Доливать электролит при низкой плотности
Множеству автомобилистов знакома такая проблема, как быстрая разрядка аккумулятора даже при отсутствии высокой нагрузки.
Встречаются совсем тяжёлые случаи — заряженный сегодня на 50% аккумулятор завтра же становится полностью разряженным и это обнаруживается во время попытки завести двигатель. Автомобилист заряжает аккумулятор на 100%, но завтра он снова наполовину разряжен. Как решить эту проблему? Покупка новой АКБ — это недёшево, но замена объективно требуется не в каждом случае, иногда достаточно проверки плотности и доливания электролита.
Множество автовладельцев волнует, насколько целесообразно доливание электролита в АКБ при недостаточной плотности. Возможно, лучше выполнить замену? Рассмотрим разные ситуации, чтобы выяснить, как лучше поступить в том или ином случае.
Когда доливание электролита в АКБ более целесообразно, чем замена АКБ?
Составляющими электролита любой АКБ являются кислота и дистиллированная вода.
Данные жидкости образуют смесь, в составе которой преобладает вода, тогда как кислоты намного меньше. К примеру, Вам нужен электролит, плотность которого должна составлять 1,28 г/куб. см. В этом случае в 1 л дистиллированной воды необходимо влить 0,36 л кислоты. Пропорция будет составлять примерно 1:3.
Для безопасности требуется заливание кислоты в воду, но ни в коем случае не на оборот! Поскольку в противном случае имеет место высокий риск химической реакции, сопровождаемой выделением тепла и разбрызгиванием. Попадание аккумуляторной кислоты на кожу приводит к сильным ожогам. Причина этого заключается в более низкой плотности воды по сравнению с кислотой, вследствие чего эти жидкости смешиваются крайне медленно.
Объёмную пропорцию воды и кислоты выясняют с помощью ареометра. Этот прибор определяет плотность жидкости. После понижения плотности электролита до определённого значения он недостаточно хорошо удерживает заряд. При плотности немного ниже нужных 1,3 г/куб см, следует доливать электролит.
Изменение плотности электролита зависит заряда аккумулятора. По этой причине точную плотность аккумуляторной жидкости возможно только когда аккумулятор заряжен на 100%. Как правильно заряжать АКБ вы можете прочитать в отдельной статье.
%rtb-4%
Низкая плотность электролита — как решить проблему?
Если АКБ не держит заряд, нужна ли её замена? Целесообразно ли доливание электролита в случае недостаточной плотности? Или это всё равно не позволит восстановить работоспособность аккумулятора? Здесь всё определяется возрастом АКБ, а также показателями ареометра.
В случае, когда АКБ довольно старая (четыре года и более), потеря ею способности удерживать заряд прежде всего вызывается не недостатком плотности электролита, а разрушением пластин аккумуляторных банок. В подобной ситуации не поможет даже восстановление прежнего уровня плотности электролита. Но в случае сравнительной свежести аккумулятора решение проблемы возможно путём доливания электролита. Однако не всегда необходимо лить именно его.
Среднестатистическая плотность этой жидкости в исправном аккумуляторе — от 1,25 до 1,3 г/куб. см. Необходимо, чтобы эта величина была приблизительно одинаковой у всех аккумуляторных банок. Максимальное допустимое отклонение — 0,03. В случае, когда плотность ниже 1,25, однако выше 1,20, доливанием электролита можно будет устранить проблему.
Плотность жидкости менее 1,2 г/куб. см
Можно ли доливать электролит в данном случае?
Ответ: Да. Однако таким путём не удастся добиться восстановления работоспособности аккумулятора, поскольку при доливании электролита не выйдет довести плотность до 1,25 г/куб. см. При плотности в диапазоне 1…1,2, целесообразней долить аккумуляторную кислоту, поскольку её плотность намного выше плотности электролита.
Плотность жидкости менее 1 г/куб. см
Когда ареометр показывает плотность электролита менее 1 г/куб. см, даже доливанием кислоты решить проблему не получится. Но в случае, когда невозможно заменить аккумулятор, можно попытаться заменить электролит.
Для выполнения этой операции требуется откачивание из всех аккумуляторных банок с помощью груши максимально возможного объёма жидкости с последующим укладыванием его набок. Потом высверлить в днищах всех аккумуляторных банок маленькие дырочки, диаметр каждой из которых должен составить три-пять мм. Промыть банки дистиллированной водой. После чего отверстия можно запаять (для этого подходит пластмасса, устойчивая к воздействию кислот, предварительно рекомендуется проверить её реакцию на электролит) и заливать во все банки новый электролит.
Однако даже в случае выполнения этой операции АКБ будет служить недолго, поскольку время эксплуатации определяется многими факторами. После полного сливания электролита, аккумуляторные банки в течение какого-то времени имеют контакты с кислородом, вследствие чего начинается быстрая коррозия. По этой причине долго эксплуатировать АКБ после полной замены электролита нежелательно, лучше заменить АКБ при первой появившейся возможности.
Как часто заряжать автомобильный аккумулятор?
Методики проверки уровня зарядки аккумулятора
Неисправности аккумуляторных батарей (АКБ)
Неисправностями свинцово-кислотной аккумуляторной батареи являются:
- снижение уровня электролита
- саморазряд
- сульфатация пластин
- короткое замыкание пластин
- механические повреждения отдельных частей батареи
Указанные неисправности приводят к уменьшению электрической емкости, повышению внутреннего сопротивления и уменьшению напряжения батареи при разряде.
Механические повреждения могут привести к полной потере работоспособности батареи. Короткое замыкание в аккумуляторе вызывает саморазряд и понижение напряжения при заряде и разряде батареи, а неплотность контакта в зажимах — чрезмерный их нагрев, уменьшение напряжения разряда и повышение его при заряде. Низкая плотность электролита приводит к потере работоспособности батареи, а при низких температурах — к возможному замерзанию электролита.
У стартерной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи при техническом обслуживании проверяют:
- отсутствие трещин в баке
- отсутствие следов расплескивания электролита и чистоту поверхности батареи
- плотность крепления батареи в гнезде и контактов наконечников проводов с клеммами батареи
- отсутствие засорения вентиляционных отверстий, налетов от окисления на штырях и зажимах
- уровень электролита в каждом аккумуляторе
- соответствие плотности электролита норме
- работоспособность батареи под нагрузкой
Трещины в баке
Трещины в баке определяют по следам просачивания электролита или переносным вольтметром, один провод которого присоединяют к любому выводному штырю, а другим касаются поверхности бака в местах предполагаемых трещин.
Отклонение стрелки вольтметра указывает на наличие трещин. Загрязненную и залитую электролитом поверхность батареи протирают тканью, смоченной 10-процентным раствором нашатырного спирта или двууглекислой соды. Засоренные вентиляционные отверстия прочищают деревянной палочкой. Применение для этой цели медной или железной проволоки недопустимо. Окисленные штыри и зажимы зачищают шабером. После затяжки гаек зажимы и штыри смазывают техническим вазелином или солидолом.
Уровень электролита
Уровень электролита должен быть выше предохранительного щитка на 10— 15 мм. Для проверки уровня в электролит через отверстия в крышках баков погружают стеклянную трубку (наружным диаметром 6 — 8 мм, внутренним — 4 — 6 мм) до упора в предохранительный щиток. На нижнем конце трубки на расстоянии 10 и 15 мм нанесены метки. Зажав верхнее отверстие пальцем, вынимают трубку из аккумулятора. Оставшийся в трубке электролит укажет высоту его уровня. При пониженном уровне электролита в аккумуляторы батареи доливают дистиллированную воду.
Электролит доливают лишь в случае, когда понижение его уровня вызвано утечкой или расплескиванием. Уровень электролита в аккумуляторных батареях проверяют зимой через 10—15 дней, летом в жаркую погоду — через 5—6 дней.
Для заполнения аккумуляторов дистиллированной водой или электролитом можно пользоваться сосудом, автоматически прекращающим подачу жидкости после достижения нормального уровня в аккумуляторе. В аккумуляторных батареях, имеющих на крышках вентиляционные штуцера, необходимый уровень электролита устанавливается автоматически при доливке.
Понижение уровня электролита в аккумуляторах при незначительно меняющейся плотности электролита указывает на его утечку через трещины в баке.
Рис. Сосуд для заполнения аккумуляторов электролитом или дистиллированной водой:
1 — уровень электролита; 2 — сливная трубка; 3 — воздушная трубка
Рис. Определение плотности электролита при помощи ареометра
Плотность электролита
Плотность электролита проверяют ареометром, представляющим собой стеклянную трубку, внутри которой помещается собственно ареометр со шкалой плотности от 1,00 до 1,32.
При помощи резиновой груши электролит засасывается через наливное отверстие в крышке аккумулятора. Разность плотности электролита в отдельных аккумуляторах не должна быть более 0,1. В центральных районах СССР плотность электролита полностью заряженной батареи (с сепараторами из мипора или мипласта) при температуре +20°С для летнего и зимнего периодов должна составлять 1,27 г/см3. Если температура электролита отличается от +20°С более чем на 15°С, то к показаниям ареометра необходимо вводить температурную поправку.
| Температура электролита, °С | +50 | +35 | +20 | +5 | -10 | -25 | -40 |
| Поправка к показаниям ареометра | +0,02 | +0,01 | 0 | -0,01 | -0,02 | -0,03 | -0,04 |
По плотности электролита можно определить степень разряженности аккумуляторной батареи, если известна плотность при последнем заряде батареи.
Понижение плотности электролита на 0,01 приближенно соответствует разряженности батареи на 6%. Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и па 50% летом, необходимо снять с автомобиля и подзарядить. Работоспособность аккумуляторной батареи проверяют по постоянству и величине напряжения под нагрузкой.
Рис. Нагрузочная вилка ЛЭ-2:
а — общий вид; б — электрическая схема; 1 — ручка; 2 — левая клемма; 3 вольтметр; 4 — контактные ножки; 5 — правая клемма; 6 — корпус; 7 и 8 — сопротивления
Падение напряжения АКБ
Наиболее простым прибором для контроля каждого аккумулятора батареи служит нагрузочная вилка ЛЭ-2, состоящая из двух металлических остроконечных контактных стержней, между которыми включен вольтметр и нагрузочное сопротивление, закрытое кожухом.
Напряжение на зажимах аккумулятора под нагрузкой зависит от его емкости: чем меньше емкость аккумулятора, тем меньше напряжения на зажимах. Поэтому для проверки батарей, имеющих различную емкость, у вилки предусмотрены два сменных сопротивления, которые включаются специальными контактными гайками.
Величина нагрузочных сопротивлений вилки равна 0,018 — 0,020 и 0,010 — 0,012 ом. Величина тока при включении нагрузочной вилки достигает 100—150 а, что соответствует средней силе тока при включении стартера. Вольтметр вилки ЛЭ-2 имеет шкалу в пределах 3 — 0 — 3 в.
Напряжение на штырях одного аккумулятора при проверке нагрузочной вилкой в зависимости от степени его разряженности соответствует следующим значениям:
| При Разряженности аккумулятора, % | 0 | 25 | 50 | 100 |
| Напряжение, в | 1,7 – 1,8 | 1,65 – 1,7 | 1,5 – 1,6 | 1,3 – 1,4 |
Разница в напряжении отдельных аккумуляторов батареи не должна превышать 0,1 в, а напряжение при измерении вилкой должно оставаться неизменным в течение 5 сек.
Аккумуляторную батарею можно проверять также на приборах ЛЭ-1 и Э-5. В этом случае определяют напряжение батареи без нагрузки и под нагрузкой (при включении стартера).
Наиболее часто причиной уменьшения емкости и резкого падения напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой является образование на пластинах сернокислого свинца крупной кристаллической структуры (сульфатация), не восстанавливаемого при обычном эксплуатационном заряде батареи. Сульфатация происходит в результате чрезмерного и глубокого разряда батареи, эксплуатации ее с пониженной или повышенной плотностью электролита, хранения в разряженном состоянии и большого количества вредных примесей в электролите. Падение напряжения в этом случае будет наблюдаться, несмотря на нормальную плотность электролита и нормальное напряжение батареи, без нагрузки; при включении на заряд нормальным током аккумулятор «закипает», показывает высокое напряжение и не принимает заряда.
Что нужно знать автопаркам о батареях для электрогрузовиков — оборудование
Инженеры проделали хорошую работу, втиснув большие дизельные двигатели под маленькие капоты.
Новая задача — согласовать этот диапазон с батареями, которые тяжелее и занимают больше места.
Фото: Джим Парк
Владельцам автопарков в Северной Америке нравятся их технические характеристики. Они требуют от своих OEM-партнеров выбора компонентов, начиная от толщины направляющей рамы и заканчивая колесными уплотнениями. У нас есть выбор по объему двигателя, крутящему моменту и мощности, а также по объему топливного бака.
Будут ли автопарки иметь аналогичные спецификации для аккумуляторов для электромобилей?
В эти первые дни OEM-производители принимают большинство решений по спецификациям аккумуляторных электрических грузовиков, но в конечном итоге автопаркам будет предложен выбор.
«OEM-производители и автопарки все еще находятся на подъеме кривой обучения электромобилям», — сказал Рик Михелик, директор по новым технологиям в Североамериканском совете по эффективности грузовых перевозок и бывший инженер по характеристикам транспортных средств в Peterbilt.
«У OEM-производителей еще нет ответов на все вопросы. Потребуется несколько лет, чтобы конкретизировать все варианты, но я ожидаю, что у автопарков в конечном итоге будут варианты, когда дело доходит до аккумуляторов».
Различные типы батарей и химический состав со временем окажутся более подходящими для одних приложений, чем для других. Литий-титан-оксидные (LTO) батареи, например, можно быстро заряжать и хорошо реагировать на рекуперативную зарядку, но они имеют низкую удельную энергию (они тяжелее). С другой стороны, никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи легче и имеют большую емкость. Они хорошо подходят для приложений дальнего радиуса действия, но они относительно новые для рынка и все еще находятся в стадии разработки.
Различные химические вещества имеют компромиссы между весом, емкостью, производительностью, возможностью быстрой зарядки, упаковкой и возможностью вторичной переработки. Для некоторых типов батарей требуются различные системы управления батареями и/или системы управления температурным режимом, что может привести к дополнительным затратам и определенным требованиям к упаковке грузовика.
Различные типы батарей лучше подходят для определенных приложений по разным причинам.
Предоставлено: American Battery Solutions
«В зависимости от того, что вы собираетесь делать с аккумулятором, вы можете выбрать разный химический состав для разных применений, даже в пределах одного парка», — сказал Джон Уорнер, директор по работе с клиентами American Battery Solutions, выступая на заседании Исследовательской группы на ежегодном собрании Совета по технологиям и техническому обслуживанию Американской ассоциации грузоперевозок в 2022 году в Орландо, Флорида.
Производительность имеет значениеВарианты спецификаций на данный момент обязательно ограничены, но в конечном итоге вы сможете рассмотреть компромиссы в спецификации батареи, такие как возможность быстрой зарядки для использования преимуществ рекуперативной зарядки и возможности зарядка или более тяжелая батарея, где вес не имеет большого значения.
Размер и вес батареи являются серьезными проблемами, поэтому оптимизация батареи для приложения имеет решающее значение.
Уорнер сравнил машину для доставки посылок с мусоровозом и грузовиком для дальних перевозок класса 8. Он отметил, что транспортное средство для доставки посылок будет потреблять около 1,3 киловатт-часа на милю. Для пробега в 150 миль ему потребуется батарея емкостью около 115 кВтч. Мусоровоз, очевидно, тяжелее, будет иметь скорость около 0,6 мили на кВтч. Его батарея должна быть около 166 кВтч, чтобы выполнить дневную работу.
«По мере увеличения веса автомобиля увеличивается потребность в энергии», — сказал Уорнер. «Вы также должны предусмотреть некоторые непредвиденные обстоятельства для жаркой или холодной погоды и некоторый резерв. Но если вы можете положиться на рекуперативную зарядку, как в приложениях с высокой скоростью остановки и запуска, таких как вывоз мусора или доставка посылок, выбор химического состава батареи, оптимизированного для регенеративной зарядки, может позволить вам обойтись меньшим и более легким аккумулятором в целом».
Когда вы начинаете рассматривать различные химические вещества, представленные на рынке, вскоре становятся очевидными плюсы и минусы каждого из них.
В краткосрочной перспективе выбор будет ограничен тем, что устраивает OEM-производителей, но автопаркам необходимо будет быстро ознакомиться с предложениями и их потенциальными преимуществами.
На этом фото предсерийный вариант аккумуляторно-электрического грузовика класса 8. Аккумуляторы теперь устанавливаются между направляющими рамы для дополнительной защиты и экономии места на раме.
Фото: Джим Парк
«Автопаркам необходимо будет понимать параметры, связанные с высоковольтными батареями, и то, как они будут вписываться в эксплуатацию», — сказал Рауль Баттиста, менеджер по альтернативным энергосистемам в Penske Truck Leasing, сопредседатель. на той же сессии Исследовательской комиссии.
Например, основан ли жизненный цикл батареи на времени, часах, милях или пропускной способности? Влияет ли быстрая зарядка постоянным током на вашу гарантию? Эти и другие факторы следует учитывать при принятии решения о применении вашего автомобиля и потребностях в аккумуляторе.
Упаковка — еще одна интересная часть уравнения. Настоящие аккумуляторные элементы, используемые в коммерческих батареях для электромобилей, очень похожи на типичную батарею для фонарика размера AA. Сотни или тысячи из них соединены вместе и упакованы в модули стандартной емкости. Количество модулей, которые вы получите, зависит от требуемой емкости и доступного места на шасси, а количество энергии, которое вы можете упаковать в модуль, зависит от форм-фактора ячейки.
То, как отдельные аккумуляторные элементы упакованы в модули, влияет на требуемое пространство в грузовике, а также на способность нагревать или охлаждать аккумулятор по мере необходимости.
Кредит: American Battery Solutions
Обычные формы включают цилиндрическую, призматическую и пакетную формы, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы. Цилиндрические элементы считаются очень безопасными и одними из самых дешевых в производстве, но они имеют самую низкую эффективность упаковки и, следовательно, относительно более низкую плотность энергии, чем другие формы.
Пакеты легче и эффективнее упаковывают. Они хорошо поддаются терморегулированию из-за большой площади поверхности и тонкого корпуса, но их легко пробить.
Призматические элементы обеспечивают высокую эффективность упаковки и не уступают большинству других форм элементов в отношении безопасности, управления температурным режимом и удельной энергии.
«На самом деле не существует универсального решения, — сказал Уорнер. «С точки зрения производителя аккумуляторов все зависит от того, что вы собираетесь делать с аккумулятором».
Тип ограждения важен, подчеркнул Уорнер. «Что это за ограждение? В какую среду входит? Как мы можем защитить его от сбоев? Его положение на транспортном средстве защитит его или выставит напоказ?»
Это будет спецификацией для автопарков, чувствительных к длине колесной базы, собственному весу и конфигурации грузовика. Профессиональные транспортные средства могут быть особенно сложными, учитывая требования к весу и пространству на раме бортовых орудий.
Место размещения аккумуляторов на грузовике может повлиять на вес моста, а также любых вспомогательных компонентов, установленных на раме.
Фото: Джим Парк
Часть проблемы в настоящее время связана с количеством систем и стандартов. Производители аккумуляторов могут разрабатывать системы, подходящие для любого применения, а не только для грузовых автомобилей. Однако в какой-то момент необходимость управления производственными затратами потребует определенных конфигураций упаковки. Те требуют стандартов. Там нет недостатка в стандартах. Уорнер сразу же перечислил пять. А у Европы и Китая другие стандарты, чем у нас в Северной Америке.
Вес батареи и электромобилей Вес батареи является дополнительным и очень проблематичным фактором. Выступая на отдельной технической сессии на собрании TMC, Билл Блим, старший вице-президент по обслуживанию автопарка в компании, занимающейся грузоперевозками и логистикой, NFI, поделился фактическим весом транспортных средств и аккумуляторов из своего собственного парка предсерийных аккумуляторно-электрических тягачей класса 8 от Freightliner.
и Volvo Trucks.
«Пятьдесят миль диапазона потребуют около 100 кВт/ч энергии, что сейчас весит 1375 фунтов», — сказал он. «Я позволю вам переварить это на секунду, и вы сможете посчитать для более дальних расстояний».
Другие веса и диапазоны, которые он упомянул в своей презентации, включали:
- 235 миль (480 кВтч) = 6600 фунтов
- 275 миль (565 кВтч) = 7768 фунтов
- 350 миль (750 кВтч) = 10 300 фунтов
Что касается трактора в сборе, по словам Блейма, типичная дизельная дневная кабина в его парке весит около 15 600 фунтов, а электрическая дневная кабина с пробегом в пару сотен миль весит около 22 000 фунтов. Что касается грузовиков, которые он заказал с запасом хода 350 миль, он сказал, что они склонят чашу весов на 29 миль.000 фунтов без водителя и без прицепа.
Аккумуляторы для систем безопасности и электромобилей Пожары аккумуляторов, хотя сегодня они относительно редки из-за нехватки электромобилей на дорогах, являются серьезной проблемой для владельцев транспортных средств, а также для аварийно-спасательных служб.
Баттиста отметил, что литий-ионный аккумулятор может загореться через несколько часов или даже дней после повреждения.
«Их чрезвычайно трудно потушить, а из-за огромного количества энергии в коммерческих аккумуляторных системах они могут снова и снова вспыхивать», — сказал он. «Они выделяют горючие и вредные газы, и существует риск загрязнения окружающей среды из-за загрязнения сточных вод от пожаротушения».
Даже выход из строя одной ячейки аккумуляторной батареи может привести к аварии на уровне транспортного средства. Батареи подлежат краш-тестам, как и резервуары для хранения дизельного топлива, природного газа и водорода. Но стандарты краш-тестов для BEV все еще находятся в стадии разработки.
«Сейчас я работаю над многими комитетами по стандартам, потому что они еще не написаны», — сказал Уорнер.
Безопасность аккумуляторов на уровне стандартов не будет проблемой для автопарка, если только они не будут сертифицированы. Тем не менее, автопарки должны быть в курсе процедур пожаротушения потенциальных пожаров в цехах или после аварий, а также при работе с службами экстренного реагирования и населением в целом.
Следующей большой надеждой на аккумуляторы являются твердотельные. Они находятся в стадии разработки, и все надеются, что они увенчаются успехом. Современные литий-ионные батареи содержат жидкий электролит; в твердотельных батареях используется твердый электролит. Это делает твердотельные батареи легче, с большей плотностью энергии и, следовательно, с большей дальностью полета на фунт. Также они быстрее перезаряжаются. Твердотельные батареи распространены в небольших устройствах, таких как компьютеры и сотовые телефоны, но оказалось, что масштабировать батареи до размера и емкости, необходимых для автомобилей, не говоря уже о коммерческих транспортных средствах, сложно.
Перспектива получить лучшую батарею прямо за горизонтом заставляет покупателей электрических грузовиков нервничать. Никто не хочет вкладывать большие средства в то, что может оказаться брошенной технологией. К счастью, по словам Уорнера, до коммерческого развертывания твердотельных батарей еще несколько лет.
«Я думаю, вы увидите, как некоторые автопроизводители будут играть с каким-то мелкосерийным производством, вероятно, в 2025–2026 годах, но это будет больше похоже на 2030 год, когда он расширится до остальной части отрасли», — сказал он.
Он отметил, что это будет происходить поэтапно, начиная с своего рода гибрида с металлическим анодом и, возможно, с гелем или полужидким электролитом.
Замена и утилизация аккумуляторов электромобилей Автопарки в конечном итоге столкнутся с тем, что делать с изношенными или просроченными аккумуляторами, у которых снижена способность удерживать заряд. В то время как батареи в настоящее время составляют огромную часть общей стоимости электромобиля, цены на них снижаются, поэтому есть вероятность, что сменные батареи, на которые вы будете смотреть, будут легче, мощнее и дешевле. Но вы, вероятно, не получите выгодную сделку по обмену существующих батарей, потому что они могут устареть к моменту обмена.
Эксперты говорят, что эти батареи будут востребованы в качестве стационарных накопителей энергии, и они могут быть уменьшены в размерах для работы в небольших устройствах. Пока еще слишком далеко, чтобы ясно увидеть, для чего будут использоваться ваши нынешние аккумуляторы, но автопаркам в конечном итоге придется принимать решения о характеристиках своих аккумуляторов.
Самое подходящее время, чтобы начать осваивать аккумуляторы для электромобилей.
Номенклатура аккумуляторов EV: Алфавитный набор акронимов
В настоящее время в эксплуатации находятся различные аккумуляторы. Все они находятся под эгидой литий-ионных аккумуляторов и хороши в разных вещах, но универсального решения нет. Некоторые из них существуют уже некоторое время и постоянно совершенствуются. Некоторые из них новые и находятся на переднем крае. Другие представляют собой гибриды двух или более различных химических элементов или структур. Вы увидите больше этих аббревиатур в будущем.
- NMCA – никель-марганцево-кобальтовый алюминий
- NMC – никель-марганцево-кобальтовый
- LTO – титанат-оксид лития
- SS – твердый
- LFP – литий-железо-фосфат
- NCA – никель-кобальт-алюминий
- LI – литий-ион
High -плотность энергии, перезаряжаемые литий-металлические батареи с длительным сроком службы — ScienceDaily
Исследования, проведенные группой Vilas Pol Energy Research (ViPER) Университета Пердью, показывают перспективность разработки перезаряжаемых литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии и решения проблемы нестабильности электролитов на основе эфира при электрохимическом окислении.
Исследование было опубликовано в выпуске
Основное внимание ViPER Group уделяет разработке и производству материалов большой емкости для более безопасных литий-ионных, литий-серных, натрий-ионных, твердотельных и сверхнизкотемпературных аккумуляторных систем следующего поколения.
«Быстрый рост технологий накопления энергии, направленный на снижение предлагаемых целей по выбросу углерода, и огромный спрос на системы накопления энергии также существуют на рынках бытовой электроники и электромобилей. Они требуют литиевых батарей следующего поколения с более высокой плотностью энергии с улучшенными безопасности», — говорит Вилас Пол, профессор химического машиностроения, который с 2014 года руководил ведущими лабораториями Purdue по производству аккумуляторов, электрохимическим и термическим испытаниям на безопасность.
«С точки зрения фундаментальных исследований новых технологий LMB крайне важно тщательно разработать подходящую химию жидких электролитов, которая работает с многообещающими анодами и катодами», — сказал Пол.
В своем исследовании ученые продемонстрировали, что электролит на основе эфира с низкой концентрацией может успешно выдерживать длительную работу под высоким напряжением (4,3 В) практического LMB в промышленных конфигурациях при использовании сильно неполярного дипропилового эфира в качестве растворителя электролита.
«Осуществление долгосрочной циклической работы металлического литиевого анода и высоковольтного катода одновременно с разбавленным электролитом на основе эфира является основной задачей в этом исследовании», — сказал Ли. «Простые эфиры обладают плохой устойчивостью к окислению, несмотря на их приемлемую совместимость с литий-металлическим анодом.
Корреляции были дополнительно интерпретированы с помощью детального моделирования классической молекулярной динамики (МД) и расчетов теории функционала плотности (DFT) в сочетании с мультимодальным экспериментальным анализом. Было продемонстрировано, что регулирование сольватной структуры электролитов на основе эфира может изменить порядок разложения сольватных частиц и селективно сформировать надежную защиту на поверхности катода. Он также регулирует состав поверхностного двойного электрического слоя, чтобы предотвратить окисление эфира.
Этот уникальный подход к подавлению кинетики отличается от традиционных стратегий, таких как использование электролита сверхвысокой концентрации или введение молекулярного фторирования для повышения стабильности электролита, что резко увеличивает стоимость батареи.