Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе зимой и летом: как поднять плотность аккумулятора
Автор: Андрей Гагарин
Плотность электролита в аккумуляторе – это важная характеристика, которую автолюбители должны регулярно проверять. Необходимо знать, какой показатель считается нормальным, и как его измерить. Также нужно разобраться, как своими силами повлиять на плотность аккумулятора в емкостях, где присутствует раствор h3SO4.
Содержание:
- Какая плотность должна быть в аккумуляторе
- Таблица плотности электролита в АКБ
- Плотность электролита в аккумуляторе зимой
- Плотность электролита в летнее время
- Как проверить плотность аккумулятора
- Как поднять плотность электролита в аккумуляторе
Важно!Плотность электролита напрямую влияет на ёмкость батареи, а также на ее период эксплуатации.
Проверять данный показатель необходимо с помощью специального инструмента. Он называется денсиметр. Делать это следует при температурном показателе +25°С. Если температура будет другой, то показания понадобится подкорректировать.
Очевидно, что проверку необходимо выполнять регулярно. Другой вопрос: на какие цифры необходимо ориентироваться? Какой показатель можно считать хорошим, а какой – нет?
Какая плотность должна быть в аккумуляторе
Крайне важно для АКБ, чтобы поддерживалось определенное значение плотности электролита. Данный показатель может меняться, так как зависит от погоды в регионе, где находится автомобиль. По этой причине плотность определяется с учетом условий использования транспортного средства и существующих требований. Например, для основного климатического пояса показатель плотности обязан оставаться в диапазоне 1,25–1,27 г/см3. Допускается отклонение в большую или меньшую сторону на 0,01 г/см3. Если климатическая зона холодная, а с декабря по февраль на улице температура до -30°С, то показатель будет увеличен на 0,01 г/см3.
У автомобилистов может возникнуть еще один вопрос: какая плотность должна быть в аккумуляторе в разные времена года, будут ли показатели отличаться? Есть ли потребность целый год поддерживать значение на одинаковом уровне? Рекомендуется подробнее рассмотреть эту тему, сверившись с таблицей. Там значения имеют зависимость от погоды в определенном регионе.
Есть важный момент – чем более низкая плотность электролита в заряженном аккуме, тем более долгий срок он проработает.
Не следует забывать о том, что АКБ при регулярном использовании обычно заряжена на 80–90%, но не больше. Из-за этого плотность электролита обычно ниже, чем при 100% заряде. Следовательно, подходящее значение должно быть немного выше, чем прописано в таблице. В такой ситуации даже при падении температуры батарея не выйдет из строя.
Если плотность электролита станет чрезмерно высокой, то это сократит период службы АКБ. При этом низкая плотность приведёт к тому, что напряжение снизится. В итоге затруднится запуск мотора.
Таблица плотности электролита в АКБ
При составлении таблицы плотности аккумулятора необходимо ориентироваться на средний температурный показатель в середине зимы. Если в области на термометре не бывает меньше -30°С, то не нужно снижать или увеличивать концентрацию кислоты. На протяжении года нет нужды менять плотность электролита, необходимо следить за данным показателем, чтобы не возникло отклонений от установленного значения.
Другое дело, если автомобиль эксплуатируется при сильном морозе. То есть температура может опускаться ниже -30°С.
В данной ситуации разрешена коррекция значения.
Плотность электролита в аккумуляторе зимой
Отдельно необходимо разобраться, какая плотность аккумулятора должна быть зимой. В норме показатель будет равен 1,27. Если же на улице будет холоднее -35°С, то значение станет равным 1,28 г/см3. В той ситуации, когда наблюдаются отклонения в меньшую сторону, это спровоцирует ухудшение электродвижущей силы. Мотор будет хуже запускаться, а электролит начнёт покрываться льдом. Если плотность упадёт до 1,09 г/см3, то аккумулятор замёрзнет уже при -7°С.
Когда в морозные дни плотность оказывается ниже положенной, нет смысла сразу выполнять коррекцию с помощью специального раствора. Правильным решением будет качественно зарядить батарею.
Если человек в основном ездит из дома на работу и обратно, тратя на это около 30 минут, то это не поможет электролиту достаточно прогреться. Как итог, он не сможет полноценно зарядиться. АКБ способен принимать заряд только после того, как прогреется.
Из-за этого с каждым днем будет уменьшаться плотность.
Самостоятельно выполнять процедуры, связанные с электролитом, не рекомендуется. Нужно только корректировать показатель очищенной от солей и примесей водой. Для новых батарей считается нормальным интервал изменения плотности электролита в диапазоне 0,15–0,16 г/см3.
Необходимо запомнить, что запрещено пользоваться АКБ с низким уровнем заряда, когда на дворе температура ниже 0°С. Иначе электролит замерзнет, что приведет к порче пластин из свинца.
Ориентируясь на таблицу зависимости температурного показателя замерзания электролита от его плотности, удастся узнать, при каком значения на термометре в батарее начнёт образовываться лёд.
| г/см3 | 1, 10 | 1, 11 | 1, 12 | 1, 13 | 1, 14 | 1, 15 | 1, 16 | 1, 17 |
| Градусы Цельсия | -8 | -9 | -10 | -12 | -14 | -18 | -20 | |
| г/см3 | 1, 19 | 1, 20 | 1, 21 | 1, 22 | 1, 23 | 1, 24 | 1, 25 | 1, 28 |
| Градусы Цельсия | -25 | -28 | -34 | -40 | -45 | -50 | -54 | -74 |
Выходит, что у заряженной на 100% батареи появление льда происходит при температуре ниже -70°С.
Если человек не знает плотность электролита, то уровень зарядки можно узнать с помощью нагрузочной вилки. Важно убедиться, что разность напряжения в разных элементах одной батареи составляет не более 0,2 В.
| В, показанные вольтметром нагрузочной вилки | Показатель разряженности АКБ в процентах |
| 1,8–1,7 | 0 |
| 1,7–1,6 | 25 |
| 1,6–1,5 | 50 |
| 1,5–1,4 | 75 |
| 1,4–1,3 | 100 |
Если батарея разрядилась на 50% или больше в зимний период, ее потребуется подзарядить.
Для лета показатель другой – он составляет 25%. Если же заряд будет выше этого значения, подзарядка не потребуется.
Плотность электролита в летнее время
Правильная плотность аккумулятора в жаркое время года другая. Батарея сталкивается с новой проблемой – обезвоживанием. Слишком высокая плотность оказывает негативное влияние на пластины из свинца. По этой причине она должна быть на 0,02 г/см3 меньше необходимого значения.
Летом температурный показатель под капотом обычно высокий. Из-за этого начинает испаряться вода, присутствующая в кислоте. Также начинают активно проходить электрохимические процессы в батарее. Из-за этого наблюдается высокая токоотдача, даже если плотность электролита находится на минимальном значении. Если уровень электролита снижается, то увеличивается его плотность. Это способствует быстрому возникновению коррозии, поражающей электроды. По этой причине необходимо следить за уровнем жидкости в батарее. Если он снижается, то потребуется долить дистиллированную воду.
Бывают ситуации, что батарея оказывается разряженной из-за халатности владельца. В этой ситуации можно попытаться вернуть её в рабочее состояние. Потребуется воспользоваться зарядкой. Перед этим важно узнать уровень, а затем воспользоваться дистиллятом.
Спустя время плотность аккумулятора автомобиля станет меньше. Это связано с регулярным разбавлением дистиллятом. Когда значение становится ниже минимального, приходится увеличивать плотность электролита. Для начала необходимо узнать её значение.
Как проверить плотность аккумулятора
Чтобы АКБ правильно работала, необходимо проводить проверку плотности аккумулятора спустя каждые 15 000 км пробега. Для этого нужно пользоваться денсиметром. Это устройство включает в себя трубку из стекла, в которой расположен ареометр. На концах находится резиновый наконечник, а с другой стороны расположена груша. Благодаря плавающему ареометру удаётся узнать требуемые сведения.
Плотность необслуживаемого АКБ будет отображаться цветным индикатором. Он присутствует в отдельном окошке. Если загорится зеленый индикатор, значит, всё в порядке. Уровень заряда находится в диапазоне от 65 до 100%. Когда необходима подзарядка, индикатор становится чёрным. В окошке возникает красная или белая лампочка. Это говорит о том, что нужно незамедлительно долить дистиллированную воду.
Смотреть плотность электролита для проведения корректировки можно только у аккума, прошедшего зарядку. Потребуется уточнить уровень электролита. Далее – зарядить АКБ, оставить на 2 часа и проверить. Если посмотреть данные сразу после подзарядки, сведения получаются неправильными.
Плотность зависит от температурного показателя воздуха. Нужно выполнять забор жидкости из банки АКБ, а потом поставить прибор так, чтобы его было хорошо видно. Ареометр не нужно трогать, он обязан плавать в данной жидкости, но не притрагиваться к ёмкости. Замеры необходимо провести для отдельных отсеков, а полученные значения записать.
При определении заряженности батареи можно ориентироваться на плотность электролита.
| Температурный показатель | Заряд | ||
| 100% | 70% | Разряженный | |
| Более +25 | 1,21–1,23 | 1,17–1,19 | 1,05–1,07 |
| Менее +25 | 1,27–1,29 | 1,23–1,25 | 1,11–1,13 |
Если в любой ячейке плотность значительно снижена, это указывает на дефекты. Когда она завышена, можно заподозрить кипение АКБ.
Можно с помощью мультиметра проверить плотность. Следует воспользоваться таблицей.
| Уровень зарядки | Плотность электролита г/см3 | Напряжение КБ В |
| 100% | 1, 28 | 12,7 |
| 80% | 1,245 | 12,5 |
| 60% | 1,21 | 12,3 |
| 40% | 1,175 | 12,1 |
| 20% | 1,14 | 11,9 |
| 0% | 1,10 | 11,7 |
Как поднять плотность электролита в аккумуляторе
Повысить плотность электролита в аккумуляторе удастся с использованием корректирующего электролита или кислоты.
Для выполнения этой задачи нужны ареометр, медицинская клизма, стакан с обозначением мл, очищенная вода, емкость для электролита, корректирующий электролит или кислота.
Порядок действий:
- Из банки АКБ берут немного электролита.
- Вместо него добавляют концентрированный состав или очищенную воду.
- АКБ ставят подзарядиться, это занимает не больше получаса.
- Затем отключают зарядку, ждут 1–2 часа.
- Повторно проводят замер плотности электролита. Если показатель низкий, повторяют процедуру.
Чтобы добиться нужной плотности, можно ориентироваться на таблицу:
Подъём плотности в АКБ, если она ниже 1,18
В данной ситуации только электролитом не получится обойтись. Придётся приобрести кислоту (1,8 г/см3). Порядок действий был описан выше, но шаг разбавления будет меньше. Иначе будет риск не проскочить необходимую отметку.
Когда электролит окрашивается в темный цвет, это значит, он холода не переживёт.
Приходится проводить полную замену аккумулятора. АКБ рассчитан примерно на 5 лет. Чтобы он дольше прослужил, нужно регулярно проверять плотность, не допускать низкой уровень зарядки и не откладывать обслуживание на потом.
Перемешивается ли электролит в аккумуляторе при движении автомобиля? / Хабр
Привет, Хабр! Серная кислота почти вдвое тяжелее воды, и её водные растворы, в том числе аккумуляторный электролит, склонны к расслоению: тяжёлая кислота вытесняет лёгкую воду вверх и опускается вниз. Как это влияет на работу аккумуляторной батареи, и насколько эффективно перемешивает электролит тряска при движении транспортного средства? Проведём эксперимент с видео и показаниями приборов.
▍Перед началом опыта, вспомним известные факты о расслоении электролита:
❒ Основная токообразующая реакция в свинцовом аккумуляторе, — двойная сульфатация по Гладстону-Трайбу, — требует для заряда воды, которая расходуется из электролита с выделением кислоты, а при разряде наоборот, расходуется кислота и выделяется вода.
❒ Обязательными условиями заряда участка активной массы являются наличие в этом участке воды, а также электрический потенциал не ниже необходимого для преодоления термодинамической электродвижущей силы — ЭДС — на этом участке. ЭДС тем выше, чем выше концентрация кислоты.
❒ Следовательно, повышенная концентрация электролита в нижней части банок и глубине намазок пластин АКБ — аккумуляторной батареи — ведёт к тому, что для преодоления термодинамической ЭДС требуется более высокое напряжение на клеммах. При недостаточном напряжении заряд участка активной массы (АМ) с повышенной концентрацией кислоты не произойдёт никогда. Также препятствует заряду и недостаток воды в данном участке АМ.
❒ И заряд, и разряд активных масс ведут к расслоению электролита, так как выделяющаяся при заряде кислота стремится вниз, а образующаяся при разряде вода — вверх. Таким образом, если не предпринять специальных мер, при любой глубине циклирования или просто саморазряде АКБ расслоение электролита прогрессирует.
❒ Современные типы АКБ характеризуются плотными сепараторами, препятствующими оплыванию активных масс и короткому замыканию. Они повышают надёжность, виброустойчивость и срок службы АКБ, но и препятствуют перемешиванию электролита, усугубляя тенденцию к расслоению.
❒ Чем более прогрессирует расслоение электролита, тем большая доля активных масс при штатном зарядном напряжении не заряжается, то есть, остаётся в виде сульфата свинца, склонного переходить в труднорастворимую форму. Это явление называется сульфатацией. Не следует путать с двойной сульфатацией п. 1 — нормальной токообразующей реакцией. Сульфаты имеют меньшую плотность, чем заряженные АМ — губчатый свинец отрицательных пластин и оксид свинца положительных, потому сульфатированные намазки увеличиваются в объеме, что ведёт к разрушению конструкции аккумулятора и коротким замыканиям. П. 5 этому препятствует, но при отсутствии периодического выравнивающего заряда АКБ с расслоением и сульфатацией теряет ёмкость, токоотдачу и концентрацию кислоты в верхних слоях электролита.
❒ Электролит с низкой концентрацией кислоты замерзает при более высокой («менее минусовой») температуре, потому расслоение электролита ведёт к выходу аккумулятора из строя в зимнее время.
По просторам Всемирной Паутины с давних времён гуляет множество мифов о губительности «кипячения», — заряда с перенапряжением и выделением водорода и кислорода, пузырьки которых перемешивают электролит, для автомобильных АКБ. Многие руководствуются этими мифами при заряде АКБ и выборе для этого зарядных устройств — ЗУ.
Отчасти поэтому, во многих моделях ЗУ производители ограничивают напряжение на уровне, не допускающем «кипения» электролита, в других моделях предоставляют пользователю выбор максимальных напряжений заряда путём ступенчатого переключения или плавной регулировки, даже если ЗУ представляет собой не просто источник питания со стабилизацией тока и напряжения (СС/CV), а имеет алгоритмы автоматического управления напряжением и током согласно табличным значениям профиля или на основании измерения характеристик АКБ.
Водород, аэрозоль серной кислоты и сероводород, могущие выделяться при заряде аккумулятора, действительно опасны, потому заряжать следует в проветриваемом помещении, адекватно управлять током, напряжением и временем заряда, изучить и соблюдать технику безопасности.
В сегодняшнем эксперименте посмотрим, насколько перемешают электролит пара современных отечественных ЗУ, и насколько это требуется от ЗУ вообще, применительно к стартерной аккумуляторной батарее. Ведь она монтируется на автомобиле (мотоцикле, снегоходе, катере…), а тот испытывает ускорения и вибрации при движении. Некоторые авторы считают, что поездки перемешают электролит, потому в функции зарядного устройства это не входит. Давайте попробуем, и узнаем.
Подопытным будет аккумулятор АКОМ +EFB 6СТ-60VL. Со времени предыдущего стационарного обслуживания он использовался на автомобиле 4 месяца. График работы владельца автомобиля — сутки через трое, каждая поездка занимала 20 минут.
Стартер и сигнализация за трое суток простоя в каждом таком цикле расходовали примерно 3 ампер*часа.
Начнём с измерения параметров текущего состояния. И как всегда, в первую очередь вымоем корпус и зачистим клеммы.
Напряжение разомкнутой цепи — НРЦ, оно же ЭДС без нагрузки, по показаниям трёх приборов 12.48, 12.50, 12.52 В.
Плотность электролита по банкам колеблется от 1.22 до 1.23. В крайних банках плотность ниже, в средних выше. Это тенденция, обычная для свинцовых батарей.
Итак, наблюдаем расхождение: НРЦ соответствует уровню заряженности выше 80%, плотность электролита при котором должна быть 1.24, а по плотности уровень заряженности получается 75%, НРЦ должно быть 12.4 В. Причиной такого несоответствия как раз является расслоение электролита за 4 месяца эксплуатации под капотом. Повышенная концентрация кислоты в нижней части банок создаёт завышенное НРЦ.
АКБ в таком состоянии необходим стационарный заряд.
Напряжение под нагрузочной вилкой не падает ниже 10 вольт, аккумулятор способен крутить стартер. Но если почитать инструкцию от производителя, то там чётко и ясно написано: если плотность ниже 1.25, аккумулятор требуется зарядить до плотности 1.28. Также в инструкции сказано, что можно оценить степень заряда по напряжению, и рекомендуется производить стационарный заряд при НРЦ ниже 12.5, но если имеется доступ к электролиту, то лучше проверить его плотность.
Приступаем к заряду зарядным устройством BL1204 на программе 2.
Заряд длился 9 часов. Плотность по банкам составила от 1.23 до 1.24.
По графику напряжения на клеммах, видно, что ЗУ производит основной заряд с подачами и паузами разной продолжительности, а затем три этапа непрерывного дозаряда, после чего последовали тест АКБ и буферный режим 13.
65 В. Однако для кальциевой АКБ до 14.8 вольт происходит лишь основной заряд, потому продолжим заряд на программе 4.
Время заряда составило 1 час 16 минут плюс 20 часов в режиме буферного хранения. Плотность поднялась ещё на одну сотую и составила от 1.24 до 1.25. Сделаем ещё один проход на 4-й программе.
Время заряда снова 1 час 16 минут. Плотность поднялась всего на 0.005. Перезапустим программу 4 в третий раз.
Третий проход длился те же 1 час 16 минут. Плотность снова поднялась на 0.005. Отключаем ЗУ от АКБ. После отстоя продолжительностью 18 часов 20 минут НРЦ 13.20 В. При плотности 1.25 это говорит об очень сильном расслоении электролита. Запустим программу 4 ещё раз.
Заряд длился на этот раз около 50 минут. Плотность электролита не поднялась. Попробуем воспользоваться другим ЗУ.
Возьмём Бережок-V, установим 15.
9 В — то же максимальное напряжение, что у BL1204.
Ток изменяется от -0.2 до 4.5 ампер. Отрицательное значение тока — не ошибка токовых клещей, а разрядные импульсы в асимметричном (реверсивном) заряде.
Заряд длился 4 часа, за которые ЗУ сделало две длительные паузы, и затем перешло в режим хранения — не поддержание буферного напряжения, как BL1204, а периодический подзаряд.
В пиках напряжение достигает тех же 15.9.
Плотность в 5 банках составила 1.26 или чуть выше, и в одной 1.255. Оставим АКБ на ночь дозаряжаться в режиме хранения.
По прошествии 15 часов, импульсы тока доходят до 5 А, снижаясь менее чем за секунду до 1 А.
Для отбора проб электролита из глубины банок воспользуемся удлинённой пипеткой, гибкий наконечник которой может пройти сбоку от пластин. Короткой пипеткой произведём отбор, как обычно, из верхнего слоя.
Плотность верхнего слоя составила 1.26, нижнего почти 1.31. Это весьма значительное расслоение, обуславливающее высокое напряжение разомкнутой цепи при недозаряженных и сульфатирующихся нижних частях пластин. Ни одно из применённых ЗУ при заряде нашего аккумулятора до 15.9В с расслоением не справилось.
Устранят ли поездки такое расслоение? Для непосредственной проверки установим АКБ под капот, для чего пришлось удлинить провод массы.
Для лучшего перемешивания прибавим напряжение бортовой сети с 14.3 до 14.8 В, так как это позволяет сделать трёхуровневый регулятор напряжения.
Приборная панель Gamma GF-618 позволяет регистрировать данные поездок, что тоже очень пригодится в нашем эксперименте.
Пробег за трое суток в городском режиме составил 143.7 километра. Большое количество разгонов и торможений должно способствовать перемешиванию электролита.
Израсходовано 12.8 литров бензина.
После таких поездок плотность на глубине составила 1.29.
Плотность сверху 1.27. Предписываемого инструкцией значения 1.28 так и не достигли. Расслоение до сих пор присутствует. Покатаемся ещё трое суток, на этот раз, не только по городу, но и по трассе.
Итого за 6 суток автомобиль двигался восемь с половиной часов.
Общий пробег за это время 377.8 км.
Бензина затрачено 28.8 литра.
Плотность электролита наверху и внизу, наконец, уравнялась, и составила чуть ниже 1.27.
Итак, чтобы устранить расслоение в Ca/Ca EFB аккумуляторе после нескольких перезапусков стационарного заряда до 15.9 вольт, понадобилось почти 378 километров пробега и 29 литров бензина при напряжении бортсети 14.
8 В. Сделаем выводы:
Q: Перемешивается ли электролит в современном кальциевом аккумуляторе с высокой плотностью сепараторов и упаковки пластин при движении транспортного средства?
— Да, действительно перемешивается.
Q: Насколько такое перемешивание эффективно?
— Мягко говоря, не очень.При более низком напряжении бортовой сети и более коротких поездках расслоение электролита продолжило бы прогрессировать
Q: Остались ли после всех стараний в испытуемом аккумуляторе недозаряд и сульфатация?
— Да, остались. Чтобы считать данную АКБ заряженной, мы должны получить плотность верхних слоёв не менее 1.28.
Q: Проявляют ли EFB аккумуляторы, вместе со склонностью к расслоению электролита, заявленную стойкость к длительному недозаряду (PSoC, partial state of charge, состояние частичной заряженности) и циклированию с глубокими разрядами?
— Да, как показывают другие наши исследования, которые продолжаются, уже выложено несколько видео, и готовятся следующие видео и статьи.
Q: Тем не менее, будут ли ёмкость, токоотдача и устойчивость к замерзанию электролита деградировать если не предпринимать периодических регламентных процедур по полному стационарному заряду?
— Будут, у любого свинцово-кислотного аккумулятора, потому что препятствует замерзанию концентрация кислоты в растворе, полезная ёмкость обеспечивается количеством заряженных (десульфатированных) активных масс, а способность отдавать ток полезной нагрузке и оперативно восполнять затраченную энергию от генератора автомобиля или иного зарядного устройства — действующей площадью активных масс. На ёмкость и токоотдачу влияет доступность воды для заряда и кислоты для разряда, т.е. расслоение электролита напрямую вредит этим ключевым для химического источника тока параметрам.
Теперь давайте всё-таки продолжим заряд данной аккумуляторной батареи. На этот раз начнёт Бережок-V, при том же напряжении окончания заряда 15.
9 В.
Заряд продолжался около 4 часов, плюс 4 часа в хранении.
Плотность поднялась с чуть ниже 1.27 до 1.275. Передаём эстафетную палочку BL1204.
Заряд длился около часа, и далее 14 часов в режиме хранения.
Плотность осталась 1.275.
Установим на Бережке-V ограничение напряжения 16.7 вольт и запустим заряд.
По прошествии 4 часов ЗУ автоматически перешло в режим хранения. Плотность и над пластинами, и на глубине чуть выше 1.28. Электролит перемешан, расслоение устранено.
Адекватный стационарный заряд не только перемешивает электролит эффективнее, чем ускорения и вибрации при движении транспортного средства, но и позволяет более полно зарядить аккумуляторную батарею, устранить сульфатацию, поднять эксплуатационные характеристики.
Спустя сутки, имеем следующие показания тестера:
Здоровье 100%, внутреннее сопротивление 4.81 мОм, ток холодной прокрутки 574 из 560 А по стандарту EN. НРЦ 12.80 В соответствует плотности 1.28. Расслоения нет, АКБ в полном порядке, можно ставить под капот.
Статья составлена в сотрудничестве с аккумуляторщиком Виктором VECTOR, осуществившим описанные опыты.
Использование аккумуляторного ареометра | Arcon Equipment
Уровень заряда свинцово-кислотного аккумулятора определяется не только показаниями напряжения.
Поскольку напряжение батареи меняется в зависимости от заряда или тока нагрузки, измерения с помощью вольтметра мало что говорят о состоянии батареи, за исключением особых условий. В большинстве случаев измерение удельного веса смеси воды и серной кислоты (электролита) в аккумуляторе является наилучшим способом определения уровня заряда и состояния элемента.
Свинцово-кислотный элемент имеет активный электролит, который принимает участие в электрохимическом процессе при зарядке его концентрации серной кислоты. Поскольку это изменение концентрации напрямую отражает изменение состояния заряда элемента (гораздо точнее, чем напряжение элемента), измерение кислотности электролита можно использовать в качестве индикатора заряда.
Хотя существует много способов определить, сколько серной кислоты растворено в воде, самым простым и наименее дорогим методом для использования в полевых условиях является ареометр. Ареометр не измеряет концентрацию серной кислоты напрямую, но отвечает на этот вопрос, показывая удельный вес электролита, то есть его плотность по сравнению с плотностью чистой воды.
Неверные показания
Измерения плотности обеспечивают точную индикацию концентрации кислоты, но плотность раствора кислоты/воды может отличаться по другим, несвязанным причинам, что может повлиять на точность. На любое измерение плотности влияет температура, и большинство ареометров откалиброваны для правильного считывания только при нормальной рабочей температуре 77 F.
Например: при температуре электролита 125 F (максимум для работы от батареи) ареометр показывает на 16 пунктов меньше; при 26 F значение составляет 16 баллов.
Метод ареометра также предполагает, что мы измеряем плотность только чистой серной кислоты в чистой воде. Все остальное, растворенное в электролите, увеличит общую плотность и даст ложные показания.
Если аккумулятор только что залили водой, не ждите точных показаний ареометра до тех пор, пока аккумулятор не будет заряжен. Зарядка взбудоражит электролит и смешает его с водой. В противном случае чистая вода с более низкой плотностью будет плавать поверх остального электролита, и ваш ареометр сможет взять пробу только этой части.
Показания ареометра во время зарядки отстают от фактического уровня заряда батареи. Только когда аккумулятор подходит к концу своего 8-часового заряда, ареометр дает хорошее представление о состоянии аккумулятора. Аккумуляторы, которые неоднократно переполнялись из-за переполнения водой, имеют тенденцию иметь ослабленный, разбавленный электролит из-за потери серной кислоты.
(Если перелива не происходит, при нормальном использовании в виде пара выходит только чистая вода и потери кислоты минимальны). Показания ареометра плохо разбавленного электролита не являются полезным индикатором состояния батареи.
Старый аккумулятор с признаками перелива кислоты (сильная коррозия, отложения в салоне автомобиля) должен обслуживаться специалистом по аккумуляторам, который может определить степень разбавления электролита и довести концентрацию до исходных значений. Как только это будет сделано, показания ареометра станут надежным показателем состояния заряда и общего состояния батареи.
Выбор и использование
Доступны несколько типов ареометров для свинцово-кислотных аккумуляторов, и даже те, которые предназначены для использования с аккумуляторами с автоматическим запуском, подходят и для промышленных аккумуляторов. Лучше всего использовать ареометр, который показывает числовое значение удельного веса. Типичный диапазон значений: от 1.100 до более 1.
300 (для облегчения чтения десятичная точка обычно не ставится на шкале, например: от 1100 до 1300)
Цифры, показанные ареометром, являются значениями удельного веса или плотности жидкости по сравнению с плотностью воды, которая имеет удельный вес, обозначенный как 1.000. Электролит в светодиодно-кислотном аккумуляторе имеет самую высокую концентрацию серной кислоты, когда аккумулятор полностью заряжен. Типичное значение полного заряда промышленной батареи составляет 1,275, но многие батареи работают с более сильным электролитом. Проверьте данные производителя для каждой батареи, чтобы проверить рекомендуемое значение удельного веса при полной зарядке — оно может достигать 1300 и более. Свинцово-кислотная батарея готова к перезарядке, когда она достигает точки разрядки 80%, на что указывают показания ареометра примерно между 1,140 и 1,180. Работа от батарей ниже 1.120 не рекомендуется.
Лучшее время для использования ареометра для обнаружения проблемных элементов в проблемном аккумуляторе — это время неисправности: в то время в течение смены, когда производительность погрузчика начинает падать.
Плохие элементы обычно выделяются гораздо более низкими показаниями удельного веса, чем остальные, после использования, даже если эти же элементы имели приемлемые показания, когда батарея была полностью заряжена.
Полностью заряженный аккумулятор с хорошо смешанным электролитом должен показывать показания ареометра на всех элементах в пределах 25 пунктов друг от друга. Если после уравнительного (длительного) заряда несоответствие, превышающее это значение, сохраняется, батарею должен проверить опытный специалист по батареям.
Советы по правильному использованию ареометра
1) Измерьте более одной ячейки при проверке уровня заряда
2) Не ожидайте точных показаний сразу после орошения батареи
3) Температура батареи влияет на точность показаний— электролит должен иметь нормальную комнатную температуру
4) Надевайте защитные очки, когда наклоняетесь над батареей
5) Остатки электролита, оставшиеся в ареометре, вызывают коррозию — промойте и храните ареометр в кислотостойком контейнере.
Батарея электромобиля с высокой плотностью заряда обеспечивает 10-минутное время зарядки
Энергия
Просмотр 1 изображения
Аккумуляторы большего размера, которые могут хранить больше энергии, являются лишь частью головоломки, когда речь идет о массовом внедрении электромобилей, при этом ученые также работают над тем, чтобы свести к минимуму время подключения в будущем за счет достижений в технологии быстрой зарядки. Ученые из Пенсильванского государственного университета какое-то время работали на переднем крае в этой области и теперь представляют еще один значительный прорыв, демонстрируя батарею высокой плотности, которую можно зарядить примерно за 10 минут.
Во главе с Чао-Янгом Вангом стоит команда инженеров, которая в последние годы сделала несколько впечатляющих открытий. В 2016 году команда решила проблему ухудшения характеристик литиевых батарей в условиях холодного климата, интегрировав механизм саморегулирования температуры. В центре внимания — никелевая фольга, которая быстро нагревает батарею при отрицательных температурах, позволяя ей нормально функционировать.
В 2019 году команда использовала эту технологию для зарядки прототипа литиевой батареи при высоких температурах, условиях, которые обычно вызывают ее деградацию. Это снова связано с использованием тонкой никелевой фольги, через которую текут электроны, быстро нагревая батарею всего за 30 секунд, прежде чем она снова быстро охладится. Это было сделано таким образом, чтобы батарея могла использовать более быструю зарядку, обеспечиваемую высокими температурами, но не приводила к ее деградации.
Это исследование показало, что аккумулятор электромобиля можно зарядить за 10 минут, чтобы обеспечить запас хода от 200 до 300 миль (от 320 до 480 км).
Ученые продолжали совершенствовать эту технологию и в недавно опубликованных исследованиях объединили это быстрое время зарядки с более высокой плотностью энергии в новом прототипе батареи.
В нем снова используется нагревательный элемент из никелевой фольги для ускорения зарядки, а последняя версия аккумулятора имеет плотность энергии 265 Втч/кг, что на шаг выше по сравнению с 209Втч/кг предыдущей версии. По словам команды, такая плотность энергии и короткое время зарядки описываются как рекордная комбинация, которая может открыть некоторые интересные возможности в конструкции электромобилей.
«Потребность в более компактных и быстро заряжающихся батареях больше, чем когда-либо», — сказал Ван. «Просто не хватает аккумуляторов и критически важного сырья, особенно отечественного производства, для удовлетворения ожидаемого спроса».
Аккумулятор можно было зарядить до 70% за 11 минут в течение 2000 циклов, что, по словам команды, эквивалентно полумиллиону миль, пройденных исключительно с помощью быстрой зарядки.
Компания видит, что эта новая аккумуляторная технология открывает путь к более дешевым, компактным и энергоемким аккумуляторным блокам, которые можно быстро зарядить, чтобы люди могли двигаться дальше. Это будет зависеть от широкого доступа к соответствующей зарядной инфраструктуре, но если все, что для этого требуется, — это 10-минутная остановка в пути, вы можете себе представить, что технология окажется популярной в городах.
«Наша технология быстрой зарядки работает для большинства энергоемких аккумуляторов и открывает новую возможность уменьшить мощность аккумуляторов электромобилей со 150 до 50 кВтч, не вызывая у водителей беспокойства о запасе хода», — сказал Ван. «Аккумуляторы меньшего размера с более быстрой зарядкой значительно сократят стоимость аккумуляторов и использование критически важного сырья, такого как кобальт, графит и литий, что позволит массовому внедрению доступных электромобилей».
Команда работает над коммерциализацией технологии через дочернюю компанию EC Power и опубликовала исследование в журнале 9.