Почему падает плотность электролита в аккумуляторе: Почему меняется плотность электролита? | АКБ-сервис

Как поднять плотность в аккумуляторе (почему электролит падает ниже нормы)

Содержание

1. Почему падает плотность электролита в аккумуляторе
2. Домашние способы повышения плотности
3. Что делать, если плотность ниже минимума

Контроль состояния электролита – важная сервисная операция, позволяющая содержать аккумулятор автомобиля в исправном состоянии. Периодические замеры плотности (удельного веса) позволяют выявить проблемы с батареей и принять предупредительные меры.

Почему падает плотность электролита в аккумуляторе

Плотность электролита определяется соотношением его составляющих:

• серной кислоты;
• воды.

При оптимальной концентрации H₂SO₄ плотность составляет 1,27 г/ см³ (при температуре +25 град.С). Если содержание кислоты повышается, растет и плотность. При понижении концентрации H₂SO₄ плотность, соответственно, уменьшается.

Это относится и к ситуации, когда концентрация кислоты уменьшена естественным для аккумулятора путем – если АКБ не заряжена полностью. При разряде батареи в результате электрохимических реакций из серной кислоты, свинца, диоксида свинца образуются вода и сульфат свинца. При заряде реакции текут в обратном порядке. Если бы все протекало строго симметрично, то сульфат и вода полностью превращались бы в свинец, его диоксид и H₂SO₄. В реальности такого равновесия достигнуть не получается. Например, в результате недозаряда происходят два нежелательных явления:

1. Непрореагировавший сульфат свинца покрывает активную площадь пластин.
2. Исходная концентрация кислоты в электролите не восстанавливается (плотность падает).

Статья в тему: Какая должна быть плотность в автомобильном аккумуляторе

Другая распространенная причина снижения концентрации H₂SO₄ – бесконтрольный долив дистиллированной воды при снижении уровня жидкости в элементе батареи. Стремление восполнить количество жидкости «на глаз», без замера ареометром, приводит к разбавлению жидкого реагента ниже нормы.

Измерение удельного веса денсиметром.

Также удельный вес электролита может оказаться вне установленных пределов, если его замерять при температуре, заметно отличающейся от +25 град.С. При повышении температуры плотность электролита падает, а при снижении – растет, хотя соотношение кислоты и воды остается прежним. Значения параметров при различных температурах указаны в таблице.

Температура окружающей среды, град.С	-5	0	+4	+15	+25	+30	+40	+50
Напряжение полностью заряженного аккумулятора, В	12,58	12,6	12,606	12,634	12,65	12,655	12,657	12,663
Плотность электролита, г/см3	1,291	1,285	1,281	1,273	1,265	1,262	1,254	1,249

Большинство прочих проблем с жидким реагентом (последствия кипения, испарения воды из-за неплотно затянутых пробок и т. п.) ведут не к понижению, а к повышению удельного веса. Это тоже вредное явление, оно ускоряет коррозию пластин, снижая срок службы АКБ.

Домашние способы повышения плотности

Самое первое действие, которое надо предпринять, чтобы повысить плотность электролита – пополнить запас энергии до максимума. Это можно сделать любым зарядным устройством, предназначенным для 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов. Если содержание снизилось исключительно в результате разряда, этого будет достаточно для восстановления состояния электролита. Удостовериться в этом можно, измерив параметры жидкости ареометром.

Если батарея полностью заряжена, а удельный вес электролита ниже нормы даже с учетом поправки на температуру, надо увеличить его плотность до номинальной путем добавления серной кислоты. Для этих целей служит корректирующий электролит, представляющий собой 45% раствор H₂SO₄ в воде. Его удельный вес составляет от 1,34 до 1,4 г/см³, что заведомо выше потребной плотности жидкого реагента аккумулятора для любых условий.

Надо забрать из банки некоторое количество жидкости и добавить соответствующее количество кислотного раствора. Ориентировочное количество забираемого и добавляемого раствора с удельным весом 1,4 г/см³ для получения заветной цифры 1,27 г/см³ приведено в таблице.

Исходный удельный вес жидкости, г/см3	Объем удаляемой жидкости, мл	Объем добавляемого кислотного раствора, мл
1,24	173	175
1,25	118	120
1,26	65	66

Эти цифры приведены для 1 литра электролита (1000 мл), их надо умножить на объем одного элемента в литрах. Для батареи емкостью 45 А*ч он составляет 0,5 л, емкостью 55 А*ч – 0,633 л.

Для доливки кислоты удобнее и безопаснее использовать воронку.

Эта операция проводится с каждым элементом, после чего батарея ставится на зарядку на 30 минут в стандартном режиме. Это нужно для выравнивания плотности по объему банки за счет конвекционных процессов. Далее АКБ должна постоять хотя бы полчаса, после чего надо замерить удельный вес жидкого реагента. Если в одной или нескольких банках попасть в пределы не удалось, операцию надо повторить. После чего надо провести полную зарядку батареи, а лучше – контрольно-тренировочный цикл. После чего снова выполнить замер параметров электролита. При необходимости корректировку придется повторить. Работа это долгая и кропотливая, но по-другому не получится.

Что делать, если плотность ниже минимума

Если удельный вес электролита окажется ниже 1,1 г/см³, его, скорее всего, не удастся довести до нормы предложенными способами. Есть смысл полностью заменить жидкий реагент. Сделать это можно самостоятельно.

Сначала грушей (например, от денсиметра) надо как можно более полностью выбрать старый реагент из элемента. Возможно, понадобятся удлиняющие трубочки на носик, чтобы добраться до дна. Полностью слить жидкость вряд ли получится, а переворачивать АКБ вниз пробками категорически не рекомендуется – это может привести к осыпанию обмазки и окончательной гибели батареи.

Переворачивать АКБ нельзя.

Поэтому есть смысл аккуратно положить батарею набок, просверлить отверстия в дне каждого элемента (делать это надо осторожно, чтобы при выходе сверла не задеть пластины), и, вернув аккумулятор в исходное положение, дождаться вытекания электролита. Далее надо промыть два-три раза каждый элемент большим объемом дистиллированной воды и дождаться ее полного стекания. Потом отверстия надо запаять с помощью мощного паяльника и кусочков подходящего пластика. Удобно использовать в качестве донора крышки от клемм или другие неиспользуемые и декоративные элементы батареи.

Готовый жидкий реагент 1,27 г/см³.

Можно купить готовый электролит в необходимом объеме или сделать его самостоятельно. Для этого понадобится корректирующий раствор и дистиллированная вода. Приготовить жидкий реагент надо заранее, чтобы не допустить пересыхания пластин – это также может привести к осыпанию активной массы. Надо смешать компоненты до получения необходимой плотности.

Этикетка с правилами безопасной работы с корректирующим раствором 1,4 г/см3.

Чтобы получить 1 литр жидкости плотностью 1,26..1,28 см³. надо смешать 357 мл корректирующего раствора 1,4 г/см³ и 652 мл дистиллированной воды. Все операции надо проделывать в химически инертной посуде – стеклянной или пластиковой.

Лить воду в кислоту опасно.

Размешивать раствор надо стеклянной или пластиковой палочкой. Во время смешивания жидкость нагревается, поэтому надо дать ей время остыть до комнатной температуры. Далее надо измерить удельный вес. Если все в порядке, залить получившийся жидкий реагент в каждую банку до необходимого уровня и дать батарее постоять не менее часа. Потом надо полностью зарядить АКБ (или провести КТЦ) и проконтролировать параметры электролита в каждой банке. При необходимости придется провести небольшую корректировку плотности по методике, указанной выше.

После замены электролита аккумулятор надо зарядить.

Восстановленная таким образом батарея может прослужить еще некоторое время. Но срок ее службы предсказать невозможно – может год, а может быть месяц. Он зависит от состояния АКБ перед заливкой нового электролита. При сливе жидкости можно заодно провести операцию десульфатации – это повысит шансы батареи на продление жизни. Но лучше не допускать АКБ до такого состояния и вовремя принимать корректирующие меры. Своевременно поднять плотность жидкости в аккумуляторе гораздо выгоднее, чем купить новый источник питания.

Для наглядности рекомендуем тематические видеоролики.

Поднятие плотности и устранение саморазряда батареи.

Почему не повышается плотность после доливки дистиллированной воды.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Плотность электролита в аккумуляторе является одной из важнейших характеристик работоспособности портативного источника электроэнергии. Если по тем или иным причинам этот показатель не будет соответствовать норме, то работоспособность автомобильной батареи будет под большим вопросом.

Содрежание

• На что влияет плотность электролита
• Какая должна быть плотность в зависимости от сезона
• Как проверить плотность
• Из-за чего падает плотность
• Как повысить плотность в аккумуляторе
  • С помощью корректирующего электролита
  • Повышаем с помощью зарядного устройства
  • Полная замена электролита
• Меры предосторожности при работе

На что влияет плотность электролита

Плотность электролита напрямую влияет на способность АКБ накапливать энергию во время заряда. Если этот показатель значительно ниже нормы, то батарея не будет выдавать максимального стартерного тока. Кроме этого, продолжительность работы аккумулятора резко снизится.

Высокая плотность электролита также негативно влияет на работоспособность источника питания, существенно снижая его срок службы. Связано это, прежде всего, с увеличенным образованием сульфатов на поверхности свинцовых пластин.

Такой «налёт» плохо проводит электроэнергию, что способствует значительному снижению ёмкости АКБ. Со временем сильно сульфатированные батареи полностью перестают «держать» заряд и их приходится утилизировать.

Опасность физического разрушения батареи может наступить в случае, когда батарея, в которой находится электролит с низким содержанием серной кислоты, оставляется зимой в неотапливаемом помещении. В таких случаях, даже при медленном оттаивании, источники электроэнергии могут быть полностью непригодны для дальнейшего использования.

Сульфатация пластин

Какая должна быть плотность в зависимости от сезона

Плотность электролита в зимнее время и летом может быть неодинаковой. В холодное время года рекомендуется увеличить этот показатель, чтобы даже в сильный мороз предохранить батарею от разрушения. В среднем, плотность аккумуляторной жидкости в зависимости от сезона выглядит следующим образом:

• Зима: 1,30 г/см3.
• Лето: 1,26 г/см3.

Перечисленные значения являются самыми крайними для очень суровой зимы и жаркого лета. В субтропическом климате вполне возможна эксплуатация батареи круглый год при значении плотности электролита 1,27 г/см3.

Как проверить плотность

Определить плотность в аккумуляторах, не оборудованных специальным «глазком», практически невозможно, но даже при наличии в АКБ подобного элемента о концентрации серной кислоты можно судить лишь условно. Точно определить этот параметр можно с помощью специального прибора.

Ареометр

Ареометр представляет собой устройство, в котором имеется «поплавок» со шкалой. По степени погружения этой детали в электролит можно точно узнать плотность электропроводящей жидкости. Замер осуществляется очень просто:

• Открыть пробки.
• Установить прибор в отверстие.
• Сжать «грушу».
• Отпустить резиновый элемент.
• Определить на шкале плотность жидкости.

Таким образом производится замер во всех банках аккумулятора.

При отсутствии ареометра, плотность можно измерить с помощью электронных весов и мерной ёмкости, объёмом 100 мл. Для выполнения процедуры достаточно набрать электролита из одной банки, после чего, установить резервуар на измерительный прибор.

Значения веса Нетто в граммах будет равно плотности электролит со смещением запятой влево на 2 знака. Например: 127 грамм будут равны плотности 1,27 г/см3. Измеряется только вес Нетто, то есть, перед выполнением процедуры следует не забыть взвесить пустую ёмкость, и вычесть это значение из общей массы.

Из-за чего падает плотность

Основная причина существенного падения плотности электролита – это постоянное разбавление жидкости внутри банок дистиллированной водой, при частых утечках. Истечение может происходить при наличии трещин в корпусе либо недостаточно плотно закрытых пробках.

Если причиной изменения состава токопроводящей жидкости является негерметичность корпуса, то место протечки необходимо выявить как можно скорее. Плохо закрытые пробки необходимо как следует завинтить либо установить на силиконовый герметик.

Незначительное отклонение концентрации серной кислоты всегда обнаруживается при сильном разряде батареи. Такое состояние очень вредно для свинцовой АКБ. Если батарея «на нуле», то следует незамедлительно подключить источник питания к зарядному устройству.

Как повысить плотность в аккумуляторе

Повысить плотность в аккумуляторе совсем несложно. Для выполнения этой операции можно использовать корректирующий или обычный электролит либо зарядное устройство.

Корректирующий электролит

С помощью корректирующего электролита

Воспользоваться этим методом восстановления плотности электролита можно только в том случае, если батарея является обслуживаемой, а концентрация серной кислоты в  электропроводящей жидкости не снизилась ниже критического уровня.

Корректирующий электролит представляет собой раствор серной кислоты (формула h3SO4) в дистиллированной воде со значительно большей концентрацией основного вещества. Корректировка заключается в удалении из банок сильно разбавленного электролита.

Сделать это можно с помощью груши или ареометра. Затем вместо отобранной жидкости заливается корректирующий состав. При выполнении этой операции следует постоянно контролировать плотность электролита в банках с помощью ареометра.

Повышаем с помощью зарядного устройства

С помощью зарядного устройства можно поднять плотность электропроводящей жидкости как в батареях с наличием пробок, так и в необслуживаемых моделях.

Для того чтобы выровнять значение плотности достаточно подключить прибор к аккумулятору соблюдая полярность, а затем подключить устройство к сети 220 В. При возможности выбора силы тока, для более плавного повышения плотности, рекомендуется установить значение этого параметра в 10% от ёмкости АКБ.

Полная замена электролита

Полная замена электролита понадобится, если плотность электролита невозможно восстановить зарядкой или с помощью корректирующего раствора. Для замены токопроводящей жидкости потребуется приготовить новый электролит, пластмассовую воронку, резиновую грушу, ареометр, а также ёмкость для слива старой жидкости.

Производится такая операция по следующей инструкции:

• Удалить пробки из банок.
• Выкачать электролит из аккумулятора используя грушу (для того чтобы достать жидкость со дна рекомендуется надеть на резиновое приспособление тонкую силиконовую трубочку).
• Залить новый электролит, используя воронку (эту процедуру следует выполнять очень медленно, чтобы не расплескать едкую жидкость).

После того, как во всех банках уровень токопроводящей жидкости будет доведён до оптимального значения, пробки устанавливаются на место, а аккумуляторная батарея подключается к сетевому зарядному устройству.

Следует отметить, что таким образом можно откорректировать плотность только в обслуживаемых моделях АКБ.

Меры предосторожности при работе

Доливать электролит в банки либо полностью заменять жидкость аккумулятора следует только с соблюдением мер предосторожности. Раствор серной кислоты является очень активной жидкостью, которая вступает в реакцию с органическими и неорганическими веществами.

Попадание электролита в глаза во время работы может привести к необратимым изменением функционирования органов зрения, поэтому использование специальных защитных очков является обязательным.

При разливе токопроводящей жидкости на кожные покровы поверхность тела покроется сильнейшими химическими ожогами. По этой причине также следует использовать резиновые перчатки и фартук, который поможет защитить одежду от сквозных отверстий.

Негативное воздействие кислоты на металлические поверхности проявляется в разъедании изделий из этого материала. Химической реакции подвержены даже очень прочные сплавы, поэтому если необходимо добавить электролит, следует снять батарею с машины.

При восстановлении плотности АКБ от сетевого зарядного устройства, необходимо следить за наличием достаточного движения воздуха в помещении. При отсутствии проветривания возможно возгорание газа, который образуется при зарядке. Кроме этого, вдыхание подобных смесей может вызвать сильное отравление.

Если все меры предосторожности будут предприняты до начала работ по восстановлению плотности аккумуляторного электролита, то эта процедура будет выполнена без каких-либо осложнений.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Электролит «Drop-in» предотвращает растрескивание литиевой батареи большой емкости

Энергия

Просмотр 1 изображения

Когда дело доходит до альтернативных архитектур батарей, конструкции, в которых традиционный графитовый материал в одном из электродов заменяется металлическим литием высокой плотности, рассматриваются как чрезвычайно многообещающие.

Команда Массачусетского технологического института разработала новый раствор электролита, который может приспособиться к этому химическому составу и решить одну из ключевых проблем, сдерживающих развитие технологии, проложив путь для электромобилей и мобильных устройств, которые могут работать намного дольше при каждой зарядке.

Идея литий-металлической батареи открывает перспективы для мобильных устройств и транспортных средств, которые могут нести гораздо больше заряда без дополнительного веса. Это связано с превосходной плотностью энергии, которую обещает анод из чистого металлического лития. Однако есть некоторые технические проблемы, которые необходимо решить, прежде чем они станут реальностью.

Среди них химические реакции, происходящие в электролите, представляющем собой раствор, который переносит ионы лития между анодом и катодом по мере его заряда. В частности, атомы в металлических сплавах склонны к растворению в растворе электролита, из-за чего электроды теряют массу по мере того, как аккумулятор перезаряжается, и в конечном итоге начинают трескаться и разрушаться.

Ученые Массачусетского технологического института считают, что они нашли жизнеспособный путь вперед, и он фактически возник в результате более ранних исследований литий-воздушных батарей — еще одна многообещающая возможность, хотя до нее еще много лет. Некоторые члены исследовательской группы несколько лет назад разработали новый электролит на основе органических молекул для литий-воздушных аккумуляторов и решили изучить его потенциал в другом месте.

Для этого нужно было посмотреть, как электролит ведет себя в сочетании со стандартными катодами, используемыми в современных литиевых батареях, которые представляют собой оксиды металлов, сделанные из лития, никеля, марганца и кобальта, наряду с литий-металлическим анодом. При испытаниях новый электролит показал высокую устойчивость к растворению атомов металла, что предотвратило потерю массы и обычно возникающее растрескивание.

Это также уменьшило накопление нежелательных соединений на поверхности электрода более чем в десять раз, но по-прежнему позволяло легко перемещать ионы лития, необходимые для зарядки аккумулятора. В то время как электролит оказался очень эффективным в сочетании с литий-никель-марганцево-кобальтовым катодом, то, как он взаимодействовал с металлическим литиевым анодом в экспериментах команды, — это то, что действительно может открыть некоторые интересные пути.

«Электролит химически устойчив к окислению высокоэнергетических материалов с высоким содержанием никеля, предотвращает разрушение частиц и стабилизирует положительный электрод во время циклирования», — говорит Ян Шао-Хорн из Массачусетского технологического института. «Электролит также обеспечивает стабильную и обратимую зачистку и покрытие металлического лития, что является важным шагом на пути к созданию перезаряжаемых литий-металлических батарей с энергией, в два раза превышающей энергию современных литий-ионных батарей. Это открытие станет катализатором дальнейшего поиска электролитов и разработки жидких электролитов для литий-металлических аккумуляторов, конкурирующих с твердотельными электролитами».

Команда говорит, что новый электролит может привести к литий-металлическим батареям, которые сохраняют около 420 Втч на кг по сравнению с 260 Втч на кг, предлагаемыми сегодняшними устройствами. Это может привести к тому, что смартфоны или электромобили будут весить одинаково, но их можно будет использовать гораздо дольше между зарядками, что может иметь большое значение, в частности, для транспорта.

Следующей целью исследователей является расширение производства, чтобы сделать технологию доступной. Несмотря на простоту производства электролита, в его состав входит соединение-предшественник, которое редко используется и, следовательно, обходится дорого, хотя это может измениться по мере увеличения производства. Также в пользу этой технологии работает то, что она не требует кардинального изменения архитектуры батареи, и команда описывает ее как «замену существующих электролитов».

«Я думаю, что если мы сможем показать миру, что это отличный электролит для бытовой электроники, мотивация для дальнейшего расширения поможет снизить цену», — говорит автор исследования Джеремайя Джонсон.

Исследование было опубликовано в журнал Nature Energy

Источник: MIT

Ник Лаварс

Ник пишет и редактирует в New Atlas уже более шести лет, где он освещал все, начиная от далеких космических зондов и заканчивая беспилотными автомобилями и странными науками о животных. Ранее он работал в The Conversation, Mashable и The Santiago Times, получив степень магистра в области коммуникаций в Мельбурнском университете RMIT.

Влияние толщины электрода и электролита на характеристики полностью твердотельной батареи, проанализированные с помощью уравнения песка

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 9 0 объект /Заголовок /Предмет /Автор /Режиссер /CreationDate (D:20221212085939-00’00’) /Ключевые слова (литиевая батарея, полимерный электролит, энергетические характеристики, транспортное ограничение, эффективный коэффициент диффузии, процедура циклирования мощности) /ModDate (D:20200220135836+01’00’) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект >

ручей 2020-01-16T07:55:54+05:30LaTeX с пакетом hyperref + hypdvips2020-02-20T13:58:36+01:002020-02-20T13:58:36+01:00application/pdf

Преобразование и хранение энергии являются большими проблемами для нашего общества.