зимой). Как следствие — сульфатации пластин. В особо тяжёлых случаях происходит смена полярности отдельных банок аккумулятора.

Пуск двигателя: давайте без фанатизма

Не насилуйте аккумулятор стартером. Включения стартера должны быть кратковременными — не более 10 секунд. А перерывы между неудачными попытками запуска должны составлять не менее минуты.

Если даже после 4-5 попыток двигатель не запускается, не стоит истощать аккумулятор – более разумным решением будет проверка исправности топливной системы и системы зажигания.

Меры безопасности

Не забывайте, что при проведении измерения плотности электролита ареометром вы имеете дело с очень агрессивной средой – серной кислотой. При ее попадании на одежду последняя придёт в негодность, а при попадании на кожу вы получите химический ожог.

Хуже будет если кислота попадёт в глаза. Поэтому измерение плотности электролита обязательно нужно производить в рабочей одежде, перчатках и защитных очках.

Перед работой с системой электрооборудования автомобиля обязательно снимайте кольца, браслеты и часы. Даже при разъединенном аккумуляторе может произойти емкостная разрядка, если зажим питания компонента случайно закорочен металлическим предметом. Это может вызвать шок или сильный ожог.

Плотность электролита в разряженном аккумуляторе — как определить плотность автомобильного электролита в АКБ

В каждой свинцово-кислотной батарее с жидким диэлектриком существует такой параметр, как плотность электролита в аккумуляторе. Он показывает концентрацию активного вещества в растворе, выполняющего роль транспортера зарядов между электродами. Важно, чтобы в нем было определенное количество серной кислоты по отношению к дистиллированной воде. Рассмотрим основные проблемы с плотностью и методы ее нормализации.

Устройство аккумулятора

Чтобы понять, что такое плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать устройство АКБ. Батарея представляет собой пластиковый ящик, внутри которого имеется 6 отсеков с перегородками. В каждом из них находится пакет парных пластин, анод и катод. Между пластинами находится сепаратор или одна из них погружена в него. Каждый электрод представляет собой решетку с окнами определенной конфигурации. Ее рассчитывают так, чтобы электроны лучше распределялись по поверхности пластин, тем самым, отдавая больший ток в нагрузку. Пакеты пластин сформированы в энергетические ячейки, соединенные между собой последовательно. Каждая ячейка или банка выдает 2,1 В, все 6 — 12,6 В. Выводы размещены снаружи корпуса и имеют конусовидную форму в европейских и азиатских батареях.

Конструкция батарей может несколько отличаться от одной серии батарей к другой. В АКБ современного типа имеется лабиринтная структура в крышке для рециркуляции электролита. Также есть индикатор заряда, но нет пробок для обслуживания путем доливки дистиллированной воды. Мы же говорим о тех, в которые можно доливать дистиллят и измерить плотность электролита в источнике питания.

Особенности обслуживания АКБ

Каким-либо образом повлиять на работоспособность автомобильного аккумулятора мы не в состоянии, за исключением проведения правильного обслуживания. Достаточно регулярно проверять величину напряжения и плотность электролита. Особенно важно это делать на 3-4 году эксплуатации батареи. У современного источника тока Ca/Ca, AGM или Gel это проделать невозможно. В EFB АКБ еще имеется индикатор, в других нет даже его, так как жидкого электролита в аккумуляторе тоже нет.

Использование ареометра

Замер плотности электролита в аккумуляторе свинцово-сурьмянистом и сурьмянисто-кальциевом выполняется при помощи специального прибора — ареометра. Он представляет собой запаянную с двух сторон стеклянную трубку. У нее имеется утонченная нижняя часть и зауженная верхняя. На узкой части есть шкала с разметкой под конкретные типы измеряемых жидкостей. В толстой части внутри находится дробь. Устройство погружается в емкость с электролитом при измерении плотности, работает по закону Архимеда. Погружаемое в жидкость тело вытесняет пропорциональное количество вещества.

Для измерения плотности электролита в аккумуляторе нужно знать ее нормированное значение. Данный показатель зависит от условий, состава, интенсивности эксплуатации и уровня заряда батареи. Она должна быть такой, как указано в таблице.

Значение плотности, г/см3	Величина напряжения, В	Уровень заряда, %
<1,12	<11,6	глубокий разряд
1,15	11,8-11,9	25
1,19	12,0-12,1	50
1,22	12,3-12,4	75
1,26	12,6-12,7	100

Теоретически определить плотность раствора в батарее можно по этим данным, но так ли это на самом деле? Определить соответствие реально только с помощью ранее описанного прибора.

Важно. Зимой уровень плотности будет завышен на 0,2-0,4г/см3. Это считается нормальным показателем. Дистиллированная вода замерзает, из-за чего расстояние между молекулами увеличивается, и соотношение серной кислоты к объему воды именно в жидком виде повышается, так как сама кислота зимой не замерзает. Также значение плотности электролита в аккумуляторной батарее зависит от температуры окружающей среды. Указанные в таблице значения определены при +25 градусах. Если за бортом -30 градусов и батарея разряжена на 25%, то нормальной плотностью является 1,28 г/см3.

Низкая плотность занижает показатель заряда, высокая плотность приводит к ускоренному процессу разрушения электродных пластин и активной пасты. Следует поддерживать ее на среднем уровне, указанном в табличных данных.

Процедура измерения плотности ареометром

По ранее представленным данным мы уже знаем, какой должна быть плотность электролита при определенном значении напряжения на клеммах аккумулятора. Для проверки приобретите, собственно говоря, сам прибор. Существует несколько моделей, герметичные с запаянной стеклянной колбой и с грушей на верхнем ее конце. Важно, чтобы шкала была проградуирована под конкретную жидкость.

Процесс измерения значения плотности электролита в батарее:

Зарядите аккумулятор полностью.
Перенесите батарею в теплое место, где температура не ниже +20 градусов, и оставьте ее стоять на 6-10 часов.
Выверните пробки в источнике питания. В сурьмянистых и недорогих гибридных они видны прямо на крышке, в более дорогих находятся под специальной планкой.
Погрузите прибор в автомобильный аккумулятор и наберите немного электролитического раствора. Используем устройство с грушей и плавающим внутри ареометром.

Подождите, когда индикатор стабилизируется, и запомните значение по шкале напротив него.
Проделайте аналогичную операцию с каждой из 6-ти банок и запишите все показания.

По мере испарения воды, что происходит постоянно при каждом цикле зарядки автомобильного источника тока, уровень раствора падает и плотность увеличивается, так как концентрация кислоты по отношению к воде растет. Раствор нужно разбавить ровно на то количество воды в долях, на которые выше плотность по отношению к нормальному состоянию.

Полезно узнать, сколько раствора и воды должно быть в батарее. Уровень воды зависит от емкости аккумулятора. Если у вас стоит батарея 55 А/ч, то общее количество раствора составляет 2,5 л. Воды, соответственно, 1,63 л. В АКБ 65 А/ч содержится 3,5 л раствора и 2,28 л воды. Низкая плотность говорит о большом уровне дистиллята, высокая — о низкой концентрации.

Какой аккумулятор устанавливается на Шевроле Лачетти >

Что такое аккумулятор с высокой плотностью энергии? | Батарея Понедельник

Плотность энергии батарей может отображаться двумя способами: гравиметрическая плотность энергии и объемная энергия плотность. Гравиметрическая плотность энергии — это мера того, сколько энергии содержит батарея по отношению к ее весу. Это измерение обычно представлено в ватт-часах на килограмм ( Вт-ч / кг). Объемная плотность энергии, с другой стороны, сравнивается с его объемом и обычно выражается в ватт-часах на литр ( Вт-ч/л ). Как правило, мы называем плотность энергии батареи гравиметрической (весовой) плотностью энергии, а ватт-час является мерой электрической энергии, эквивалентной одному часу, одному ватту потребления. Напротив,

плотность мощности батареи является мерой того, насколько быстро может быть доставлена энергия, а не того, сколько доступной сохраненной энергии. Плотность энергии часто путают с плотностью мощности, поэтому важно понимать разницу между ними.

Формула расчета

Плотность энергии батареи можно легко рассчитать по следующей формуле: Номинальное напряжение батареи (В) x Номинальная емкость батареи (Ач) / Вес батареи (кг) = Удельная энергия или плотность энергии (Втч/кг).

LiCo и LiFePO4 Плотность энергии аккумуляторов

Вообще говоря, батареи LiCo имеют плотность энергии 150-270 Втч/кг . Их катод состоит из оксида кобальта и типичного углеродного анода со слоистой структурой, которая перемещает ионы лития от анода к катоду и обратно. Этот аккумулятор популярен благодаря своей высокой плотности энергии и обычно используется в потребительских товарах, таких как сотовые телефоны и ноутбуки. 9Аккумуляторы 0003 LiFe

, с другой стороны, имеют плотность энергии 100-120 Втч/кг . Хотя это ниже, чем у LiCo-батарей, в категории перезаряжаемых аккумуляторов все же считается выше. В батареях LiFe используется фосфат железа для катода и графитовый электрод в сочетании с металлической подложкой для анода. Они идеально подходят для тяжелого оборудования и промышленного применения из-за их лучшей способности выдерживать высокие и низкие температуры.

Вывод

Что касается отдельного элемента, положительные и отрицательные материалы и процесс производства батареи будут влиять на плотность энергии, поэтому необходимо разработать более разумные материалы и лучшую технологию производства, чтобы получить более эффективную батарею.

Grepow не только производит как LiCo, так и LiFe аккумуляторы, но мы также производим полутвердых аккумуляторов с высокой плотностью энергии из 275~300 Втч/кг , что выше, чем у двух ранее упомянутых аккумуляторов, и Снижение веса на 15% по сравнению с обычными батареями той же емкости. Это будет лучший выбор для моделей, которым требуется меньший вес и большая выносливость .

Видео

Канал Battery Monday

Grepow’s Battery Monday Канал рассказывает об аккумуляторах и советах по аккумуляторам. Если у вас есть вопросы по этой теме (

Что такое батарея с высокой плотностью энергии? ) или у вас есть какие-либо вопросы, связанные с батареями, свяжитесь с нами по электронной почте

info@grepow.

com

. Официальный сайт Grepow: https://www.grepow.com/ Facebook: https://www.facebook.com/grepowbattery Grepow Linkedin: Grepow Battery

Оценка плотности энергии · Мэтт Лейси

Помогите мне обеспечить будущее этого сайта! В последние годы становится все труднее поддерживать и развивать этот веб-сайт и научный контент на нем, как я недавно обсуждал в теме в Твиттере. Сейчас я активно изучаю варианты разработки научного контента для его улучшения, расширения и обеспечения того, чтобы он продолжал оставаться полезным ресурсом для сообщества аккумуляторных батарей. Чтобы помочь мне в этом, если вы нашли эти страницы интересными, я был бы очень признателен вам за несколько минут, потраченных на заполнение этого краткого опроса. Заранее большое спасибо,

/Мэтт

Вы здесь: Дом » Наука » Литий-серные батареи » Оценка плотности энергии

Пару лет назад я сделал электронную таблицу Excel, чтобы оценить, на чем будет основана гравиметрическая плотность энергии (или, точнее, *удельная энергия*) увеличенного литий-серного (Li-S) элемента. различные параметры и показатели эффективности из экспериментальных испытаний. В то время я работал над проектом с заявленной целью производства элемента мощностью 400 Втч/кг в конце проекта (амбициозная цель, и хотя в целом проект был очень успешным и продуктивным, далеко от этой цели).

Недавно я перевел эту таблицу в приложение Shiny, и теперь она доступна здесь. Я подумал, что было бы интересно связать это приложение со страницей, описывающей различные параметры, откуда берутся значения по умолчанию, которые я выбрал, и какие значения кажутся реалистичными с учетом текущей литературы. Я надеюсь, что это приложение будет весьма поучительным и, возможно, даст некоторое представление о том, почему так сложно сделать аккумулятор с такой высокой энергией.

Откройте приложение здесь

Приложение довольно простое и должно выглядеть так, как показано на скриншоте ниже. Просто измените значения, как вам нравится, и посмотрите, что произойдет.

Плотность энергии рассчитывается очень просто:

$$\text{плотность энергии} = \frac{Q_d \cdot E_{\text{mean}}}{\sum m_x}$$

где $Q_d$ — «поверхностная емкость» (или площадь разрядной емкости) электрода в мАч/см2, $E_\text{mean}$ — среднее напряжение разряда, а $\sum m_x$ есть сумма всех масс всех компонентов в г/см2. Произведение Q и E дает энергию, а деление на сумму всех масс дает плотность энергии для всего пакета ячеек.

Можно изменить следующие параметры:

Использование серы (мАч/г) – более узнаваемо, разрядная емкость, выраженная на единицу массы серы. Значение по умолчанию равно 900, что примерно соответствует тому, что мы получаем в типичных тестовых батареях, которые мы создавали в течение последних 18 месяцев. Теоретически это 1672. Литературные значения встречаются повсюду, обычно между 600 и 1000, но иногда сообщалось о значениях ~ 1200 и выше, но реже.
Среднее напряжение разряда (В) — по умолчанию 2,13, что также характерно для наших аккумуляторов. Теоретическая, по свободной энергии образования Гиббса, равна 2,24.
Содержание серы (мг/см ² ) — Количество серы на положительном электроде. Значение по умолчанию равно 3, что является типичным для нашего текущего исследования и разумным минимальным значением для практической системы. Литературные значения чаще всего составляют от 0,5 до 2, но относительно редко сообщаются значения >4.
Доля серы (%) — Доля композита положительного электрода, представляющая собой элементарную серу. Оставшаяся фракция обычно представляет собой проводящие добавки и связующие вещества. По умолчанию 65, это то, что мы используем. Литературные значения чаще всего находятся между 40 и 60, при этом сообщается до 80.
Отношение электролит/сера (мкл/мг) — Отношение объема электролита к массе серы в электроде. Значение по умолчанию — 5, что является наименьшим целочисленным значением, при котором наши клетки работают более нескольких циклов (мы использовали 6 в большинстве наших недавних публикаций). Литературные значения чаще всего не сообщаются, но варьируются от 6 до 100. В нескольких недавних статьях сообщается, что «оптимальное» значение находится между 10 и 20. До сих пор я не видел значений ниже 6 ни в одной опубликованной статье. за исключением статьи Sion Power 2010 года [здесь] — работая в обратном направлении от рисунка в этой статье, описывающего элементы емкостью 2,8 Ач, можно оценить отношение E / S примерно. 2.4 соответствовали батареям со сроком службы ~50 циклов.
Плотность электролита (г/см ³ ) — не требует пояснений. Значение по умолчанию — 1,09, это то, что я ранее оценил плотность нашего стандартного электролита (1 M LiTFSI, 0,25 M LiNO ₃, 1:1 DME:DOL — более точное число может быть где-то там).
Масса сепаратора (мг/см ² ) — по умолчанию 0,894, что соответствует массе пористых полиэтиленовых сепараторов, которые мы использовали в последние годы.
Толщина лития (мкм) — Толщина литиевого отрицательного электрода. Значение по умолчанию — 50, что приемлемо для практичной батареи. Мы используем литиевую фольгу толщиной 125 и 30 мкм. Литературные ценности встречаются редко. Литиевая фольга продается в широком диапазоне толщин. Наиболее часто используемая фольга в академических лабораториях, вероятно, находится в диапазоне 100–1000 мкм.
Толщина алюминия (мкм) — Толщина алюминиевого (положительного) токосъемника. Значение по умолчанию — 14, приемлемое для типичных литий-ионных аккумуляторов.
Толщина меди (мкм) – Толщина медного (отрицательного) токоприемника. Значение по умолчанию — 9, приемлемое для типичных литий-ионных аккумуляторов. Было высказано предположение, что если избыток литиевого отрицательного электрода достаточно высок, он может быть его собственным токосъемником, и поэтому медь не потребуется; плотность металлического лития составляет часть плотности меди и (очевидно) дешевле на единицу площади.

Попробуйте для начала изменить параметры в диапазонах, которые я предложил выше. Есть над чем подумать: насколько высокой будет плотность энергии при значениях в этих диапазонах? Какая часть клетки составляет активную массу (т. е. Li и серу?) Какой самый большой вклад в массу? Что еще нам нужно улучшить, чтобы достичь, скажем, 400 или 500 Втч/кг?

Внимание! Упаковка ячеек (в настоящее время) не включена в эти расчеты! Плотность энергии ячейки, конечно, будет зависеть от массы упаковки.