Нормальная плотность электролита в аккумуляторе зимой: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Почему АКБ зимой работает хуже? Подготовить аккумулятор на зиму.

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

 

Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

  • внутреннее сопротивление
  • напряжение
  • емкость
  • отдача

1. Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры:

Температура, °С Удельное сопротивление электролита Ом·см
+ 40 0,89
+ 25 1,28
+ 18 1,46
0 1,92
–  18  2,39

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза.

2. Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С  дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках. 

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.

12,24 В — заряде 50%,

11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

4. Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле 

C=Ip*tpгде С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

5. Отдача по емкости

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Выводы

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов.

В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч  до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством Optimate или Battery Service — данные зарядные устройства имеют режим хранения и не требуют отключения от акб после окончания процесса зарядки акб.

 

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством. 

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее — это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Ссылки по теме

Оптимальная плотность электролита! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва

Мы часто сталкиваемся с вопросом об эксплуатации автомобильных аккумуляторов, число автовладельцев возрастает, и, конечно, весь круг автолюбителей знает, что аккумулятор не работает без электролита. Плотность данного вещества зависит от многих факторов, но принято считать, что оптимальная плотность электролита составляет 1,26 г/см3.

По плотности электролита можно установить, в каком состоянии находится батарея. В том случае, когда АКБ плохо держит заряд, нужно проверить концентрацию жидкости внутри нее. Когда батарея находится в рабочем состоянии, вода постепенно испаряется, что способствует большей концентрации электролита, а это оказывает отрицательное влияние на состояние аккумуляторной батареи.

Отрицательно влияет на АКБ как повышенная, так и пониженная плотность электролита. Излишняя плотность активирует химические процессы, протекающие в батарее постоянно. Из этого следует быстрое разрушение пластин и снижение срока службы аккумулятора.

Единой рекомендации оптимальной плотности электролита не существует, потому что его плотность зависит от критических значений температуры в определенных регионах, для каждого из которых есть свое собственное значение.

  • В условиях Крайнего Севера плотность электролита должна составлять не менее 1,29 г/см3;
  • Для большей части территории РФ приемлем показатель 1,26– 1,27 г/см3;
  • В теплых районах нормальная плотность составляет 1,23–1,25 г/см3;
  • Минимальным значением является показатель 1,23 г/см3.

Опираясь на эту статистику, можно расценивать показатель 1,26 г/см3 как оптимальный. При заливке электролита готовить раствор рекомендуется, опираясь на минимальный показатель данных диапазонов, а для щелочного аккумулятора плотность содержимого должна составлять около 1,2 г/см3.

Прибор для измерения плотности электролита называется денсиметр. Выполнить проверку плотности можно и с помощью вольтметра.

К каждой АКБ прилагается инструкция по эксплуатации, в которой описаны материалы АКБ, технология изготовления АКБ, а также, к какой категории относится данная АКБ.

Аккумуляторные батареи бывают обслуживаемыми, малообслуживаемыми (на протяжении длительного времени не требующие доливки воды) и необслуживаемые.

К сожалению, не всегда удается уследить за состоянием акб и вовремя его обслуживать. Если жидкость в аккумуляторе поменяла цвет, это значит, что упала плотность и необходимо слить и заменить электролит.

Более подробно узнать информацию об электролите и его замене можно в статье «Замена электролита в аккумуляторе».

Наша компания производит целый ряд устройств для обслуживания аккумуляторных батарей и контроля электролита. Вся продукция производства предприятия «KRONVUZ» выполнена по высоким технологиям, что способствует бесперебойной эксплуатации длительное время.


Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:

как проверить и повысить плотность электролита


Владельцам автомобилей знакома ситуация, когда нужно срочно спешить на работу. После того, как отключили сигнализацию и удобно расположились в кресле, начинаете поворачивать ключ зажигания. Вместо победного рева, сигнализирующего, что колесница готова отвезти в пункт назначения, слышите неуверенные хрипы. В чем причина?

Возможна это проблема глубже накопителя, а именно в химической среде, в которой при прохождении тока элементы распадаются на составные вещества, как следствие получается энергия! Как проверить уровень электролита в аккумуляторе и зачем это делать, рассказываем.

Какая густота должна быть в энергосберегателе

Чтобы выяснить необходимое, нужно знать два фактора:

  1. Климатическая зона.
  2. Эксплуатационные требования.

Где зимы долгие и суровые, чтобы не дать замёрзнуть батарейке, плотность в аккумуляторе должна соответствовать таким цифрам 1,29 г/см3, при температуре на улице ниже -50 градусов.

В широтах с умеренным климатом норма для раствора в 1,25г/см3. Где зимы холодные, но все же щадящие — температура до -30 градусов, необходимо повысить плотность в аккумуляторе на 0,01г/см3, а в жарких тропических зонах понизить на то же значение. Но следует учитывать факт, чем меньше густота в зарядке 100%, тем дольше жизнь батарейки.

Помните, что сера, при недостаточной плотности, может замерзнуть зимой, а летом закипеть.

Дополнительные рекомендации

Важно знать не только, как проверить плотность аккумулятора с помощью ареометра, но и правила внесения поправок к показанию прибора в конкретных температурных условиях. Оптимальная температура электролита для измерения его плотности составляет +15 — +25˚С, но если приходится выполнять эту процедуру при более высокой или низкой температуре, то показания необходимо корректировать.

Температура электролита (˚С) Поправка к показаниям ареометра
— 45 — 0,04
— 30 — 0,03
— 15 — 0,02
0 0
+ 15 0
+ 30 + 0,01
+ 45 + 0,02
+ 60 + 0,03

Не следует выяснять, какая плотность в аккумуляторе, после того как туда недавно была долита вода, или после неоднократных попыток запуска стартера. После выполнения всех процедур тщательно промойте ареометр водой.

Принцип действия накопителя

Прежде чем понять, как плотность электролита в акб взаимодействует и дает энергию, разберемся с самой гальванической системой. Советские ученые утверждают, что за период от полного цикла заряда и разряда проистекает около 60 реакций. Но главная из них, когда сульфат-ионы в католите превращаются в сульфат свинца, из-за того, что оксид свинца и свинец на аноде отнимают часть ионов из серной кислоты.

Как итог образуется вода, а сульфат ионы уходят в щелочные растворы. Во время понижения заряда — концентрация щелочи падает, при показателях энергии в 0% между свинцовых пластинок остается дистиллированная вода, а при показателях в 100% Н2О становится больше.

Из-за чего густота падает? Сульфат свинца не всегда истощается от разрядки. Если посмотреть на внешнюю составляющую батареи при минусовой температуре можно заметить белые пятна сульфата свинца. Со временем они превращаются в крошки и осыпаются, не принимая дальнейшего участия в работе!

Из-за чего густота повышается? Щелочной раствор содержит в себе не только серу, но и воду. Во момент зарядки протекает еще один малозаметный процесс — электролиз влаги. Поэтому необходимо дождаться кипения АКБ, католита станет меньше, а его концентрация станет больше.

Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости

Любой электролит представляет собой не что иное, как химическую смесь, состоящую из дистиллированной воды и серной кислоты в определенной пропорции: вода 65%, 35% — кислота. Именно такое процентное соотношение и позволяет электролиту осуществлять накопление электрического заряда без нанесения урона чувствительным свинцовым пластинам АКБ.

В процессе постоянной эксплуатации батареи происходят постоянные изменения плотности электролита, что определенным образом может сказаться на ее рабочих функциях. Само понятие плотности, кстати, означает не что иное, как процентное соотношение серной кислоты к дистилляту.

Это интересно: Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством

Если уровень серной кислоты внутри аккумулятора становится слишком высоким, это может печально закончиться для его пластин. Бывают ситуации, когда кислота попросту разъедает свинец, и пластины разрушаются.

Если же кислоты слишком мало, это означает, что АКБ разряжена или близка к тому, чтобы разрядиться полностью. Аккумулятор не может работать в режиме той емкости, которая указана в его технических характеристиках. Например, энергии может просто не хватить в условиях холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.

Также, если водитель долго пытается ездить на разряженном аккумуляторе, процесс оседания сульфатов на пластинах неизбежен. На них образуется плотный белый налет, убрать который порой бывает весьма проблематично. При критичном уровне сульфатов произойдет либо разрушение пластин, либо короткое замыкание. Потребуется десульфатация аккумулятора.

Нормальный уровень щелочного раствора

Первой причинной неисправности АКМ может быть густота серы, в зависимости от уровня заряда батареи, климатических условий, она будет соответствовать разным данным. Обычные рабочие параметры равны от 1,24 до 1,30/см3. Как определить густоту католита?

В этом поможет измерительный датчик — ареометр. При высоких градусных показателях климата концентрация падает, измерять лучше спустя 10 часов после работы автомобиля. Если не ухаживать за батарейкой может появиться сульфатация она является причиной преждевременного старения АКБ.

Техника безопасности во время работы с электролитом

При взаимодействии с этой опасной кислотой не следует пренебрегать правилами безопасности!

  1. Спецодежда обезопасит тело от ожогов. Важно использовать те вещи, которые не жалко. При контакте с тканью — сера разрушает материю. Но лучше пусть это будет ткань, чем кожа. Не следует пренебрегать специальными очками и маской для лица. Вещество выделяет ядовитые пары, они могут быть источниками таких заболеваний, как язвы и вызывать желудочно-кишечные кровотечения. Проводите операции с щелочным раствором на улице или в хорошо проветриваемых помещениях!
  2. Помните, что это взрывоопасное вещество! Недопустимо работать рядом огнем!
  3. При заряде батареи правильно подключите к источнику питания. Не путайте полярность!
  4. Отверстия для залива оставляйте открытыми, так вы исключаете возможность само воспаления аппарата!

Как узнать плотность электролита?

Для контроля плотности электролита используется простой прибор – ареометр. Это-прозрачная трубка с грушей для отбора электролита, в которой плавает грузик-указатель заранее заданной плотности. Напротив этого грузика проградуирована шкала – соответственно, в зависимости от соотношения плотностей грузика и проверяемого электролита он будет указывать на разные деления шкалы, что нам и нужно. Примерно так же, но гораздо более грубо работают встроенные «глазки» — всплывающий в плотном электролите зеленый шарик становится виден в световоде индикатора, если же он тонет (плотность упала) – в глазке чернота.


Устройство ареометра

Поскольку плотность электролита ощутимо зависит от его температуры, лучше всего измерять ее на теплом аккумуляторе. Если же такой возможности нет, принимаются следующие поправки:

ТемператураПоправка к плотности
-55…-41-0,05
-40…-26-0,04
-25…-11-0,03
-10…4-0,02
5…19-0,01
20…300
31…45+0,01

К измерению плотности приступают, когда батарея полностью заряжена. Носик ареометра опускается в банку, затем грушей в него забирается электролит. По указателю определяется текущая плотность. Если уровень в пределах нормы, то и плотность должна соответствовать нормальной.

Утилизация

После завершения эксплуатационного срока количество вредных паров, источаемых из уже не герметичного корпуса увеличивается. Чтобы не загрязнять окружающую среду и не нарушать федеральные законы, не стоит выбрасывать отработанный АКМ в мусорный бак.

На общей свалке такая вещь будет постепенно наносить вред окружающей среде. В состав автомобильной батарейки входят такие токсичные элементы как: пластик, тяжелые металлы, сера. Пластик разлагается больше 100 лет, а кислота просачивается в почву и делает ее безвозвратно непригодной для жизни растений!

Комбинация тяжелых металлов и химических элементов создают фильтрат — жидкость, обладающая едким, неприятным ароматом, которая просачивается в грунтовые воды, это отправляет питьевую воду не только людей, но и животных и растений. Как следствие — овощи содержат огромное количество нитратов и вредных микроэлементов.

Чтобы избежать загрязнения планеты и предотвратить умирание местной флоры и фауны, необходимо сдать АКБ в пункт приема переработки отработанных энергосберегателей! Отработанные католиты ни в коем случае не стоит сливать в канализацию. Его можно тоже сдать в пункт вторичной переработки и самостоятельно с помощью тазика и соды нейтрализуйте вредные для природы элементы!

Меры предосторожности

• Соблюдайте максимальную осторожность при работе с электролитом: все действия выполняйте в защитных очках и резиновых перчатках. • При самостоятельном разведении электролита обязательно следует добавлять кислоту в воду, но не наоборот! Эти жидкости имеют разную плотность, и результатом ошибки могут стать серьезные ожоги. • Запрещено переворачивать АКБ вверх дном, т.к. вследствие этого активная поверхность пластин может осыпаться и вызвать короткое замыкание. • Заранее подготовьте емкости для слива старого электролита и приготовления новой смеси. • Предварительно проверьте пластмассу, которую будете использовать для запайки отверстий, на стойкость к электролиту. • Помните, что заряженный аккумулятор будет иметь большую плотность.

Чем и как проверяют густоту католита

Как проверить плотность аккумулятора? Установите его на горизонтальную плоскость, чтобы избежать шатания. Проведите чистку прибора, для этого нужно аккуратно избавить крышку от производственной пыли и грязи. Используя ненужную ткань и мокнув ее в раствор соды, предотвратите возможный отход вещества от пробки!

Теперь можно узнать плотность. Легче сделать это на приборах с прозрачными сторонами. По их состоянию будет понятно, находится ли вещество в нужном состоянии. Если стенки прибора матовые, возьмите прозрачную трубку, окуните в отверстие пока не достигнете упора, верхнюю пустую часть трубки прикройте пальцем. Когда ее извлечете, обратите внимание на сколько проводник тока выше свинцовых пластинок.

Нормальная высота не меньше 10мм, но не больше 15мм. Если в одном из отсеков химического вещества меньше нормального из-за электролиза, долейте немного дистиллированной жидкости.Перед замерами зарядите коробку на максимум до состояния кипения, на современных зарядках подача прекращается автоматически. Так вы избежите неверных искаженных результатов.

С помощью ареометра — измерительного устройства, которое выглядит как колба с грушевидной емкостью для забора жидкости, зачерпните электролит. В зависимости от данных, грузик с делениями либо поднимается, либо опустится, это коррелируется от полученных результатов.

Как пользоваться ареометром

  1. Соберите конструкцию, если только что купили измерительное устройство. Сделать это довольно просто — поплавок погрузите в пипетку, на один конец наденьте грушу, на другой пробку с измерительной иглой.
  2. Грушу нужно сжать и окунуть пипетку в щелочную среду. Постепенно ослабляйте сжимание груши и достигнув наполнения сосуда до такого состояния, когда маячок будет спокойно плавать по вертикали.
  3. Правильные результаты можно получить только при соприкосновении с жидкостью.
  4. После завершения процесса тщательно промойте весь прибор. Так он прослужит дольше и не будет искажать результаты замеров.

Другой способ

Еще один способ, более быстрый, как проверить плотность аккумулятора, при помощи оптического рефрактометра. Он не только удобнее, но и способен измерить предел замерзания жидкостей. Чтобы получить замер, капните на нужное место и прижмите каплю прозрачным стеклом. Затем с помощью рефрактометра посмотрите на свет и получите данные о плотности. Некоторые считают, что такой способ точнее, чем замеры с помощью ареометра.

Как проверить батарею автомобиля мультиметром

Как проверить плотность аккумулятора альтернативным аппаратом? Узнать данные поможет мультиметр — универсальное устройство для измерительных операций. С его помощью можно избежать удара тока, забивая гвоздь в стене, он укажет наличие вольтажа в заданном участке поможет узнать значение сопротивление температуры, и еще одна особенность при отсутствии других приборов поможет измерить плотность электролита в накопителе, но не даст такие точные данные как профильные датчики. Как пользоваться?

  1. Соберите измеритель. К корпусу подсоедините провода. Тестирующий прибор переведите в режим вольтметра.
  2. Переключатель поверните на 20В. Как результат тестер будет демонстрировать значения ниже этих цифр.
  3. Соедините кабеля с выходами батареи. Черный к отрицательной клемме, красный к положительной.
  4. При полностью заряженном накопителе рабочие значения будут 12,7В, если цифры меньше значит источник заряжен не полностью и состояние концентрата не соответствует норме.

Измерение уровня католита самодельным прибором

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях — соорудите самодельный прибор для замеров. Для создания такого тестера повторите конструкцию ареометра.

  • Нужен поплавок, он послужит основой поделки.
  • Резервуаром может служить пробирка или любая альтернатива.
  • В емкость насыпьте сыпучий материал, подойдет даже пшено!
  • Затем отметьте числовые границы. Опустите емкость в жидкость, в месте, где вода будет соответствовать уровню поставьте отметку 1 это будет означать что жидкость имеет концентрацию в 1г/см3.


ПРОВЕРИТЬ АККУМУЛЯТОР АВТОМОБИЛЯ?

Комплексная проверка аккумулятора

Далее будет рассмотрено:

  • Как проверить состояние аккумулятора автомобиля
  • Как проверить заряд аккумулятора автомобиля мультиметром
  • Как проверить емкость автомобильного аккумулятора ареометром
  • Если у вас нет ареометра, то как проверить емкость аккумулятора мультиметром, смотрите по таблице уровня заряда SoC
  • Почему замерзает аккумулятор зимой?

Проверка аккумулятора

Похожиестатьи

Как получить 42500 тенге, все способы

ЕСП в Казахстане: ответы на часто задаваемые вопросы?

Загрузить еще

Проверка АКБ начинается с осмотра очевидных проблем, таких как уровень электролита; коррозия или обрыв кабеля; коррозия клемм и зажимов-контактов; обрыв ремня генератора; заледенение электролита; ослабление зажимов-контактов; грязная и мокрая крышка АКБ; протечки и трещины в корпусе АКБ, вздутие АКБ; повреждение проводов, клемм, зажимов

Если уровень ниже верхней части пластин нужно долить дистиллированной воды перезарядить аккумулятор, дать остыть до комнатной температуры и снова долить воды. Пластины должны быть покрыты электролитом для предотвращения сульфатации и внутреннего взрыва пластин. Какой должен быть уровень электролита смотрите обслуживание АКБ

Если электролит вытек из аккумулятора смотрите как долить электролит и отрегулировать плотность в ячейке.

Индикатор заряда аккумулятора

В современных стартерных аккумуляторах вмонтирован индикатор заряда аккумулятора. Он показывает уровень электролита, уровень заряда. Индикатор находится в одной ячейки и показания в других ячейках могут отличаться, показывает заряд в норме аккумулятора даже при падении уровня SoC ниже 25%. Индикатор показывает уровень электролита и полный разряд.

Индикатор аккумулятора

Работа индикатора аккумулятора основана на том же принципе, что и работа ареометра. Внутри индикатора есть погружная камера в электролит, внутри нее плавают два шарика красного и зеленного цветов. Красный шарик не тонет в жидкости, а зелёный шарик имеет массу 1 г.

  • При наличии заряда и достаточного уровня красный шарик плавает на поверхности электролита в камере и упирается в конусную линзу, а зелёный шарик при плотности электролита большей 1,1 г/куб.см не тонет и находится в фокусе увеличивающей линзы.
  • При плотности электролита ниже 1,1 г/куб.см (означает что аккумулятор полностью разряжен) зелёный шарик опускается на дно.
  • При испарении электролита ниже уровня камеры заполнения где находятся шарики, красный шарик попадает в фокус увеличивающей линзы.
Как проверить напряжение аккумулятора

Как проверить заряд аккумулятора мультиметром?

Проверка АКБ мултиметром поможет вам определить напряжение, уровень заряда и даже плотность. Аккумулятор не должен заряжаться или разряжаться в течении 4 часов, в противном случае удалите поверхностный заряд. Включите мульти метр в режим измерения постоянного напряжения (DVC), диапазон установите (в поле DVC на значение 20) выше максимального значения напряжения на заряженном аккумуляторе – 20 вольт. Далее подключите черный (COM) щуп мульти метра на минус аккумулятора, а красный (плюсовой) на плюс АКБ и посмотрите показания на дисплее мульти метра. Показания на дисплее со знаком минус говорят, что вы подключили полярность проводов мульти метра наоборот.

Для определения уровня заряда сравните показания на дисплее с Таблицей уровня заряда SoC. Не допускайте падение уровня заряда ниже 50%, это значительно сокращает срок службы аккумулятора.

В необслуживаемом сульфатированном аккумуляторе напряжение показывает выше чем на самом деле, поэтому следует провести тестирование нагрузочной вилкой для определения фактической производительности и емкости.

Поверхностный заряд

Поверхностный заряд появляется в следствие неравномерного распределения серной кислоты и воды вдоль поверхности свинцовых пластин. В результате заряда и разряда АКБ электролит проникает глубоко внутрь активного вещества, в следствии чего невозможно определить точную работоспособность аккумулятора. Напряжение будет больше реального.

  • Рекомендуемый метод: Для предотвращения стратификации (расслоения) электролита можно слегка встряхнуть АКБ для промешивания электролита и оставить АКБ на 5 часов для стабилизации при комнатной температуре, только после этого замерить напряжение
  • Включить дальний свет на 5 минут и после 10 минут проверить напряжение
Уровень заряда (SoC). Как проверить емкость аккумулятора автомобиля?

Уровень заряда (SoC) определяет количество заряда (оставшуюся емкость) в процентном соотношении от полного заряда, проверить заряжен ли аккумулятор автомобиля. Примерно проверить емкость аккумулятора мультиметром (смотрите показания в таблице). Глубина разряда (DoD) является инверсией уровня заряда (SoC) как показано ниже.

Чтобы узнать Уровень заряда (SoC):

  • Измерьте температуру электролита
  • Если аккумулятор в течении последних 4 часов не заряжался или разряжался, то можно использовать температуру воздуха
  • Нужно измерить с помощью ареометра плотность электролита в каждой ячейке аккумулятора, или напряжение АКБ с помощью вольтметра или мульти метра. Для определения берется самый низкий показатель
  • Если производитель не указал Уровень заряда (SoC), тогда смотрите ниже в таблице для типа своего АКБ. Если вы не знаете тип аккумулятора смотрите
Таблица уровня заряда SoC (разомкнутой цепи)
Мало обслуживаемый Гибридный (Sb/Ca) или Стандартный (Sb/Sb) аккумуляторы
Плотность электролита, г/куб.смНапряжение, вольт
Темпер-атура
градусов
100% SoC75% SoC50% SoC25% SoC0% SoC100% SoC75% SoC50% SoC25% SoC0% SoC
48,91,2491,2091,1741,1391,10412,66312,46312,25312,07311,903
43,31,2531,2131,1781,1431,10812,66112,46112,25112,07111,901
37,81,2571,2171,1821,1471,11212,65812,45812,24812,06811,898
32,21,2611,2211,1861,1511,11612,65512,45512,24512,06511,895
26,71,2651,2251,1901,1551,12012,65012,45012,24012,06011,890
21,11,2691,2291,1941,1591,12412,64312,44312,23312,05311,883
15,61,2731,2331,1981,1631,12812,63412,43412,22412,04411,874
10,01,2771,2371,2021,1671,13212,62212,42212,21212,03211,862
4,41,2811,2411,2061,1711,13612,60612,40612,19612,01611,846
-1,11,2851,2451,2101,1751,14012,58812,38812,17811,99811,828
-6,71,2891,2491,2141,1791,14412,56612,36612,15611,97611,806
-12,21,2931,2531,2181,1831,14812,54212,34212,13211,95211,782
-17,81,2971,2571,2221,1871,15212,51612,31612,10611,92611,756
Мало обслуживаемый
Кальциевый (Ca/Ca) аккумулятор
Необслуживаемый Кальциевый (Ca/Ca) илиAGM/Гелевый VRLA (Ca/Ca) аккумуляторы
Плотность электролита, г/куб.смНапряжение, вольт
Темпер-атура
градусов
100% SoC75% SoC50% SoC25% SoC0% SoC100% SoC75% SoC50% SoC25% SoC0% SoC
48,91,2641,2241,1891,1541,11912,81312,61312,31312,01311,813
43,31,2681,2281,1931,1581,12312,81112,61112,31112,01111,811
37,81,2721,2321,1971,1621,12712,80812,60812,30812,00811,808
32,21,2761,2361,2011,1661,13112,80512,60512,30512,00511,805
26,71,2801,2401,2051,1701,13512,80012,60012,30012,00011,800
21,11,2841,2441,2091,1741,13912,79312,59312,29311,99311,793
15,61,2881,2481,2131,1781,14312,78412,58412,28411,98411,784
10,01,2921,2521,2171,1821,14712,77212,57212,27211,97211,772
4,41,2961,2561,2211,1861,15112,75612,55612,25611,95611,756
-1,11,3001,2601,2251,1901,15512,73812,53812,23811,93811,738
-6,71,3041,2641,2291,1941,15912,71612,51612,21611,91611,716
-12,21,3081,2681,2331,1981,16312,69212,49212,19211,89211,692
-17,81,3121,2721,2371,2021,16712,66612,46612,16611,86611,666

Измерение плотности АКБ ареометром дает более точный результат уровня заряда SoC, чем измерение напряжения. Комбинируя оба метода можно:

  • проверить реальную емкость аккумулятора
  • определить сульфатацию аккумулятора, из-за которой аккумулятор будет быстро разряжаться, плохо заряжаться, не сможет держать заряд.
Как проверить плотность аккумулятора?

Ареометр

Ареометр не дорогой прибор и прост в использовании. Далее мы разберем, как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе

Смотрите выше Таблицу уровня заряда SoC

Схема использования ареометра

Использование ареометра:

  • Температура электролита не должна превышать предельную 48,9 (Смотрите выше Таблицу уровня заряда SoC), если больше остудите
  • Аккумулятор не должен заряжаться или разряжаться в течении 4 часов, в противном случае смотрите 3 Удаление поверхностного заряда, проводите измерения отсоединённого аккумулятора.
  • Удерживая пустой ареометр вертикально, сожмите резиновую грушу, вставьте наконечник в электролит в ячейке, и отпустите грушу. Начните со стороны положительной (+) клеммы.
  • Убедитесь в том, что на поплавках нет пузырьков, в противном случае впускайте и выпускайте электролит сжимая грушу, до полного их вытеснения
  • Запишите значение, ареометр должен стоять вертикально, а взгляд должен быть перпендикулярен ареометру. Плотность электролита должна быть между 1.100 и 1.300
  • При записи показаний указывайте номер ячейки
  • Выдавите электролит обратно в ячейку
  • Протестируйте все 6 ячеек несколько раз для точного определения плотности
  • Замерьте температуру электролита с помощью стеклянного термометра и запишите
  • Плотность ячеек не должна разнится на 0,03 г/куб.см, между самой низкой плотностью ячейки и самой высокой плотностью ячейки. При полном заряде не должна отличаться плотность ячеек на 0,01 г/куб.см указанного производителем (см. плотность и температуру на аккумуляторе). В противном случае читайте параграф 9.14, как долить электролит и отрегулировать плотность в ячейке
  • Чтобы определить SoC найдите значение температуры и плотности (Смотрите выше Таблицу уровня заряда SoC). За значение плотности используйте наименьшую плотность ячейки
  • После тестирования сполосните ареометр водой

Почему в аккумуляторе замерз электролит? При понижении заряда уровень сопротивления замерзанию снижается. Ниже приведена таблица

Температура замерзания электролита

при разнице SoC (уровня заряда) и DoD (уровня разряда)

SoC
процентов
DoD
процентов
Температура
Заледенения

градус

100%0-67
75%25-37
50%50%-23
25%75%-15
0100%-6,7

Тестирование под нагрузкой

Тестирование под нагрузкой имитирует резкое потребление тока в амперах, похожее на запуск двигателя при старте. Для проведения тестирования вам понадобится нагрузочная вилка. Ее цена довольно высока и поэтому рекомендуется проведение этого теста поручить автоэлектрику. Тестирование стоит не дорого, а в некоторых сервис центрах его проводят бесплатно.

Таблица теста нагрузочной вилкой

Температура
Электролита

градус

Минимальное
напряжение

под нагрузкой

вольт

37.8°9.9
32.2°9.8
26.7°9.7
21.1°9.6
15.6°9.5
10.0°9.4
4.4°9.3
-1.1°9.1
-6.7°8.9
-12.2°8.7
-17.8°8.5

Виды энергосберегателей

Малосурьмянистые

Это обычный свинцовый представитель автомобильных энергосберегателей. Состоит из свинца, а в пластины добавлен химический элемент — сурьма. Их легко заряжать и у них есть склонность к саморазряду и стремительному выкипанию воды.

Кальциевые

Электропроводящие элементы легированы кальцием, благодаря такому усовершенствованию не требуют постоянного контроля за уровнем электролита. Тряска в машине не повредит энергосберегатель из-за повышенной виброоустойчивости. Его сложно повредить перезарядкой могут выдерживать напряжение до 14,8В.

Из недостатков — слабы в отношении длительных разрядок, если энергия упадет до значения ниже 10,8В необратимо потеряет 50% от своей изначальной емкости. Такой энергосберегатель подойдет для людей, которые часто ездят на дальние расстояния.

Гибридные

Сочетает преимущества малосурьмянистых и кальцевых источников энергии. Выносливые к сильным разрядам и не фатально портятся от вскипания.

Проверка плотности тосола при покупке

При покупке плотность тосола определяют для того, дабы выявить подделку, самой примитивный из которых является вода, покрашенная в синий цвет. Продавец может предложить проверить охлаждающую жидкость при помощи особого ареометра: добротный тосол имеет плотность 1,073-1,079 г/см3. Впрочем такая проверка может ничего не дать. В подделке могут содержаться триэтиленгликоль, диэтиленгликоль либо пропиленгликоль, которые гораздо дешевле этиленгликоля, впрочем при этих составляющих плотность будет соответствовать норме. Вестимы случаи, когда для достижения нужных показателей в воду добавляли поваренную соль.Дабы не нарваться на подделку, необходимо приобретать тосол только в огромных магазинах.Качество тосола при покупке отменнее проверять при помощи лакмусовой бумажки, сходственный способ является самым подлинным. Опустите бумажку в тосол и сравните итог со шкалой, дабы определить рН раствора. Если бумажка стала розовой (рН=1-5), раствор содержит много кислоты и является подделкой, если бумажка купила синий цвет (рН=10-13), в растворе много щелочи, что говорит о подделке либо о некачественном тосоле. Зеленый цвет бумажки (рН=7-9) свидетельствует о том, что тосол может быть добротным.

Говоря о необходимости повысить плотность аккумулятора , мы, безусловно же, имеем в виду плотность электролита в аккумуляторных батареях. Повернул ключ два-три раза, и все – стартер не вертит. Исключительно если зажигание не отрегулировано.


Вам понадобится

  • – ареометр,
  • – электролит,
  • – зарядное устройство

Инструкция

1. В сходственных случаях, раньше каждого, проверьте, довольно ли заряжен ваш аккумулятор.Если он длинно стоял на хранении, снятый с автомобиля, абсолютно допустимо АКБ утратила свой заряд. Это явление именуется саморазрядом. Потеря заряда АКБ может быть и на эксплуатируемом автомобиле при определенном режиме движения.С понижением заряда батареи падает и плотность электролита. Эти два показателя узко взаимосвязаны. Поставьте аккумулятор на зарядку, и вы повысите плотность . Не позабудьте открыть пробки.Учтите, чем меньшим током вы будете заряжать вашу батарею, тем полнее и глубже вы зарядите аккумулятор. Для «55-го», скажем, оптимальным будет ток 2.75 А. 2. Проверьте плотность заряженной батареи. Если по истечении 10-12 часов ее плотность не достигла показаний 1.27 – 1.28 г/куб. см, вы не отслеживали кипения и выделения газов из банок АКБ – переходите к возрастанию плотности доливом свежего электролита.Для этого с соблюдением всех мер предосторожности резиновой грушей либо тем же ареометром поочередно из всякой банки забирайте электролит и сливайте в какую-либо стеклянную посудину. Дабы не переводить впустую свежий электролит, заберите и вылейте, в зависимости от потери плотности, из банки сразу несколько всасываний. 3. Восполняйте объем приготовленным свежим электролитом плотность ю 1.4 г/куб. см и периодично замеряйте изменяющуюся плотность . Тяготитесь к равным показателям во всех аккумуляторных банках.По окончании операции и окончательных замеров электролит в банках нужно перемешать. Для этого поставьте аккумулятор опять на зарядку малым током, не давая кипеть. Перемешиваться электролит будет и в аккумуляторе, установленном на автомобиле с работающим мотором. Видео по теме Обратите внимание! Никогда не пытайтесь повысить плотность аккумуляторных батарей доливкой в электролит концентрированной кислоты, какой бы низкой она ни была! Полезный совет Все работы, связанные с переливанием электролита, делайте в резиновых перчатках.

Уменьшение плотности электролита происходит в основном при полной разрядке аккумулятора. При этом возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора и уменьшается его емкость, что приводит к трудностям при попытке запустить мотор из-за снижения мощности стартера. Разглядим, как дозволено повысить плотность электролита.


Вам понадобится

Инструкция

1. Откройте пробки в верхней части аккумулятора и с поддержкой особого прибора, ареометра, измерьте плотность электролита. Для этого в стеклянную трубку, внутри которой находится поплавок, наберите электролит и по делению на поплавке определите его плотность. Если плотность поменьше, чем 1.12, то восстановить ее теснее вряд ли получится. 2. Всецело зарядите аккумулятор до того, пока не закипит электролит в банках. При этом значение плотности должно подняться до 1.26-1.28. Желанно осуществить несколько полных циклов зарядки-разрядки, для этого зарядите аккумулятор при помощи мелких токов, позже чего разрядите до 10.8 вольт, подключив на несколько часов сопротивление в 50 Ом либо лампу на 20-30 Ватт. 3. Позже этого перемножьте ток на время, в течение которого разряжался аккумулятор – таким образом, вы рассчитаете значение реальной емкости. Повторите каждый цикл еще раз. Позже этих манипуляций емкость и плотность обязаны увеличиться. Вновь измерьте плотность ареометром. 4. Если позже всех причисленных действий плотность электролита составляет менее 1.26, то скорректируйте ее с подмогой добавления электролита плотностью 1.40. Для этого грушей удалите часть электролита из аккумулятора, а взамен нее добавьте новейший электролит с высокой плотностью, пока плотность результирующего состава не достигнет требуемого значения. 5. Позже этого вновь зарядите аккумулятор малым током, не больше 2-х Ампер в течение получаса для того, дабы дать перемешаться электролиту. Вновь проверьте плотность и если она поменьше нормы, вновь добавьте электролит. Обратите внимание! Весьма не рекомендуется всецело сливать электролит из аккумулятора, от того что в этом случае дозволено замкнуть пластины мусором, тот, что отрывается от них и оседает на дне банки.

Если автомобильный аккумулятор стал слишком стремительно разряжаться, то рекомендуется проверить плотность электролита . Замерить и “подогнать” плотность электролита желанно также при резкой смене температуры.


Вам понадобится

  • спиртовой термометр и особый измерительный прибор (рис 1), состоящий из резиновой груши (поз. 1), одетой на стеклянную трубку (поз. 2). В противоположную сторону трубки вставлена резиновая пробка (поз. 4) с заборником (поз. 5). Внутри стеклянной трубки находится ареометр (поз. 3).

Инструкция

1. Для измерения плотности наполните с поддержкой резиновой груши стеклянную трубку электролитом через заборник приблизительно до половины высоты трубки. Ареометр должен вольно плавать в жидкости, не касаясь пробки, груши и боковых стенок колбы. Только в таком случае измерение плотности будет положительным. 2. Считайте значение плотности по цифровому значению на шкале, которая находится внутри верхней части ареометра, в месте контакта мениска электролита с трубкой ареометра. Позже измерения плотности и температуры откорректируйте полученные значения. 3. При температуре электролита , отличающейся от температуры 25 °С огромнее чем на 5 °С, получившуюся при замере величину плотности электролита измените с учетом температурной коррекции: на весь 1 градус по Цельсию делается коррекция в 0,0007 грамм на кубический сантиметр. Если поменьше, то поправку вычитаете, если огромнее — прибавляете. Либо, ориентируясь по дальнейшей таблице, определите, соответствует ли плотность электролита требуемым параметрам. 4. Но если нужных параметров в этой таблице нет (скажем, если нужно зимой замерить плотность электролита в аккумуляторе автомобиля), воспользуйтесь легкой, но приблизительной зависимостью: на всякие 15 градусов по Цельсию плотность электролита изменяется на 0.01 грамм на кубический сантиметр. Видео по теме Полезный совет Плотность электролита гораздо изменяется при увеличении либо уменьшении температуры, следственно перед замером плотности измерьте температуру электролита. Существуют ареометры со встроенными термометрами, что мощно упрощает процедуру измерения плотности и температуры электролита.

Плотность электролита снижается при разрядке аккумулятора, куда он заливается. Дабы поднять его плотность, попытайтесь зарядить аккумулятор до кипения в банках. Если позже этого плотность электролита не поднялась до надобного показателя, освободите в нем место и долейте серную кислоту.


Вам понадобится

  • ареометр, серная кислота либо концентрированный электролит, зарядное устройство.

Инструкция

1. Поднятие плотности электролита без доливания кислотыПервым знаком падения плотности электролита является разрядка аккумулятора. Для того дабы определить плотность, используйте ареометр. Для этого с его подмогой оттяните некоторое число электролита и по всплывающим поплавкам определите его плотность. Она должна составлять 1,27 г/см3, зимой она может быть чуть выше. Если плотность электролита поменьше нормы, подсоедините аккумулятор к зарядному устройству и заряжайте его до тех пор, пока электролит в банках не закипит. После этого разрядите его с поддержкой лампы, за это время измерьте ток разрядки и ее время. Перемножив эти значения, узнайте емкость аккумулятора и сравните ее с паспортной. Если она больше чем на 30% поменьше, то перезарядка не поможет. В обратном случае вновь зарядите аккумулятор и замерьте плотность электролита . Она должна прийти в норму. 2. Поднятие плотности электролита доливанием кислотыВ том случае, если 1-й способ не помог, и плотность электролита остается менее 1,27 г/см3, долейте кислоту. Для этого ареометром оттяните некоторое число электролита и залейте серную кислоту. Учтите, что ее плотность составляет 1,83 г/см3, и это дюже резкое вещество. В автомагазинах продается концентрат электролита плотностью 1,4 г/см3 – он больше неопасен, следственно отменнее используйте его. Доливайте концентрат, пока плотность не увеличится до надобного значения. Позже этого поставьте аккумулятор на зарядку с небольшим током (не больше 2 А) на 30 мин. За это время электролит всецело перемешается. Вновь проверьте плотность во всех банках. Она должна быть идентичной и соответствовать нормам. Если плотность все еще мала, повторите операцию вновь. 3. Специальную осторожность соблюдайте при работе с серной кислотой. Не допускайте ее попадания на кожу либо одежду. Если это случилось, смойте электролит огромным числом воды и обработайте это место раствором соды, которая нейтрализует кислоту. При оттягивании раствора ни в коем случае не переворачивайте аккумулятор, так как шлам от пластин может закоротить батарею, и она испортится.

Если стартер автомобиля еле вертится, то стоит проверить плотность электролита в аккумуляторе. Для этого довольно особого ареометра. Если плотность электролита окажется неудовлетворительной, то нужно предпринять ряд мероприятий по реанимации аккумулятора – подзарядить его и увеличить плотность электролита .


Вам понадобится

  • автотестер либо мультиметр, зарядное устройство, свежий электролит

Инструкция

1. Подзарядите и установите на автомобиль аккумулятор. Параллельно клеммам аккумулятора подключите автотестер, включенный в режиме вольтметра. Стрелка автотестера должна стоять в желтой зоне. Мультиметр должен показать напряжение 11,9 – 12,5 вольта. 2. Заведите мотор, выведите его циклы на 2,5 тыс.об. в мин. Замеряйте напряжение на клеммах аккумулятора. При проверке автотестером в режиме вольтметра, стрелка должна быть в зеленом секторе. Мультиметр должен показать напряжение 13,9 – 14,4 Вольта. Если напряжение не изменилось, значит, отсутствует ток зарядки и автомобиль требует ремонта, а аккумулятор зарядки. Заряжайте аккумулятор током, значение которого (в Амперах) в 10 раз поменьше емкости батареи (в Ампер*час) в течение 10 часов. Дальнейшие 2 часа зарядку изготавливаете током (в Амперах), меньшим от емкости батареи (в Ампер*час) в 20 раз. Скажем, при емкости батареи 60 ампер*часов 1-й ток зарядки равен 6 амперам, 2-й равен 3 амперам. (2-й режим является уравнительным, применяется для выравнивания плотности электролита во всех банках аккумулятора).Заряжайте аккумулятор, пока не начнется насыщенное газовыделение во всех банках. 3. Если при проверке на автомобиле с заведенным мотором напряжение на клеммах аккумулятора поднялось выше 14,4 вольта, значит, реле-регулятор автомобиля неисправен и требует ремонта, а электролит в аккумуляторе непрерывно мощно выкипал. Потому что в таких случаях электролит дословно выплескивается, а добавляют в аккумуляторы для выравнивания яруса электролита только дистиллированную воду, ничего ошеломительного в низком ярусе плотности электролита нет. В таком случае всецело зарядите аккумулятор и выровняйте плотность электролита в банках, отливая ветхий и слабый электролит и добавляя свежий. Делайте эту операцию только на всецело заряженном аккумуляторе, ориентируйтесь по напряжению на клеммах, которое при отключенном и отсоединенном зарядном устройстве должно составить 12,7 Вольта.

Многие автолюбители, исключительно с небольшим навыком, сталкиваются с загвоздкой заводки автомобиля позже продолжительной стоянки, а также с наступлением первых холодов. В большинстве случаев позже нескольких неудачных попыток завести мотор машины начинается поиск поводы, которая кроется почаще каждого в отсутствии надлежащего контроля за состоянием аккумуляторной батареи. Если автомобилем не пользовались долгое время, либо эксплуатировали его в зимний период, да еще в городских условиях, когда доводится длинно стоять в пробках с включенными приборами, вероятность севшего аккумулятора высока.

Инструкция

1. Отключите аккумулятор от бортовой сети автомобиля и измерьте напряжение на батарее вольтметром. Желанно делать это не сразу, а через несколько часов позже остановки мотора и в теплом помещении, напротив придется при делать поправку на температуру электролита. Степень заряженности батареи дозволено определить по таблицам в справочниках. Если этих данных нет под рукой, то ориентируйтесь на приблизительные цифры – 12,2 вольт обозначает 50% разряда; 11,6 вольт – 100% разряд. 2. Измерьте плотность электролита с поддержкой ареометра (денсиметра), если у вас обслуживаемый аккумулятор. У всецело заряженного прибора параметры обязаны быть 1.28 -1.29 гсм?, в летнее время 1.26-1.27 гсм?, при разряде на 50% -1.20 гсм?, у всецело разряженного – 1.10. Обладатели современных необслуживаемых батарей освобождены от этой процедуры. 3. Подзарядите аккумулятор с подмогой зарядного устройства. Если напряжение поменьше 12.6 В и плотность электролита ниже 1.24 гсм. куб, заранее доведя до нормы ярус и плотность электролита. 4. Проверьте напряжение на батарее при работающем моторе на циклах 1500-2000 обмин и включенном далеком свете фар. Напряжение от 13,9 вольт до 14,3 вольт говорит о том, что система подзарядки работает оптимально, а отклонения в меньшую либо крупную сторону разрешают делать итог о неудовлетворительном заряде либо перезаряде. И то, и другое пагубно для аккумулятора и снижает срок его эксплуатации. Недозаряд может быть следствием слабой натяжки ремня генератора. 5. Примите себе за правило подзаряжать аккумулятор позже долгой паузе в пользовании автомобилем (летом больше 3 недель, зимой больше 10 дней). Помните, что включенная автосигнализация также приводит к постепенному разряду батареи. Полезный совет Пред измерением плотности аккумулятора желанно замерить ярус электролита.

Эксплуатация зимой

Перед началам зимнего периода, нужно провести определенную подготовку. Для этого следует постоянно проверять заряд накопителя и концентрацию католита. Чтобы избежать переохлаждения батареи, используйте специальные термокейсы или утепленные одеяла для подкапотных составляющих деталей вашего автомобиля.

Чтобы машина запускалась в холодном январе — утеплите капот! Не забывайте про смену моторного масла, оно должно сохранять свою текучесть и не замерзнуть при минусовой температуре.

Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

Поскольку химическая составляющее АКБ напрямую зависит от температурных факторов, существуют общепринятые цифровые показатели, обозначающие уровень оптимальной концентрации электролита. На юге РФ это 1,25, в районах средней полосы — 1,27, а в северных регионах — 1,29 гр/см3.

Итак, как проверить уровень электролита в аккумуляторе и его плотность? Отнесите батарею в помещение с комнатной температурой, удалите с нее загрязнения, откройте банки и воспользуйтесь стеклянной трубочкой и ареометром. Не забудьте надеть перчатки. Проверку аккумулятора нужно осуществлять регулярно для обеспечения наилучшего уровня его работы.

Эксплуатация летом

Жара вредит вашему накопителю не меньше, чем экстремальные морозы! В период знойного июля, когда асфальт начинает плавиться, следите за уровнем электролита, если он падает, доливайте дистиллированную жидкость.

При высоких температурах образования водорода внутри устройства батареи становится больше. Следите за вентиляционными каналами, они должны быть чистыми, ничто не должно препятствовать выходу избыточного газа.

Это спасет АКБ от преждевременного завершения эксплуатационного периода! Также летом стоит уделять повышенное внимание избеганию контакта с огнем. Риск взрыва в это время года значительно выше из-за высокой температуры.

Инструкция проверки

Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.


В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра.

Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.

Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:

  1. Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
  2. При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.

  3. Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
  4. Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
  5. Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
  6. Остаток долить дистиллированной водой.

Особенности повышения плотности

Приняв во внимание все нюансы, стоит рассказать о том, как поднять плотность при изменении концентрации электролита в аккумуляторе.

Сделать это можно самостоятельно. Ведь чтобы поднять сниженную плотность у электролита, никаких отверстий в аккумуляторе обслуживаемого типа делать не придётся.

Нормой измерения при комнатной температуре считается 1,25-1,29 г/см3. Если показатели ниже, нужно поднимать плотность. Снижение параметров только в одной банке указывает на короткое замыкание.

Есть несколько рекомендаций для того, чтобы повысить плотность упавшего электролита в самом аккумуляторе. Для начала нужно сделать следующее:

  • Полностью зарядить АКБ, поскольку проверять плотность при разряде проводить нельзя. Добавив электролит, концентрация резко увеличится и начнётся разрушение пластин.
  • Привести температуру жидкости в норму. Работать следует в диапазоне 20-25 градусов Цельсия.
  • Убедиться, что уровень в каждой банке соответствует норме.
  • Осмотреть АКБ на предмет повреждений и дефектов.

Далее проводится непосредственно сама корректировка параметров плотности с помощью электролита, чтобы в аккумуляторе восстановить рабочие характеристики.

Если уровень слишком низкий и упал ниже 1,18 г/см3, восстановлению такая АКБ уже не подлежит.

Если плотность выше этого порога, её требуется увеличить. Для этого нужно:

  • разрядить АКБ, подключив её к какому-нибудь потребителю вроде лампочки;
  • подготовить корректирующий электролит, продаваемый в магазинах;
  • с помощью груши откачать небольшое количество смеси из каждой банки;
  • добавить не более 50% от откаченного объёма новый электролит;
  • поставить батарею на зарядку минут на 30, чтобы выровнять концентрацию во всех банках;
  • дать постоять АКБ на ЗУ при минимальном зарядном токе;
  • отключить батарею.

Примерно через 2-3 часа делается повторная проверка. Если концентрация ещё недостаточная, процедура повторяется.

Видео: как поднять плотность электролита в банках АКБ

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видеоролике подробно рассказал о том, как проверить и увеличить плотность электролита в аккумуляторе.

Плотность электролита в аккумуляторе очень важный параметр у всех кислотных АКБ, и каждый автовладелец должен знать: какая плотность должна быть, как её проверить, а самое главное, как правильно поднять плотность аккумулятора (удельный вес кислоты) в каждой из банок со свинцовыми пластинами заполненных раствором h3SO4.

Проверка плотности – это один из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, включающий так же проверку уровня электролита и замер напряжения АКБ. В свинцовых аккумуляторах плотность измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратно зависима, относительно температуры жидкости (чем выше температура, тем ниже плотность).

По плотности электролита можно определить состояние батареи. Так что если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние её жидкости в каждой его банке.

Плотность электролита влияет на емкость аккумулятора, и срок его службы.

Проверяется денсиметром (ареометр) при температуре +25°С. В случае, если температура отличается от требуемой, в показания вносятся поправки, как показано в таблице.

Итак, немного разобрались, что это такое, и что нужно регулярно делать проверку. А на какие цифры ориентироваться, сколько хорошо, а сколько плохо, какой должна быть плотность электролита аккумулятора?

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.

Норма плотности электролита в аккумуляторе

Свинцово-кислотным аккумуляторам уже более полутора столетий, но позиции в автомобилестроении они не сдают и по сей день. Главных причин тому две: низкая себестоимость и морозоустойчивость. Литий-ионный аккумулятор, пускай он и гораздо компактнее и легче при сопоставимой с свинцово-кислотным емкости, но стоит в разы дороже и уже при 0° С его емкость упадет вдвое (в то время как у свинцовой батареи это произойдет только при -30° С). И это не говоря уже о гораздо большей требовательности к условиям заряда и разряда.

Необслуживаемые кальциевые и AGM-аккумуляторы завоевывают все большую популярность, но АКБ традиционной конструкции с возможностью обслуживания все так же можно увидеть под капотом автомобиля. Контроль уровня и состояния электролита увеличивает ресурс аккумулятора, а самое главное – страхует от проблем зимой, что «рукастому» владельцу только в плюс.

Принцип действия аккумулятора

Говоря о плотности аккумуляторного электролита, нужно начать с самого принципа работы автомобильных аккумуляторов. Во время заряда-разряда в аккумуляторе протекают около 60 реакций, как утверждают исследования еще советских времен,но основной из них является только одна: в процессе разряда оксид свинца на катоде (отрицательном электроде) и свинец на аноде (положительном электроде) «забирают» сульфат-ионы из раствора серной кислоты, превращаясь в сульфат свинца, причем на катоде дополнительно образуется вода, а при заряде сульфат свинца, напротив, «отдает» сульфат-ионы в электролит.

Таким образом, во время разряда плотность электролита падает, при полном разряде между пластинами фактически остается дистиллированная вода, а во время заряда она возрастает. Тогда почему падает плотность раствора в аккумуляторе со временем, если эти процессы зеркальны?

Причина в том, что сульфат свинца, образующийся при разряде аккумуляторной батареи, не всегда полностью расходуется в ходе заряда. Особенно это заметно на морозе и после длительного пребывания батареи в разряженном состоянии: пластины покрываются сначала белыми разводами крупнокристаллического сульфата свинца, а затем эти кристаллы постепенно осыпаются вниз и в дальнейшей реакции, проходящей при зарядке, практически не участвуют.


Поэтому сульфатация пластин аккумулятора является однозначно вредным явлением. Снижается емкость аккумулятора, прочность пластин, а из-за падения плотности электролита батарея хуже набирает заряд: чем ниже плотность раствора, тем хуже проводимость. Полностью разряженный аккумулятор практически не принимает заряд – сопротивление электролита между его пластинами слишком велико.

Однако плотность может со временем и вырастать. Так как электролит – это не чистая серная кислота, а ее водный раствор, то при зарядке АКБ протекает еще одна реакция: банальный электролиз воды, малозаметный в начале цикла, но к концу идущий по нарастающей. Поэтому старые рекомендации по заряду обслуживаемых АКБ советовали дождаться «кипения» аккумулятора – резкого роста выделения кислорода и водорода в банках. Теряя воду, со временем электролит снизит свой уровень, а плотность его неизбежно возрастет – даже с учетом постепенного связывания серной кислоты на пластинах и в осыпи вода при «кипении» теряется быстрее.

Нормальная плотность электролита

Чистая серная кислота в аккумуляторах не используется – это чрезмерно опасно, значительно возрастает скорость сульфатации пластин даже при нормальной эксплуатации. Из эксплуатационных соображений плотность электролита аккумулятора выбрана такой, чтобы обеспечить возможность уверенной работы при отрицательных температурах, достаточную удельную емкость и скорость заряда.


При нормальных условиях (под которыми в физике принято понимать, среди прочего, температуру +20° С) плотность электролита в полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28-1,3 г/см3. Как можно видеть на приведенной иллюстрации, именно такая плотность обеспечивает наибольшую морозоустойчивость. Заодно заметно, что у полностью разряженного аккумулятора риск замерзания зимой очень велик – достаточно температуре опуститься ниже -5, как в электролите образовываются кристаллики льда.

Зимняя и летняя плотность электролита

Однако на практике измерение плотности электролита в аккумуляторе при строго заданной температуре невозможно: зимой в гараже плотность у исправного и заряженного аккумулятора увеличится, а летом, да еще и сразу после поездки, напротив, будет ниже. Поэтому принята система поправок при измерениях в зависимости от температуры аккумулятора, которая отображена в таблице ниже.:

Температура электролита, °СПоправка, г/см 3
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 +300,00
От +31 до +450,01

Таким образом, если Вы измеряете плотность зимой во время легкого заморозка (до -10), то у заряженного аккумулятора она должна составлять 1,3-1,32 г/см3, так как с поправкой -0,02 мы и получим «стандартные» 1,28-1,3. На жаре же уже нормой плотности будут 1,27-1,29 г/см3.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Порядок измерения плотности аккумулятора

Для начала аккумулятор необходимо установить на ровную горизонтальную плоскость и очистить крышку от пыли и грязи. Лучше для этого использовать ткань, смоченную слабым раствором соды, как самой доступной щелочи: она нейтрализует возможное отпотевание электролита вокруг пробок.

Теперь проверяем уровень электролита. Проще это сделать на аккумуляторах с полупрозрачными стенками – на стенках есть риски, с помощью которых можно сразу понять, находится ли уровень в пределах допустимого. Важна не только сама высота уровня, но и равномерность по банкам: там, где уровень электролита заметно меньше, возможна неисправность (негерметичность стенок или днища, быстрое «выкипание» электролита из-за его чрезмерной изначальной плотности и так далее). Если стенки у аккумулятора непрозрачные, воспользуйтесь прозрачной трубкой, опуская ее в отверстия пробок до упора в набор пластин и затыкая после этого верхний конец пальцем: вытащив трубку, Вы увидите, насколько электролит выше пластин. Нормой считается высота уровня в 10-15 мм над пластинами.

Если в какой-то банке уровень электролита ниже нормы, доведите его до нужного, аккуратно доливая дистиллированную воду. Как мы уже писали выше, чаще всего уровень снижается из-за потери воды за счет электролиза, поэтому восполнять уровень готовым электролитом нельзя.

Перед проверкой плотности обеспечьте батарее состояние стопроцентной заряженности – подсоедините зарядное устройство до момента «кипения» или до его отключения, если используете автоматическую модель. Это нужно и для того, чтобы плотность в банке выровнялась после доливания дистиллированной воды, иначе измерение даст ошибочный результат.

Распространенный прибор для контроля плотности – это ареометр, представляющий собой прозрачную колбу с грушей для набора жидкости. Внутри этой колбы находится грузик с делениями – в набранный электролит он погрузится на высоту, зависящую от плотности аккумулятора, и риска, по которую он погрузится, и укажет на результат измерения.

Однако есть и более удобный и универсальный прибор – речь идет об оптическом рефрактометре, который способен также измерять температуру замерзания охлаждающей жидкости и «омывайки». Для измерения достаточно капнуть на нужное место из пипетки и прижать каплю прозрачным стеклом-крышкой. Посмотрев на свет через рефрактометр, вы увидите по риске плотность электролита. Это быстрее, да и точнее, чем привычный способ с ареометром.


Как повысить или понизить плотность в аккумуляторе

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе или, наоборот, понизить ее, если измерения показали, что она выходит за пределы нормы? Сразу предупредим: придется повозиться.

Для начала нужно запастись электролитом повышенной (и заранее известной!) плотности. Для удобства возьмем электролит с плотностью 1,4 г/см3 – он достаточно безопасен при работе. Далее необходимо узнать, каков объем одной банки аккумулятора, полностью слив ее в стеклянную градуированную емкость. Отнимая некоторое количество электролита и доливая заранее запасенный «крепкий» (или, наоборот, дистиллированную воду), можно соответствующим образом довести плотность до необходимой. Ориентируйтесь на следующую таблицу для объема в 1 литр:

Измеренная плотностьОтбор электролита, млДоливка электролита, млДоливка воды, мл
1,24252256
1,25215220
1,26177180
1,27122126
1,286365
1,29
1,303638

В результате вы получите 1 литр электролита с плотностью 1,29 г/см3 – эта величина находится ровно посреди допуска.

Приведем пример: из банки слилось 0,8 литра раствора с плотностью 1,24 г/см3. Из простейшей пропорции можно вычислить, что нам нужно отлить 201 мл из этого объема и добавить 204 мл «крепкого» электролита. Почему различаются объем доливки и удаляемый объем? Любой бывалый самогонщик подскажет: раствор серной кислоты в воде, как и в случае со спиртом, меняет свой объем в зависимости от процентного соотношения компонентов, и 100 мл кислоты в смеси со 100 мл воды дадут отнюдь не 200 мл раствора.

Можно ли избежать этой возни? Естественно. Раз уж вам приходится сливать электролит из банки, то гораздо быстрее сразу залить туда свежий электролит нормальной плотности. Не помешает и промыть перед этим его дистиллированной водой: это лишний плюс для ресурса батареи.

Видео: Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

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

Таблица: плотность в зависимости от климатической зоны

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Причины изменения плотности

Как самостоятельно проверить плотность электролита и степень разряженности батареи?

Видео: проверка плотности электролита в автомобильной батарее

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

Таблица: корректировка плотности электролита

Видео: руководство по увеличению параметра плотности в АКБ

Комментарии и Отзывы

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.

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 годаЗаливаемогоПолностью заряженная батареяБатарея разряжена
на 25%на 50%
Очень холодный (от -50 до -30)Зима1,28-1,291,301,261,22
Лето1,271,281,241,20
Холодный (от -30 до -15)Круглый год1,261,271,241,20
Умеренный (от -15 до -8)Круглый год1,241,271,241,20
Теплый влажный (от 0 до +4)Круглый год1,221,231,191,05
Жаркий сухой (от +4 до +15)Круглый год1,201,231,191,15

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.

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.

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
1,110,0-7
1,126-8
1,1312,56-9
1,1419-11
1,1525-13
1,1631-14
1,1737,5-16
1,1844-18
1,1950-24
1,256-27
1,2162,5-32
1,2269-37
1,2375-42
1,2481-46
1,2587,5-50
1,2694-55
1,27100-60

Плотность электролита в аккумуляторе летом

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.

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, °СПоправка 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 +300,00
от +31 до +45+0,01
от +46 до +60+0,02

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Температура воздухаСтепень заряженности аккумуляторной батареи
На 100% заряженаЗаряжена на 70%Полностью разряжена
+25 градусов и выше1,21 — 1,231,17 — 1,191,05 — 1,07
менее +25 градусов1,27 — 1,291,23 — 1,251,11 — 1,13

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Степень заряженности аккумулятораПлотность рабочего раствора электролита, г/см3Напряжение аккумуляторной батареи, В
100%1,2812,7
80%1,24512,5
60%1,2112,3
40%1,17512,1
20%1,1411,9
0%1,111,7

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

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/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,241,251,26
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,246062120125
1,2544456570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,24173175252256
1,25118120215220
1,266566177180290294
1,27122126246250
1,2840436365198202
1,297578143146
1,3010911336387981

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.

Если на машине установлен источник питания обслуживаемого типа, снабженный откручивающимися пробками, автолюбитель может в любой момент проверить плотность электролита в аккумуляторе. Периодические замеры позволяют контролировать работоспособность батареи и поддерживать ее в нормальном техническом состоянии. Отсюда задача данной публикации – рассказать о процедуре измерения и способах корректировки плотности.

Условия проведения замеров

Показателем «здоровья» кислотно-свинцовых аккумуляторов является плотность электролита, измеряемая в граммах на кубический сантиметр (г/см 3 ). Последний представляет собой раствор обессоленной (дистиллированной) воды с концентрированной серной кислотой. Когда источник питания отдает энергию бортовой сети автомобиля, данный параметр снижается, в процессе зарядки и восстановления – повышается.

Благодаря описанному свойству электролитической жидкости техническое состояние обслуживаемого аккумулятора можно контролировать. Когда в одной из секций (в просторечии – банок) плотность раствора остается низкой, невзирая на длительную подзарядку, встает вопрос о работоспособности батареи и необходимости ее замены. Превышение нормы указывает на испарение воды из электролита вследствие постоянного кипения – жидкость становится плотнее.

Справка. В процессе кипения электролита испаряется только вода, серная кислота остается в растворе, но ее концентрация возрастает. Водяной пар выходит наружу через специальный клапан.

Замер плотности производится в определенных условиях:

  • температура электролитической жидкости находится в пределах 20–22 °С;
  • источник питания должен быть полностью заряжен;
  • температура окружающей среды – 20–25 °С.

При соблюдении перечисленных условий нормальный показатель для всех банок исправного аккумулятора составит 1,27–1,29 г/см 3 , минимально допустимый – 1,25 г/см 3 . Если не выдержать указанные требования и измерить плотность электролита при более низкой температуре либо на разряженной батарее, то результаты не отразят реальной картины. Полученные значения будут заметно ниже нормы.

Подготовка к проверке

Чтобы добиться максимально точных результатов замеров, выполните ряд подготовительных действий:

  1. Очистите от пыли и грязи поверхность корпуса, где расположены пробки. Задача – избежать попадания мусора внутрь после выкручивания крышек.
  2. Зарядите аккумуляторную батарею до максимума.
  3. В холодный период года аккумулятор придется снять с автомобиля, занести в теплое место и дать корпусу прогреться до комнатной температуры.
  4. Перед подзарядкой выверните пробки и убедитесь, что пластины каждой секции полностью погружены в кислотный раствор. При необходимости долейте дистиллированную воду и произведите зарядку.

Оптимальный уровень электролита над пластинами – 15 мм, минимальный – 1 см. Проверить несложно: опустите в колодец тонкую стеклянную трубку, закройте с другого конца пальцем и вытащите наружу. Высота столба жидкости в трубке покажет реальный уровень над банками.

Из инструментов потребуется специальный прибор для измерения плотности – ареометр. Представляет собой стеклянную колбу с грушей для всасывания жидкости, внутрь помещен прозрачный поплавок с цифровой шкалой. Нехитрый прибор действует по закону Архимеда – чем плотнее раствор, тем сильнее он выталкивает погруженное тело.

Справка. Некоторые необслуживаемые источники питания оснащаются пластиковым глазком, позволяющим наблюдать за состоянием жидкости. Аккуратно демонтировав эту деталь, вы получите доступ хотя бы к одной секции батареи.

Перед измерениями установите источник питания на ровную поверхность либо закрепите в штатном кронштейне автомобиля. Выкрутите все крышки – поскольку секции разделены глухими стенками и не сообщаются между собой, мерить придется в каждом колодце отдельно. Правильно проверить плотность кислотного раствора поможет шкала ареометра – большинство производителей ставят на ней минимальную и максимальную отметку.

Как правильно измерять?

Процесс замера сложности не представляет и выполняется в следующем порядке:

  1. Опустите наконечник в первый открытый колодец, сдавите резиновую грушу и втяните электролит внутрь колбы.
  2. Удерживая ареометр вертикально и не вынимая из отверстия, добейтесь, чтобы поплавок не касался стенок колбы.
  3. Запомните показания и выдавите кислотный раствор обратно в аккумулятор.
  4. Операцию повторите на оставшихся банках.

Совет. Держите под рукой ветошь, чтобы обтирать наконечник от электролита после извлечения из очередного колодца. Используйте резиновые перчатки – жидкость агрессивна и способна разъесть кожу при попадании.

Выполняя измерение плотности электролита в аккумуляторе, записывайте показания по каждой секции. Чтобы освободить руки, аккуратно откладывайте ареометр на ветошь. По окончании замеров хорошенько промойте стеклянные детали прибора проточной водой и переходите к анализу результатов.

Показатель выше нормы

Если в одной либо нескольких банках электролит оказался плотнее нормы, есть повод проверить исправность регулятора напряжения и электрогенератора. Что происходит в батарее: концентрация кислоты в растворе повышается из-за недостатка воды, которая испаряется вследствие кипения. Значит, имеет место так называемая перезарядка – напряжение на клеммах аккумулятора слишком велико.

Восстановить требуемую плотность электролита довольно просто – необходимо добавить в нужные секции дистиллированную воду пользуясь инструкцией:

  1. Измерьте уровень электролита в банке. Если он оказался недостаточным, долейте нужное количество воды и повторите замер плотности.
  2. В случае когда уровень жидкости соответствует норме, доливать дистиллят нельзя. Пользуясь грушей ареометра, отсосите часть раствора и слейте его в стеклянную закрывающуюся емкость.
  3. Доливая порции чистой воды и электролита, добейтесь оптимальной концентрации кислоты в растворе – 1,27 г/см 3 .

После восстановления нормальной плотности во всех банках аккумулятор рекомендуется дополнительно зарядить малым током – до 3 ампер.

Пониженная плотность раствора

Если проверка ареометром выявила низкую концентрацию кислоты в одной секции, за батареей придется наблюдать. Вполне вероятно, что между пластинами произошло замыкание и срок службы источника питания исчерпан. Вариант второй – сульфатация пластин, возникающая из-за глубокого разряда либо недостаточного напряжения зарядки на автомобиле.

Сделать электролитическую жидкость плотнее можно тремя проверенными способами:

  • испарение лишней воды путем длительной зарядки и медленного кипячения;
  • замещение части кислотного раствора более концентрированным;
  • добавление серной кислоты.

Примечание. Существует способ полной замены жидкости, предусматривающий промывку батареи. Не применяйте его без крайней нужды – в процессе опорожнения свинцовые крошки, осевшие на дне аккумулятора, могут попасть между пластин и устроить замыкание, ведущее к разрушению банки и непригодности источника питания к дальнейшей эксплуатации.

Для реализации первого способа понадобится зарядное устройство, чей ток регулируется вручную. Порядок действий выглядит так:

  1. Определите ток зарядки, взяв 3% от начальной емкости батареи. Пример: аккумулятор на 60 А*ч нужно заряжать силой тока 60 х 0,03 = 1,8 А.
  2. Поставьте автономный источник питания на зарядку и дождитесь появления пузырьков.
  3. Отрегулируйте ток заряда и по мере испарения воды измеряйте плотность. Когда она достигнет нормы, отключите «зарядник».

Если в процессе кипения уровень жидкости сильно понизился, придется купить готовый электролит нормативной плотности 1,27 г/см 3 и долить нужное количество в банки.

Замещение кислотного раствора производится по аналогии с доливкой дистиллированной воды. Жидкость отсасывается из колодца грушей, на ее место заливается более плотный раствор, купленный в магазине. В продаже имеются электролиты с показателями 1,34–1,41 г/см 3 . Затем делается проверка плотности, при необходимости – корректировка и полная зарядка батареи.

Трудность третьего варианта заключается в отсутствии раствора серной кислоты высокой концентрации – отыскать и купить его практически невозможно. Если вам удалось достать указанное химическое вещество, добавляйте его в банки маленькими порциями, буквально по 1 см 3 , с помощью шприца. Действуйте осторожно и пользуйтесь средствами индивидуальной защиты – серная кислота весьма агрессивна.

Плотность электролита в аккумуляторе — какая должна быть


Автомобильный аккумулятор предназначен для обеспечения бортовой сети транспортного средства и накопления энергии, которую вырабатывает генератор. Больше века кислотно-свинцовые батареи применяются в автомобильной промышленности и по-прежнему удерживают лидирующие позиции. Причина долголетия проста – высокая эффективность при дешевой себестоимости. Подобные батареи состоят из гальванических элементов, которые взаимодействуя с водным раствором серной кислоты, вырабатывают электрическую энергию. Такие источники питания имеют стабильную плотность электролита в аккумуляторе, отличаются высокой морозоустойчивостью и длительным сроком работы.

Плотность электролита

Электролит — это основной компонент аккумулятора, а именно, вещество, проводящее электрический ток вследствие распада на ионы в растворе. Основным свойством, которое необходимо знать при использовании АКБ в автомобиле, является плотность электролита — в науке данный термин означает соотношение массы жидкости к занимаемому объему. В АКБ роль раствора выполняет электролит, состоящий из кислоты и дистиллированный воды.

Непосредственно плотность зависит от температуры электролита (чем ниже температура, тем выше плотность). Работа аккумулятора – это чередование циклов разрядки и зарядки, во время которых происходит широкий спектр химических реакций. При разрядке батареи химическая энергия трансформируется в электрический ток, при зарядке электричество превращается в химическую энергию. Данные процессы оказывают серьезное влияние на плотность электролитического раствора. Процесс зарядки повышает плотность электролита, разряд элемента питания – понижает это значение.


Температура замерзания электролита в зависимости от плотности — Таблица 1

С помощью прибора ареометра можно замерить плотность электролита в аккумуляторе, а также точно определить степень зарядки АКБ. При полном разряде батареи, показатель плотности падает настолько, что между пластинами остается практически дистиллированная вода. Сульфат свинца, который избыточно вырабатывается во время разряда, полноценно не расходуется при зарядке батареи и покрывает свинцовые пластины белым налетом. Сульфатация негативно влияет на емкость аккумулятора, сокращая рабочий ресурс источника питания. Свинцовые пластины со временем начинают осыпаться, что приводит к короткому замыканию внутри батареи.

Поскольку электролит является смесью воды и кислоты, то плотность электролита в аккумуляторе может возрастать. При зарядке АКБ происходит электролиз – выкипание дистиллированной воды из корпуса, благодаря чему концентрация кислоты в растворе возрастает, увеличивая его плотность. Печальная перспектива электролиза очевидна. Потеря воды неизбежно приведет к уменьшению уровня жидкости. Свинцовые пластины оголятся и вступят в химическую реакцию с кислородом, что приведет к осыпанию свинца и выходу батареи из строя. Именно поэтому важно остановить зарядку батареи при первых признаках кипения жидкости и своевременно доливать дистиллят при низком уровне электролита в обслуживаемых батареях.

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

Рекомендуем: Характеристики автомобильного аккумулятора Bosch s5

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.

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе

Отечественные автовладельцы ведут отчаянный спор о правилах эксплуатации аккумуляторных батарей. Количество автомобилей стремительно растет, и каждый водитель пытается сформулировать свою позицию по данному вопросу. Даже среди профильных специалистов мнения существенно разнятся. Поэтому будем отталкиваться от рекомендаций производителей, ведь только разработчики элементов питания способны сформулировать нюансы эксплуатации собственных изделий. Любая новая АКБ имеет сопроводительную инструкцию, в которой конкретно прописаны мероприятия по техническому обслуживанию.

Аккумуляторная батарея негативно воспринимает и повышенную, и пониженную плотность электролита. Высокий показатель плотности активизирует химические процессы, делая электролит «агрессивным», что приводит к значительному снижению рабочего ресурса изделия. Низкая плотность уменьшит емкость АКБ, что способствует проблемам запуска силового агрегата, особенно в зимнее время. Именно по этой причине необходимо придерживаться значений, рекомендованных производителем. Плотность полностью заряженного нового аккумулятора должна составлять 1.27 г/см3 при температуре +25 °С. При жарком климате допускается понижение плотности на 0,01 г/см3 , а при морозах — на 0,01 — 0,02 г/см3 больше.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Современный аккумулятор – устройство, сбалансированное и беспричинно корректировать электролит бессмысленно. Плотность электролита в аккумуляторе 1.27 г/см3 не позволит кристаллизоваться жидкости до –50°С. Подобные экстремальные температуры встречаются только на крайнем севере. В таких регионах плотность увеличивают, чтобы предотвратить замерзание электролита. Лучше своевременно заряжать батарею и не допускать разряда, чтобы показатель плотности держался в номинальном значении. Поскольку температура окружающей среды изменчива, то для замера плотности электролита предлагаем использовать специальную таблицу с поправками.


Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом — Таблица 2

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе

Данную процедуру необходимо выполнять с периодичностью в три месяца или каждые 15-20 тыс. км, дабы контролировать работоспособность элемента питания. Также замеры производят при покупке новой батареи или при возникновении проблем во время запуска двигателя. Проверку можно выполнить на станции технического обслуживания или самостоятельно в условиях гаража. Перед проверкой показателя электролита следует полностью зарядить аккумулятор и сделать временную паузу длительностью шесть часов. Ведь во время зарядки плотность электролита повышается и информация будет некорректной. Для процедуры измерения потребуется ареометр, который можно приобрести в любом автомагазине. Данное устройство вполне доступно, так как имеет низкую цену.

Для работы потребуется:

  • Ареометр
  • Защитные очки
  • Сухая хлопчатобумажная ткань
  • Резиновые перчатки.

Перед измерением источник питания необходимо установить на ровную поверхность и выкрутить заглушки. Далее следует рукой сжать резиновую грушу прибора и опустить наконечник ареометра в крайнюю банку АКБ. Погрузив устройство в электролит, грушу можно отпустить. Разряженный воздух в колбе, начнёт засасывать жидкость из банки. Теперь нужно визуально оценить уровень раствора в ареометре. Количество жидкости должно позволить измерительному поплавку свободно плавать внутри прибора.

После того, как поплавок прекратит колебательные движения, можно зафиксировать показатель плотности электролита, который должен составлять 1,24 – 1,29 г/см3. Если цифры существенно отличаются, то следует выполнить коррекцию плотности раствора. Аналогичные процедуры необходимо произвести со всеми банками аккумулятора. Следует помнить, что любые операции с электролитом необходимо выполнять в защитных перчатках и очках. После завершения работ пластиковый корпус АКБ рекомендуется насухо протереть чистой тряпкой, дыбы исключить саморазряд батареи.

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.

Коррекция плотности электролита

Эксплуатация автомобиля подразумевает циклическую нагрузку на АКБ, во время которой катализатор электрохимического процесса изменяет свою структуру. Поскольку электролит состоит из кислоты(35%) и дистиллированной воды(65%), то это соотношение способно изменяться в зависимости от степени заряженности источника энергии. Во время движения транспортного средства генератор постоянно подает на батарею электрический ток.

Когда емкость восстанавливается, начинается процесс электролиза, во время которого электролит закипает и испаряется. Аналогичный процесс происходит при длительной зарядке специальным устройством. Количество воды в растворе уменьшается, из-за чего увеличивается плотность и убавляется объем жидкости. Чтобы восстановить номинальное значение необходимо долить дистиллированную воду в каждую банку батареи.

Причины снижения плотности электролита

Чтобы поддержать работоспособность элемента питания автовладельцы добавляют в батарею дистиллированную воду, забывая проверить показатели плотности. Большая концентрация воды приводит к сильному электролизу, во время которого вместе с водой начинает испаряться серная кислота, что снижает плотность электролита. Со временем содержание кислоты в растворе становится критическим и раствор перестает выполнять функцию катализатора химических процессов, что негативно отражается на функциональности аккумулятора.

Инструкция проверки

Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.

В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра.

Рекомендуем: ДМРВ: что это такое

Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.

Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:

  1. Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
  2. При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.

  3. Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
  4. Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
  5. Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
  6. Остаток долить дистиллированной водой.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

Любая батарея состоит из нескольких банок, поэтому, чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, придется корректировать электролитический раствор в каждой отдельной емкости. С помощью спринцовки жидкость выкачивается и отправляется в мерную емкость. После чего в банку заливается аналогичное количество нового электролита, который в готовом виде можно приобрести в магазине. Данная операция выполняется с каждой банкой, после чего аккумулятор необходимо зарядить в течение 30 минут, чтобы раствор перемешался. Затем после двухчасовой паузы повторно измеряем показатели плотности. При необходимости нужно повторить коррекцию электролита. Важно помнить, что разность плотности в банках не должна превышать 0.01 г/см3.

Бывают ситуации, когда показатель плотности падает ниже значения 1.18 г/см3. В таких случаях вышеописанная технология не поможет восстановить работоспособность батареи – необходима полная замена электролитического раствора.

Как поднять плотность электролита зарядным устройством

Существует еще один способ, которым следует поделиться. Он требует меньших трудозатрат и больше времени. Суть процесса проста – необходимо поставить батарею на зарядку, выставив минимальный ток (не более 1A). Достигнув полного заряда, аккумуляторная батарея начнет «кипеть». При этом дистиллированная вода будет активно испаряться. Уровень жидкости в корпусе постепенно снизится. Вместо испарившейся воды, доливаем электролит номинальной плотности. Процесс очень длительный, однако, за несколько суток можно добиться необходимого результата.

Как выбрать АКБ для зимы?

Выбирая запчасти, иногда очень сложно определить, какой аккумулятор лучше для зимы. Чего делать не следует, так это обращать внимание на надписи типа «Арктический», «Arctic» и им подобные. Дело в том, что производители имеют полное право написать на корпусе или в названиях своих аккумуляторов любое слово, но технической характеристикой оно при этом являться не будет. Так что, если на нем написано «зимний», а в руководстве по эксплуатации этого не отражено, то надпись можно смело игнорировать.

Какие батареи хорошо работают даже самыми холодными зимами? Объективно лучшими для холодного времени года являются гелевые необслуживаемые устройства. От других аккумуляторов они отличаются тем, что там используется электролит консистенции геля. Такое устройство не требуется многократно подзаряжать, да и замерзнуть гелю сложнее, чем жидкости. Но устанавливать его на старый автомобиль можно только в том случае, если генератор современный, способен обеспечить подачу тока с минимальными колебаниями напряжения.

На что нужно обратить внимание, чтобы приобрести хороший аккумулятор для отрицательных температур:

  • Емкость. Тут все просто. Чем выше этот показатель, тем легче будут заводиться даже очень замерзшие автомобили.
  • Соответствие технических требований АКБ и машины.
  • Соблюдение производителем стандартов качества и безопасности.

Чтобы быть всегда довольным батареями на своей машине, автовладельцу нужно не только выбирать хорошие, качественные устройства, но и поддерживать их в работоспособном состоянии. Своевременная зарядка, контроль уровня и густоты электролита — все это не сложно. А наградой станет хороший, корректно работающий аккумулятор.

Как заменить электролит в аккумуляторе

С помощью замены электролита в аккумуляторе владелец автомобиля может значительно продлить рабочий ресурс АКБ. Замена потребует наличие следующих компонентов:

  • Стеклянная линейка с узкой горловиной
  • Емкость с дистиллятом
  • Электролит необходимой плотности
  • Зарядное устройство
  • Ареометр
  • Пищевая сода
  • Средства защиты: (перчатки, фартук, очки)
  • Резиновая груша
  • Чистая ветошь.

Снятый с машины аккумулятор, тщательно протираем чистой ветошью, удаляя с поверхности грязь и пыль. Рекомендуется производить замену при комнатной температуре. После демонтажа крышек с банок производится откачка раствора. Переворачивать АКБ категорически запрещено, ведь химический осадок, скопившийся на дне, способен вызвать короткое замыкание в пластинах, после чего батарея придёт в негодность. Для удаления остатков электролита необходимо на дне каждой банки просверлить небольшое отверстие, через которое вытекут остатки жидкости.

Теперь в пустые банки заливается дистиллят, чтобы тщательно промыть внутренности батареи. Далее необходимо запаять отверстия специальным пластиком стойким к воздействию кислот. С помощью стеклянной воронки заливаем до необходимого уровня новый электролит, после чего аккумулятор ставится на зарядку. Для восстановления оптимальной емкости источник питания следует разрядить и снова зарядить. Заряженная полностью батарея должна выдавать напряжение 12.7 В. Процесс замены окончен, аккумулятор можно устанавливать на автомобиль.

Использованный электролит необходимо правильно утилизировать. Для этой цели потребуется сода, которая является щелочью и способна нейтрализовать разрушительное действие серной кислоты. В емкость с раствором высыпаем половину пачки соды и наблюдаем бурную химическую реакцию. После окончания бурления получившуюся субстанцию можно вылить в канализацию.

И напоследок совет: своевременно проверяйте плотность электролита своего аккумулятора и регулярно заряжайте батарею. Тогда источник питания «отблагодарит» своего хозяина длительной и бесперебойной работой.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе?

Диагностика и ремонт4 марта 2018

Если на машине установлен источник питания обслуживаемого типа, снабженный откручивающимися пробками, автолюбитель может в любой момент проверить плотность электролита в аккумуляторе. Периодические замеры позволяют контролировать работоспособность батареи и поддерживать ее в нормальном техническом состоянии. Отсюда задача данной публикации – рассказать о процедуре измерения и способах корректировки плотности.

Условия проведения замеров

Показателем «здоровья» кислотно-свинцовых аккумуляторов является плотность электролита, измеряемая в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Последний представляет собой раствор обессоленной (дистиллированной) воды с концентрированной серной кислотой. Когда источник питания отдает энергию бортовой сети автомобиля, данный параметр снижается, в процессе зарядки и восстановления – повышается.

Благодаря описанному свойству электролитической жидкости техническое состояние обслуживаемого аккумулятора можно контролировать. Когда в одной из секций (в просторечии – банок) плотность раствора остается низкой, невзирая на длительную подзарядку, встает вопрос о работоспособности батареи и необходимости ее замены. Превышение нормы указывает на испарение воды из электролита вследствие постоянного кипения – жидкость становится плотнее.

Справка. В процессе кипения электролита испаряется только вода, серная кислота остается в растворе, но ее концентрация возрастает. Водяной пар выходит наружу через специальный клапан.

Замер плотности производится в определенных условиях:

  • температура электролитической жидкости находится в пределах 20–22 °С;
  • источник питания должен быть полностью заряжен;
  • температура окружающей среды – 20–25 °С.

При соблюдении перечисленных условий нормальный показатель для всех банок исправного аккумулятора составит 1,27–1,29 г/см3, минимально допустимый – 1,25 г/см3. Если не выдержать указанные требования и измерить плотность электролита при более низкой температуре либо на разряженной батарее, то результаты не отразят реальной картины. Полученные значения будут заметно ниже нормы.

Подготовка к проверке

Чтобы добиться максимально точных результатов замеров, выполните ряд подготовительных действий:

  1. Очистите от пыли и грязи поверхность корпуса, где расположены пробки. Задача – избежать попадания мусора внутрь после выкручивания крышек.
  2. Зарядите аккумуляторную батарею до максимума.
  3. В холодный период года аккумулятор придется снять с автомобиля, занести в теплое место и дать корпусу прогреться до комнатной температуры.
  4. Перед подзарядкой выверните пробки и убедитесь, что пластины каждой секции полностью погружены в кислотный раствор. При необходимости долейте дистиллированную воду и произведите зарядку.

Оптимальный уровень электролита над пластинами – 15 мм, минимальный – 1 см. Проверить несложно: опустите в колодец тонкую стеклянную трубку, закройте с другого конца пальцем и вытащите наружу. Высота столба жидкости в трубке покажет реальный уровень над банками.

Из инструментов потребуется специальный прибор для измерения плотности – ареометр. Представляет собой стеклянную колбу с грушей для всасывания жидкости, внутрь помещен прозрачный поплавок с цифровой шкалой. Нехитрый прибор действует по закону Архимеда – чем плотнее раствор, тем сильнее он выталкивает погруженное тело.

Справка. Некоторые необслуживаемые источники питания оснащаются пластиковым глазком, позволяющим наблюдать за состоянием жидкости. Аккуратно демонтировав эту деталь, вы получите доступ хотя бы к одной секции батареи.

Перед измерениями установите источник питания на ровную поверхность либо закрепите в штатном кронштейне автомобиля. Выкрутите все крышки – поскольку секции разделены глухими стенками и не сообщаются между собой, мерить придется в каждом колодце отдельно. Правильно проверить плотность кислотного раствора поможет шкала ареометра – большинство производителей ставят на ней минимальную и максимальную отметку.

Как правильно измерять?

Процесс замера сложности не представляет и выполняется в следующем порядке:

  1. Опустите наконечник в первый открытый колодец, сдавите резиновую грушу и втяните электролит внутрь колбы.
  2. Удерживая ареометр вертикально и не вынимая из отверстия, добейтесь, чтобы поплавок не касался стенок колбы.
  3. Запомните показания и выдавите кислотный раствор обратно в аккумулятор.
  4. Операцию повторите на оставшихся банках.

Совет. Держите под рукой ветошь, чтобы обтирать наконечник от электролита после извлечения из очередного колодца. Используйте резиновые перчатки – жидкость агрессивна и способна разъесть кожу при попадании.

Выполняя измерение плотности электролита в аккумуляторе, записывайте показания по каждой секции. Чтобы освободить руки, аккуратно откладывайте ареометр на ветошь. По окончании замеров хорошенько промойте стеклянные детали прибора проточной водой и переходите к анализу результатов.

Показатель выше нормы

Если в одной либо нескольких банках электролит оказался плотнее нормы, есть повод проверить исправность регулятора напряжения и электрогенератора. Что происходит в батарее: концентрация кислоты в растворе повышается из-за недостатка воды, которая испаряется вследствие кипения. Значит, имеет место так называемая перезарядка – напряжение на клеммах аккумулятора слишком велико.

Восстановить требуемую плотность электролита довольно просто – необходимо добавить в нужные секции дистиллированную воду пользуясь инструкцией:

  1. Измерьте уровень электролита в банке. Если он оказался недостаточным, долейте нужное количество воды и повторите замер плотности.
  2. В случае когда уровень жидкости соответствует норме, доливать дистиллят нельзя. Пользуясь грушей ареометра, отсосите часть раствора и слейте его в стеклянную закрывающуюся емкость.
  3. Доливая порции чистой воды и электролита, добейтесь оптимальной концентрации кислоты в растворе – 1,27 г/см3.

После восстановления нормальной плотности во всех банках аккумулятор рекомендуется дополнительно зарядить малым током – до 3 ампер.

Пониженная плотность раствора

Если проверка ареометром выявила низкую концентрацию кислоты в одной секции, за батареей придется наблюдать. Вполне вероятно, что между пластинами произошло замыкание и срок службы источника питания исчерпан. Вариант второй – сульфатация пластин, возникающая из-за глубокого разряда либо недостаточного напряжения зарядки на автомобиле.

Сделать электролитическую жидкость плотнее можно тремя проверенными способами:

  • испарение лишней воды путем длительной зарядки и медленного кипячения;
  • замещение части кислотного раствора более концентрированным;
  • добавление серной кислоты.

Примечание. Существует способ полной замены жидкости, предусматривающий промывку батареи. Не применяйте его без крайней нужды – в процессе опорожнения свинцовые крошки, осевшие на дне аккумулятора, могут попасть между пластин и устроить замыкание, ведущее к разрушению банки и непригодности источника питания к дальнейшей эксплуатации.

Для реализации первого способа понадобится зарядное устройство, чей ток регулируется вручную. Порядок действий выглядит так:

  1. Определите ток зарядки, взяв 3% от начальной емкости батареи. Пример: аккумулятор на 60 А*ч нужно заряжать силой тока 60 х 0,03 = 1,8 А.
  2. Поставьте автономный источник питания на зарядку и дождитесь появления пузырьков.
  3. Отрегулируйте ток заряда и по мере испарения воды измеряйте плотность. Когда она достигнет нормы, отключите «зарядник».

Если в процессе кипения уровень жидкости сильно понизился, придется купить готовый электролит нормативной плотности 1,27 г/см3 и долить нужное количество в банки.

Замещение кислотного раствора производится по аналогии с доливкой дистиллированной воды. Жидкость отсасывается из колодца грушей, на ее место заливается более плотный раствор, купленный в магазине. В продаже имеются электролиты с показателями 1,34–1,41 г/см3. Затем делается проверка плотности, при необходимости – корректировка и полная зарядка батареи.

Трудность третьего варианта заключается в отсутствии раствора серной кислоты высокой концентрации – отыскать и купить его практически невозможно. Если вам удалось достать указанное химическое вещество, добавляйте его в банки маленькими порциями, буквально по 1 см3, с помощью шприца. Действуйте осторожно и пользуйтесь средствами индивидуальной защиты – серная кислота весьма агрессивна.

Холодная погода и свои аккумуляторы.

Холодная погода все меняет.

Сейчас декабрь, и на большей части территории США нас ждут серьезные холода. Холод оказывает множество негативных эффектов на энергоснабжение вне сети и радиолюбительское оборудование. Если вы не учли холодную погоду, ваше снаряжение подведет вас, когда оно вам больше всего понадобится. В некоторых случаях отсутствие планирования в холодную погоду может привести к дорогостоящему ущербу. Сегодня мы обсудим влияние низких температур на ваше оборудование и аккумуляторы.Если вы живете в районе, где всегда тепло, я надеюсь, что вы все равно останетесь с нами и получите полезную справочную информацию.

Радиоприемник на морозе.

Большинство современных радиоприборов хорошо переносят низкие температуры. Вы можете заметить, что в холодную погоду шкалы не поворачиваются легко, а переключатели кажутся немного тяжелыми. ЖК-дисплеи также могут реагировать медленно / с задержкой, а батарейки не работают так долго, как обычно. Спецификации, касающиеся рабочей температуры окружающей среды, имеют тенденцию быть щедрыми на высоком уровне и не столь щедрыми на низком уровне.Например, Yaesu FT-818 имеет указанный рабочий диапазон 14–140 ° F (от -10 ° C до + 60 ° C). Маловероятно, что вы когда-нибудь увидите 140F, но 14F — довольно обычное явление для многих из нас.

Принося радиоприемники с холода, некоторые радиолюбители настаивают на том, чтобы их оборудование нагрелось до комнатной температуры, прежде чем включать их. Это уже не так важно, как в те времена, когда в радиоприемниках были лампы. Что нужно делать современным ветчинам, так это конденсат. Если на вашей радиостанции собирается конденсат, когда ее приносят с холода, дайте ей полностью высохнуть, прежде чем включать.Имейте в виду, что внутренности радиоприемника нагреваются и рассеивают воду дольше, чем внешние поверхности. Холод не убивает радио… а вода убивает!

Залитые батареи и холода.

Это помогает понять, как температура влияет на химический состав и емкость затопленных аккумуляторов. Типичная полностью заряженная залитая батарея будет иметь плотность электролита около 1,265, измеренную ареометром. Важно знать, что 1.265 предполагает стандартную базовую температуру батареи 80F (27C).Чтобы компенсировать температуру, вычтите 0,004 на каждые десять градусов ниже 80F (27C).

Например, у вас полностью заряженный аккумулятор с температурой электролита 50F (10C). Делаем математику:

1,265 (измеренная плотность электролита аккумулятора)

-0,012 (0,004 x 3 с учетом разницы между стандартизованной базовой температурой и фактической температурой)

= 1,253 (измерение плотности с поправкой на температуру)

Плотность 1,253 соответствует примерно 92% -95% для нашей «полностью заряженной» залитой батареи при температуре 50F (10C).Ссылаясь на таблицу ниже, от 50F вниз спад становится более заметным. Некоторые солнечные контроллеры имеют отдельный датчик температуры. Этот датчик подключается к клемме аккумулятора и позволяет контроллеру изменять ток или напряжение для компенсации температуры. Эти устройства работают до определенной степени, но реалии химии нельзя полностью отрицать. В холодную погоду ваш залитый аккумулятор просто теряет емкость.

Кривая температуры залитой аккумуляторной батареи. ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ROLLS BATTERY USA.

Залитые батареи и фактор замерзания.

По мере того, как плотность электролита изменяется в зависимости от цикла заряда-разряда, изменяется и его температура замерзания. Это существенно повлияет на вашу залитую батарею.

Электролит в полностью заряженной батарее замерзает примерно до -80F (-62C). Скорее всего, вы никогда этого не увидите, но разряженный аккумулятор замерзнет до температуры около 20F (-7C). Имейте в виду, что эти числа относятся к температуре замерзания электролита, но не обязательно к допустимым рабочим температурам.Если аккумулятор физически замерзнет, ​​он, скорее всего, разрядится навсегда.

В холодную погоду залитые аккумуляторные батареи разряжаются дольше. Это может показаться плюсом, но помните, что вы теряете часть своей общей емкости из-за холода. Это сделка с нулевой суммой. На другом конце цикла холодным батареям требуется больше времени для перезарядки.

Примите тот факт, что чем ниже температура, тем дольше заряжаются залитые аккумуляторные батареи и тем меньше их емкость. Держите их как можно ближе к «золотому пятну» 80F (27C).

AGM, SLA и гелевые батареи.

Я объединяю в одну группу коврик из абсорбированного газа (AGM), герметичные свинцово-кислотные (SLA) и гелевые аккумуляторные батареи, потому что они являются родственниками друг друга и имеют схожие характеристики.

Тем не менее, на удивление сложно найти надежные данные о том, как эти батареи реагируют на холодную погоду. Я нашел одно исследование, которое показало, что AGM / гелевые батареи могут терять до 76% своей емкости при -4F (-20C). Хорошая новость заключается в том, что если батареи физически не заморожены (что случается примерно до -75F или -60C), они восстановят свою полную емкость после того, как снова нагреются.

По большинству показателей аккумуляторы AGM / SLA / гелевые не намного лучше в холодную погоду, чем залитые версии. Многие производители рекомендуют вообще не заряжать аккумулятор, если он ниже 32F (0C). Это, конечно, огромная проблема для многих радиолюбителей вне сети. С другой стороны, небольшие AGM / SLA / гелевые батареи, обычно используемые радиолюбителями, относительно недороги. Если их нужно заменять каждый год или около того из-за злоупотреблений, это не большие финансовые затраты.

Вот несколько советов по использованию вашей AGM / SLA / гелевой батареи в холодную погоду:

  • По возможности держите температуру выше 32F (0C).
  • Избегайте зарядки при температуре ниже 32F (0C).
  • Используйте зарядное устройство или контроллер заряда, предназначенные для аккумуляторов AGM / SLA / гелевых. Многие контроллеры солнечного заряда имеют выбираемые пользователем настройки для различных типов батарей.

Литиевые батареи.

Как и в случае с другими, есть хорошие и плохие новости относительно литиевых батарей в холодную погоду.

Хорошая новость в том, что они не демонстрируют потери мощности из-за холода, как другие типы.При температуре 32F (0C) литиевая батарея обычно теряет около 17% своего заряда. При -4F (-20C) типичная литиевая батарея будет иметь 70% своей емкости. В этом отношении литиевые батареи явно превосходят другие типы батарей вплоть до 0F (-17C). Эти факторы, а также превосходная плотность энергии делают литиевые батареи фаворитом многих радиолюбителей.

ГРАФИКА ПРЕДОСТАВЛЕНЫ SMARTBATTERY

Плохая новость заключается в том, что литиевые батареи очень легко повредить, если они заряжаются при температуре ниже 32F (0C).Явление, известное как покрытие лития , может происходить во время процесса зарядки. Холод заставляет литий накапливаться на поверхности графитового анода, а не поглощаться им. Как только это произойдет, это необратимо. Аккумулятор можно полностью вывести из строя, если зарядить его холодной даже один раз.

Решения для зарядки лития на морозе.

Что ты умеешь? Одна из возможностей — резко снизить зарядный ток. Хотя в теории это звучит просто, на практике это сложно.Если ваша электроника на батарее не может связываться с зарядным устройством и давать ему команду на снижение тока в зависимости от температуры, это нереалистичное решение. Тем не менее, технология существует для тех, кто хочет пойти по этому пути. Даже в этом случае у вас будет более длительное время зарядки.

Менее сложный вариант — нагреть аккумулятор до температуры выше 32F (0C) перед зарядкой. Согрейте аккумулятор в машине, кемпере, палатке или даже собственным теплом, если он достаточно мал, чтобы носить его в кармане.

По собственному опыту я обнаружил, что довольно легко предохранить литиевые батареи от слишком низких температур для зарядки.Я живу в районе Верхнего Среднего Запада / Великих озер США, и поверьте мне, у нас есть много возможностей проверить пределы возможностей нашего снаряжения в холодную погоду! Хотя температурные ограничения для литиевых батарей кажутся очень обременительными, при некоторой предусмотрительности это не проблема.

То, что мы узнали сегодня.

  • Радиооборудование обычно выдерживает низкие температуры до тех пор, пока оно остается сухим.
  • Холодная погода отрицательно сказывается на работе всех аккумуляторов.
  • Плотность электролита в залитых батареях имеет коэффициент температурной компенсации -0.004 на каждые десять градусов ниже 80F (62C).
  • Температура замерзания электролита зависит от степени заряда.
  • Ни в коем случае не допускайте физического замерзания залитых аккумуляторных батарей.
  • Аккумуляторы
  • AGM / SLA / гелевые имеют такую ​​же потерю емкости при низких температурах, как и заливные батареи.
  • Замерзание не вызывает длительного повреждения AGM / SLA / гелевых аккумуляторов.
  • Низкие температуры не влияют на литиевые батареи так сильно, как другие типы батарей.
  • Зарядка литиевой батареи при температуре ниже 32F (0C) может привести к ее необратимому повреждению.
  • Литиевое покрытие — это состояние, при котором литий связывается с поверхностью графитового анода.

Ресурсы.

Этот очень красивый одностраничный список от Canada Battery предлагает несколько отличных советов по работе с батареями AGM.

НАСА выпустило очень интересный и подробный PDF-файл о литиевом покрытии. Этому документу девять лет, и с тех пор появились новые разработки, но представленные основные концепции все еще остаются в силе.

Вот несколько предыдущих статей о Off Grid Ham , которые предоставляют дополнительную информацию:

Литиевые батареи

AGM батареи

Уход и обслуживание залитых аккумуляторных батарей.

Сколько батареи вам действительно нужно?

Как это:

Like Loading …

Добавление воды в автомобильный аккумулятор

Автомобильные аккумуляторы могут выйти из строя, если уровень электролита не контролируется должным образом. Емкость аккумулятора внезапно упадет, а зимой велика вероятность, что он выйдет из строя полностью. Так как же нам позаботиться об уровне электролита в аккумуляторе?

Почему так важен уровень электролита в автомобильном аккумуляторе?

Электролит в батареях состоит из 65% воды и 35% серной кислоты.Во время работы от аккумулятора при подзарядке электролит может закипать, особенно при слишком высокой температуре наружного воздуха или под вытяжкой, процесс ускоряется.

Кислота нелетучая, почти не испаряется. Но вода быстро испаряется. В результате уровень электролита падает, пропорции воды и кислоты перестают соответствовать параметрам, а плотность электролита увеличивается.

Зачем доливать воду в аккумулятор автомобиля?

Нормальная плотность уровня электролита около 1.29 г / см³. Когда вода выкипает, плотность и содержание кислоты увеличиваются. В этом случае пластины аккумулятора изнашиваются намного быстрее, а если не добавлять воду, пластины просто повредятся.

Таким образом, добавление воды в автомобильный аккумулятор обеспечивает эффективность и производительность аккумулятора при нормальном уровне электролита.

Какую воду нужно заливать в автомобильный аккумулятор?

Единственный тип воды, который вам нужно будет добавить в аккумулятор, — это дистиллированная вода, другие виды воды, например, водопроводная вода и некоторые виды воды в бутылках, могут содержать минералы и другие вещества, которые могут разъедать детали батареи.Дистиллированная вода содержит водород и кислород и не содержит лишних примесей

Когда добавлять воду в аккумулятор автомобиля?

Есть несколько способов проверить правильный уровень электролита в аккумуляторной батарее, но перед этим первым делом необходимо присмотреться к самой батарее.

Некоторые батареи имеют специальный индикатор. Он показывает несколько его состояний:

  • Нормальный, низкий уровень электролита. В этом случае нужно долить воды.
  • Низкая плотность электролита, здесь нужно заряжать аккумулятор.

Некоторые батареи имеют отметки «мин.» И «макс.». Эти батареи позволяют проверить уровень электролита, просто взглянув на него, благодаря относительной прозрачности корпуса.

Вы также можете проверить уровень заряда аккумулятора, сняв его и открыв небольшие крышки. На некоторых батареях вы найдете специальный индикатор, который должен покрывать электролит всего на 0,5 см (0,196 дюйма) и не более. Если индикатора нет, то можно ориентироваться по погружению пластин в жидкость.

Уровень электролита и его плотность следует проверять только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен зарядным устройством!

Каков нормальный уровень электролита в автомобильном аккумуляторе?

Нормальный уровень электролита должен быть на 15-20 миллиметров (0,59 — 0,78 дюйма) выше края пластин. Если пластины не закрыты, это будет указывать на низкий уровень электролита, который следует восстанавливать как можно быстрее.

Лучшее тестирование выполняется с помощью наиболее часто используемого ареометра и рефрактометра.Вы можете купить эти инструменты в большинстве магазинов автомобильных запчастей, и они пригодятся не только для проверки, но и для других автомобильных жидкостей.

В то же время, измеряя уровень, вы также можете проверить состояние электролита, который должен быть прозрачным. Если жидкость непрозрачная или темная, значит, батарея вышла из строя и нужно покупать новую.

Сколько воды добавлено в аккумулятор автомобиля?

Количество воды всегда зависит от емкости аккумулятора, чем больше размер аккумулятора, тем больше в нем электролита.Кроме того, громкость зависит от конструкции аккумулятора и может отличаться от производителя к производителю. Ниже приведены оценки, основанные на разной емкости аккумулятора:

л л
Емкость аккумулятора Уровень электролита Уровень воды
55 Ач ~ 2,6 л (0,68 галлона) ~ 2,6 л (0,68 галлона) (0,43 галлона)
60, 62 Ач 2,7 л -3,1 л
0,71 — 0,81 галлон
1.77 — 1,95 л
0,46 — 0,51 галлона
65 Ач ~ 3,6 л (0,95 галлона) ~ 2,29 л (0,60 галлона)
75 Ач 3,7 — 4,1 л
0,977 — 1,08 галлона
2,41 — 2,60 л
0,63 — 0,68 галлона
90 Ач 4,3 — 4,8 л
1,13 — 1,26 галлона
2,86 — 3,13 л
0,75 — 0,82 галлона
Эти цифры являются всего лишь оценками если уровень воды как можно ниже.

Как добавить дистиллированную воду в автомобильный аккумулятор?

Чтобы правильно наполнить аккумулятор водой, выполните следующие простые шаги.

  • Очистите аккумуляторную батарею на поверхности, чтобы избежать попадания грязи и других веществ в аккумуляторную батарею при откручивании заглушек. Перед этим оставьте аккумулятор при комнатной температуре примерно на 7 часов;
  • Отвинтите пробки и проверьте уровень электролита, как я описал выше;
  • Если вам нужно добавить дистиллированную воду, добавьте ее осторожно.Если вы добавили большее количество, удалите его с помощью шприца.
  • Заверните пробки и оставьте автомобильный аккумулятор как минимум на 7 часов, так как смешивание воды с кислотой занимает некоторое время;
  • Зарядите аккумулятор, но если вы видите, что электролит закипает, зарядку следует прекратить;
  • Измерьте плотность электролита ареометром. Нормальный уровень должен составлять 1,29 г / см3.

Заключение

Добавление воды в автомобильный аккумулятор — хороший способ сохранить его и продлить срок его службы.Вам следует добавлять только дистиллированную воду, потому что другие типы воды содержат такие вещества, как кальций, магний, соль и другие примеси, которые могут вызывать химические реакции и ускорять разрушение пластин аккумулятора.

Будьте осторожны при выборе некоторых батарей, они помечены как «необслуживаемые», потому что большинство из них таковыми не являются. Их колпачки скрыты под наклейкой с этикеткой аккумулятора. Достаточно снять его, и вы увидите крышки батарейного отсека.

Действительно, существуют батареи, не требующие обслуживания, у этих батарей нет крышек на поверхности и они не требуют обслуживания, просто используйте их, пока они полностью не изнашиваются.

Старайтесь не добавлять в аккумулятор больше воды, чем необходимо, поскольку это отрицательно скажется на его характеристиках. Плотность электролита снизится, а значит, снизится мощность аккумулятора. Также это снижает его устойчивость к отрицательным температурам, а зимой это может быть проблематично.

К счастью, избыток воды можно уменьшить очень простым способом, как я уже упоминал выше. Не беспокойтесь о смеси с серной кислотой, этот процесс очень медленный, и уменьшение количества сразу после добавления не повлияет на смесь.

Изображение предоставлено: איתן טל Etan Tal, CC BY 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, через Wikimedia Commons

Достижения в материалах для натриево-ионных батарей для любых климатических условий — Чжу — 2020 — EcoMat

Электролиты необходимы для определения диапазона рабочих температур любых аккумуляторных батарей. Для удовлетворения требований к стационарным аккумуляторным батареям, работающим в любых климатических условиях, требуются желаемые электролиты, чтобы поддерживать достаточную ионную проводимость при низких температурах и вызывать минимальные межфазные реакции при высоких температурах.В общем, три типа электролитов могут обслуживать термостойкие SIB: соли натрия в органических растворителях, ионные жидкости (ИЖ) и твердые электролиты.

3.1 Органические жидкие электролиты

Параллельно коммерческим LIB, использующим раствор LiPF 6 в карбонатных смесях, электролиты на карбонатной основе с растворенными солями Na, в основном NaClO 4 , NaPF 6 , NaN (SO 2 CF 3 ) 2 (NaTFSI или NaTFSA) и NaN (SO 2 F) 2 (NaFSI или NaFSA) также широко изучаются в SIB благодаря их превосходной ионной проводимости и превосходной смачиваемости.Температура плавления, вязкость, ионная проводимость, электрохимическое окно и термическая стабильность определяются как солью, так и растворителем. Пассерини и соавторы 52 показали, что термическая стабильность солей Na находится в следующем порядке: NaClO 4 > NaPF 6 > NaTFSI> NaFSI, и соли натрия показали лучшую стабильность по сравнению с аналогами Li. Например, термическое разложение LiPF 6 и NaPF 6 началось при ~ 125 ° C и 325 ° C соответственно.Более высокая термическая стабильность солей Na может быть связана с их более высокой электростатической энергией. Обычные растворители включают этиленкарбонат (EC), пропиленкарбонат (PC), диэтилкарбонат, диметилкарбонат (DMC), этилметилкарбонат, фторэтиленкарбонат (FEC), а также некоторые простые эфиры. Их молекулярные структуры и свойства перечислены в Таблице 1. 27 В частности, EC обладает высокой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает высокую диссоциацию соли. Также признано, что ЭК играет решающую роль в формировании стабильного твердого / электролитного слоя на аноде; его главный недостаток — высокая температура плавления (ок.36,4 ° С). Добавление сорастворителей может снизить температуру плавления электролита. Раннее исследование, проведенное в 2001 году, показало, что жидкая область смеси бинарных растворителей может быть расширена до более низкой температуры, когда два компонента имеют близкие точки плавления и молекулярные структуры. 53 В частности, среди бинарных систем, содержащих EC, EC-PC имеет жидкую область до самой низкой температуры из-за аналогичной циклической структуры.

ТАБЛИЦА 1.Физические и химические свойства указанного карбонатного растворителя для электролитов натрий-ионных аккумуляторов (SIB) до настоящего времени. Воспроизведено с разрешения автора. Авторское право 2019, Wiley-VCH

В поисках оптимизированного жидкого электролита для SIB, Понроуч и др. 54 провели сравнительный анализ ряда комбинаций электролитов с различными смесями растворителей и солями натрия. Примечательно, что все электролиты на основе ПК показали чрезвычайно низкую температуру перехода в стекловидное тело около -95 ° C, которая сохранялась даже при введении ЭК в качестве сорастворителя (рис. 3А).Кроме того, смесь EC-PC показывает самую высокую термическую стабильность среди всех комбинаций растворителей с единственным экзотермическим пиком около 250 ° C (рис. 3B). Таким образом, бинарная смесь ЕС-ПК была лучшей комбинацией растворителей для широкого диапазона температур. Для растворов электролитов с различными солями Na электролит на основе NaClO 4 показывает наивысшую термостабильность.

Свойства органических жидких электролитов. A, Кривые дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) (от -120 ° C до 25 ° C) электролитов на основе 1 M NaClO 4 , растворенного в смесях растворителей, содержащих этиленкарбонат (EC), и 1 M различных солей Na, растворенных в пропилене. карбонатные (ПК) электролиты.B, кривые ДСК (от 25 ° C до 350 ° C) растворителей, смесей растворителей, 1 M различных солей Na, растворенных в электролитах PC, и смеси растворителей EC / диэтилкарбонат (DEC) с или без 1 M NaClO 4 , соответственно. Воспроизведено с разрешения автора. 54 Copyright 2012, Королевское химическое общество. C, испытание на воспламенение растворителей EC / DEC и TFEP и профили DSC NaV 2 (PO 4 ) 3 и Na x C в карбонатных электролитах и ​​электролитах TFEP.Воспроизведено с разрешения автора. 55 Copyright 2018, Elsevier Ltd. D, Обзор физико-химических свойств электролитов с различными концентрациями, вариаций взаимодействий между молекулами / ионами и межфазными компонентами, а также концентрационной зависимости ионной проводимости и вязкости при 25 ° C и 0 ° C для NaPF 6 в электролите EC / PC. Воспроизведено с разрешения автора. 56 Авторские права 2020, Американское химическое общество

Воспламеняемость органических карбонатных растворителей по-прежнему представляет собой проблему безопасности при использовании SIB в суровых условиях.Чтобы снизить воспламеняемость органических жидких электролитов, антипирены были исследованы в качестве растворителей, сорастворителей или добавок в электролитах SIB. Обычно огнестойкие растворители, такие как органические фосфаты, обладают плохой пассивирующей способностью на электродах, что приводит к постоянной деградации. 11 Zeng et al 57 сообщили о негорючем фосфатном электролите (0,8 м NaPF 6 в триметилфосфате [TMP]), содержащем 10 об.% FEC. FEC может формировать пленки SEI стола на аноде и катоде, смягчая неблагоприятные побочные реакции между TMP и материалами электродов.В качестве альтернативы, молекула растворителя, содержащая как фтор, так и фосфор, потенциально может обеспечить межфазную стабильность и негорючесть. Трис (2,2,2-трифторэтил) фосфат (ТФЭП) был предложен в качестве бифункционального растворителя электролита. 55 Помимо изменения структуры или состава растворителя, Ван и др. 58 разработали негорючий электролит с концентрацией соли (3,3 M NaFSI в TMP) для решения этой дилеммы путем образования неорганического SEI на основе соли на аноде (рис. 3C). обеспечивая высокую безопасность и стабильную работу твердого углеродного анода.В противоположность концентрированным электролитам Ли и др. 56 предложили необычный разбавленный электролит для SIB (рис. 3D). Разбавленная концентрация не только значительно снизила стоимость материала, но и оказалась пригодной для работы в широком диапазоне температур (от -30 ° C до 55 ° C). Авторы предположили, что низкая вязкость и меньшее образование HF помогут улучшить межфазную смачиваемость и эффективность Columbic при низких и высоких температурах соответственно. Влияние концентрации соли позволяет по-новому взглянуть на конструкцию термостойких электролитов.

Хотя органические жидкие электролиты демонстрируют относительно высокую термостабильность, превышающую 250 ° C, на срок службы батареи все же может влиять низкая термическая стабильность слоев SEI, разложение или реконструкция которых может усилить эффект растворения-миграции-осаждения ТМ, поскольку упомянутый выше. В принципе, электролитные соли на основе натрия обладают лучшей химической и термической стабильностью, чем соли лития. В результате образуется меньше кислых частиц, что смягчает экзотермическую кислотно-щелочную реакцию с компонентом SEI Na 2 CO 3 , а также коррозию катодных материалов. 11 Однако из-за более низкой кислотности по Льюису соединения SEI на основе натрия, которые в основном представляют собой Na 2 CO 3 , NaF и двойной алкилкарбонат натрия (NEDC), оказываются более растворимыми по сравнению с аналогами Li. , что делает слои SEI в SIB более уязвимыми к повышенным температурам. 52, 59 Из-за менее надежных компонентов SEI, SIB показывают более низкие температуры начала экзотермической реакции по сравнению с LIB. Например, температура начала первого экзотермического пика для NaPF 6 в EC / DMC составляет 75 ° C в присутствии полностью оксидированного твердого углерода, который составляет примерно 75 ° C.На 15 ° C ниже в литиевой системе. SEI SIB также может испытывать термическое разрушение из-за разложения NEDC на более термически стабильные продукты при температуре выше 100 ° C 52 :

Ch3OCO2Na2 → Na2CO3 + C2h5 + CO2 + 1 / 2O2 (3)

FEC чаще всего используется в качестве добавки к электролиту для SIB, которая, как считается, улучшает термическую стабильность за счет создания стабильных пленок SEI и даже снижает воспламеняемость карбонатного электролита. 60, 61 Однако Шин и др. 62 обнаружили, что FEC, остающийся после образования слоя SEI на анодной стороне, увеличивает растворение TM со стороны катода в LiMn 2 O 4 / графит LIB, особенно при повышенной температуре. Воздействие FEC, а также добавок электролита на катоды SIB требует дальнейшего изучения.

3,2 ИЖ электролиты

ИЖ представляют собой расплавленные соли при комнатной температуре, состоящие из крупных органических катионов и органических или неорганических анионов.ИЖ вызывают значительный интерес в области применения электролитов благодаря своим внутренним свойствам, включая пренебрежимо малое давление пара, низкую воспламеняемость, широкое электрохимическое окно и высокую термическую стабильность. 63 Эти свойства являются привлекательными, чтобы рекомендовать SIB с возможностью адаптации к любым климатическим условиям и высоким уровнем безопасности. Наиболее изученные ИЖ для SIB сосредоточены на катионах имидазолия, пирролидиния (Pyr), аммония и анионах тетрафторбората, бис (трифторметансульфонил) имида (TFSI) и бис (фторсульфонил) имида (FSI) (рис. 4A). 18 Например, электролит NaPF 6 /1-бутил-3-метилимидазолий (BMIm -) — TFSI показывает низкое время самозатухания 25 с г −1 , что намного меньше, чем у (210 s g -1 ) 1,0 м электролита NaPF 6 / PC (рис. 4B, C), что свидетельствует о низкой воспламеняемости электролита IL. 64 На рис. 4D показаны кривые термогравиметрического анализа обычного органического электролита и различных электролитов IL, где органический электролит потерял почти 90% своего веса при температуре ниже 150 ° C из-за сильного испарения, в то время как IL бутилметилпирролидин (BMP) -TFSI IL показал гораздо более высокая термическая стабильность (∼400 ° C). 65 Большое разнообразие катионов и анионов в ИЖ позволяет исследователям настраивать свойства ИЖ (точка плавления, вязкость, ионная проводимость, электрохимическое окно и т. Д.). 66 Matsumoto et al. 67 суммировали температурный диапазон IL-электролитов для SIB по сравнению с коммерческими LIB и требуемые диапазоны рабочих температур для различных приложений. Среди них ИЖ на основе FSI демонстрируют работоспособность при низких температурах около -30 ° C. Ding et al. 68, 69 сообщили об использовании Na [FSI] — [N-метил-N-пропилпирролидиния (C 3 C 1 пирр)] [FSI] (0% -60 мол.% Na [FSI ]) в батареях Na-NaCrO 2 , которые могут работать в широком диапазоне температур от -20 ° C до 90 ° C.Hwang et al. 13 использовали Na [FSI] — [1-этил-3-метилимидазолий (C2C1im)] [FSI] (0% -40 мол.% Na [FSI]) в Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 половинных батарей, которые также могут работать в том же температурном диапазоне.

Структура и свойства электролитов ИЖ. А. Структуры катионов и анионов обычно используемых ионных жидкостей (ИЖ) в натрий-ионных батареях (СИБ). Воспроизведено с разрешения автора. 18 Copyright 2017, Королевское химическое общество.B, изображение измерения времени самозатухания (SET). C, наборы 1 М NaPF 6 / пропиленкарбонат (ПК) и ИЖ электролитов с различными концентрациями NaPF 6 . Воспроизведено с разрешения автора. 64 Copyright 2018, Elsevier Ltd. D. Кривые термогравиметрического анализа карбонатного электролита (1 M NaClO 4 в этиленкарбонате / диэтилкарбонате [EC / DEC]) и ИЖ BMP – TFSI без и с различными солями натрия. E, Температурно-зависимая ионная проводимость ИЖ BMP – TFSI без и с различными солями натрия.Воспроизведено с разрешения автора. 65 Авторское право, 2014 г., Американское химическое общество

Хотя электролиты ИЖ способствуют безопасности SIB при высоких температурах, а жидкая область ИЖ, как сообщается, увеличивается до -86 ° C за счет смешивания ИЖ имидазолий-TFSI (EMIm-TFSI и BMIm-TFSI) с NaTFSI, 70 электролитов ИЖ ограничивается их низкой ионной проводимостью даже при комнатной температуре. Например, BMP-TFSI IL с различными солями Na показал проводимость ниже 2 мСм см -1 при комнатной температуре (рис. 4E). 65 Более того, ИЖ аккумуляторного класса, как правило, очень дороги из-за затрат на материалы, производство и очистку, которые не подходят для крупномасштабных ESS. В результате конструкция электролитов, содержащих ИЖ и органические жидкие электролиты, является привлекательной для безопасных и пригодных для использования в любых климатических условиях. Манохар и др. 71 сообщили о комбинациях электролитов x EC: PC (1: 1 об.) + (1 — x ) Pyr 13 TFSI ( x = 0, 0,25, 0,5, 0,75, 1 ).Наилучшие электрохимические характеристики получены при x = 0,5.

3.3 Твердые электролиты

Твердые электролиты привлекли внимание исследователей безопасных аккумуляторных батарей с высокой плотностью энергии. 72 Твердые электролиты обычно подразделяются на три основные категории: твердые полимерные электролиты, неорганические твердые электролиты и гибридные твердые электролиты. Все они обладают высокой термической стабильностью и низкой воспламеняемостью по сравнению с жидкими органическими электролитами. 73 Кроме того, нет никакого беспокойства по поводу фазового перехода при низких температурах, поскольку они уже находятся в твердом состоянии. Однако практическому применению твердых электролитов препятствуют несколько критических проблем, особенно низкая ионная проводимость, плохая смачиваемость и низкая стабильность / несовместимость между электродами и электролитами, вызывающая медленный ионный перенос даже при комнатной температуре. 74 На примере ионной проводимости на рис. 5 сравнивается диаграмма Аррениуса проводимости типичных твердых электролитов на основе натрия с органическим жидким электролитом в качестве эталона. 74 Среди них соединения со структурой суперионного проводника Na (NASICON) демонстрируют заметную ионную проводимость. Недавно Kehne et al. 75 сообщили о легированном скандином Na 3,4 Sc 0,4 Zr 1,6 (SiO 4 ) 2 (PO 4 ), который показал ионную проводимость как высокая как 4 × 10 −3 См см −1 при 25 ° C. Хотя твердые электролиты не исследовались для всесезонных SIB, исследователи исследовали электрохимические характеристики твердотельных батарей на основе литий-аргиродита при отрицательных условиях (-30 ° C) с помощью спектроскопии электрохимического импеданса.Они обнаружили, что межфазные сопротивления значительно увеличиваются при низкой температуре, что является причиной ухудшения характеристик. 76 По сравнению с ними твердые полимерные электролиты обладают большей гибкостью. 77 Использование твердых полимерных электролитов может снизить контактное сопротивление и стоимость производства за счет лучшего точечного контакта между электродом и электролитом и упрощения обработки. 78 Однако ионная проводимость твердых полимерных электролитов значительно ниже, чем у неорганических аналогов.Поэтому были исследованы некоторые гибридные твердые электролиты, чтобы потенциально сбалансировать ионную проводимость, межфазное сопротивление и стоимость обработки, но сопротивление переносу между неорганической и органической фазами представляет собой новую проблему. 79 Одним словом, необходимо улучшить общие характеристики твердых электролитов, чтобы удовлетворить спрос на экологически безопасные батареи.

Зависимая от температуры ионная проводимость типичных твердых электролитов на основе натрия по сравнению с жидким электролитом (красные овальные метки).Воспроизведено с разрешения автора. 74 Авторские права 2018, Wiley-VCH

Благодаря преимуществам в совместимости электродов, ионной проводимости и стоимости органические жидкие электролиты по-прежнему остаются наиболее перспективными для практического применения в обозримом будущем. 80 В большинстве случаев органические жидкие электролиты могут удовлетворять температурному диапазону для наружных ESS с низкой температурой стеклования и высокой температурой начала термического разложения. Более того, проблема воспламеняемости может быть решена путем введения негорючего компонента.Однако одной из самых серьезных проблем является недостаточная стабильность SEI при повышенных температурах, что приводит к быстрой деградации батарей. Многие функциональные добавки к электролиту были исследованы для улучшения межфазной стабильности, но органические жидкие электролиты все еще трудно поддерживать полные SIB при повышенных температурах. ИЖ и твердые электролиты перспективны с точки зрения их безопасности, что имеет решающее значение для ESS. ИЖ уже использовались в промежуточных температурных интервалах. Основная проблема заключается в неудовлетворительной ионной проводимости при низких температурах, которую можно улучшить, разработав состав, например, создав эвтектическую смесь ИЖ. 81

Внутренние различия и реалистичные перспективы литий-серных и магниево-серных батарей

Перезаряжаемые батареи из металла S, такие как Li-S, Na-S, K-S, Mg-S, Ca-S и Al-S батареи 1,2,3,4 используют катод на основе серы, гораздо более дешевый, более распространенный и более экологичный материал, чем обычно катодные материалы на основе Li, Co, Mn и Ni в литий-ионных батареях ( LIB) 5,6,7 . Кроме того, из-за высокой емкости серы и металлических анодов, системы ячеек коррелируют с высоким теоретическим энергосодержанием.Они самые высокие для Li – S батарей (LSB) (2654 Втч, кг –1 и 2856 Втч L –1 ) и Mg – S батарей (MSB) (1684 Втч, кг –1 и 3221 Втч L – 1 ) 8 . Хотя перенапряжения и неполное использование активного материала, а также большое количество электролита и других неактивных материалов значительно снижают энергосодержание практических LSB и MSB 9 , эти две системы обладают потенциалом для аналогичного или даже более высокого содержания энергии, чем LIB.В то время как в случае LSB экономическое преимущество S-катода уравновешивается его сочетанием с дорогостоящим и ограниченным в местных ресурсах Li в качестве материала анода (не менее 250 $ кг –1 для металлической фольги Li 10 , 18 ppm в земная кора 11 , 0,2 г м –3 в морской воде 12 ), MSB используют дешевый и широко распространенный во всем мире Mg в качестве анодного материала (2,5 $ кг –1 для металлического Mg 5 , 2,2% в земле корка 11 , 1 кг м –3 в морской воде 13 ).Поэтому MSB очень привлекательны как потенциально более экономичная и, с точки зрения обилия элементов и доступности материалов 6 , более устойчивая альтернатива LIB и LSB.

В отличие от анодов из щелочных металлов и металлов Ca, менее отрицательный стандартный восстановительный потенциал Mg-анода (–2,36 В по сравнению со стандартным водородным электродом, SHE) обеспечивает исключительно высокую стабильность по отношению к жидким электролитам. Соответственно, анод в основном без поверхностных слоев и высокая кулоновская обратимость электроосаждения и растворения Mg до 99.9% наблюдаются в многочисленных электролитных системах, в частности в экспериментах по циклической вольтамперометрии 14,15,16,17,18,19,20,21 . В случае металла Li, Na, K и Ca, напротив, нижние стандартные электродные потенциалы –3,04 В, –2,71 В, –2,92 В и –2,87 В относительно SHE соответственно приводят к термодинамической нестабильности с обычно применяемые органические электролиты. Для наиболее изученного металлического Li-анода непрерывная коррозия анода замедляется за счет защитной межфазной границы твердого электролита (SEI) 22,23,24,25,26 и / или за счет применения твердых электролитов 27,28 , 29 .Однако на анодах из Na и K образование защитного SEI осложняется более высокой растворимостью компонентов SEI, содержащих Na + — и K + 30,31,32 . На Ca аноде (-2,87 В по сравнению с SHE), напротив, образование поверхностных пленок разложения электролита приводит к высоким перенапряжениям электроосаждения и растворения Ca или даже полностью пассивирует электрод 33,34,35 .

Таким образом, объединение металлического Mg с катодом из серы считается потенциальным прорывом в разработке недорогих и долговечных металлических S-батарей.Однако в современных MSB высокие перенапряжения во время электроосаждения и растворения магния на аноде, а также большие количества электролита, высокие перенапряжения и низкая обратимость на S-катоде ограничивают практически достижимое энергосодержание и соответствующее ценовое преимущество. Поскольку многие из этих проблем в значительной степени отличаются от проблем LSB, будущие направления исследований MSB должны отклоняться от более широко исследованного аналога Li.

При параллельном сравнении в этой статье объясняется, как разные проблемы LSB и MSB коренятся в по сути разной природе задействованных частиц Li и Mg.В первой части обсуждаются различная реакционная способность анода Li и Mg с обычно используемыми электролитами, причины более высоких перенапряжений при электроосаждении и растворении Mg, а также морфология отложений Li и Mg и аспекты безопасности. Во второй части описываются различные стабилизация, растворимость и окислительно-восстановительное поведение полисульфидных промежуточных соединений в электролитах, содержащих Li + — и Mg 2+ , а также различные характеристики сульфидов Li и Mg в композитном катоде.В результате объясняется, почему улучшение характеристик катода S в MSB в основном является вопросом правильной конструкции электролита. В третьей части показано, как характеристики двух металлических анодов и серного катода в электролитах на основе Li + — или Mg 2+ отражаются на общих характеристиках ячеек LSB и MSB. Оценка энергосодержания и материальных затрат LSB и MSB на практическом уровне ячейки также показывает, что MSB будут конкурентоспособными по стоимости по сравнению с LIB только в том случае, если перенапряжения на электродах Mg и S и между электролитом и серой (E: S) соотношение может быть значительно уменьшено.Для LSB, напротив, показано, что они могут не быть конкурентоспособными по стоимости по сравнению с LIB, но обладают потенциалом значительно более высоких удельных энергий. В конце, статья дает представление о ключевых направлениях будущих исследований MSB. В соответствии с внутренними различиями, описанными в этой статье, большинство этих направлений существенно отклоняются от исследований LSB.

Характеристики металлических анодов Li и Mg

Li и Mg показывают диагональное соотношение в периодической таблице элементов.Следовательно, некоторые химические характеристики схожи, например, образование монооксидов во время горения, их реакционная способность по отношению к азоту и химическая нестабильность их карбонатов при нагревании 36 . Однако, как описано ниже, их свойства как металлических анодов в аккумуляторных элементах довольно сильно различаются. Результирующие проблемы анода в LSB и MSB суммированы на рис. 1 и 2 соответственно.

Рис. 1: Краткое изложение основных характеристик и проблем LSB.

Как выделено красным, исследования должны быть сосредоточены на уменьшении постоянной коррозии металлического литиевого анода, которая усиливается отложениями лития с большой площадью поверхности. Молекулярные структуры содержат Li (серый), S (желтый), O (красный), C (голубой), H (белый) и N (синий). Заблокированные пути обозначены красными крестиками. (Молекулярные структуры перерисованы из Bieker et al. 84 . Авторское право Американского химического общества. Использовано повторно с разрешения).

Рис. 2: Краткое изложение основных характеристик и проблем MSB.

Как выделено красным, исследования должны быть сосредоточены на снижении высоких перенапряжений на Mg-аноде и S-катоде, а также на реализации низких отношений E: S. Молекулярные структуры содержат Mg (серый), S (желтый), O (красный), C (голубой), H (белый) и N (синий). Заблокированные пути обозначены красными крестиками. (Молекулярные структуры перерисованы из Bieker et al. 84 . Авторское право Американского химического общества. Использовано повторно с разрешения).

Устойчивость к электролиту

Благодаря низкому стандартному электродному потенциалу –3.04 V по сравнению с SHE, металлический Li термодинамически нестабилен по сравнению с обычно используемыми жидкими органическими электролитами. Чтобы замедлить непрерывную коррозию и, следовательно, саморазряд анода и деградацию электролита 26,37,38 , металлический Li может быть кинетически защищен электронно изолирующим, но Li + -проводящим SEI 22,23 , 24,25,26 . Чтобы компенсировать изменения объема во время электроосаждения и растворения Li и подавить образование лития с большой площадью поверхности (HSAL 39 , часто называемый гетерогенным или дендритным Li), SEI также должен быть стабильным, гибким и однородный.Формирование действительно долговременной защитной SEI на металлическом литиевом аноде исследовалось на протяжении десятилетий 40,41,42 и до сих пор остается нерешенной проблемой для систем литий-металлических батарей, включая LSB 25,43 . Чтобы компенсировать реакционную способность металлического Li-анода с электролитом, LSB-элементы требуют избытка металлического Li и большого количества электролита 9 . Последний обычно покрывается высоким соотношением E: S.

На Mg аноде, напротив, стандартный электродный потенциал –2.36 В по сравнению с SHE обеспечивает высокую устойчивость к многочисленным системам электролита. Это выражается в кулоновской обратимости электроосаждения и растворения Mg до 99,9% в экспериментах по циклической вольтамперометрии 14,15,16,17,18,19,20,21 . Таким образом, считается, что потенциальная кинетическая защита Mg поверхностными пленками играет менее важную роль, чем описано выше для анодов Li, Na, K и Ca. Однако в некоторых системах электролитов такая высокая кулоновская обратимость достигается только после определенного количества циклов электроосаждения и растворения Mg 21,44,45,46,47,48 .Во время этого так называемого процесса «кондиционирования» необратимые емкости соответствуют восстановлению H 2 O или других восстанавливаемых примесей в электролите 14,20,49 . В электролитах, содержащих AlCl 3 , необратимая емкость может также соответствовать коррозии Mg под действием AlCl 2 + или другого AlCl x разновидностей 20,44,48,49 . Соответственно, необратимых емкостей можно избежать предварительной обработкой электролита металлическим Mg 48,49 или прямым приготовлением электролита с оптимизированной стехиометрией 20,50 и добавлением восстановителей, таких как Bu 2 Магний 14,20 .

Перенапряжения

Перенапряжения во время электроосаждения и растворения металлов в основном возникают из-за проводимости ионов металлов (i) в электролите и (ii) в поверхностных пленках, например, SEI в случае Li и потенциально полностью пассивирующих поверхностных пленках в случае Mg. и от (iii) энергетических барьеров для адсорбции ионов и (iv) переноса заряда на границе электрод-электролит. Поскольку перенапряжения зависят от электролита и условий эксперимента, таких как плотность тока, прямое сравнение перенапряжений при электроосаждении и растворении Li и Mg затруднено.Тем не менее, гистерезис между потенциалами электроосаждения при постоянном токе и -растворения Mg (например, 0,2–0,3 В в 0,25 М бис (трифторметансульфонил) имиде магния (MgTFSI 2 ) / MgCl 2 (1: 2) в 1 , 2-диметоксиэтан, DME 14 ) обычно примерно на порядок выше, чем для Li (например, ниже 0,025 В в 1 М бис (трифторметансульфонил) имиде лития (LiTFSI) в 1,3-диоксолане (DOL): DME электролит 51 ).

Сильное различие в поведении Mg и Li при электроосаждении и растворении коренится в природе катионов Li + и Mg 2+ .По сравнению с Li + , сильные электростатические взаимодействия катионов Mg 2+ с высокой плотностью заряда отражаются в более низкой ионной проводимости Mg-электролитов (часто <5 мСм см -1 ) 20,21,52 , 53,54 , чем наблюдается для электролитов Li (≈5–15 мСм см −1 ) 51,55 , хотя электролиты на основе магния со слабо координирующими анионами демонстрируют ионную проводимость, сравнимую с электролитами на основе лития (например, тетракис (гексафторизопропилокси) борат магния (Mg [B (hfip) 4 ] 2 ) с до 11 мСм см -1 ) 56,57 .Взаимодействия дополнительно препятствуют разумной подвижности Mg 2+ в твердых телах 58 . Соответственно, возникновение межфазных слоев, например, в результате разложения компонентов электролита или примесей, замедляет электроосаждение и растворение Mg 2+ и может даже пассивировать электрод для переноса ионов 14,47,59 . Таким образом, основной подход в исследовании Mg аккумуляторов состоит в том, чтобы поддерживать поверхность анода Mg без покрытия и без пассивирования 60,61 . В дополнение к выбору компонентов электролита, которые устойчивы к металлическому Mg, для этого могут потребоваться очистители восстановительных примесей, такие как ранее использовавшиеся частицы Гриньяра 60 , небольшие количества Bu 2 Mg 14,20 или предварительная обработка электролита с помощью Mg металл.В вышеупомянутом процессе «кондиционирования» восстановительные токи при потенциалах выше 0 В относительно Mg / Mg 2+ и непрерывное уменьшение перенапряжения электроосаждения и растворения Mg указывают на электрохимическую «очистку» 14,20,46, 47,62 . Здесь также считается, что снижение перенапряжения связано с образованием частиц Cl , которые удаляют поверхностные слои с Mg-анода и препятствуют дальнейшей адсорбции и разложению примесей 14,44,59 .

Кроме того, сильная координация Mg 2+ с растворителем электролита 63 , которая приводит к высоким энергиям десольватации, способствует перенапряжению электроосаждения Mg 14 . Точно так же введение Mg 2+ в материалы вставляемого катода замедляется из-за высоких энергий десольватации катионов Mg 2+ 64,65,66,67 . Чтобы снизить эти перенапряжения, необходимо ослабить координацию катионов Mg 2+ в растворителе, например.г., путем переноса Mg 2+ в Mg 2 Cl 3 + , Mg 2 Cl 2 2+ или другой Mg x Cl 90 y z + комплексы 14,67,68 . Поскольку обнаружено, что некоторые магнезиальные электролиты, содержащие Cl , вызывают коррозию компонентов корпуса элемента или алюминиевого токосъемника, эти компоненты, возможно, потребуется защитить с помощью покрытий или заменить коррозионно-стойкими материалами 69,70 .

Морфология отложений

При сравнении морфологий отложений на металлических анодах Li и Mg часто указывается, что Li страдает от HSAL или даже образования дендритов 51,71,72 , в то время как электроосаждение Mg является гомогенным и без дендритов 60,73 . Для металлического литиевого анода обнаружено, что отложения имеют морфологию мохоподобной, игольчатой, клубеньковой или гранулированной 51 . На магниевом аноде отложения в основном описываются как пирамидальные 18,74,75 или гексагональные структуры 73,76,77 .Это различие проиллюстрировано в сравнительном исследовании электроосаждения и растворения Li и Mg при различных плотностях тока, проведенного Matsui 73 .

Различная морфология отложений в основном объясняется более однородным распределением тока на чистой поверхности Mg-электрода без пленки 73,78 по сравнению с гетерогенным распределением тока через многокомпонентный SEI на металлическом Li 71 . Когда SEI ломается при изменении объема электроосаждения и растворения Li, незащищенная поверхность Li подвергается воздействию 25,26,37 .Это приводит к еще более неоднородному распределению тока на поверхности электрода и, таким образом, к самоподдерживающемуся механизму, наносящему вред производительности и безопасности. Открывая незащищенный Li, этот механизм ускоряет коррозию электрода. Чтобы подавить и то, и другое, требуется стабильная, гибкая и однородная SEI.

На аноде из магния тенденция к более однородным отложениям дополнительно связана с низким барьером поверхностной диффузии магния по сравнению с металлическим литием 79 . Более того, предполагается, что локальное истощение активных форм Mg в электролите сразу после электроосаждения Mg создает однородное распределение сторон зародышеобразования Mg 73 .По сравнению с более гетерогенным осаждением Li эта идея подтверждается обычно более низкой ионной проводимостью Mg-электролитов (часто <5 мСм см −1 ) 20,21,52 по сравнению с их аналогами из Li (≈5 –15 мСм см −1 ) 51,55 , хотя некоторые электролиты Mg показывают более высокую ионную проводимость (например, Mg [B (hfip) 4 ] 2 с током до 11 мА см −1 ) 57 . Точно так же процесс гомогенного электроосаждения объясняется кинетическим барьером десольватации Mg 80 .

Однако на практике электроосаждение и растворение Mg не обязательно должны быть однородными. Фактически, также сообщалось об образовании дендритов магния с большой площадью поверхности (HSAM) и даже Mg, особенно при более высоких плотностях тока 81,82,83 . Хотя HSAM кажется менее реактивным с электролитом, чем HSAL, нарушение структур HSAM может привести к потере электронных контактов и, следовательно, к потере активных материалов. Поскольку структура отложений Mg зависит от приложенной плотности тока 73,76 , комплексообразования Mg 2+ в электролите 74,76,80 и наличия поверхностных пленок на электроде Mg 81 HSAM образования следует избегать за счет конструкции электролита и применения подходящей плотности тока.

Безопасность

Помимо усиленной коррозии металлического литиевого анода, образование HSAL, в частности в форме литиевых дендритов, соответствует риску внутренних коротких замыканий, когда они прорастают через сепаратор и достигают катода. . Хотя тенденция к образованию дендритов ниже в случае металлического Mg анода, высокая жесткость и твердость дендритов Mg по сравнению с их литиевыми аналогами увеличивают риск внутренних коротких замыканий также для батарей на основе Mg 82 .

В случае металла Li также высокая реакционная способность с влагой и воздухом, низкая температура самовоспламенения 180 ° C и низкая точка плавления 181 ° C приводят к проблемам с безопасностью. Металлический магний, напротив, имеет высокую температуру самовоспламенения 473 ° C и температуру плавления 650 ° C. В виде магниевой фольги он пассивируется при контакте с влагой и воздухом при комнатной температуре. Тем не менее, металл Mg легко воспламеняется, и поэтому его также следует рассматривать как потенциальную угрозу безопасности.

Серный катод

На катоде электролит должен быть ненуклеофильным и обладать определенной окислительной стабильностью, чтобы быть устойчивым по отношению к элементарной сере.Таким образом, MSB требуют использования ненуклеофильных и электрохимически стабильных Mg-электролитов 17 . Как и в случае LSB, общее восстановление элементарной серы до сульфидов во время разряда и повторное окисление этих частиц до серы во время заряда происходит через полисульфидные промежуточные соединения 84 . Тем не менее, MSB показывают другой путь реакции, более высокие перенапряжения и более низкую кулоновскую обратимость, чем LSB. При параллельном сравнении S-катода в электролитах, содержащих Li + — или Mg 2+ , следующие параграфы объясняют, как эти различия в конечном итоге коренятся в более сильном электростатическом взаимодействии Mg 2+ с полисульфидные и сульфидные анионы.Проблемы, связанные с S-катодом в LSB и MSB, суммированы на рис. 1 и 2 соответственно.

Виды полисульфидов

Полисульфиды Li и Mg образуют сложную систему равновесий диспропорционирования и диссоциации, как показано в уравнениях. 1–4 84,85,86,87,88 . Здесь считается, что реакция диспропорционирования вызывается усиленным электростатическим взаимодействием катионов электролита с полисульфидами с высокой плотностью заряда (часто называемыми «короткоцепочечными»), такими как S 4 2– и S 2 2– по сравнению с низкой плотностью заряда (часто называемой «длинной цепочкой») S 8 2–, S 6 2– и S 3 • — видов 84,87 .{\ bullet -} $$

(4)

В простых эфирах, таких как тетрагидрофуран (THF), DME и диметиловый эфир тетраэтиленгликоля (TEGDME), которые обычно используются в ячейках LSB и MSB, сравнительно низкие взаимодействия между растворителем и катионом приводят к довольно сильным взаимодействиям катион-полисульфид. Они способствуют диспропорционированию полисульфидов с низкой плотностью заряда до серы и частиц с высокой плотностью заряда 84,85,88 . В простых эфирах химически синтезированные полисульфиды Li со стехиометрией Li 2 S 8 непропорциональны по отношению к S 4 2– и S 3 • — видов 84,85,88 , в то время как в эквивалентных растворах полисульфидов Mg наблюдается диспропорционирование этих веществ еще больше к нечувствительным к ультрафиолетовой / видимой спектроскопии (УФ / видимой области) компонентам, таким как MgS 2 84,85 .

Из-за более сильного электростатического взаимодействия катионов Mg 2+ с полисульфидными анионами растворимость полисульфидов Mg существенно ниже, чем у их аналогов Li. В THF, DME и TEGDME, например, растворимость химически полученного полисульфида Mg в стехиометрии MgS 8 ниже 100 мМ 84,85,89,90 , в то время как полисульфиды Li в стехиометрии Li 2 S 8 можно растворить до концентрации 6 M в TEGDME 91 .

Катион-зависимый путь реакции

В соответствии с различной стабилизацией полисульфидных частиц в электролитах, содержащих Li + — и Mg 2+ , реакция разряда на катоде S варьируется в LSB и MSB. Уравнения 5–8 суммируют все возможные стадии этой реакции. В электролитах на основе эфира, содержащих Li + , электрохимическое восстановление серы происходит за счет образования как S 4 2– (стадии 1–2), так и S 2 2– частиц (стадия 3) 84,88,92 , в то время как в электролитах, содержащих Mg 2+ , восстановление серы имеет тенденцию напрямую переходить к промежуточным продуктам S 2 2– (стадии 1–3) 84,90 .{2 -} $$

(8)

Во время разряда постоянным током ячеек LSB образование видов S 4 2– (этап 1–2) и S 2 2– (этап 3), соответственно, обозначается двумя отдельными напряжениями. плато (рис. 3а) 91,93 . В ячейках MSB тенденция к довольно прямому восстановлению серы до S 2 2– (стадия 1–3) часто обозначается одним плато напряжения 56,90,94,95 .Однако в нескольких исследованиях единственному плато напряжения предшествует медленное снижение напряжения (рис. 3b) 89,90 или даже два отдельных плато напряжения сообщаются 96,97,98,99 . Как и в случае LSB, они указывают на промежуточное образование видов S 4 2– (этап 1–2) и их сокращение до S 2 2– (этап 3). Помимо того факта, что для разных электролитов сообщается о различных профилях напряжения разряда MSB, путь восстановления серы до S 2 2- определяется зависимым от растворителя взаимодействием катион-полисульфид 84 , состав композитного катода углерод / сера (C / S) 90 и применяемая скорость разряда 90 .

Рис. 3: Профили циклирования Li – S и Mg – S ячеек и электрохимическое поведение растворов полисульфидов Li и Mg.

a / b Прямое сравнение профилей напряжения разряда и заряда при постоянном токе (100 мА г S −1 ) тканевого электрода из активированного угля, пропитанного серой (1 мг S см −2 ) в a элемент Li-S с 1 M LiTFSI в электролите DME во время разряда (синяя линия) и заряда (синяя пунктирная линия) и b элемент Mg-S с 1 M MgTFSI 2 / MgCl 2 (1: 2) в электролите DME во время разряда (красная линия) и заряда (красная пунктирная линия) (графики a и b воспроизведены из Gao et al. 89 . Авторское право Wiley-VCH Verlag GmbH. Воспроизведено с разрешения.) 89 . c / d Циклические вольтамперограммы стеклоуглеродного электрода в «LiS 8 » / LiTFSI (1 мМ / 0,1 М, красная линия) и «MgS 8 » / MgTFSI 2 (1 мМ / 0,05 M, синяя линия) в растворах c DME и d DMSO при 50 мВ с -1 , откалибровано относительно (ферроцен-ферроцен) Fc│Fc + (Рисунки c и d используются повторно из Bieker et al. 84 . Авторское право Американского химического общества. Использовано повторно с разрешения).

На заключительном этапе реакции выгрузки осажденные S 2 2– восстанавливаются до S 2– частиц (этап 4). В то время как этот шаг начинает выполняться при относительном постоянном напряжении в младших разрядах 91,93 , старшие разряды показывают довольно немедленное снижение напряжения элемента, пока не будет достигнуто более низкое напряжение отсечки 56,89,90,94,95,96, 97,98,99 .

Во время заряда батареи LSB имеют тенденцию демонстрировать два плато напряжения, соответствующие образованию полисульфидных промежуточных продуктов и их последующему окислению до серы 91,93 .Ячейки MSB, напротив, в основном показывают только одно плато напряжения 90,98,99 . Это указывает на меньшую склонность к образованию полисульфидных промежуточных продуктов также во время загрузки.

Эти катионозависимые различия в электрохимическом поведении серного катода также наблюдаются в экспериментах по циклической вольтамперометрии растворов полисульфидов, содержащих Li + — или Mg 2+ , 84 . В то время как в растворах Li 2 S 8 и LiTFSI в ДМЭ восстановление серы происходит за счет образования S 4 2– и S 2 2–, прямое восстановление до S 2 2- наблюдается в MgS 8 / MgTFSI 2 в DME (рис.3в).

Чтобы оценить высокое напряжение на первой стадии реакции разряда и допустить ступенчатое окисление во время заряда, необходимо стабилизировать образование полисульфида Mg. Поскольку эта стабильность определяется электростатическим взаимодействием катионов электролита с полисульфид-анионом, ее можно регулировать за счет эффективной координации катионов в растворителе. В растворителях с высокой относительной диэлектрической проницаемостью, таких как диметилсульфоксид (ДМСО) или диметилформамид (ДМФ), наблюдается более высокая растворимость и меньшее диспропорционирование полисульфидов Li и Mg.Соответственно, восстановление серы в электролитах Li и Mg происходит за счет образования низкой плотности заряда S 8 2– / S 6 2– (стадия 1) и высокой плотности заряда S 4 2– / S 3 2– видов (стадия 2; рис. 3г) 84 . Хотя считается, что именно эти растворители пассивируют Mg-анод, полученные данные демонстрируют положительный эффект более сильной координации растворителя.

Перенапряжения, разрядная емкость и обратимость

LSB обычно показывают среднее напряжение ~ 2.1 В во время разряда, в то время как среднее напряжение во время заряда составляет 2,3 В. Из-за относительно низкого перенапряжения металлического Li-анода этот гистерезис напряжения почти полностью соответствует перенапряжениям реакций конверсии на серном катоде. Соответственно, потенциал на серном катоде относительно электрода сравнения Li Li + в значительной степени соответствует напряжению, обнаруженному в двухэлектродных Li-S элементах 100 . Напротив, при высоких перенапряжениях на Mg-аноде напряжение в Mg – S-ячейках сильно отличается от потенциала на серном катоде.При измерении относительно электрода сравнения Mg Mg 2+ , S-катод показывает средний потенциал 1,4–1,5 В во время разряда и 1,8–1,9 В во время заряда 89,90 . Таким образом, реакции заряда и разряда S-катода в MSB имеют тенденцию протекать при значительно более высоких перенапряжениях, чем в LSB.

В обеих системах недостаточный электронный контакт серы в / с углеродной основной структурой способствует возникновению перенапряжения во время разряда 90,97,99 .Далее рассматривается перенасыщение полисульфидными частицами перед зарождением твердых частиц S 2 2– и S 2– (стадии 2 и 3), о котором сообщается для LSB 91,93 . также внести свой вклад в перенапряжение в MSB. Поскольку перенасыщение частицами полисульфида Li в жидкой фазе может снизить разрядную емкость или полностью прервать процесс разрядки, для LSB требуется большое количество электролита, обычно выражаемое соотношением E: S 101 .Из-за низкой растворимости полисульфидов Mg 84,85,89,90 MSB могут достигать локального перенасыщения намного быстрее. Это может быть причиной того, что их обычно исследуют с соотношением E: S 60: 1 или выше 98,99,102 . На последней стадии реакции разряда перенапряжения объясняются медленной кинетикой превращения аморфного Li 2 S 2 / MgS 2 в кристаллический Li 2 S / MgS (стадия 4) 90, 96,98 . Перенапряжения усиливаются из-за недостаточного электронного контакта сульфидных частиц, что также связано с увеличением объема во время превращения серы в Li 2 S (181%) 93 и MgS (171% в вюрците и 133% в структура каменной соли) 99 , и плохая проводимость Li + или Mg 2+ Li 2 S и MgS 90,103 .Хотя 104 обсуждается спорно, считается, что возникающие перенапряжения препятствуют полной разрядке S-катода. Чтобы поддерживать высокий электронный контакт с частицами серы и сульфидов, активный материал внедряется в углеродную основную структуру с большой площадью поверхности 105 . Как и в случае электролита, большое количество углеродных структур способствует высокой разрядной емкости на массу серы 90 . Напротив, при рассмотрении всего композитного катода на удельную емкость отрицательно влияет большое количество углерода.

Во время заряда большой активационный барьер для повторного окисления Li 2 S / MgS соответствует большим перенапряжениям и имеет тенденцию приводить к реакции неполного заряда 90,93,96,98,106,107 . Таким образом, ограничение процесса разряда образованием MgS 2 в значительной степени снижает перенапряжения и улучшает обратимость S-катода , 90, . Поскольку электростатическое взаимодействие двухвалентного Mg 2+ с сульфидным анионом выше и образование полисульфидных промежуточных продуктов менее благоприятно, чем в случае одновалентных катионов Li + , перенапряжения во время заряда более выражены в случае MSB.Соответственно, добавление Li + к электролиту, в остальном содержащему Mg 2+ , снижает перенапряжение во время заряда и улучшает общую обратимость S-катода 108 .

Аналогичным образом можно показать, что в случае окисления химически приготовленных растворов полисульфидов Li и Mg более сильное катион-полисульфидное взаимодействие в Mg 2+ -содержащих электролитах приводит к более высоким перенапряжениям при их окислении до серы, чем наблюдаемые в Li + -содержащие электролиты (рис.3в) 84 . Напротив, в растворителях с высокой диэлектрической проницаемостью, таких как ДМСО, эффективное комплексообразование в растворителе с катионом Mg 2+ снижает взаимодействие катион-полисульфид и снижает потенциалы окисления полисульфида (рис. 3d) 84 . Поскольку катион-полисульфидное взаимодействие может быть ослаблено заменой Mg 2+ на Mg x Cl y z + также, предварительные результаты показывают, что окислительный потенциал полисульфидных частиц снижается, если только электролиты, содержащие MgTFSI 2 , заменяются растворами на основе MgTFSI 2 / MgCl 2 109 .Таким образом, подходящее комплексообразование катиона Mg 2+ с помощью растворителя электролита и / или лигандов считается ключевым подходом к снижению перенапряжения серного катода в MSB.

В альтернативном подходе было продемонстрировано, что присутствие металлической Cu на S-катоде приводит к более низким перенапряжениям и более высокому сохранению емкости. При этом наблюдается образование CuS. Во время разряда в присутствии Mg 2+ CuS восстанавливается до Cu и MgS, тогда как CuS снова образуется во время заряда 110 .При многократном циклировании реакционная способность Cu практически превращает катод из S в катод из CuS 111 . Соответственно, в этой статье эти системы не рассматриваются как MSB. Более того, хотя эта система демонстрирует более низкие перенапряжения, чем преобразование S в MgS, теоретическая удельная емкость такого катода CuS (561 мАч изб. –1 ) в три раза ниже по сравнению с катодом S (1672 мАч изб. –1 ).

Диффузия полисульфида и реакции с металлическим анодом

Как в LSB, так и в MSB, S-катод имеет тенденцию демонстрировать значительное уменьшение емкости при циклическом изменении.Помимо потенциально необратимого образования Li 2 S / MgS, снижение емкости связано с диффузией серы и растворенных полисульфидов в электролит. Если они достигают металлического анода, восстановительное разложение этих частиц дополнительно приводит к потере активного материала на аноде 102 . Несмотря на то, что металлический анод Li все еще подвержен воздействию, он может быть защищен с помощью SEI 91 . Напротив, образование слоев MgS на незащищенном аноде из Mg может привести к его пассивации 103 .Если сера или полисульфиды с низкой плотностью заряда (например, S 6 2–, S 8 2– ) только частично восстанавливаются до полисульфидов с более высокой плотностью заряда (например, S 4 2 — ), эти частицы могут диффундировать обратно на катод для повторного окисления. Этот механизм окислительно-восстановительного челнока соответствует паразитным токам внутри элемента, особенно во время зарядки. Хотя эти явления хорошо известны в LSB 91,93 , они также проявляются в аналоге Mg 96,98,102,112 .Из-за более низкой растворимости полисульфидов Mg 84,85,89,90 эта побочная реакция может быть менее выраженной в MSB.

В качестве основного направления исследований LSB исследуются бесчисленные пористые углеродные структуры и добавки для замедления диффузии серы и растворенных полисульфидов в электролит. Многие из этих структур также применяются в MSB. Кроме того, было продемонстрировано, что диффузию полисульфидов в электролите можно уменьшить с помощью модифицированных сепараторов 102,113 и гелевых полимерных электролитов 114 .Однако помимо применения тех же материалов, разработанных для удержания полисульфидов лития, будущие исследования MSB могут использовать высокое электростатическое притяжение катиона Mg 2+ для присоединения его к функциональным группам углеродных структур 98 .

Для LSB исследуются, по крайней мере, три альтернативных подхода для подавления растворения и, следовательно, образования полисульфидов: (i) снижение растворимости полисульфидов путем добавления фторированных сорастворителей 115,116 за счет использования умеренно сольватирующих электролитов 115,117,118 или с помощью так называемых электролитов в виде соли-растворителя (сольват-ионная жидкость) 116,119 , (ii) избегая растворения полисульфидов, пропитывая серой микропоры, которые слишком узкие для молекул растворителя 120,121,122,123 или закрывая поры с полупроницаемой катодной межфазной фазой электролита (CEI) 120,124,125 , или (iii) предотвращение образования полисульфидных промежуточных продуктов с помощью керамических электролитов, таких как стекла на основе сульфидов 126,127 .Поскольку все эти подходы увеличивают перенапряжения на серном катоде, считается, что они еще больше увеличивают перенапряжения на серном катоде в MSB. Из-за низкой растворимости полисульфидов Mg 84,85,89,90 текущие исследования MSB уже могут быть аналогичны первому подходу. Однако второй и третий подходы будут затруднены из-за низкой подвижности Mg 2+ в твердых телах 58 .

Производительность, энергосодержание и стоимость практических элементов LSB и MSB

В практических элементах LSB и MSB различные характеристики двух металлических анодов и серного катода в Li + — или Mg 2+ — электролиты на основе электролитов отражаются на общих рабочих параметрах элемента, таких как способность к заряду и разрядке, КПД по напряжению и срок службы.Основываясь на том, что уже было продемонстрировано в литературе, в этом разделе приводится прямое сравнение нескольких ключевых параметров производительности текущих ячеек LSB и MSB. Здесь показано, как высокие перенапряжения тока MSB связаны с низким КПД по напряжению, что приведет к высоким эксплуатационным расходам.

В оставшейся части раздела представлена ​​оценка энергосодержания и стоимости материалов LSB и MSB на практическом уровне стека ячеек. Таким образом, показано, что практически достижимое энергосодержание MSB намного ниже, чем для LSB, и может даже не превосходить современные LIB.Далее подчеркивается, что более низкие перенапряжения во время зарядки и разрядки и реализация очень низких соотношений E: S потребуются более экономично, чем LIB.

Производительность

На рисунке 4 представлен обзор ряда характеристик ячеек и параметров производительности, обычно демонстрируемых в литературе. В этом сравнении важно отметить, что первый обратимый разряд и заряд серного катода в Mg-электролитах были продемонстрированы только в 2011 г. 17 , тогда как LSB уже исследовались с 1960-х годов 128 .На рис. 4, который в значительной степени основан на значениях систематического обзора литературы по LSB и MSB Чангом и Мантирамом 2 , это выражено гораздо меньшим количеством публикаций. Таким образом, сравнение текущей литературы соответствует современному уровню исследований LSB и MSB, но не обязательно указывает на их будущие возможности.

Рис. 4: Характеристики ячеек и рабочие параметры современных LSB и MSB.

Сравнение количества публикаций по LSB (синий) и MSB (красный) и сообщенному использованию S на катоде, сроку службы, скорости цикла, соотношению электролита и серы (E: S) и КПД по напряжению на уровне ячейки, а также однородность морфологии осаждения и электрохимическая обратимость на металлических анодах.

Как обсуждалось в предыдущих разделах, стабильность металлического анода Mg с обычно используемыми электролитами, которая выражается кулоновской обратимостью до 99,9% 14,15,16,17,18,19,20,21 , намного выше, чем обычно наблюдается для металлического литиевого анода. В то же время, хотя и не во всех условиях без дендритов, морфология осаждения Mg имеет тенденцию быть более однородной, чем наблюдаемая для Li 73 . Однако, когда дело доходит до перенапряжения, металлический Mg-анод, а также серный катод в Mg-электролитах показывают значительно более высокие значения, чем наблюдаемые для LSB.На уровне ячеек гистерезис между средним напряжением разряда 1,3 В и средним напряжением заряда 2,0 В 56,89,96,98,99,102 дает КПД по напряжению только 65%. Для младших разрядов соотношение среднего напряжения 2,1 В во время разряда и 2,3 В во время заряда позволит достичь КПД по напряжению до 91%. При умножении на кулоновский КПД, включая потери емкости при зарядке и разряде, результирующая энергоэффективность будет соответствовать еще более низким значениям. Во время длительной работы очень низкая энергоэффективность текущих MSB будет накапливаться до высоких потерь энергии, особенно по сравнению с высокоэффективными LIB, но также и по сравнению с LSB.Это приведет к увеличению эксплуатационных расходов 129 .

На рисунке 4 также показано, как более низкая разрядная емкость и обратимость серного катода в MSB отражаются на общей производительности элемента. Во-первых, использование серы и, следовательно, разрядная емкость катода, выраженная на массу серы (мАч г S –1 ) по отношению к теоретической емкости по сере, которая сообщается в текущих исследованиях MSB, обычно значительно ниже. чем указано в публикациях LSB 2 .Во-вторых, емкость серного катода уменьшается значительно быстрее в MSB. В то время как в электролитах на основе Li + в нескольких публикациях было продемонстрировано до 1000 циклов, обратимая работа S-катода до сих пор была продемонстрирована только для ~ 100 циклов в электролитах на основе Mg 2+ 2 . Более того, исследования MSB показывают только скорости заряда и разряда между 0,01 C и 0,1 C, тогда как для LSB 2 уже были представлены скорости более 1 C.Наконец, как уже обсуждалось выше, отношение E: S в исследованиях MSB составляет 60: 1 или выше 98,99,102 , в то время как для LSB стабильная работа уже может быть продемонстрирована с отношениями E: S ниже 3: 1 2 .

Энергосодержание

Для энергосодержания практических элементов LSB и MSB учитывается не только обратимо реализованная разрядная емкость на S-катоде (выраженная в мАч g S –1 ) и общее среднее напряжение разряда, но и также необходимо включить вес и объем всех неактивных материалов.Учитывая, что Li, Mg и S являются сравнительно легкими активными материалами, большое количество электролита, вес токосъемников и углеродной основной структуры оказывают гораздо более сильное влияние на общую удельную энергию практических ячеек LSB и MSB, чем это относится, например, к LIB или твердотельным батареям (SSB). Например, при соотношении E: S 3: 1 практические ячейки LSB и MSB могут реализовывать только около 11% теоретической удельной энергии, в то время как в случае практических ячеек LIB или SSB, 43% и 36% соответственно от теоретическая удельная энергия достигается 9 .В связи с тем, что снижение емкости и срок службы различаются для разных составов ячеек, содержание энергии может по-разному изменяться во время цикла.

На рис. 5a – c показано, как удельная энергия практических LSB и MSB определяется соотношением E: S (мл г S –1 ) и содержанием серы на электроде (мг см –2 ) . В случае MSB элементы с обычно наблюдаемым средним напряжением разряда 1,3 В 56,89,96,98,99,102 сравниваются с элементами с гипотетическим средним напряжением разряда, равным 1.7 В, что может быть достигнуто за счет значительного снижения перенапряжения на Mg-аноде и S-катоде. Для младших разрядов используется среднее напряжение разряда 2,1 В. Отображаемые значения соответствуют уровню стопки ячеек, поэтому вес пакета, призматического или цилиндрического корпуса ячеек не учитывается. Для сравнения с энергоемкостью современных LIB, удельная энергия элемента из графит-литий-никель-кобальт-алюминия (NCA), по оценке Betz et al. Обозначается 9 .Показывая удельную энергию, аналогичную ожидаемой для ячеек на основе графит-литий-никель-марганец-кобальта (NMC811), элементы графит-NCA превосходят по энергосодержанию элементы на основе NMC622 или NMC111 10 .

Рис. 5: Оценка удельной энергии и стоимости LSB и MSB.

Удельная энергия на уровне батареи ячеек (включая электроды, электролит, сепаратор и токосъемники) и соответствующие затраты на материалы в зависимости от соотношения электролита и серы (E: S) и содержания серы для a / d LSB, b / e MSB с обычно наблюдаемым средним напряжением разряда, равным 1.3 В и c / f MSB с гипотетическим средним разрядным напряжением 1,7 В. Соотношение E: S 2: 1 (красный), 3: 1 (синий), 5: 1 (зеленый), 10: 1 (желтый), 20: 1 (коричневый, только a c ) и 60: 1 (голубой, только a c ) отображаются и сравниваются с современными LIB (серый).

Следуя методологии Betz et al. 9 , на катоде предполагается композит S / C с содержанием серы 70 мас.% И разрядной емкостью 1200 мАч г. S –1 .Здесь типичная толщина катода 100 мкм соответствует содержанию серы 5,8 мг / см –2 . Эти предположения считаются оптимистичными, особенно для MSB. Считается, что на литиевом аноде 100% -ный избыток Li компенсирует реакции с электролитом, в то время как для менее реактивного Mg-анода избыток не учитывается. Все подробности показаны в таблице 1.

Таблица 1 Подробная информация о ячейках LSB и MSB, представленных на рис. 5.

В результате младшие разряды с отношениями E: S 3: 1 и 2: 1 обеспечивают 394 Вт · ч кг — 1 и 467 Вт · ч кг –1 , соответственно, при содержании серы 5.8 мг / см –2 (рис. 5а). При дальнейшем включении веса корпуса элемента 18650 эти значения будут уменьшены до 283 Втч, кг –1 и 339 Втч, кг –1 в случае младших разрядов с соотношением E: S 3: 1 и 2: 1, соответственно. LIB Graphite-NCA соответствуют удельной энергии 314 Вт · ч · кг –1 на уровне ячеек и 264 Вт · ч · кг –1 на уровне элементов, на основе набора предположений 9 . В целом, 18650 ячеек LSB с соотношением E: S 3: 1 и 2: 1 значительно превзойдут энергосодержание ячеек графит-NCA.Аналогичные значения приведены в литературе , 130, 131, и для прототипа ячейки LSB Sion Power 132 . Из-за большого веса корпуса ячеек 18650 на объем стопки ячеек использование ячеек-пакетов привело бы к получению LSB с еще более высокими удельными энергиями. Тем не менее, в отличие от жестких корпусов ячеек, карманные элементы не допускают чрезмерного избытка жидкого электролита без потери формы и стабильности.

MSB с обычно наблюдаемым разрядным напряжением 1,3 В или ниже 56,89,96,98,99,102 и соотношением E: S 60: 1 или выше 98,99,102 , соответствуют значениям удельной энергии 23 Вт · ч кг –1 или ниже.Однако для низких соотношений E: S 3: 1 и 2: 1 удельная энергия 235 Втч кг –1 и 282 Втч кг –1 будет достигнута при содержании серы 5,8 мг / см –2 (Рис. 5б). В ячейках 18650 эти значения будут соответствовать энергосодержанию 178 Втч кг –1 и 217 Втч кг –1 9 . Таким образом, даже при таком низком соотношении E: S MSB будут показывать более низкую удельную энергию, чем LIB графит-NCA.

Напротив, при гипотетическом среднем напряжении разряда 1,7 В MSB с отношениями E: S 3: 1 и 2: 1 может достигать 308 Втч кг –1 и 369 Втч кг –1 на уровне пакета элементов (Инжир.5c) и 233 Втч кг –1 и 284 Втч кг –1 в ячейках 18650. Что касается LSB, считается, что удельная энергия таких MSB выше в случае карманных ячеек. Тем не менее, как уже указывалось на уровне пакета ячеек, для MSB потребуются значительно сниженные перенапряжения во время разряда и очень низкие отношения E: S для достижения аналогичной или даже более высокой удельной энергии, чем LIB графит-NCA.

Затраты

На основе удельной энергии LSB и MSB на уровне ячеек также оцениваются соотношение E: S и затраты на материалы, зависящие от содержания серы, на кВтч.Как показано в Таблице 2, стоимость неактивных материалов рассчитана на основе модели BatPaC 133 Аргоннской национальной лаборатории на основе LIB. Для Li- и Mg-электролитов предполагается такая же стоимость, как и для 1,2-M электролита на основе LiPF 6 в BatPaC (15 $ л –1 ), хотя, в частности, для Mg-анодов требуются специальные и высокоочищенные растворы электролита. По данным Геологической службы США, цена на серу составляет 0,05 доллара США за кг –1 , а цена на металл Mg составляет 5,2 доллара за кг –1 . 5 .Считается, что в отличие от Mg высокая реакционная способность с воздухом и влагой, а также адгезия металлического Li к производственному оборудованию приводят к более высоким затратам на производство металлического Li, особенно в случае тонкой фольги (например, 67 мкм для 200% емкости катода с содержанием серы 5,8 мг / см ( −2 ). Как и в комплексной оценке стоимости технологий LIB и SSB, проведенной Schmuch et al. 10 , более низкая оценка цены в 250 долларов за кг –1 также сравнивается с более высокой оценкой в ​​1000 долларов за кг –1 в этом исследовании.Для Mg, напротив, предполагается, что производство тонкой фольги (например, 19 мкм для 100% емкости катода с содержанием серы 5,8 мг / см –2 ) не приведет к значительному увеличению затрат.

Таблица 2 Материальные затраты на ячейки LSB и MSB, представленные на рис. 5d – f.

На рис. 5d – f цена материала LSB и MSB сравнивается с диапазоном стоимости нескольких исследуемых в настоящее время технологий LIB (на уровне стека ячеек). В то время как более высокое значение ≈80 $ кВтч –1 соответствует элементам графит-NMC622, более низкое значение ≈50 $ кВтч –1 характерно для элементов NMC, богатых Si / графит-Li и Mn 10 .

Для LSB стоимость материала ячеек с содержанием серы 5,8 мг / см –2 и соотношением E: S от 2: 1 до 3: 1 оценивается в 87–93 $ кВтч –1 для низкая оценка стоимости металлического лития (рис. 5d) и 272–278 $ кВтч –1 для высокой оценки стоимости. В то время как катод C / S дает только 1,30 $ кВтч –1 , металлический литиевый анод составляет 62 $ кВтч –1 в случае низкой стоимости Li в 250 долларов США за кг –1 . Для высокой оценки затрат в 1000 долларов США за кг –1 , стоимость одного анода будет соответствовать стоимости 247 долларов США за киловатт-час –1 .Электролит стоит 12–18 долларов за кВтч –1 для соотношений E: S от 2: 1 до 3: 1, а стоимость других неактивных материалов составит 13 долларов за киловатт-час –1 .

В MSB, напротив, низкая стоимость в 5,2 $ кг –1 для металлического магния компенсирует сравнительно низкую удельную энергию. Для ячеек с обычно наблюдаемым средним разрядным напряжением 1,3 В очень низкое соотношение E: S от 2: 1 до 3: 1 приведет к материальным затратам в размере 44–53 $ кВтч –1 . Они сопоставимы с нижним диапазоном LIB (рис.5д). Однако значительное экономическое преимущество MSB перед LIB достигается только для ячеек с разрядным напряжением выше 1,7 В, например, и очень низким соотношением E: S, равным 3: 1 и 2: 1. При содержании серы 5,8 мг / см –2 такие ячейки будут соответствовать материальным затратам в размере 33–41 $ кВтч –1 (рис. 5f). В данном случае S-катод и Mg-анод будут давать 1,6 долл. КВтч –1 и 1,4 долл. США кВтч –1 , соответственно, в то время как электролит будет стоить 15–22 долл. От 3: 1 до 2: 1.Сепаратор и токоприемники будут стоить еще 16 $ кВтч –1 (при 5,8 мг / см –2 ). Таким образом, в MSB электролит и другие неактивные материалы являются основными факторами затрат.

В результате низкая стоимость материалов электродов Mg и S почти не отражается на общих затратах на материалы на кВтч. С одной стороны, это основано на сравнительно низкой удельной энергии на уровне стека ячеек MSB. С другой стороны, преимущество в стоимости по сравнению с активными материалами в LIB, например, уменьшается с большим количеством неактивных материалов в MSB.С учетом стоимости дополнительных неактивных материалов, например корпуса элемента, и затрат на производство элемента, которые могут потребовать предварительной обработки и чрезвычайно чистой окружающей среды, чтобы избежать пассивации металлического Mg анода, экономическое преимущество материалы электродов Mg и S будут уменьшаться в дальнейшем.

Доступное соотношение E: S в MSB

Учитывая, что текущие исследования MSB проводятся с соотношением E: S 60: 1 или выше 98,99,102 , что соответствует практическому энергосодержанию 30 кВтч кг –1 или ниже (рис.5b), проблема уменьшения количества электролита до соотношения 3: 1 или даже 2: 1 является огромной. С молекулярной точки зрения соотношение 3 мл ДМЭ на грамм серы, например, соответствует примерно одной молекуле растворителя на атом серы или 4 молекулам растворителя на один компонент S 4 2–. Другими словами, 1 г серы на 3 мл растворителя соответствует концентрациям 2,6 М и 1,3 М соответственно S 4 2– или S 8 2–. В то время как для Li 2 S 8 , растворимость 6 M наблюдается в TEGDME 91 , например, растворимость MgS 8 ниже 100 мМ в THF, DME и TEGDME 84,85, 89,90 .Чтобы реализовать MSB с аналогичной удельной энергией и более низкими затратами, чем LIB, необходимо разработать составы электролита с существенно более высокой растворимостью полисульфида Mg.

Перспективы Mg – S батарей

Через десять лет после того, как Kim et al. 17 впервые сообщил об обратимом заряде и разряде элемента Mg – S, исследования MSB достигли огромного прогресса. После первоначальных исследований с электролитами на основе HMDSMgCl / AlCl 3 и MgHMDS 2 / MgCl 2 / AlCl 3 (HMDS = гексаметилдисилазид) 17,96,97,98,102 обратимая операция MS также продемонстрировано в MgCl 2 / AlCl 3 112 , MgTFSI 2 / MgCl 2 89 и Mg [B (O R F ) 4 2 Электролиты на основе ( R F = фторированный алкил) 56,57,95 .Параллельно с этим несколько композитов сера / углерод, уже известных из LSB, были успешно применены в исследованиях MSB 96,98,102 , и были исследованы электрохимические процессы во время заряда и разряда на S-катоде в Mg-электролитах 84,90,96,99 .

Однако с критической точки зрения эта статья показывает, что до превращения современной технологии MSB в практическую аккумуляторную технику еще далеко. Во-первых, из-за гистерезиса высокого напряжения при зарядке (2.0 В) и разряд (1,3 В) 56,89,96,98,99,102 , КПД по напряжению при зарядке и разрядке MSB по току будет ниже 65%, что приведет к еще более низкой энергоэффективности. Во-вторых, из-за этого гистерезиса, а также из-за высокого отношения E: S 60: 1 или выше 98,99,102 , энергосодержание текущих MSB будет всего 23 кВт · ч кг –1 на практическом элементе уровень стека. Для повышения эффективности напряжения и энергии и достижения практического энергосодержания MSB до уровня, сопоставимого с LIB, будущие исследования должны быть сосредоточены на подходах, обсуждаемых ниже.Ключевое направление исследований должно быть посвящено дизайну электролитов.

В качестве первоочередной задачи исследования MSB должны быть сосредоточены на снижении перенапряжения на ОБЕИХ электродах. На Mg-аноде перенапряжение электроосаждения и -растворения может быть улучшено за счет снижения энергии сильной десольватации Mg 2+ , например, за счет образования комплекса Mg 2+ с частицами Cl. Параллельно следует избегать образования поверхностных пленок электродов, удаляя восстанавливаемые примеси из электролита путем предварительной обработки электролитов, например.g., с металлическим Mg 48,49 или восстановителями, такими как Bu 2 Mg 14,20 . Для того чтобы электролиты не нуждались в кондиционировании, необходимо приготовить электролиты с идеальной стехиометрией 20 . На S-катоде перенапряжения во время разряда и заряда S-катода в Mg-электролитах можно улучшить за счет снижения электростатического взаимодействия Mg 2+ -полисульфида и стабилизации образования полисульфидов Mg 84 . Хотя это и нестабильно на Mg-аноде, в растворителях с высокой диэлектрической проницаемостью, таких как ДМСО и ДМФА, можно было бы показать, что более высокая стабилизация полисульфидов Mg увеличивает средний потенциал разряда, используя также преимущество образования промежуточного полисульфида 84 .Во время зарядки промежуточное образование полисульфидов снижает перенапряжение окисления MgS до серы. Аналогичным образом, перенапряжения на S-катоде уже были обнаружены в зависимости от различных эфиров 84,94 и могут быть дополнительно снижены за счет образования комплекса катиона Mg 2+ с частицами Cl 109 .

Во-вторых, для достижения практических значений удельной энергии, сопоставимых с LIB, исследования MSB должны быть сосредоточены на достижении чрезвычайно низких соотношений E: S. Как указано в этой перспективе, растворимость полисульфидов Mg в обычно используемых простых эфирах намного ниже, чем для полисульфидов Li, и в конечном итоге слишком мала для растворения достаточно больших количеств полисульфидов, например, в соотношении E: S 3: 1.Следовательно, исследования MSB должны быть сосредоточены на разработке электролитов с более высокой растворимостью полисульфида магния. В то же время, однако, этот подход не должен способствовать диффузии полисульфида к Mg-аноду, чтобы избежать образования пассивирующих пленок. Таким образом, исследования MSB должны быть сосредоточены на новых способах закрепления или ограничения растворенных полисульфидов Mg внутри или на структуре катода. В отличие от исследований LSB, высокое электростатическое взаимодействие Mg 2+ с поверхностными группами может открыть новые стратегии 98 .

В конце концов, при сравнении необходимо учитывать уровень технологической готовности (TRL). LIB являются признанной технологией эталонного тестирования высокой плотности энергии на различных рынках, в то время как LSB в настоящее время находят свой путь на нишевые рынки, а MSB находятся на стадии очень фундаментальных исследований. Хотя удельное энергосодержание практических ячеек MSB может оставаться ниже, чем у LIB и LSB, еще слишком рано говорить о том, можно ли разработать MSB в более экономичную и более устойчивую альтернативу этим технологиям.В отличие от LIB и LSB, MSB довольно конкурентоспособны с точки зрения стоимости электродного материала, богатых ресурсов и более экологичных активных материалов 4,6 . Такие системы представляют большой интерес для более устойчивой интеграции возобновляемых источников энергии в сеть.

Почему холодная погода влияет на аккумуляторы?

Низкотемпературное использование литий-ионных батарей имеет такие проблемы, как низкая емкость, сильное затухание, низкая частота цикла, явное отложение лития и несбалансированный литий.По имеющимся данным, разрядная емкость литий-ионных аккумуляторов при -20 ° C составляет всего около 31,5% при комнатной температуре. Обычные литий-ионные батареи работают при температуре от -20 до + 55 ° C. Однако в аэрокосмической, военной, электромобильной и т. Д. Аккумуляторной батарее требуется нормально работать при -40 ° C. Поэтому улучшение низкотемпературных свойств литий-ионных аккумуляторов имеет большое значение. Компания Grepow Battery разработала и произвела высокопроизводительные низкотемпературные батареи с диапазоном температур от -40 ° C до 50 ° C.

Факторы, ограничивающие низкотемпературные характеристики литиевых батарей

В низкотемпературной среде вязкость электролита увеличивается или даже частично затвердевает, что приводит к снижению проводимости литий-ионного аккумулятора.

Совместимость электролита, отрицательного электрода и сепаратора ухудшается в низкотемпературной среде.

В низкотемпературной среде литий сильно осаждается на отрицательном электроде литий-ионной батареи, а осажденный металлический литий вступает в реакцию с электролитом, и осаждение продукта вызывает увеличение толщины поверхности раздела твердого электролита (SEI ).

В низкотемпературной среде литий-ионный аккумулятор имеет уменьшенную внутреннюю диффузионную систему активного материала, а импеданс переноса заряда (RCT) значительно увеличивается.

Исследование низкотемпературного электролита

Электролит играет роль в переносе ионов лития в литий-ионной батарее, а его ионная проводимость и пленкообразование SEI оказывают значительное влияние на низкотемпературные характеристики батареи.

Судя о преимуществах и недостатках низкотемпературных электролитов, можно выделить три основных показателя: ионная проводимость, электрохимическое окно и реакционная способность электрода. Уровень этих трех показателей во многом зависит от входящих в их состав материалов: растворителя, электролита (соль лития), добавки. Поэтому изучение низкотемпературных свойств различных частей электролита имеет большое значение для понимания и улучшения низкотемпературных характеристик аккумулятора.

Низкотемпературные характеристики электролитов на основе ЕС По сравнению с цепочечными карбонатами циклические карбонаты имеют компактную структуру, высокую силу, высокую температуру плавления и вязкость. Однако большая полярность, обусловленная кольцевой структурой, имеет тенденцию иметь большую диэлектрическую проницаемость. Высокая диэлектрическая проницаемость ЕС-растворителя, высокая ионная проводимость, отличные пленкообразующие свойства и эффективное предотвращение совместного внедрения молекул растворителя делают его незаменимым.Поэтому большинство обычно используемых низкотемпературных систем электролитов основаны на ЕС, а затем смешиваются с низкомолекулярными растворителями с низкой температурой плавления.

Соли лития — важный компонент электролитов. Соль лития не только увеличивает ионную проводимость раствора в электролите, но также уменьшает расстояние диффузии ионов лития в растворе. Как правило, чем больше концентрация ионов лития в растворе, тем больше ионная проводимость.Однако концентрация ионов лития в электролите не связана линейно с концентрацией соли лития, а является параболической. Это связано с тем, что концентрация ионов лития в растворителе зависит от диссоциации литиевой соли в растворителе и силы ассоциации.

Электролит низкотемпературный

В дополнение к самому составу батареи, факторы процесса в реальной эксплуатации также будут иметь большое влияние на характеристики батареи.

Процесс приготовления

Влияние нагрузки на электрод и толщины покрытия на низкотемпературные характеристики батареи. Что касается скорости сохранения емкости, то чем меньше нагрузка на электрод, тем тоньше слой покрытия и тем лучше низкотемпературные характеристики.

Состояние заряда и разряда

Влияние низкотемпературного заряда и разряда на срок службы батареи; было обнаружено, что большая глубина разряда приводит к большой потере емкости и сокращает срок службы.

Прочие факторы

Площадь поверхности электрода, размер пор, плотность электрода, смачиваемость электрода и электролита, а также сепаратор — все это влияет на низкотемпературные характеристики литий-ионной батареи. Кроме того, нельзя игнорировать влияние дефектов материалов и процессов на низкотемпературные характеристики батареи.

E n Обеспечивает низкотемпературные характеристики литий-ионных батарей

Для обеспечения низкотемпературных характеристик литий-ионных аккумуляторов необходимо выполнить следующие действия: формирование тонкой и плотной пленки SEI; гарантированный Li + имеет большой коэффициент диффузии в активном материале; электролит имеет высокую ионную проводимость при низкой температуре.Аккумулятор Grepow использует низкотемпературный электролит при низкой температуре, что может обеспечить нормальную работу оборудования в низкотемпературной среде.

Прорыв воздействия низких температур на батареи

По сравнению с обычной литий-ионной батареей, низкотемпературная батарея Grepow, диапазон температур от -40 ° C до 50 ° C, по сравнению с традиционными литий-полимерными батареями, она вышла за пределы температуры разряда -20 ℃ до 60 ℃.Ожидается, что это полностью решит проблему емкости батареи при низких температурах. Проблемы с затуханием и вопросы безопасности контура.

Батарея

Grepow с низкотемпературной формой может эффективно улучшить характеристики разряда батареи в низкотемпературной среде, снизить внутреннее сопротивление батареи и достичь эффекта высокой скорости разряда. Следовательно, его срок службы батареи больше, а его мощность больше. При низкой температуре емкость низкотемпературной батареи Grepow по-прежнему превышает 80% на 0.Разряд 2C при -30 ° C.

Гибкий размер, аккумулятор может быть изготовлен по размеру заказчика. Grepow производит низкотемпературные аккумуляторы, которые могут широко использоваться в холодном климате и в военной продукции. Такие как GPS, автомобильные трекеры, военные радиоприемники, индикаторы ломаной линии, аэрокосмическая промышленность, авиация, подводное плавание с маской и трубкой, полярная наука, приключения, спасение в холодном поясе, помощь при стихийных бедствиях, зимняя одежда, холодная обувь и другие системы. Группа исследований и разработок Grepow тесно сотрудничает с клиентами, чтобы предоставить лучшие решения для их аккумуляторов.

Если вас интересуют наши продукты, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время!
Эл. Почта: [email protected]
Grepow Веб-сайт: https://www.grepow.com/

% PDF-1.4 % 66 0 объект > эндобдж xref 66 78 0000000016 00000 н. 0000002285 00000 н. 0000002366 00000 н. 0000002991 00000 п. 0000003367 00000 н. 0000003571 00000 н. 0000019129 00000 п. 0000019487 00000 п. 0000019682 00000 п. 0000026841 00000 п. 0000027215 00000 н. 0000027421 00000 п. 0000038638 00000 п. 0000038857 00000 п. 0000038998 00000 п. 0000039217 00000 п. 0000039350 00000 п. 0000039565 00000 п. 0000039945 00000 п. 0000040027 00000 н. 0000040163 00000 п. 0000040300 00000 п. 0000040437 00000 п. 0000040893 00000 п. 0000041100 00000 п. 0000041433 00000 п. 0000041824 00000 п. 0000042202 00000 п. 0000042425 00000 п. 0000042666 00000 п. 0000043020 00000 п. 0000043285 00000 п. 0000043335 00000 п. 0000043409 00000 п. 0000052335 00000 п. 0000056328 00000 п. 0000059916 00000 н. 0000063617 00000 п. 0000068501 00000 п. 0000072717 00000 п. 0000073086 00000 п. 0000073474 00000 п. 0000077219 00000 п. 0000084194 00000 п. 0000086118 00000 п. 0000088465 00000 п. 0000096214 00000 п. 0000096415 00000 п. 0000096651 00000 п. 0000097445 00000 п. 0000097555 00000 п. 0000098030 00000 п. 0000098090 00000 п. 0000098163 00000 п. 0000098266 00000 п. 0000098990 00000 н. 0000099230 00000 н. 0000099420 00000 н. 0000099665 00000 п. 0000102665 00000 н. 0000102875 00000 п. 0000103103 00000 п. 0000105979 00000 п. 0000106184 00000 п. 0000106371 00000 п. 0000108436 00000 н. 0000108651 00000 п. 0000108865 00000 н. 0000111775 00000 н. 0000111980 00000 н. 0000112165 00000 н. 0000114032 00000 н. 0000114247 00000 н. 0000127342 00000 н. 0000127381 00000 н. 0000138402 00000 н. 0000138441 00000 н. 0000001856 00000 н. трейлер ] / Назад 487010 >> startxref 0 %% EOF 143 0 объект > поток hb«e« + ̀

Электролиты, изготовленные из сжиженного газа, позволяют батареям работать при сверхнизких температурах — ScienceDaily

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали прорыв в химии электролитов, который позволяет литиевым батареям работать при температуре до -60 градусов Цельсия с отличной производительностью — для сравнения, современные литий-ионные батареи перестают работать при -20 градусов Цельсия.Новые электролиты также позволяют электрохимическим конденсаторам работать до -80 градусов по Цельсию — их текущий нижний предел температуры составляет -40 градусов по Цельсию. Хотя эта технология позволяет работать при экстремально низких температурах, высокая производительность при комнатной температуре сохраняется. Новый химический состав электролита может также увеличить плотность энергии и повысить безопасность литиевых батарей и электрохимических конденсаторов.

Работа будет опубликована онлайн в журнале Science в четверг, 15 июня 2017 г.

Эта технология может позволить электромобилям в холодном климате путешествовать дальше без подзарядки, уменьшая беспокойство о запасе хода зимой в таких местах, как Бостон. Эта технология также может быть использована для управления кораблями в условиях сильного холода, таких как беспилотные летательные аппараты с Wi-Fi в высоких слоях атмосферы и метеорологические шары, спутники, межпланетные вездеходы и другие аэрокосмические приложения.

Батареи и электрохимические конденсаторы, разработанные исследователями, особенно морозоустойчивы, поскольку их электролиты сделаны из сжиженных газовых растворителей — газов, сжижаемых при умеренном давлении, — которые гораздо более устойчивы к замерзанию, чем стандартные жидкие электролиты.Новый электролит литиевой батареи был изготовлен с использованием сжиженного газообразного фторметана. Электролит электрохимического конденсатора был изготовлен с использованием сжиженного газа дифторметана.

«Глубокая декарбонизация связана с прорывом в технологиях накопления энергии. Для производства электромобилей с улучшенным соотношением производительности и стоимости необходимы более совершенные батареи. И как только температурный диапазон для аккумуляторов, ультраконденсаторов и их гибридов будет расширен, эти технологии электрохимического хранения энергии могут быть приняты на многих других развивающихся рынках.Эта работа показывает многообещающий путь, и я думаю, что успех этого нетрадиционного подхода может вдохновить большее количество ученых и исследователей на изучение неизведанных территорий в этой области исследований », — сказала Ширли Мэн, профессор наноинженерии Инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. старший автор исследования. Мэн возглавляет лабораторию по хранению и преобразованию энергии и является директором Центра устойчивой энергетики и энергетики в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

«Принято считать, что электролит является основным узким местом для повышения производительности устройств хранения энергии следующего поколения», — сказал Сайрус Рустомджи, научный сотрудник группы Мэн и первый автор исследования.«Электролиты на жидкой основе были тщательно исследованы, и многие сейчас обращают внимание на твердотельные электролиты. Мы выбрали противоположный, хотя и рискованный подход, и исследовали использование газовых электролитов».

Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего первыми исследовали газовые электролиты для электрохимических накопителей энергии.

В будущем эту технологию можно будет использовать в космических кораблях для межпланетных исследований. «Марсоходы имеют низкотемпературные характеристики, которым не может соответствовать большинство существующих батарей.«Наша новая аккумуляторная технология может соответствовать этим спецификациям без добавления дорогих и тяжелых нагревательных элементов», — сказал Рустомджи.

В ходе реализации этого проекта команда Калифорнийского университета в Сан-Диего осознала, что газы обладают свойством, благодаря которому они особенно хорошо работают при температурах, при которых обычные жидкие электролиты замерзают — с низкой вязкостью. «Низкая вязкость приводит к высокой подвижности ионов, что означает высокую проводимость батареи или конденсатора даже в условиях сильного холода», — сказал Рустомджи.

Группа исследовала ряд потенциальных газов-кандидатов, но сосредоточила внимание на двух новых электролитах: один на основе сжиженного фторметана (для литиевых батарей), а другой на основе сжиженного дифторметана (для электрохимических конденсаторов).

Помимо исключительных низкотемпературных характеристик, эти электролиты обладают уникальным преимуществом в плане безопасности. Они смягчают проблему, называемую тепловым разгоном, когда аккумулятор становится достаточно горячим, чтобы вызвать опасную цепочку химических реакций, которые, в свою очередь, еще больше нагревают аккумулятор. С этими новыми электролитами аккумулятор не сможет самостоятельно нагреваться при температурах, намного превышающих комнатную. Это потому, что при высоких температурах эти электролиты теряют способность растворять соли, поэтому аккумулятор теряет проводимость и перестает работать.

«Это естественный механизм отключения, который предотвращает перегрев аккумулятора», — сказал Рустомджи. Он отметил, что еще одна приятная особенность заключается в том, что этот механизм обратимый. «Как только аккумулятор становится слишком горячим, он отключается. Но когда он снова остывает, он снова начинает работать. Это необычно для обычных аккумуляторов».

Кроме того, Рустомджи сказал, что в более тяжелых условиях, таких как автомобильная авария, когда аккумулятор раздавлен и закорочен, газ электролита может выходить из элемента и, из-за недостаточной проводимости электролита, предотвращать тепловую реакцию неуправляемого нагрева, которая в противном случае Этого трудно избежать с обычными жидкими электролитами.

Совместимый электролит для анодов металлического лития

Мэн, Растомджи и его коллеги сделали большой шаг вперед к осуществлению еще одной долгожданной мечты исследователей аккумуляторов: создания электролита, который хорошо работает с анодом из металлического лития. Литий считается лучшим анодным материалом, поскольку он может накапливать больше заряда, чем существующие аноды, и легче. Проблема в том, что металлический литий вступает в реакцию с обычными жидкими электролитами.Эти химические реакции приводят к тому, что металлический литий имеет низкую кулоновскую эффективность, что означает, что он может пройти только ограниченное количество циклов зарядки и разрядки, прежде чем батарея перестанет работать.

Другая проблема, связанная с использованием обычных жидких электролитов с анодом из металлического лития, заключается в том, что при повторяющихся циклах зарядки и разрядки литий может накапливаться в определенных местах на электроде. Это вызывает рост игольчатых структур, называемых дендритами, которые могут проткнуть часть батареи, вызывая ее короткое замыкание.

Предыдущие подходы к решению этих проблем включают: использование электролитов с низкой вязкостью; приложение высокого механического давления к электроду; и использование так называемых добавок фторированного электролита для формирования идеального химического состава на поверхности электрода из металлического лития. Новые электролиты на сжиженном газе, разработанные командой Калифорнийского университета в Сан-Диего, объединяют все три этих ключевых аспекта в единую электролитную систему. Последующая межфазная поверхность, образующаяся на электроде, представляет собой очень однородную поверхность без дендритов, обеспечивающую высокую кулоновскую эффективность, превышающую 97 процентов, и улучшенную проводимость батареи.Исследователи заявили, что это также первый случай, когда электролит обладает высокими характеристиками как для металлического лития, так и для классических катодных материалов, что может позволить значительно увеличить общую плотность энергии батарей.

Следующие шаги

Двигаясь вперед, исследователи стремятся улучшить удельную энергию и возможность циклирования как батарей, так и электрохимических конденсаторов, а также работать при еще более низких температурах — до -100 градусов Цельсия. Эта работа может привести к разработке новой технологии для питания космических кораблей, отправляемых для исследования внешних планет, таких как Юпитер и Сатурн.

Рустомджи возглавляет команду из Калифорнийского университета в Сан-Диего, работающую над коммерциализацией этой технологии через стартап под названием South 8 Technologies.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *