На что влияет плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять плотность

Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоаянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

Что такое плотность электролита

Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.

Чем можно померить плотность электролита

Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
5. Производятся несложные арифметические вычисления:
6. Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
7. Получившееся значение делится на 10.

В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.

Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.

Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

Какая должна быть плотность электролита зимой

Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.

При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен. Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

Какая должна быть плотность электролита летом

Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.

Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы. Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

Как проверить плотность аккумулятора

Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:

1. Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
2. Узкая часть вводится в банку.
3. Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.

Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.

Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.

Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба. Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

Есть другой популярные метод. Скраю, в крышке просвердивают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.

Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.

При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

Как поднять плотность в аккумуляторе

Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках. Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

1. Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
2. В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.

Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.

Как понизить плотность АКБ

Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.

Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.

Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.

Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.

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. Приб

какая она должна быть в норме (зимой и летом)

Все, кто имел дело с аккумуляторными батареями, знают, что их основными характеристиками являются номинальное напряжение и емкость заряда. Но для поддержания работоспособности АКБ не менее важным является такой параметр как плотность аккумулятора. Конечно, на самом деле речь идет о плотности электролита, находящегося в аккумуляторной батарее. Но зачастую используется именно это жаргонное выражение. Контролировать концентрированность электролита так же необходимо, как и регулярно заряжать источник тока.

На что влияет плотность электролита

В большинстве аккумуляторных батарей применяются свинцовые пластины, а рабочая среда – серная кислота, разбавленная водой. Насыщенность раствора, измеряемая в грамм/см3, и является той характеристикой, которая влияет на способность аккумулятора накапливать заряд для последующей работы.

Схема устройства свинцово-кислотной АКБ

Концентрация кислоты в растворе электролита и работоспособность аккумуляторной батареи напрямую связаны между собой.

• При малой плотности падает и способность источника тока накапливать ту емкость заряда, которая обеспечивает его рабочие характеристики. При малой плотности батарея быстрее разряжается и не выдает положенный максимальный ток.
• Если величина этого параметра опустится ниже определенного значения, то в мороз вода в электролите может замерзнуть, и аккумулятор полностью выйдет из строя.
• Но при высокой плотности резко ускоряется процесс сульфатации свинцовых пластин. Это означает, что при слабом заряде АКБ на них образуется свинцовый сульфат, который уже не преобразуется при заряде обратно в свинец. Это также приводит к уменьшению способности накапливать необходимый заряд, а с течением времени – к полному выходу батареи из строя.

Поэтому важно поддерживать значение этого параметра в соответствии с установленными и проверенными нормами. Значительное уменьшение или превышение нормативных значений не способствует продуктивной работе аккумуляторной батареи.

Холод, при котором возможно замерзание содержимого батареи, показаны на рисунке.

Точка замерзания водно-кислотного раствора в зависимости от его плотности

Нормативные показатели электролитической плотности

Наверняка многие автолюбители, знакомые с проблемами поддержания работоспособности аккумуляторов, знают цифру 1,27 г/см3. Именно такой считается оптимальная плотность, при которой кислотные аккумуляторы способны максимально реализовывать свои возможности.

Но это значение справедливо не для всех типов аккумуляторов и их рабочих назначений. К тому же оптимальная плотность меняется для разных температур, при которых приходится работать батарее. Поэтому оптимальные значения зимой и летом будут несколько отличаться.

Назначение свинцово-кислотных аккумуляторов

• Стартерные АКБ предназначены для выдачи максимально возможного тока при запуске различных двигателей. Это, в первую очередь, автомобильные АКБ. Нормативное значение плотности для них 1,26 – 1,28 г/см3.
• Тяговые АКБ должны обеспечивать работу электродвигателей постоянным током в течение длительного времени. Одно из их применений – электрокары и другие движущие средства на электрической тяге. Наилучшее значение плотности электролита для этих АКБ тоже находится в пределах 1,26 – 1,28 г/см3.
• Стационарные АКБ применяют для питания любых электрических схем и приборов. Обычно находятся на одном месте в помещении. Для них рекомендована пониженное значение 1,22 – 1,24 г/см3.

Зависимость от температуры работы

Изменяется окружающая температура – изменяются и значения плотности водно-кислотного раствора. При возрастании температуры способность аккумуляторной батареи накапливать заряд увеличивается примерно на 1% с каждым градусом. С понижением температуры, естественно, эта способность уменьшается. Поэтому рекомендуется в холодную погоду держать АКБ при повышенных плотностных значениях, а для жаркой погоды – снижать эти показатели.

Работоспособность АКБ при различных температурах в зависимости от плотности

Конечно, никто не будет заниматься изменением при каждом скачке погоды. Просто перед наступлением холодов полезно немного увеличить аккумуляторную плотность, а перед летним сезоном – понизить ее. Кроме того, существуют нормы оптимальной плотности для районов с различным климатом. Этих нормативных значений полагается придерживаться круглый год, за редкими исключениями. Для разных регионов считается нормальной:

• В холодном климате 1,27 – 1,30 г/см3
• В средней полосе 1,25 – 1,28 г/см3
• В теплых районах 1,22 – 1,25 г/см3

Более подробно эти нормативы указаны в таблице.

Нормативные значения плотности электролита АКБ для различных температурных условий

Как проверить плотность электролита в кислотном аккумуляторе

Для проверки этой характеристики выпускаются простые измерители, называемые автомобильными ареометрами или денсиметрами. Их работа основана применении закона Архимеда, то есть способности груза погружаться на разную глубину в зависимости от плотности жидкости. Конструктивно ареометр содержит:

• Стеклянную или пластиковую колбу.
• Стеклянный поплавок с грузом и нанесенными на нем делениями, соответствующими измеряемым значениям.
• С одной стороны колбы одевается резиновая груша, предназначенная для засасывания электролита внутрь колбы.
• С противоположной стороны – резиновый носик, через который происходит забор жидкости из заливного отверстия АКБ.

Измеряемое значение определяется по той черте на поплавке, до которой доходит жидкость, набранная в ареометр.

Автомобильный ареометр с одним поплавком

Существуют более простые ареометры, в которых в колбе находятся несколько грузиков-палочек с разным весом у каждой. На каждом грузике (или на самой колбе напротив него) нанесено соответствующее значение плотности. Результат измерения определяется по максимальному значению всплывших грузиков. Такой ареометр более дешевый, но не обладает достаточной точностью.

Автомобильный ареометр с несколькими поплавками

Само измерение ареометром проводится так:

• Носик ареометра опускается в аккумулятор через заливное отверстие. Есть приборы не с резиновым, а с пластиковым носиком. В этом случае нужно погружать его в электролит осторожно, чтобы не повредить свинцовые пластины.
• С помощью груши в колбу набирается электролит. Для ареометров с одним поплавком нужно контролировать количество набираемой жидкости. Ее должно быть столько, чтобы поплавок свободно плавал внутри колбы. Но нельзя набирать и много жидкости. Тогда поплавок может упереться в верхний край колбы. Показания ареометра в этом случае будут недостоверны.
• После забора жидкости смотрим – напротив какой риски на поплавке находится ее уровень. Цифры рядом с риской покажут значение плотности.
  Для ареометров с несколькими поплавками значение плотности определяется по всплывшим поплавочкам. Плавающий грузик с максимальным числом на нем как раз и показывает результат измерения.

Получение показаний с помощью ареометра

Для аккумуляторных батарей из нескольких элементов проверка проводится отдельно в каждой банке.

Обычная цена деления в аккумуляторных ареометрах составляет 0,01 г/см3. Но выпускаются ареометры и с более точной шкалой.

После окончания измерений необходимо тщательно промыть ареометр дистиллированной водой.

Условия, при которых следует проводить измерения

Прежде чем начать замеры концентрированности электролита, необходимо придерживаться несложных правил. А в некоторых случаях придется корректировать показания ареометра в зависимости от условий, при которых они были получены.

Самым необходимым условием является поддержание требуемого уровня жидкости в самой АКБ. Плотность будет замерена правильно, но для безопасной работы батареи необходимо будет довести уровень до нормы. А это приведет к изменению плотности.

Степень заряженности АКБ

Плотность электролита меняется при заряде/разряде аккумулятора. При разряде она уменьшается, при заряде – увеличивается. В зависимости от степени разряда аккумуляторной батареи значения меняются следующим образом.

Зависимость показаний ареометра от степени заряда батареи

Вряд ли можно точно определить уровень разряда. Поэтому сначала необходимо полностью зарядить аккумулятор, подождать несколько часов, и только потом проводить измерения.

Если с водно-кислотным раствором проводились какие-либо действия – долив дистиллированной воды или самой кислоты, то не стоит замерять плотность сразу после них. Необходимо подождать, пока долитая жидкость полностью перемешается в аккумуляторе.

Температура при проведении измерений

Калибровка стандартных ареометров ориентируется на температуру +25 °С. Для получения наиболее точных показаний замеры плотности электролита нужно проводить при такой же температуре. Зимой тестируемую АКБ надо занести в теплое место и дать ей прогреться до нужной температуры. Но не стоит проводить измерения буквально в домашних условиях. Раствор кислоты может случайно испортить мебель или одежду. Лучше воспользоваться отапливаемым помещением, приспособленным для таких работ.

Если же нет возможности проводить измерения при рекомендованной температуре в 20 – 25 °С, то можно сделать замеры при любой температуре, а затем воспользоваться корректировочной таблицей:

Корректировочные значения для измерений при разных температурах

Регулярные проверки плотности электролита в аккумуляторе позволят не только поддерживать его в оптимальных условиях для работы, но и своевременно выявить возможные проблемы и неисправности.

проверка и методы повышения плотности

Владельцы автомобилей часто сталкиваются с проблемой отказа двигателя от запуска. Подобное случается из-за разрядки аккумулятора и ухудшения свойств электролита. Перед тем как поднять плотность в аккумуляторе, нужно выяснить причину ухудшения качества кислотного раствора. После этого можно приступать к восстановлению батареи. Действия не представляют особых сложностей.

В процессе эксплуатации снижение плотности аккумулятора обычное явление, особенно при несвоевременной замены старого электролита.

Почему снижается плотность электролита

Снижению плотности способствуют такие факторы:

1. Разряд. При потере заряда снижается и плотность наполнителя. Во процессе зарядки этот параметр постепенно увеличивается. Если батарея утрачивает большую часть емкости, речь идет о падении концентрации кислоты.
2. Длительная эксплуатация или хранение в условиях низких температур.
3. Выкипание электролита при перезаряде. Если зарядное устройство подает слишком высокое напряжение, жидкий электролит переходит в газообразное состояние и выводится наружу через имеющиеся на корпусе отверстия.
4. Частое добавление воды. Водители добавляют жидкость для поддержания стабильного уровня электролита. Не все пользуются ареометром, измеряющим плотность. Вместе с водой выкипает и кислота, что приводит к снижению концентрации.

Пример сульфатации пластин автомобильного аккумулятора.

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

Повышенная концентрация электролита становится причиной преждевременного выхода батареи из строя. Кислота разрушает металлические пластины. К воздействию составов на основе серной кислоты чувствительна даже сталь.

Низкая концентрация приводит к таким проблемам:

1. Сульфатация. На пластинах появляется налет, состоящий из сульфата свинца. Аккумуляторная батарея становится неспособной принимать заряд.
2. Повышение порога замерзания. Жидкость кристаллизуется уже при -5°С. Лед сдвигает и повреждает металлические детали. При деформации пластин и коротком замыкании емкостей батарею восстановить невозможно. При плотности 1,28 г/см³ электролит замерзнет только при -58°С.
3. Проблемы при запуске двигателя. Наиболее выражен этот признак в зимний период.

Для проверки плотности электролита используют денсиметр (справа).

Проверка плотности электролита

Определить плотность электролита можно в домашних условиях. Процедуру рекомендуется проводить при комнатной температуре.

Перед началом работы подготавливают такие инструменты:

1. Защитные перчатки, костюм и очки. В состав наполнителя аккумулятора входит кислота. При попадании на кожу вещество вызывает химический ожог. Опасными являются и пары кислоты, поэтому работают только в хорошо проветриваемом помещении.
2. Денсиметр. Прибор используется для измерения плотности. Имеет вид стеклянной трубки с грушей и встроенным ареометром.

Самостоятельно измерение плотности выполняют так:

Для проверки плотности электролита конец денсиметра погружают в ёмкость аккумулятора.

1. Аккумулятор вынимают из посадочного гнезда. Защитный кожух демонтируют, вывинчивают пробки.
2. Проверяют уровень электролита. В свинцово-кальциевых батареях раствор должен на 1,5 см закрывать пластины.
3. Батарею полностью заряжают. Проверку плотности начинают через 5-6 часов после завершения зарядки. При нормальном уровне электролита трубку денсиметра погружают в банки, выкачивая небольшое количество жидкого наполнителя.
4. Оценивают показатели прибора. Ареометр должен свободно плавать в растворе. Соприкосновение прибора со стенками емкости не допускается. Показания оценивают с учетом температуры окружающей среды.
5. Проверяют плотность электролита в остальных банках. Показания записывают и сравнивают с нормальной плотностью.

Такой способ проверки подходит только для разборной батареи, когда имеется доступ к электролиту. Необслуживаемый аккумулятор снабжен индикатором, цвет которого меняется в зависимости от плотности наполнителя.

Как откорректировать плотность раствора

Нормальное показание лежит в диапазоне 1,25-1,29 г/см³. Если при температуре +25°С отмечается более низкое значение, его нужно повышать. Падение концентрации в одной из банок свидетельствует о коротком замыкании.

Высокие значения выявляются после зарядки мощным током, сопровождающейся кипением электролита. Повысить плотность можно путем добавления кислоты, заправки готового состава или использования зарядного устройства.

Плотность раствора в холодный период

В холодное время года плотность наполнителя заряженного аккумулятора должна составлять 1,27 г/см³. Дополнительная корректировка в регионах с суровым климатом при смене сезона не проводится.

Таблица зависимости плотности электролита в аккумуляторе от температуры.

Подготовка к восстановлению батареи

На этапе подготовки выполняют такие действия:

1. Зарядка батареи. Нельзя начинать восстановление при низком заряде. Добавление электролита способствует резкому повышению концентрации кислоты. Это приводит к разрушению металлических пластин, при котором батарею утилизируют.
2. Нормализация температуры электролита. Показатель лежит в пределах +20…+25°С. Уровень электролита в каждой банке должен быть нормальным.
3. Осмотр батареи. Корпус не должен иметь трещин и сколов, особенно возле выводов. Повреждению способствует раскачивание при попытке снять прикипевшую клемму.

Повышение плотности электролита

Если плотность составляет более 1,18, доливают готовый состав с нормальной концентрацией серной кислоты.

Процедура включает такие этапы:

1. Разрядка батареи. Долив электролита проводится только при полном разряде. Для этого АКБ подключают к мощной лампе или другому потребителю энергии.
2. Подготовка корректирующего компонента. Уровень кислоты в таком средстве должен составлять не менее 1,4 г/см³.
3. Добавление корректирующего состава. Предварительно откачивают часть имеющегося электролита. Густота раствора должна повыситься до 1,25. Действие выполняется для каждой банки. Объем доливаемой жидкости должен составлять не более 50% от откачанного. После добавления жидкости АКБ встряхивают, давая наполнителю перемешаться.
4. Зарядка батареи. Аккумулятор оставляют на полчаса, что позволяет концентрации в банках выровняться. Элемент питания подключают к зарядному устройству на 30 минут. Сила тока должна быть минимальной. Через 2 часа после прекращения зарядки замеряют плотность и количество наполнителя. Если концентрация не поднимается, вышеуказанные действия повторяют.

Можно ли повысить минимальную плотность

Когда плотность падает до отметки ниже 1,18, добавление кислоты оказывается неэффективным. Для восстановления батареи используют раствор, содержащий большее, чем электролит, количество действующего вещества.

Перед заливкой нового электролита старый нужно слить.

Для замены наполнителя выполняют такие действия:

1. Слив содержимого. Максимальное количество жидкости выкачивают грушей. Затем аккумулятор помещают в большую емкость и переворачивают на бок. В дне каждой банке формируют небольшое отверстие. Батарею возвращают в прежнее положение и дожидаются вытекания жидкого наполнителя.
2. Добавление воды. Жидкость заливается через крышки банок для удаления остатков старого наполнителя. Сделанные ранее отверстия закрываются полимерным материалом, устойчивым к воздействию кислот.
3. Заправка батареи новым раствором. Если все действия выполнены правильно, АКБ становится готовой к использованию. Недостатком метода является снижение срока эксплуатации аккумулятора. Несколько недель устройство проработает, однако потом придется покупать новое.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Если концентрация кислоты упала за зиму, ее можно восстановить путем подачи слабого тока. Зарядка занимает не менее 3 суток, она считается эффективной при невозможности восстановления АКБ другими методами. Содержимое набравшей полную мощность батареи при зарядке начинает кипеть. Признаком испарения воды является образование мелких пузырьков на поверхности.

Избыток жидкости испарится, концентрация кислоты увеличится. Общий уровень наполнителя станет маленьким, поэтому придется добавлять готовый аккумуляторный раствор. После завершения процедуры пользуются ареометром. Если показатели прибора слишком низкие, зарядку и добавление электролита повторяют.

как измерить ее в батарее, почему она бывает высокой

Практически каждый автомобилист знает, насколько важно держать аккумуляторную батарею своего автомобиля в порядке. От ее состояния зависит не только возможность пуска двигателя, но и нормальная работа всего электрооборудования машины. К сожалению, далеко не всем известно, что исправность и «боеготовность» батареи зависит не только от своевременной и качественной ее зарядки, но и от нормальной плотности электролита в аккумуляторе.

Устройство и принцип работы АКБ

Для того чтобы качественно провести обслуживание аккумулятора и обеспечить правильную его работу, необходимо хотя бы приблизительно представлять, что у него внутри и как все это работает. Поэтому, прежде чем перейти к вопросам об электролите, необходимо понять, как устроен автомобильный аккумулятор и по какому принципу он работает.

Конструкция батареи

Практически все свинцово–кислотные батареи имеют одинаковую конструкцию. Состоят они из отдельных секций (банок), каждая из которых имеет набор положительных и отрицательных пластин. Первые называются катодными и выполнены из металлического свинца. Вторые, анодные, сделаны из диоксида свинца. Пластины собраны в пакет и помещены в кислотостойкую емкость, в которую впоследствии заливается рабочая жидкость – водный раствор серной кислоты или так называемый электролит.

Устройство секции свинцово-кислотного аккумулятора:

• 1 – крышка банки;
• 2 – корпус банки;
• 3 – ребристый отстойник;
• 4 – пластины, собранные в пакет;
• 5 – отрицательный (анодный) вывод;
• 6 – отрицательный (анодные) пластины;
• 7 – диэлектрическая прокладка – сепаратор;
• 8 – положительный (катодный) вывод;
• 9 – положительные (катодные) пластины.

Готовые секции, соединенные последовательно, и являются аккумуляторной батареей. В шестивольтовых АКБ таких секций три, в 12-ти вольтовых – шесть.

Как это работает

Итак, конструкция АКБ достаточно проста, но каким образом на ее выводах появляется напряжение? Действительно, если взять батарею прямо из магазина и подключить к ней вольтметр, то прибор покажет «0». Отсутствие тока обусловлено тем, что электролит не заливается в батарею сразу после изготовления, и в стоящем на магазинной полке аккумуляторе пластины сухие. Рабочая жидкость заливается в АКБ уже после покупки.

Самое время выяснить, для чего нужен электролит. Поскольку положительные и отрицательные пластины имеют различный химический состав, между ними, погруженными в кислотный раствор, возникает разность потенциалов (примерно 2 В на секцию, чем и обусловлено количество секций в батарее). При подключении к клеммам АКБ нагрузки между пластинами, благодаря высокой электропроводности электролита, начинает течь ток. Одновременно начинается химический процесс преобразования диоксида свинца в сульфат свинца с участием серной кислоты. Как только количество диоксида и серной кислоты упадет до определенного уровня, процесс прекратится, и батарея перестанет вырабатывать ток – разрядится.

В процессе разрядки серная кислота и диоксид свинца расходуются на образование сульфата свинца

Но аккумуляторы, в отличие от гальванических элементов (батареек), могут восстанавливать свои химические свойства. Если подключить АКБ к источнику постоянного тока, то под его действием сульфат начнет разлагаться на диоксид свинца и серную кислоту. Батарея начнет заряжаться, преобразуя электрическую энергию в химическую. Как только количество диоксида и кислоты достигнет исходных величин, батарею можно считать заряженной.

Химические процессы, возникающие в батарее при ее разрядке и зарядке

Серная кислота, входящая в состав электролита, играет одну из основных ролей в работе АКБ. Именно от ее свойств будет зависеть качественная и долговременная работа батареи в целом.

Понятие плотности электролита

Вполне понятно, что количество серной кислоты и диоксида свинца в батарее должно быть сбалансированным – ведь они расходуются вместе. Поскольку количество диоксида свинца определяется производителем, автомобилисту после покупки аккумулятора остается лишь заправить АКБ необходимым количеством кислоты. Емкость секций батареи тоже фиксирована, поэтому в нее больше нормы не зальешь.

Остается единственный вариант – разбавить кислоту нейтральной к свинцу жидкостью, что и делается. Разбавляется кислота обычной водой, но дистиллированной, чтобы соли, содержащиеся в обычной воде, не нарушили чистоту раствора и не вывели АКБ из строя. Обычно автолюбитель покупает уже готовый электролит нужной плотности в автомагазине, хотя приготовить его можно и самостоятельно.

Процентное отношение воды к кислоте в полностью заряженном аккумуляторе составляет 70/30. Но при составлении электролита и его измерениях намного удобнее пользоваться единицами плотности – г/см. куб. или кг/м. куб. Удельный вес воды и кислоты различен, а значит, по общей плотности раствора можно судить о процентном соотношении его составляющих – концентрации.

Оптимальная концентрация кислоты

Пониженная концентрация, как правило, приводит к ускоренной сульфатации пластин – образованию на них нерастворимого сульфата свинца, который уже не может разложиться на кислоту и диоксид. В результате емкость батареи катастрофически падает, КПД уменьшается, а внутреннее сопротивление увеличивается (сульфат – диэлектрик).

Даже полностью заряженная, но сульфатированная батарея, выдающая, казалось бы, нормальное напряжение, садится после первого пуска, а то и вообще не в состоянии провернуть стартер. Кроме того, электролит с низкой плотностью замерзает при более высоких температурах, а значит, на стоянке даже при легком морозе батарею попросту разорвет льдом.

Чрезмерно высокая плотность электролита в аккумуляторной батарее не менее опасна, поскольку излишняя кислотность сокращает ресурс батареи в разы, буквально съедая пластины. Конечно, аккумулятор, залитый одной кислотой, будет крутить «как зверь», но сколько проживет такая АКБ? Сутки, может неделю. Если повезет – месяц.

А теперь пора вернуться к оптимальной плотности. В сети можно увидеть множество таблиц «рекомендованной» плотности, в зависимости от климатических условий. Если тепло – пониже, если мороз – повыше. Чем грозят эти «повыше» и «пониже», было описано в предыдущих абзацах. Поэтому не стоит изобретать велосипед, поскольку все эксперименты уже провели производители АКБ, а рекомендованная плотность приводится в сопроводительной документации.

С новым, сухим (сухозаряженным) аккумулятором все просто – в него заливается электролит комнатной температуры с плотностью 1.28 г/см. куб. Через час концентрация упадет до 1.26 – 1.27 г/см. куб., и батарея готова к работе. Далее, в процессе заряда/разряда аккумулятора и в зависимости от температуры окружающей среды, плотность раствора будет все время колебаться. Больше разряд – ниже плотность, идет заряд – плотность повышается. В нормально функционирующей АКБ отношение плотности к степени заряда и напряжению на клеммах выражается следующими показателями:

• 1.265 кг/м. куб. — 12.6 … 12.7 В — полностью заряжена;
• 1.225 кг/м. куб. — 12.3 … 12.4 В — 75%;
• 1.190 кг/м. куб. — 12.0 … 12.1 В — 50%;
• 1.115 кг/м. куб. — 11.8 … 11.9 В — 25%;
• 1.120 кг/м. куб. — 11.6 … 11.7 В — разряжена;
• ниже 1.120 кг/м. куб. — ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Стоит обратить внимание на то, что все параметры батареи, включая плотность и напряжение, сильно зависят от температуры. Поэтому значения справедливы только при 26.7 градусах Цельсия. Если нужно провести измерения при другой температуре окружающей среды, то дополнительно придется воспользоваться таблицей плотности электролита от температуры, которую несложно найти в сети.

Выяснив зависимость плотности от выходного напряжения батареи, а значит, и от степени ее заряда, контролировать концентрацию электролита несложно. Достаточно замерить напряжение на клеммах отключенного аккумулятора любым вольтметром, затем измерить плотность и проверить их соответствие.

Проверка плотности рабочей жидкости

Для измерения плотности жидкостей существуют специальные приборы – ареометры или плотномеры. Есть такой и для автомобильных аккумуляторов. Выполнен он в виде большого шприца, внутри которого расположен поплавок со специально отградуированной шкалой.

Поплавок автоареометра комплектуется специальным «шприцем» для работы в узкогорлых секциях аккумуляторов.

Для того чтобы измерить плотность в аккумуляторе, со всех его секций сворачиваются пробки. Далее грушу ареометра сжимают, а его иглу погружают в секцию. Отпустив грушу, набирают в шприц электролит. При этом поплавок прибора всплывает. Плотность жидкости считывают со шкалы по тому уровню, до которого всплыл поплавок.

Поплавок всплыл до уровня 1.200. Плотность электролита – 1.2 г/см. куб.

После измерения грушу вновь сжимают, а после слива электролита обратно в батарею ареометр промывают проточной водой и сушат. Не следует забывать, что каждая секция – отдельная, независимая часть АКБ, поэтому плотность нужно измерить в каждой.

Когда и чем доливают аккумулятор

Необходимость доливки рабочей жидкости в батарею возникает нечасто, но она бывает необходимв. Что, сколько и в каких случаях нужно доливать? Всего таких случаев два: низкий уровень электролита и ненормальная кислотность рабочей жидкости.

Низкий уровень в секциях

Эта ситуация возникает часто, поскольку в процессе работы батареи вода испаряется или, как принято говорить, выкипает. При этом уровень раствора в секциях уменьшается, и края пластин оказываются сухими. Определить это можно визуально, просто свинтив пробки с секций и заглянув в заливные горловины. Нормальный уровень жидкости в секции должен быть примерно на 1 см выше уровня среза пластин. В некоторых АКБ даже имеется специальная метка, отштампованная на корпусе. Если уровень низкий, то ситуация хоть и серьезна, но устранить ее легко. Для этой операции понадобятся:

• медицинский шприц без иглы или автомобильный ареометр;
• дистиллированная вода;
• средства защиты (очки и резиновые перчатки).

Дистиллированная вода набирается в шприц и заливается в соответствующие секции, до нужного уровня. После доливки жидкости в аккумулятор его ставят на зарядку. В этом плане автоареометр намного предпочтительней, поскольку, долив воду, тут же можно проконтролировать плотность раствора.

Следует соблюдать осторожность: нельзя работать с кислотой, если глаза не защищены.

Ненормальная кислотность

Если изначально батарея была заправлена как положено, то чрезмерно большая плотность электролита в аккумуляторе может появиться только в случае, если выкипела вода или измерения проводились при сильном морозе (с понижением температуры плотность повышается, и это нормально). В первом случае достаточно просто долить воду, во втором – произвести перерасчет или, что проще и правильнее, заняться измерениями в отапливаемом помещении.

А вот падение концентрации кислоты – ситуация реальная. Обычно это происходит из-за неправильной эксплуатации АКБ или ввиду ее «преклонного возраста». Причина – появление нерастворимого сульфата, который при своем образовании использовал кислоту, но уже не разлагается при зарядке, а значит, вернуть ее обратно в раствор не может. Ситуация не особо радостная, но восстановить плотность необходимо хотя бы для того, чтобы дотянуть до покупки новой батареи.

Прежде чем принять решение о доливке кислоты, необходимо еще раз убедиться в том, что плотность действительно ниже положенной при текущем состоянии АКБ. Если решение принято, то понадобятся ареометр, перчатки, очки и корректирующий электролит плотностью 1.35 — 1.40 г/см. куб. (в продаже есть и такой).

Корректирующий электролит для доливки в автомобильный аккумулятор

В крайнем случае подойдет и стандартный 1.28 г/см. куб., но, возможно, придется отобрать лишнюю жидкость из секции в отдельную емкость, чтобы освободить место для более «крепкого».

Методика доливки та же, что и воды, но при этом плотность в банке постоянно контролируется тем же ареометром.

Категорически запрещается поднимать концентрацию раствора доливкой чистой серной кислоты. Во-первых, это очень опасно, во-вторых, даже нескольких грамм концентрированной кислоты достаточно, чтобы кардинально изменить плотность раствора в секции, а значит, выставить нужную плотность пол-литровым ареометром исключительно сложно.

самый подробный обзор ?, какие должны быть в заряженном АКБ или при разрядке зимой и летом (таблицы с показателями и видео)

Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля представляет собой соотношение химически активного вещества и дистилированной воды, залитых в банки АКБ в определенной пропорции. Данный параметр устанавливается в зависимости от условий использования транспортного средства и совокупности требований к автомобилю.

Какие должны быть плотность и уровень электролита

В регионах с умеренным климатом рабочий параметр плотности электролита должен составлять от 1,25 до 1,27 г/см3 ±0,01 г/см3.

Важно знать

Следует учитывать, что чем ниже плотность электролита в полностью заряженной батарее авто, тем дольше она прослужит.

Плотность кислоты с водой в банках автомобильного аккумулятора разная, и зависит от нескольких параметров:

• заряженность батареи;
• процентного содержания серы — чем больше концентрация раствора, тем более высокая плотность жидкости;
• температуры раствора — чем больше это значение, тем ниже уровень плотности.

Оптимальный уровень электролита в аккумуляторе машины должен быть таким, чтобы в каждой банке раствор покрывал пластины с запасом 10-15 мм.

Таблица: плотность в зависимости от климатической зоны

Климатический район (среднемесячная температура воздуха в январе, °C)	Время года	Заливаемого	Полностью заряженная батарея	Батарея разряжена
				на 25%	на 50%
Очень холодный (от -50 до -30)	Зима	1,28-1,29	1,30	1,26	1,22
	Лето	1,27	1,28	1,24	1,20
Холодный (от -30 до -15)	Круглый год	1,26	1,27	1,24	1,20
Умеренный (от -15 до -8)	Круглый год	1,24	1,27	1,24	1,20
Теплый влажный (от 0 до +4)	Круглый год	1,22	1,23	1,19	1,05
Жаркий сухой (от +4 до +15)	Круглый год	1,20	1,23	1,19	1,15

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

В странах, где зимой температура воздуха опускается до -30 градусов данное значение должно быть на 0,01 г/см3 больше, а в областях с жарким климатом — на 0,01 г/см меньше. Если в зимнее время года температура воздуха опускается до -50 °C, то уровень плотности рекомендуется увеличивать до 1,29 г/см3. Если данный показатель будет меньше, это станет причиной снижения электродвижущей силы и возможного замерзания рабочего раствора.

Важно знать

Слишком высокий уровень плотности раствора электролита в банках аккумуляторной батареи повлияет на ее срок службы. Пониженный параметр становится причиной падения напряжения и трудному пуску силового агрегата.

Если плотность рабочего раствора в холодное время года снизится до 1,09 г/см3, это станет причиной замерзания аккумуляторной батареи уже при -7 градусах. Надо учитывать, что кратковременные поездки на транспортном средстве, составляющие менее 30 минут, не дают возможности рабочей жидкости полностью прогреться и эффективно заряжаться. Поэтому разряд электролита при низких температурах ежедневно растет, что серьезно влияет на уровень плотности.

Полезно знать

Для нового и исправного аккумулятора нормальная величина изменения плотности рабочей жидкости при полном заряде и разряжении составляет в диапазоне от 0,15 до 0,16 г/см3.

Таблица: температура замерзания электролита в зависимости от его плотности

Плотность электролита (г/см3)	Степень заряженности (%)	Температура замерзания, °C
1,11	0,0	-7
1,12	6	-8
1,13	12,56	-9
1,14	19	-11
1,15	25	-13
1,16	31	-14
1,17	37,5	-16
1,18	44	-18
1,19	50	-24
1,2	56	-27
1,21	62,5	-32
1,22	69	-37
1,23	75	-42
1,24	81	-46
1,25	87,5	-50
1,26	94	-55
1,27	100	-60

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Важно знать

Данный параметр для теплых и влажных климатических регионов должен составить не менее 1,22 г/см3 (эта величина является критической).

В конце весны и летом температура в моторном отсеке более высокая, что приводит к испарению воды из кислотного раствора и более активному протеканию электрохимических процессов в аккумуляторе. Это становится причиной повышенной токоотдачи.

В жаркое время года из-за высокой температуры особо остро стоит проблема обезвоживания для аккумулятора. Поскольку высокий уровень плотности негативно влияет на свинцовые пластины обслуживаемых и необслуживаемых батарей, рекомендуется, чтобы этот параметр имел отклонение на 0,02 г/см3 меньше номинального. В частности, если речь идет о южных регионах, где используется устройство. При снижении объема или количества рабочей жидкости и увеличения параметра плотности коррозийные процессы на электродных выходах могут увеличиться.

Причины изменения плотности

Список причин, которые приводят к изменению уровня плотности аккумулятора:

1. Снижение уровня электролита в АКБ (приводит к повышению плотности).
2. Уменьшение концентрации серной кислоты в аккумуляторе или так называемая сульфатация пластин. Сульфат свинца кристаллизуется, теряя способность участвовать в химических реакциях. В результате такого процесса аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства, поскольку не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений.
3. Разряд батареи. Данная проблема особо актуальна для зимы и тех автомобилей, которые редко используются или где замена аккумулятора производилась давно.
4. Неоднократная зарядка аккумулятора. Это приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости.
5. Не осуществляется контроль за уровнем концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости.

Как самостоятельно проверить плотность электролита и степень разряженности батареи?

Прежде чем измерить плотность электролита нужно провести проверку и подготовку аккумулятора, затем произвести замер с помощью:

1. Ареометра (денсиметра). Для этого на отключенном аккумуляторе откручиваются все банки, прибор погружается в жидкость, и делается забор небольшого количества электролита. Определение уровня плотности производится в соответствии с показаниями на шкале тестера.
2. Тестера (мультиметра). Прибор переводится в режим вольтметра, производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными.
3. Самодельным устройством. Способ аналогичен проверке ареометром, однако в данному случае в качестве резервуара используют стеклянную пробирку, в которую помещают какой-нибудь грузик (пшено, кусок свинца). Затем нужно будет самостоятельно произвести градуировку ареометра.

Важно знать

Если батарея необслуживаемая и на ней нет индикатора для проверки уровня и плотности, то для измерения ареометром потребуется высверлить отверстия в банках, которые после выполнения задачи необходимо запаять.

Видео: проверка плотности электролита в автомобильной батарее

Канал «videostar» в своем видео подробно рассказал о том, сколько должно быть электролита в банках аккумулятора и как проверять его плотность.

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Температура рабочего раствора при измерении величины плотности, °С	Поправка к показаниям ареометра, полученным в ходе проверки, г/см3
от -55 до -41	-0,05
от -40 до -26	-0,04
от -25 до -11	-0,03
от -10 до +4	-0,02
от +5 до +19	-0,01
от +20 до +30	0,00
от +31 до +45	+0,01
от +46 до +60	+0,02

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Температура воздуха	Степень заряженности аккумуляторной батареи
	На 100% заряжена	Заряжена на 70%	Полностью разряжена
+25 градусов и выше	1,21 — 1,23	1,17 — 1,19	1,05 — 1,07
менее +25 градусов	1,27 — 1,29	1,23 — 1,25	1,11 — 1,13

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Степень заряженности аккумулятора	Плотность рабочего раствора электролита, г/см3	Напряжение аккумуляторной батареи, 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%	1,1	11,7

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

Полезно знать

Стабилизация плотности электролита производится с помощью добавления раствора рабочей жидкости и зарядки. Однако, чтобы поднять данный параметр, недостаточно просто долить дистиллированную воду в банки и тем самым увеличить или уменьшить плотность.

Таблица: корректировка плотности электролита

Плотность электролита в батарее, г/см3	Уровень плотности по стандарту, г/см3
	1,24			1,25			1,26
	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята
1,24	—	—	—	60	62	—	120	125	—
1,25	44	—	45	—	—	—	65	70	—
1,26	85	—	88	39	—	40	—	—	—
1,27	122	—	126	78	—	80	40	—	43
1,28	156	—	162	117	—	120	80	—	86
1,29	190	—	200	158	—	162	123	—	127
1,30	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Плотность электролита в батарее, г/см3	Уровень плотности по стандарту, г/см3
	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята	Отсос рабочей жидкости	Добавление раствора 1,40 г/см3	Добавление дистиллята
1,24	173	175	—	252	256	—	—	—	—
1,25	118	120	—	215	220	—	—	—	—
1,26	65	66	—	177	180	—	290	294	—
1,27	—	—	—	122	126	—	246	250	—
1,28	40	—	43	63	65	—	198	202	—
1,29	75	—	78	—	—	—	143	146	—
1,30	109	—	113	36	—	38	79	81	—

Видео: руководство по увеличению параметра плотности в АКБ

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видео подробно рассказал о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторной батарее автомобиля.

Определение, функции, дисбаланс и источники

Электролиты участвуют во многих важных процессах в вашем организме.

Они играют роль в проведении нервных импульсов, сокращении мышц, поддержании гидратации и регулировании уровня pH вашего тела (1, 2, 3, 4).

Следовательно, вам нужно получать достаточное количество электролитов из своего рациона, чтобы ваше тело функционировало должным образом.

В этой статье подробно рассматриваются электролиты, их функции, риск дисбаланса и возможные источники.

«Электролит» — это общий термин для частиц, которые несут положительный или отрицательный электрический заряд (5).

В питании этот термин относится к основным минералам, содержащимся в вашей крови, поте и моче.

Когда эти минералы растворяются в жидкости, они образуют электролиты — положительные или отрицательные ионы, используемые в обменных процессах.

Электролиты, найденные в вашем организме, включают:

Эти электролиты необходимы для различных процессов в организме, включая правильную работу нервов и мышц, поддержание кислотно-щелочного баланса и поддержание гидратации организма.

Резюме Электролиты — это минералы, которые несут электрический заряд. Они содержатся в вашей крови, моче и поте и жизненно важны для определенных процессов, которые поддерживают ваше тело в должном порядке.

Электролиты имеют решающее значение для поддержания вашей нервной системы и мышц и сбалансированной внутренней среды.

Функция нервной системы

Ваш мозг посылает электрические сигналы через нервные клетки для связи с клетками по всему телу.

Эти сигналы называются нервными импульсами, и они генерируются в результате изменений электрического заряда мембраны нервных клеток (6).

Изменения происходят из-за движения натрия электролита через мембрану нервных клеток.

Когда это происходит, он запускает цепную реакцию, перемещая больше ионов натрия (и изменение заряда) по длине аксона нервной клетки.

Функция мышц

Кальций электролита необходим для сокращения мышц (7).

Позволяет мышечным волокнам скользить и перемещаться друг над другом, когда мышцы сокращаются и сокращаются.

Магний также необходим в этом процессе, чтобы мышечные волокна могли скользить наружу, а мышцы могли расслабиться после сокращения.

Надлежащая гидратация

Вода должна храниться в нужном количестве как внутри, так и снаружи каждой клетки вашего тела (8).

Электролиты, особенно натрий, помогают поддерживать баланс жидкости посредством осмоса.

Осмос — это процесс, при котором вода проходит через стенку клеточной мембраны из разбавленного раствора (больше воды и меньше электролитов) в сторону более концентрированного раствора (меньше воды и больше электролитов).

Это предотвращает переполнение или усыхание клеток из-за обезвоживания (9).

Внутренние уровни pH

Чтобы оставаться здоровым, ваше тело должно регулировать свой внутренний pH (10).

pH — это показатель кислотности или щелочности раствора. В вашем теле это регулируется химическими буферами или слабыми кислотами и основаниями, которые помогают минимизировать изменения в вашей внутренней среде.

Например, ваша кровь находится на уровне около 7.От 35 до 7,45. Если это отклоняется от этого, ваше тело не может функционировать должным образом, и вы плохо себя чувствуете.

Правильный баланс электролитов имеет основополагающее значение для поддержания уровня pH крови (10).

Резюме Электролиты необходимы для поддержания нервной системы и работы мышц. Они также обеспечивают оптимальную внутреннюю среду вашего тела, поддерживая ее гидратацию и помогая регулировать ваш внутренний рН.

В некоторых случаях уровень электролита в крови может стать слишком высоким или низким, что приведет к дисбалансу (11, 12, 13).

Нарушения электролитов могут оказать вредное воздействие на ваше здоровье и даже в некоторых случаях привести к летальному исходу (14).

Электролитный дисбаланс часто возникает из-за обезвоживания, вызванного избыточным нагреванием, рвотой или диареей. Вот почему вы должны помнить о замене любых потерянных жидкостей, когда жарко или когда вы больны (15).

Некоторые заболевания, в том числе болезни почек, расстройства пищевого поведения и травмы, такие как сильные ожоги, также могут вызывать дисбаланс электролитов (16, 17, 18, 19).

Если у вас слабое электролитное нарушение, у вас, вероятно, не будет никаких симптомов.

Однако более серьезные дисбалансы могут вызывать такие симптомы, как (20, 21):

• Усталость
• Быстрое или нерегулярное сердцебиение
• Онемение и покалывание
• Путаница
• Мышечная слабость и судороги
• Головные боли
• Судороги

000 Если вы подозреваете, что у вас электролитный дисбаланс, обязательно обсудите свои симптомы с врачом.

Резюме Дисбаланс электролитов чаще всего возникает, когда люди сильно обезвожены из-за рвоты, диареи или чрезмерного потоотделения. Серьезные дисбалансы могут помешать функционированию вашего тела.

Когда вы потеете, вы теряете как воду, так и электролиты, особенно натрий и хлорид.

В результате длительные физические нагрузки или физические нагрузки, особенно в жару, могут привести к значительной потере электролита.

По оценкам, пот содержит в среднем около 40–60 ммоль натрия на литр (22).

Но фактическое количество электролитов, потерянных с потом, может варьироваться от человека к человеку (23, 24).

В США максимальное рекомендуемое потребление натрия составляет 2300 мг в день, что эквивалентно 6 г или 1 чайной ложке поваренной соли (25).

Поскольку около 90% взрослых американцев потребляют намного больше, чем это, большинству людей не нужно заменять натрий, потерянный из-за пота (26).

Тем не менее, некоторые группы населения, такие как выносливые спортсмены, которые занимаются более двух часов, или те, кто тренируется в условиях сильной жары, могут захотеть пить спортивные напитки, обогащенные электролитом, чтобы компенсировать свои потери (27).

Для всех остальных достаточно получить нормальное количество натрия из пищи и питьевой воды, чтобы оставаться гидратированным.

Резюме Вы теряете воду и электролиты, особенно натрий, когда потеете. Тем не менее, натрия, потребляемого в вашем рационе, обычно достаточно, чтобы покрыть любые потери.

Лучший способ достичь и поддерживать электролитный баланс — это здоровое питание.

Основными пищевыми источниками электролитов являются фрукты и овощи. Однако в западной диете распространенным источником натрия и хлорида является поваренная соль.

Ниже приведены некоторые продукты, содержащие электролиты (28, 29, 30):

• Натрий: Маринованные продукты, сыр и поваренная соль.
• Хлорид: Соль поваренная.
• Калий: Фрукты и овощи, такие как бананы, авокадо и сладкий картофель.
• Магний: Семена и орехи.
• Кальций: Молочные продукты, обогащенные молочные продукты и зеленые листовые овощи.

Электролиты, такие как бикарбонат, естественным образом вырабатываются в вашем организме, поэтому вам не нужно беспокоиться о включении их в свой рацион.

Резюме Электролиты содержатся во многих продуктах, включая фрукты, овощи, молочные продукты, орехи и семена.

Некоторые люди пьют электролитную воду или добавки с электролитами, такими как натрий и кальций, чтобы обеспечить их достаточным количеством.

Однако, сбалансированной диеты, которая включает источники электролитов, должно быть достаточно для большинства.

Ваше тело обычно может эффективно регулировать электролиты и поддерживать их на нужном уровне.

Но в некоторых обстоятельствах, например, при приступах рвоты и диарее, когда потери электролита чрезмерны, может быть полезным добавление регидратационного раствора, содержащего электролиты (31).

Количество, которое вам нужно будет потреблять, будет зависеть от ваших потерь. Всегда читайте инструкции по внебиржевым решениям по замене.

Также обратите внимание, что если у вас низкий уровень электролитов из-за чрезмерных потерь, то добавка может вызвать ненормальный уровень и, возможно, болезнь (32).

Лучше всего проконсультироваться с врачом или фармацевтом, прежде чем добавлять электролиты.

Резюме Если вы придерживаетесь сбалансированной диеты, содержащей хорошие источники электролитов, то добавление в нее обычно не требуется.

Электролиты — это минералы, которые несут электрический заряд при растворении в воде.

Они жизненно необходимы для вашей нервной системы, мышц и поддержания оптимальной среды тела.

Большинство людей удовлетворяют свои потребности в электролите с помощью сбалансированной диеты, хотя дисбаланс может возникнуть, если вы обезвожены из-за болезни или из-за перегрева.

Если вы подозреваете, что у вас электролитный дисбаланс, поговорите с врачом.

электролитов: использование, дисбаланс и добавки

Если вы покупаете что-то по ссылке на этой странице, мы можем получить небольшую комиссию. Как это работает

Электролит — это вещество, которое проводит электричество при растворении в воде. Они необходимы для ряда функций организма.

Всем людям нужны электролиты, чтобы выжить. Многие автоматические процессы в организме зависят от небольшого электрического тока, и электролиты обеспечивают этот заряд.

Электролиты взаимодействуют друг с другом и клетками в тканях, нервах и мышцах.Баланс различных электролитов жизненно важен для здорового функционирования.

Быстрые факты об электролитах

• Электролиты жизненно важны для нормального функционирования человеческого организма.
• Фрукты и овощи являются хорошими источниками электролитов.
• Общие электролиты включают натрий, калий, кальций и бикарбонат.
• Симптомы электролитного дисбаланса могут включать в себя подергивание, слабость и, если не проверено, судороги и нарушения ритма сердца.
• Пожилые люди особенно подвержены риску нарушения электролитного баланса.

Поделиться на Pinterest. Когда люди думают об электролите, им часто приходят в голову спортивные напитки.Тем не менее, электролитам гораздо больше, чем освежению после тренировки.

Электролиты — это химические вещества, которые проводят электричество при смешивании с водой.

Они регулируют нервные и мышечные функции, увлажняют организм, балансируют кислотность и давление крови и помогают восстановить поврежденные ткани.

Мышцы и нейроны иногда называют «электрическими тканями» тела. Они зависят от движения электролитов через жидкость внутри, снаружи или между элементами.

Электролиты в организме человека включают в себя:

• натрий
• калий
• кальций
• бикарбонат
• магний
• хлорид
• фосфат

Например, мышце необходим кальций, натрий и калий для сокращения.Когда эти вещества становятся неуравновешенными, это может привести к мышечной слабости или чрезмерному сокращению.

Сердце, мышцы и нервные клетки используют электролиты для передачи электрических импульсов к другим клеткам.

Уровень электролита в крови может стать слишком высоким или слишком низким, что приведет к дисбалансу. Уровень электролита может меняться в зависимости от уровня воды в организме, а также других факторов.

Важные электролиты теряются в поту во время тренировок, включая натрий и калий.На концентрацию также может влиять быстрая потеря жидкости, например, после приступа диареи или рвоты.

Эти электролиты должны быть заменены для поддержания здорового уровня. Почки и несколько гормонов регулируют концентрацию каждого электролита. Если уровень вещества слишком высок, почки отфильтровывают его от тела, и различные гормоны действуют, чтобы сбалансировать уровни.

Дисбаланс представляет проблему для здоровья, когда концентрация определенного электролита становится выше, чем организм может регулировать.

Низкий уровень электролитов также может повлиять на общее состояние здоровья. Наиболее распространенные дисбалансы натрия и калия.

Симптомы электролитного дисбаланса

Симптомы будут зависеть от того, какой электролит находится в дисбалансе и является ли уровень этого вещества слишком высоким или слишком низким.

Вредная концентрация магния, натрия, калия или кальция может вызывать один или несколько из следующих симптомов:

• нерегулярное сердцебиение
• слабость
• костных нарушений
• подергивания
• изменения кровяного давления
• спутанность сознания
• судороги
• онемение
• расстройства нервной системы
• чрезмерная усталость
• судороги
• мышечный спазм

Может также возникнуть избыток кальция, особенно у пациентов с раком молочной железы, раком легких и множественной миеломой.Этот тип избытка часто вызван разрушением костной ткани.

Признаки и симптомы избыточного кальция могут включать в себя:

• частое мочеиспускание
• нерегулярное сердцебиение
• вялость
• усталость
• капризность и раздражительность
• тошнота
• боль в животе
• рвота
• крайняя мышечная слабость
• жажда
• сухость во рту или в горле
• полная потеря аппетита
• кома
• спутанность сознания
• запор

Поскольку эти симптомы также могут возникать в результате лечения рака или рака, иногда бывает трудно определить высокий уровень кальция в первом случае.

Существует несколько причин дисбаланса электролитов, в том числе:

• болезни почек
• не восполнение электролитов или сохранение гидратации после физической нагрузки
• продолжительных периодов рвоты или диареи
• плохое питание
• тяжелое обезвоживание
• дисбаланс кислотно-щелочной, или доля кислот и щелочей в организме
• застойная сердечная недостаточность
• лечение рака
• некоторые лекарства, такие как диуретики
• булимия
• возраст, так как почки пожилых людей становятся менее эффективными со временем

Электролитная панель используется для проверки дисбаланса электролитов в крови и измерения кислотно-щелочного баланса и функции почек.Этот тест также может контролировать ход лечения, связанный с известным дисбалансом.

Врач иногда включает электролитную панель как часть обычного физического обследования. Это может быть выполнено отдельно или как часть ряда тестов.

Уровни измеряются в миллимолях на литр (ммоль / л) с использованием концентрации электролитов в крови.

Людям часто дают электролитную панель во время пребывания в больнице. Это также делается для тех, кто доставлен в отделение неотложной помощи, так как острые и хронические заболевания могут влиять на уровень.

Если уровень отдельного электролита окажется слишком высоким или слишком низким, врач продолжит проверять этот дисбаланс до тех пор, пока уровень не вернется к норме. Если обнаружен кислотно-щелочной дисбаланс, врач может провести анализы газов крови.

Они измеряют уровни кислотности, кислорода и углекислого газа в пробе крови из артерии. Они также определяют степень дисбаланса и то, как человек реагирует на лечение.

Уровни

также можно проверить, если врач назначит определенные препараты, которые, как известно, влияют на концентрацию электролита, такие как диуретики или ингибиторы АПФ.

Поделиться на PinterestOne решение для слабого электролитного дисбаланса включает в себя просто пить больше воды.

Лечение электролитного дисбаланса включает либо восстановление уровней, если они слишком низкие, либо снижение концентраций, которые слишком высоки.

Если уровни слишком высоки, лечение будет зависеть от причины превышения. Низкие уровни обычно лечат добавлением необходимого электролита. Различные добавки с электролитом доступны для покупки онлайн.

Тип лечения также будет зависеть от тяжести дисбаланса.Иногда безопасно, чтобы уровни электролита индивидуума пополнялись с течением времени без постоянного мониторинга.

Однако симптомы могут иногда быть серьезными, и человек может нуждаться в госпитализации и наблюдении во время лечения.

Терапия пероральной регидратации

Эта процедура используется главным образом для людей, испытывающих дефицит электролита наряду с дегидратацией, обычно после тяжелой диареи.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) одобрила решение для использования в оральной регидратационной терапии, которое содержит:

• 2.6 г (г) натрия
• 1,5 г хлорида калия
• 2,9 г цитрата натрия

Их растворяют в 1 л (л) воды и вводят перорально.

Заместительная терапия электролитом

В более серьезных случаях нехватки электролита вещество можно вводить человеку либо перорально, либо внутривенно (в / в).

Нехватка натрия, например, может быть дополнена инфузией раствора морской воды или сложного лактата натрия.

Избыток может произойти, если организм теряет воду без потери электролитов. В этих случаях дается раствор воды и сахара в крови, или глюкозы.

Предотвращение

Некоторые причины нехватки электролита, такие как заболевание почек, не могут быть предотвращены. Тем не менее, хорошо управляемая диета может помочь снизить риск нехватки. Потребление умеренного количества спортивного напитка после физической нагрузки или физической нагрузки может помочь ограничить влияние потери электролитов в поту.

Для людей, которым не требуется пребывание в больнице, врач может порекомендовать изменения в рационе питания или добавки, чтобы сбалансировать концентрации электролита.

Когда уровень электролита слишком низок, важно включить продукты, которые содержат большое количество вещества. Вот несколько источников пищи для каждого из основных электролитов:

90821 90821 90821 909 850 902 891 902 909 902 909 902 909 семена
шпинат

Необходим электролит	Источники
Натрий	Укроп маринованный томатный сок 90 соусов 90 902 90 соусов, 90 соусов, 90 соусов и супов
Хлорид	томатные соки, соусы и супы салат оливки столовая соль
Калий	картофель с кожурой обычный йогурт банан
кальций	йогурт молоко рикотта зелень шпинат капуста сардины

Важно иметь в виду, сколько каждого электролита содержится в пище.Министерство сельского хозяйства США (USDA) предлагает полезный ресурс для проверки питательности пищевых продуктов.

Добавки

также являются опцией для управления низким уровнем электролита. Например, пожилые люди часто не потребляют достаточное количество калия, и уровни могут также снижаться при лечении кортикостероидами или мочегонными препаратами. В этих случаях таблетки калия могут повысить концентрацию в крови.

Поделиться на PinterestSports напитки могут помочь восполнить потерянные электролиты, но слишком частое их употребление может привести к избытку.

Некоторые спортивные напитки, гели и конфеты были рекомендованы для пополнения уровня электролитов во время и после тренировок. Они помогают восстановить потерянные натрий и калий и сохранить воду.

Однако эти напитки, как правило, содержат большое количество электролита, и чрезмерное потребление может привести к избытку. Многие также содержат высокий уровень сахара.

Важно постоянно следить за любыми предлагаемыми курсами приема электролитов и придерживаться рекомендованного плана лечения.

Рекомендуемое потребление

Потребление правильного количества несбалансированного электролита должно привести к улучшению симптомов. Если этого не произойдет, могут потребоваться дополнительные тесты для выявления любых других основных условий, которые могут вызвать дисбаланс.

Обычное потребление некоторых из наиболее распространенных электролитов:

Электролит	Рекомендуемое потребление в миллиграммах (мг)	Рекомендуемое потребление для людей старше 50 лет (мг)	Рекомендуемая доза для людей в возрасте старше 70 лет
натрия	1500	1300	1200
Калий	4700	—	—
кальция	1,000	1,200	—
Магний	320 для мужчин, 420 для женщин	—	—
902

Электролиты являются важной частью химического состава человека, d Дисбаланс может повлиять на регулярную функцию.Если вы чувствуете слабость после тренировки, это может быть причиной.

Регулярный мониторинг и потребление электролитов после интенсивных тренировок или обильного потоотделения может помочь сохранить уровень. Будьте уверены, чтобы оставаться увлажненным в любое время.

Структура электролита контролирует производительность батареи Мы обнаружили, что добавление воды значительно уменьшает разницу напряжения (перенапряжения) между зарядкой / разрядкой. Предоставлено: АВТОРСКИЕ ПРАВА (C) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ TOYOHASHI.

Исследовательская группа на кафедре электротехнической и электронной информационной инженерии Технического университета Тоёхаси сообщила, что добавление воды в электролит улучшает функцию оксида ванадия, материала положительного электрода в кальциево-ионных батареях.Хотя известно, что вода в электролитах оказывает много негативных эффектов, в настоящее время было обнаружено, что она вызывает явление, которое ускоряет условно медленную реакцию кальциево-ионных батарей. Результаты показывают, что это явление вызвано изменениями в структуре электролита. Исследователи полагают, что это открытие принесет большую пользу разработке электролитов для внедрения кальций-ионных батарей в будущем.

Вторичные батареи являются ценным ресурсом, который поддерживает различные отрасли промышленности.Сегодня вторичные батареи требуются для многоразового использования энергии и электромобилей. Литий-ионные вторичные батареи уже широко используются в качестве мощных вторичных батарей. Тем не менее, в последние годы безопасность вторичных батарей была поставлена ​​под сомнение, с бесчисленными сообщениями со ссылкой на сгорание. Ожидается, что потребность во вторичных батареях возрастет в геометрической прогрессии вместе с ростом электромобилей. Это означает более высокий спрос на литий и, в свою очередь, такие проблемы, как более высокие цены и потенциальное истощение ресурсов.

Кальциево-ионные аккумуляторы — это тип вторичных аккумуляторов следующего поколения, в которых не используется литий, и которые могут достигать напряжения аккумуляторной батареи, равного напряжению литий-ионных аккумуляторов. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами, кальциево-ионные аккумуляторы безопаснее, дешевле в производстве, а их ресурсы гораздо более многочисленны. Однако кальциево-ионные аккумуляторы все еще подвержены ряду проблем. Одна из таких проблем заключается в том, что они работают на скорости, значительно меньшей, чем у литий-ионных аккумуляторов.

Добавление воды вызывает уменьшение количества органического растворителя вокруг иона кальция и увеличение количества воды.Вода также вызывает важные структурные изменения в том, что отрицательный ион отделяется от иона кальция. Предоставлено: Тойохаси технологический университет.

В этом исследовании университет Тоёхаси сообщил, что медленная скорость работы кальциево-ионных батарей может быть улучшена путем добавления воды в электролит. Графики результатов испытаний показывают, что перенапряжение, возникающее во время зарядки / разрядки, значительно уменьшается с увеличением количества добавляемой воды, и эта реакция протекает без каких-либо проблем.Исследователи доказали, что это явление вызвано тем, что структура электролита сильно изменяется при добавлении воды.

Ёсиаки Мурата, доктор философии студент и первый автор исследования говорит: «Электролит состоит из положительных ионов (ионов кальция), отрицательных ионов и молекул растворителя, и состояние вокруг иона кальция сильно изменяется при добавлении воды. Это означает, что чтобы улучшить рабочие характеристики ионно-кальциевой батареи, предпочтительно, чтобы отрицательный ион не присоединялся к иону кальция в электролите, а молекула растворителя, которая легко отделяется, присоединяется к иону кальция.Хотя нам все еще необходимо обнаружить электролит с такими характеристиками, который не включает воду, для создания ионно-кальциевых батарей, обнаружение этого явления, несомненно, поможет в будущем развитии электролита ».

Результатом настоящего исследования был фактически вторичный результат, полученный при изучении новых электролитов.Электролиты должны быть достаточно обезвожены, когда они проявятся, но этот процесс обезвоживания является сложным. Настоящее исследование было проведено в связи с улучшением характеристик батареи при испытании недостаточно обезвоженного электролита. Хотя имеются сообщения о явлении, при котором производительность такой батареи, как ионно-магниевая, улучшается из-за добавления воды, механизм этого не был четко известен. Удивительно, что такое же явление можно увидеть в кальциево-ионных батареях, и мы считаем, что выяснение механизма, лежащего в основе такого поведения, окажется полезным для будущей разработки электролитов.

Наша исследовательская группа ищет для разработки и оценки новых электролитов на основе этой недавно обнаруженной электролитной структуры, которая улучшает производительность кальциево-ионных батарей. Кроме того, мы были не единственными, кто изучал это; в последние годы наблюдается быстрое увеличение числа исследований по кальциево-ионным батареям. В конечном счете, мы хотели бы разработать кальциево-ионную батарею, способную конкурировать с литий-ионными батареями или обогнать их.

---

Делаем это кристально чистым: Кристалличность снижает сопротивление в полностью твердотельных батареях

---

Дополнительная информация: Yoshiaki Murata et al., Влияние воды в электролите на свойства вставки / извлечения Ca ₂ ⁺ V2O5, Electrochimica Acta (2018).DOI: 10.1016 / j.electacta.2018.10.103 Предоставлено Тойохаси технологический университет

Цитирование : Структура электролита контролирует работу батареи (5 декабря 2018 г.) восстановлено 25 июля 2020 г. с https: // физ.орг / Новости / 2018-12-электролит-battery.html

Этот документ защищен авторским правом. Кроме честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет Часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставлено исключительно в информационных целях.

,

Что такое аккумулятор? — learn.sparkfun.com

Избранные любимец 20

Введение

Аккумуляторы — это набор из одной или нескольких ячеек, чьи химические реакции создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и некоторого вида электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны течь через цепь и возвращаться в катод, где происходит другая химическая реакция. Когда материал в катоде или аноде израсходован или больше не может использоваться в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «разряжена».

Батареи, которые необходимо выбрасывать после использования, называются первичными батареями .Аккумуляторы, которые можно заряжать, называются , вторичные аккумуляторы .

Литий-полимерные батареи, например, могут быть перезаряжены

Без батареек ваш квадрокоптер должен был бы быть привязан к стене, вам пришлось бы вручную заводить автомобиль, а контроллер Xbox пришлось бы подключать постоянно (как в старые добрые времена). Аккумуляторы предлагают способ хранения электрической потенциальной энергии в переносном контейнере.

Батареи бывают разных форм, размеров и химии.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с неожиданного несчастного случая, связанного с вскрытием лягушки.

Что вы выучите

Следующие темы будут подробно рассмотрены в этом руководстве:

• Как были изобретены батареи
• Какие части составляют аккумулятор
• Как работает аккумулятор
• Общие термины, используемые для описания батарей
• Различные способы использования батарей в цепях

Рекомендуемое Чтение

Есть несколько концепций, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться, прежде чем начать читать это руководство:

---

Хотите изучить различные батареи?

Мы тебя покроем!

9 В щелочная батарея

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные 9-вольтовые щелочные батареи от Rayovac.Даже не думай пытаться перезарядить их. Используйте их с…

1

---

История

Term Battery

Исторически, слово «батарея» использовалось для описания «серии похожих объектов, сгруппированных для выполнения функции», как в артиллерийской батарее. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он связал для своих экспериментов с электричеством.Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических элементов, соединенных вместе с целью обеспечения электроэнергией.

Батарея «конденсаторов» Leyden Jar, соединенных вместе
(Изображение предоставлено Alvinrune из Wikimedia Commons)

Изобретение батареи

В один роковой день в 1780 году итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани рассекал лягушку, прикрепленную к медному крючку. Когда он коснулся ножки лягушки железным скальпелем, нога дернулась.Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта предположил, что импульсы ноги лягушки на самом деле были вызваны различными металлами, впитанными в жидкость. Он повторил эксперимент, используя ткань, пропитанную рассолом вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои выводы в 1791 году, а позже создал первую батарею, вольтовую кучу, в 1800 году.

Вольтовая свая состояла из пачки цинковых и медных пластин, разделенных тканью, смоченной в рассоле

Ворс

Вольты страдал от двух основных проблем: вес батареи вызвал вытекание электролита из ткани, а особые химические свойства компонентов привели к очень короткому сроку службы (около часа).Следующие двести лет будут потрачены на совершенствование дизайна Volta и решение этих проблем.

Исправления к вольтовой куче

Уильям Круикшанк из Шотландии решил проблему утечки, положив вольтовую кучу на бок, образуя «аккумуляторную батарею».

Корыто батареи решило проблему утечки вольтовой сваи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана деградацией цинка из-за примесей и скоплением пузырьков водорода на меди.В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвратит деградацию.

Британский химик Джон Фредерик Даниэль использовал второй электролит, который реагировал с водородом, предотвращая накопление на медном катоде. Двухэлектролитная батарея Даниэля, известная как «элемент Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения питания начинающих телеграфных сетей.

Коллекция клеток Даниэля с 1836 г.

Первая аккумуляторная батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух рулонных листов свинца, погруженных в серную кислоту.При обращении электрического тока через батарею химия возвращается в исходное состояние, создавая тем самым первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камиль Альфонс Форе улучшил дизайн Планте, сформировав свинцовые листы в пластины. Этот новый дизайн облегчил производство аккумуляторов, а свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн общей «автомобильной батареи» существует уже более 100 лет.
(Изображение предоставлено Эмилианом Робертом Виколом из Wikimedia Commons) <-

Сухая клетка

Вплоть до конца 1800-х годов электролит в батареях находился в жидком состоянии.Это делало транспортировку батарей очень осторожным делом, и большинство батарей никогда не предназначалось для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею с использованием цинкового анода, катода из диоксида марганца и раствора хлорида аммония для электролита. Хотя электролит в ячейке Лекланш был еще жидким, химический состав батареи оказался важным шагом для изобретения сухого элемента.

Карл Гасснер выяснил, как создать электролитическую пасту из хлорида аммония и гипса из Парижа.Он запатентовал новый «сухой элемент» батареи в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «цинкоуглеродные батареи», были массово произведены и до конца 1950-х годов пользовались огромной популярностью. Хотя углерод не используется в химической реакции, он играет важную роль в качестве электрического проводника в цинкоуглеродной батарее.

-> 3В цинково-углеродная батарея 1960-х годов
(Изображение любезно предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

В 1950-х годах Льюис Урри, Пол Марсал и Карл Кордеш из компании Union Carbide (позже известной как «Eveready», а затем «Energizer») заменили электролит хлорида аммония щелочным веществом, основываясь на химическом составе батарей, сформулированном Вальдемаром. Юнгнер в 1899 году.Щелочные сухие батарейки могут содержать больше энергии, чем цинкоуглеродные батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Щелочные батареи

приобрели популярность в 1960-х годах, обогнали цинко-углеродные батареи и с тех пор стали стандартным основным элементом для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение предоставлено Aney ~ commonswiki из Wikimedia Commons) <-

аккумуляторы 20-го века

В 1970-х годах COMSAT разработал никель-водородную батарею для использования на спутниках связи.Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, все еще используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлогидридной (NiMH) батареи. NiMH батареи были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой перезаряжаемым никель-водородным элементам.

Японская Asahi Chemical построила первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году.В конце 1990-х годов для литий-ионных аккумуляторов был создан мягкий гибкий корпус, в результате чего был изготовлен литий-полимерный аккумулятор или аккумулятор LiPo.

Химические реакции в литий-полимерной батарее практически такие же, как в литий-ионной батарее

Очевидно, что были изобретены, изготовлены и устарели многие другие химические батареи. Если вы хотите узнать больше о современных, популярных технологиях аккумуляторов, ознакомьтесь с нашим руководством по технологиям аккумуляторов.

Компоненты

Аккумуляторы

состоят из трех основных компонентов: анод , катод и электролит . Разделитель часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Чтобы хранить эти компоненты, батареи обычно имеют какой-то корпус .

Хорошо, большинство батарей на самом деле не разделены на три равные части, но вы поняли.Лучшее поперечное сечение щелочной ячейки можно найти в Википедии.

Анод и катод относятся к типу электродов . Электроды — это проводники, через которые электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны вытекают из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анода.

На батарейках анод помечен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов в аноде.Эти электроны хотят двигаться к катоду, но не могут проходить через электролит или сепаратор.

катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет из катода.

На батареях катод помечен как положительный (+) вывод

В батареях для химической реакции внутри или вокруг катода используются электроны, образующиеся в аноде.Единственный способ для электронов добраться до катода — через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит — это вещество, часто жидкость или гель, способное переносить ионы между химическими реакциями, которые происходят на аноде и катоде. Электролит также подавляет поток электронов между анодом и катодом, так что электроны легче протекают через внешний контур, а не через электролит.

-> Щелочные батареи могут вытекать из электролита, гидроксида калия, если подвергнуться сильному нагреву или обратному напряжению
(Изображение предоставлено Wiliam Davies of Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе батареи.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в форме цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы

представляют собой пористые материалы, которые предотвращают соприкосновение анода и катода, что может вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе хлопка, нейлона, полиэстера, картона и синтетических полимерных пленок. Сепараторы химически не реагируют ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

Вольтовой ворсом использовалась ткань или картон (сепаратор), пропитанный рассолом (электролитом) для разделения электродов

Ионы в электролите могут быть положительно заряжены, отрицательно заряжены и могут иметь различные размеры. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, но не пропускают другие.

Корпус

Большинству батарей необходим способ хранения их химических компонентов. Оболочки, иначе известные как «корпуса» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних элементов батареи.

Этот свинцово-кислотный аккумулятор имеет пластиковый корпус

Корпуса аккумуляторов

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, мягкого полимерного ламината и так далее. Некоторые батареи используют проводящий стальной корпус, который электрически соединен с одним из электродов. В случае обычной щелочной ячейки АА стальной корпус соединен с катодом.

Операция

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По меньшей мере, одна реакция происходит внутри или вокруг анода, и одна или несколько реакций происходят внутри или вокруг катода. Во всех случаях реакция на аноде производит дополнительные электроны в процессе, называемом окислением , , и реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны обеспечивают химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакции восстановления-окисления или окислительно-восстановительной реакции, на две отдельные части. Окислительно-восстановительные реакции происходят, когда электроны переносятся между химикатами. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы течь вне батареи, чтобы питать нашу цепь.

Окисление анода

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом, и она производит электроны (обозначено как ^— ).

Некоторые реакции окисления производят ионы, например, в литий-ионной батарее. В других химических процессах реакция потребляет ионы, как в обычной щелочной батарее. В любом случае, ионы могут свободно течь через электролит, где электроны не могут.

катодного восстановления

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановления, происходит в или около катода. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются во время восстановления.

В некоторых случаях, таких как литий-ионные аккумуляторы, положительно заряженные ионы лития, образующиеся в ходе реакции окисления, расходуются во время восстановления.В других случаях, таких как щелочные батареи, во время восстановления образуются отрицательно заряженные ионы.

Электронный поток

В большинстве аккумуляторов некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если аккумулятор не подключен к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части, реакции будут происходить в полную силу только тогда, когда между анодом и катодом установлена ​​электропроводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может течь, и тем быстрее происходят химические реакции.

Создание короткого замыкания в батарее (даже в данном случае случайное) может быть опасным. Известно, что литий-ионные аккумуляторы перегреваются и даже курят или загораются при коротком замыкании.

Мы можем пропустить эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», чтобы достичь чего-то полезного. На графике движения в начале этого раздела мы освещаем виртуальную лампочку с нашими движущимися электронами.

разряженного аккумулятора

Химические вещества в батарее в конечном итоге достигнут состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут иметь тенденцию реагировать, и в результате батарея больше не будет генерировать электрический ток. В этот момент батарея считается «разряженной».

Первичные элементы должны быть утилизированы, когда батарея разряжена. Вторичные элементы могут быть перезаряжены, и это достигается путем подачи обратного электрического тока через батарею.Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, когда говорят о напряжении батареи, ее емкости, возможном источнике тока и так далее.

Cell

Элемент относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для создания напряжения и тока. Батарея может состоять из одного или нескольких элементов.Например, одна батарея АА — это одна ячейка. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть элементов по 2,1 В каждый.

Обычная 9-вольтовая батарея содержит шесть 1,5 В щелочных элементов, расположенных друг над другом

Первичный

Первичные клетки содержат химию, которая не может быть обращена вспять. В результате батарея должна быть выброшена после того, как она разряжена.

Вторичный

Вторичные элементы могут быть перезаряжены, и их химия может быть возвращена к их первоначальному состоянию.В противном случае, известные как «аккумуляторные батареи», эти элементы могут использоваться много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение батареи — это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи типа АА указаны как имеющие 1,5 В. В этой статье от Mad Scientist Hut показано, что их проверенные щелочные батареи начинают работать при напряжении около 1,55 В, а затем медленно теряют напряжение при разряде. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или пусковому напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разряда для их элементов LiPo, начиная примерно с 4,2 В и опускаясь примерно до 2,8 В по мере разрядки. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo-элементов, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению батареи в течение ее разрядного цикла.

Вместимость

Емкость батареи является мерой количества электрического заряда, которое она может выдавать при определенном напряжении. Большинство батарей рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Эта батарея LiPo рассчитана на 1000 мАч, что означает, что она может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем она будет считаться разряженной.

Большинство графиков разрядки батареи показывают напряжение батареи в зависимости от емкости, как, например, эти тесты батареи АА PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли заряда батареи для питания вашей цепи, найдите самое низкое допустимое напряжение и найдите соответствующие значения мАч или Ач.

C-Rate

Многие аккумуляторы, особенно мощные литий-ионные аккумуляторы, выражают ток разряда как «C-Rate» для более четкого определения характеристик аккумуляторов.C-Rate — это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1С — это величина тока, необходимая для разрядки батареи за 1 час. Например, батарея на 400 мАч, подающая ток 1C, будет подавать 400 мА. 5С для той же батареи будет 2 А.

Большинство батарей теряют емкость при более высоком потреблении тока. Например, этот график информации о продукте из Chargery показывает, что в их ячейке LiPo меньше мАч при более высоких C-Rates.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать LiPo батареи при 1С или меньше.

---

MIT содержит фантастическое руководство по спецификациям и терминологии аккумуляторов, которое намного дальше этого обзора.

Использование

Single Cell

Некоторые цепи могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечить достаточное напряжение и ток.

Этот фотонный аккумуляторный щит питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей цепи, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

Серия

Чтобы увеличить напряжение между клеммами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает укладку ячеек вплотную, соединяя анод одного с катодом следующего.

Соединяя батареи последовательно, вы увеличиваете общее напряжение. Добавьте напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В соединены последовательно.Напряжение на нагрузке составляет 6 В, в то время как общий комплект батарей имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовой электроники, в которой используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареи 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или LiPo-батареи последовательно, вам необходимо убедиться, что вы используете специальную схему, известную как «балансировщик», чтобы обеспечить равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансировочные устройства для безопасной зарядки.

Параллель

Если напряжение одной ячейки соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении батарей! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. В случае разности напряжений может произойти короткое замыкание, которое может привести к перегреву и возгоранию

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серия

и Параллель

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения для батарей параллельно, так как это может привести к короткому замыканию.

В этом примере общее напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных батареях, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, перечисленную с использованием ‘S’ и ‘P’ для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация для схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные батареи, соединенные последовательно и параллельно.

Ресурсы и дальнейшее развитие

К настоящему времени вы должны понимать, как были изобретены батареи и как они работают. Аккумуляторы являются одним из методов обеспечения электроэнергией вашего проекта, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите больше узнать о батареях, вот несколько других уроков:

Хотите увидеть батареи в действии? Посмотрите на эти проекты, которые используют разные батареи в разных конфигурациях:

Simon Splosion Wireless

Это учебное пособие, демонстрирующее одну из многих техник «взлома» Саймона. Мы выделим технику, чтобы взять ваш Simon Says Wireless.

,