| Температура замерзания, °С | Плотность электролита при 25 °С, г/см 3 | Температура замерзания, °С | |
|---|---|---|---|
| 1.09 | -7 | 1.22 | -40 |
| 1.10 | -8 | 1.23 | -42 |
| 1.11 | -9 | 1.24 | -50 |
| 1.12 | -10 | 1.25 | -54 |
| 1.13 | -12 | 1.26 | -58 |
| 1.14 | -14 | 1.27 | -68 |
| 1.15 | -16 | 1.28 | -74 |
| 1.16 | -18 | 1.29 | -68 |
| 1.17 | -20 | 1.30 | -66 |
| 1.18 | -22 | 1.31 | -64 |
| 1.19 | -25 | 1.32 | -57 |
| 1.20 | -28 | 1.33 | -54 |
| 1.21 | -34 | 1.40 | -37 |
Причины изменения плотности электролита
Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.
Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.
Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.
Как поднять плотность электролита
Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0.5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.
В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.
Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.
Разная плотность электролита в банках аккумулятора
Как поднять плотность электролита в аккумуляторе самостоятельно? Делаем это правильно
Как мне кажется, многие не уделяют всё-таки достаточного внимания аккумулятору автомобиля до определённого момента. И, именно эта наша невнимательность довольно быстро приближает этот «определённый момент», когда автомобиль попросту не хочет заводиться. Первая причина, это сильно подсевший аккумулятор. Даже новый аккумулятор, может Вас достаточно быстро подвести. Ведь, не всегда в магазинах нам продают качественный товар. Аккумулятор может быть не вполне заряженным, либо в его банках может быть недостаточно электролита. Многие эти моменты никак не контролируют при покупке. Выбрали себе аккумулятор, расплатились, поставили и поехали. Вроде он совсем новый, и можно про него пока забыть. А, проходит совсем небольшой отрезок времени и аккумулятор сильно разряжается.
Плотность электролита в автомобильном аккумуляторе. Как её поднять? Основные способы
Первым делом после того, как аккумулятор нас, таким образом, сильно «подвёл», мы ставим его на зарядку, в надежде на то, что он «одумается», и дальше таких проблем ещё долго не будет. Но, цикл зарядки мы провели, а нашему аккумулятору лучше не стало. Он просто не держит заряд. Здесь уже нужно выяснять причины, почему такое происходит.
Часто такое случается при полной разрядке аккумулятора. Здесь уже наша задача выяснить насколько он заряжен. Как это можно сделать? Нужно в первую очередь проверить плотность электролита или его насыщенность во всей батарее, то есть в каждой её банке. Всё это можно проделать специальным прибором, который именно для этого и предназначен. Это кислотомер. Прибор этот достаточно простой. Основу его составляет стеклянная колба, а в ней находится ареометр. Один конец такой колбы снабжён резиновой грушей, которая помогает нам выкачивать электролит из ёмкости.
Как проверить электролит?
Процедура это довольно простая. Вам нужно будет кислотомер погрузить в любую банку аккумулятора. При этом, шкала на ареометре будет показывать Вам определённые показания. Это и есть плотность электролита в данной банке аккумулятора. Эти показания и нужно сравнивать с табличными значениями плотности. Можно в таблицы и не заглядывать, а запомнить для себя норму плотности. Цифра это не стабильная, а некий промежуток между 1,25 и 1,29 килограмм на литр. Здесь всё зависит от климатической зоны. Если Вы житель южных широт и зимы у Вас не особо суровые, или очень мягкие, то нижний предел, то есть 1,25 кг/литр, для Вашей аккумуляторной батареи вполне достаточно. А вот, если морозы у Вас серьёзные, то и плотность электролита уже должны быть повыше, вплоть до 1,29 кг/литр.
Следует знать в этом случае, что разница в плотности между двумя банками не должна превышать значение — 0,01. Если плотность Вашего аккумулятора ниже этих значений, то Вам нужно будет её поднять.
Как поднять плотность?
Методы поднятия плотности здесь могут быть разными. В этом случае всё определяется лишь теми значениями, которые Вы получили, измерив, плотность.
Способ №1
При насыщенности аккумуляторной батареи от 1,18-ти до 1,20-ти кг/литр, нужно просто долить электролит, плотность которого составляет 1,27. Процедуру нужно будет провести для каждой банки. Для этого из банки откачивают старый электролит с помощью груши. Полностью сделать это грушей у Вас не получится. Но, это нам и не нужно. Ваша задача откачать побольше (насколько это у Вас получится) старого электролита из банки. После этого, Вам нужно будет залить новый электролит. Доливают его лишь половину того объёма, который Вы откачали. Ваша задача при этой процедуре – добиться нормы плотности электролита. Остаток нужно будет долить уже дистиллированной водой.
Способ №2
Если электролит в Вашем аккумуляторе показывает цифру меньше 1,18, тогда нужно уже применять аккумуляторную кислоту. По плотности она превосходит электролит. Всё проделать нужно таким же образом. Но, здесь процедуру вполне возможно придётся проделать и не один раз. Опять же, здесь главное, это добиться нормы.
Способ №3
Если же плотность электролита в Вашем аккумуляторе совсем низкая, то придётся этот электролит почти полностью заменить, чтобы спасти аккумуляторную батарею. Опять же с помощью груши Вам нужно будет откачать из банок старый электролит по максимуму. Теперь банки нужно будет закрыть заглушками. Применять нужно заглушки только «родные», то есть от этой аккумуляторной батареи. Это позволит Вам не нарушить его герметичность.
- После закручивания заглушек на свои места, аккумулятор кладут на бок. Берётся сверло 3 мм, или 3,5 мм, и с его помощью сверлятся отверстия в днище. В каждой банке Вам нужно будет снизу просверлить по одному такому отверстию. Теперь, через эти отверстия, электролит можно из всех банок слить полностью.
- Далее, все банки аккумулятора, изнутри нужно будет хорошенечко промыть. Для этого используют только дистиллированную воду. Те отверстия, которые Вы проделали, больше не нужны, их закрывают. Для этого используют кислотостойкую пластмассу. Таким образом, аккумулятор мы промыли и полностью подготовили его для заполнения новым электролитом, который, правда, нужно ещё приготовить.
- Готовый электролит мы брать не будем, а приготовим его сами. Для этого нам понадобится дистиллированная вода. В неё нужно будет налить аккумуляторную кислоту. Делается это только так. Обратный порядок здесь недопустим! Кроме соблюдения процедуры смешивания этих двух компонентов, нужно ещё обязательно защитить себя. То есть, работаем, только, надев резиновые перчатки, а кроме них ещё и очки.
В итоге, электролит, который у Вас получится, по своей плотности должен быть больше нормы для данной климатической зоны. Последний шаг, это уже заполнение банок аккумулятора новым электролитом, что позволит поднять плотность всей аккумуляторной батареи.
Поднять плотность электролита в Вашем аккумуляторе Вам ещё поможет вот это видео. Посмотрите.
P.S. Если статья была Вам полезна, поделитесь пожалуйста ей в социальных сетях с Вашими друзьями. Буду Вам за это очень благодарен.
Выравнивание плотности электролита в аккумуляторе — В банках акб разная плотность — 22 ответа
В разделе Сервис, Обслуживание, Тюнинг на вопрос В банках акб разная плотность заданный автором Евровидение лучший ответ это Если в аккумуляторе еще теплится жизнь, то плотность можно выравнять доливая электролит/дист. водуAnton SamokhinМастер(1389)
точно. Электролит он какой-то стандартизированный – у него плотность у всех производителей одна. Купите бутыль в магазине и экспериментируйте )
Ответ от RA3SCQ[гуру]Стареет АКБ что он бессмертный что ли.Ответ от Просвистать[гуру]1,23-1,25 по всем банкам, крутить будет летом.Должно быть 1,27 во всех банках одинаково. Уровень электролита должен быть ровный во всех банках, доливать дисциллированной водой, плотность выравнивать зарядом.
Ответ от Косолапый[гуру]Почему ты решил, что за одну ночь разрядился? Ты что каждый вечер проверяешь напряжение на АКБ? Скорее всего он разрядился постепенно, по какой то причине (генератор, ток утечки, забытые включенные приборы, прослушивание музыки, длительный простой машины и т. д). Т. е. твой АКБ уже давно был в разряженном состоянии, просто ты это заметил именно сейчас. Этим и объясняется разность плотности. Те банки, где плотность 1,20-1,23 сульфатировали по причине глубокого разряда и нахождении АКБ в таком состоянии длительное время. Поэтому эти банки кипят при заряде, а плотности нет… Нужно заряжать АКБ дольше. Причем нужен зарядник без ограничения напряжения, т. е. обычные автоматы не подойдут. Нужно зарядное с напряжением в конце заряда около 16-16,5 В, еще лучше с режимом ЦИКЛ. И тогда плотность поднимется естественным путем до 1,27-1,28. И ничего не надо доливать. Если ты сейчас просто дольешь в АКБ электролит, то этим ты ничем не поможешь АКБ, абсолютно. Ничего не изменится, потому, что на пластинах сульфат свинца, а его нужно снимать, или хотя бы минимизировать…Увеличение плотности электролита в АКБ, уровень электролита в аккумуляторе
Падение плотности электролита в аккумуляторе автомобиля – одна из широко известных проблем, с которой нередко сталкиваются автовладельцы. Поэтому мы решили рассмотреть её в деталях. Наша сегодняшняя статья поможет вам узнать, как измерить плотность электролита и каким должен быть его уровень в АКБ.
Во многих случаях снижение плотности электролита связано с обыкновенным испарением раствора. Зачастую такое происходит после закипания жидкости в случае слишком длительной зарядки. Это одна из причин того, что аккумулятор начал быстро разряжаться.
Для того чтобы поддерживать в АКБ необходимое количество жидкости используется дистиллированная вода. Однако далеко не все понимают, что нужно также следить за плотностью электролита. Ведь выкипает не лишь вода, но и электролит. В итоге через определенный промежуток времени его плотность опускается до минимальных значений. Именно в таких случаях автомобилистам приходится узнавать, как повысить плотность аккумулятора. Что же понадобится для восстановления работоспособности автомобильной АКБ?
Полезные рекомендации
- Определять плотность электролита рекомендуется при температуре воздуха около 20-22°С.
- Придерживайтесь правил безопасности во время использования кислоты (перчатки и очки не помешают точно).
- Поскольку плотность воды и электролита отличается, во время разведения последнего помните, что кислоту нужно добавлять в воду. В противном случае ожоги могут быть очень сильными («Химик, запомни как оду – льют кислоту в воду»).
- Предварительно подыщите подходящие емкости для замены и разведения электролита.
- Аккумулятор нельзя переворачивать вверх дном.
- После зарядки АКБ плотность электролита в нём возрастает.
- Упомянутые далее действия и показатели плотности электролита актуальны для кислотных аккумуляторов.
Инструменты и материалы
- Ареометр (определяет плотность электролита).
- Резиновая груша.
- Мерная емкость.
- Вода дистиллированная.
- Кислота для аккумулятора.
- Электролит.
- Раствор соды пищевой.
- Дрель.
- Паяльник.
Как определить уровень электролита в аккумуляторе
В жаркое время вода испаряется гораздо быстрее, чем зимой. Поэтому уровень электролита в АКБ автомобиля рекомендуется регулярно проверять именно в теплый период года (идеальный вариант – ежемесячно). Если корпус аккумулятора изготовлен со слегка прозрачного пластика, можно визуально определить приблизительный уровень электролита в банках. Помочь также могут соответствующие метки на корпусе, с помощью которых можно установить, надо ли доливать дистиллированную воду.
Если же корпус далеко не прозрачный, придется открутить пробки и определить уровень с помощью тонкой трубки из стекла. Необходимо опустить трубку в заливное отверстие, чтобы она коснулась верхней сетки пластин, после чего закрыть верхнее её отверстие с помощью пальца и вытащить. Оптимальный уровень электролита аккумулятора должен составлять в пределах 10-15 миллиметров.
Плотность электролита в цифрах
Рекомендации по увеличению плотности электролита
- В первую очередь следует определить плотность электролита в разных банках аккумулятора. Многие автолюбители задают вопрос о том, какая должна быть плотность аккумулятора. В данном случае необходимо учитывать местные условия климата. Например, на севере страны данный показатель будет более высоким, по сравнению с югом. Оптимальной является плотность раствора в пределах 1.25-1.29. Показатели в разных банках не должны отличаться больше, чем на 0.01. Если результаты измерений показали, что плотность равна 1.18-1.20, необходимо просто добавить электролит, имеющий плотность 1.27.
- Выбираем одну из банок, из которой следует откачать максимальное количество прежнего раствора, воспользовавшись резиновой грушей. Не забудьте определить объем полученной жидкости.
- Добавляем новый электролит, причем его количество должно быть вдвое меньшим, чем количество слитого.
- Трясем и качаем АКБ в разные стороны, чтобы обеспечить перемешивание жидкостей.
- Определяем плотность. В случае необходимости добавляем вторую часть электролита. Осуществлять вышеупомянутые действия необходимо до того времени, пока плотность не будет подходящей.
- Далее доливаем требуемое количество дистиллированной воды.
Как поднять плотность в аккумуляторе – два варианта
- Если плотность не достигает даже 1.18, необходимо использовать аккумуляторная кислота, поскольку она имеет гораздо более высокую плотность. Все нужно делать в такой же последовательности, как и в случае заливки нового электролита.
- В некоторых случаях может понадобиться полная замена электролита. Для этого нужно воспользоваться резиновой грушей и откачать максимальное количество жидкости и полностью закрыть отверстия для вентиляции на банках АКБ. Аккумулятор надо положить на бок и просверлить отверстия, используя сверло на 3-5 миллиметров. Отверстия необходимо сделать в каждой банке. Затем выполняется промывка аккумулятора с помощью дистиллированной воды. В конце отверстия придется запаять, для чего применяют пластмассу, обладающую устойчивостью к воздействию кислоты.
Для этих целей прекрасно подойдут старые пробки банок аккумулятора.
На финальном этапе производим заливку нового электролита. Рекомендуется применять раствор, приготовленный своими силами. Его плотность должна быть немного выше той, которая рекомендована для ваших климатических условий.
Не забывайте, что наши советы о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, не помогут вам в том случае, если АКБ сильно изношена. Поскольку в автомобильном аккумуляторе протекают определенные химические процессы, даже замена электролита не может обеспечить долгий срок эксплуатации АКБ, которым и отличается новый аккумулятор.
Иногда приходится просто покупать новый аккумулятор, о выборе которого по марке машины написано тут.
Зарядка аккумулятора, приготовление электролита, его плотность и уровень в аккумуляторе.
Аккумулятор автомобиля необходимо периодически осматривать, содержать в чистоте и в заряженном состоянии. Наличие окислов или грязи на клеммах аккумулятора значительно ухудшает пуск двигателя стартером из-за значительного падения напряжения в соединениях. Полноценная зарядка аккумулятора должна производится по мере необходимости или периодически, особенно при постоянной эксплуатации автомобиля в районах с холодным климатом.
Необходимость полноценной зарядки аккумулятора.
Если аккумулятор часто и длительное время находится в разряженном или даже полуразряженном состоянии, то возникает сульфатация — покрытие пластин крупнокристаллическим сернокислым свинцом. Это приводит к снижению емкости аккумулятора и увеличению его внутреннего сопротивления.
Длительное пребывание в разряженном состоянии — одна из причин отказа аккумуляторное батареи. Большой вред аккумулятору также приносят длительные пуски двигателя стартером, особенно в холодное время, когда стартер потребляет большой ток, который может вызвать коробление пластин и выпадание из них активной массы.
В районах с холодным климатом, при переходе с зимней эксплуатации на летнюю и наоборот, обязательно необходимо проверять плотность электролита в аккумуляторе. Если батарея во время работы по каким-либо причинам разрядилась свыше допустимого предела, ее следует снять с автомобиля и зарядить. Полностью разряженную аккумуляторную батарею необходимо ставить на зарядку не позднее чем через 24 часа после разрядки.
Уровень электролита в аккумуляторе.
Уровень электролита должен быть на 10-15 мм выше пластин. Измеряется он стеклянной трубкой с внутренним диаметром 3-5 мм, имеющей соответствующую метку. Чтобы измерить уровень электролита в аккумуляторе, надо опустить трубку, держа ее вертикально, в наливную горловину крышки до упора в предохранительную сетку, закрыть ее сверху большим пальцем и затем вынуть. Высота столбика электролита в трубке будет соответствовать высоте уровня электролита над предохранительной сеткой.
При необходимости нужно долить в аккумулятор дистиллированной воды до уровня, отмеченного знаками MAX и MIN на прозрачном моноблоке, а если моноблок не прозрачен, то в наливных отверстиях имеется пластина, до начала которой необходимо доливать дистиллированную воду. Применять водопроводную воду категорически запрещается, так как в ней имеются примеси железа, хлора и тому подобное, разрушающие батарею.
Плотность электролита в аккумуляторе.
Плотность электролита зависит от степени зарядки аккумулятора. Измеряется она специальным прибором — ареометром. Чтобы измерить плотность электролита после доливки в него воды или после пуска двигателя стартером, предварительно надо батарею зарядить током 2-3 А в течение 20-30 мин или дать ей постоять 1-2 часа без зарядки для того, чтобы выровнялась плотность электролита.
Плотность электролита в аккумуляторе для различных климатических районов. Плотность электролита при температуре 15 градусов в зависимости от степени разрядки батареи, г/см3.Если температура электролита выше или ниже 15 градусов, следует вводить соответствующую поправку, то есть приводить плотность электролита к 15 градусам. При повышении температуры на каждые 15 градусов плотность электролита уменьшается приблизительно на 0.01 г/см3, а при понижении температуры на каждые 15 градусов плотность увеличивается на 0.01 г/см3.
Температурные поправки к показаниям ареометра.Таким образом, при температуре электролита в элементах аккумулятора выше 15 градусов, поправку следует прибавить к показаниям ареометра, а при температуре электролита ниже 15 градусов – вычесть. Если плотность электролита в банках аккумулятора неодинакова и разница получается более 0.01 г/см3, то ее следует выровнять, доливая электролит плотностью 1.40 г/см3 или дистиллированную воду.
Доливать электролит плотностью 1,40 г/см3 можно только в том случае, когда батарея плотностью заряжена, то есть когда плотность электролита достигла постоянства и благодаря «кипению» обеспечивается быстрое и надежное перемешивание электролита.
Степень разряда аккумулятора по плотности электролита.
Перед проверкой плотности, если производилась доливка, нужно запустить двигатель и дать ему поработать, чтобы при подзарядке аккумулятора электролит перемешался. При определении степени разрядки батареи следует вносить соответствующие поправки на температуру. Если при проверке окажется, что батарея разряжена более чем на 50% летом и 25% зимой, ее следует поставить на зарядку.
Зарядка аккумулятора.
Современные стационарные устройства для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля особого внимания не требуют и работают в автоматическом режиме. Все, что требуется от владельца автомобиля, это правильно подключить батарею и дождаться, пока устройство не просигнализирует об окончании зарядки.
Не стоит надеяться нормально зарядить аккумулятор штатным генератором автомобиля. Тем более это не удастся сделать в условиях движения в городе. К тому же будет сказываться и большое количество включенных потребителей тока : климатическая и аудиосистема, обогрев стекол, зеркал, сидений, включенные фары и тому подобное. Энергии вырабатываемой штатным генератором в таких условиях хватает для питания всех этих устройств, но для нормального заряда аккумулятора вряд ли.
Приготовление электролита, рецепт электролита.
Для приготовления электролита применяется стойкая к действию серной кислоты посуда (керамическая, эбонитовая, свинцовая), в которую заливается сначала вода, а затем при непрерывном перемешивании кислота. Обратный порядок заливки кислоты не допускается, это может привести к химическому ожогу. Для получения одного литра электролита соответствующей плотности, надо руководствоваться следующими данными.
Заправка электролитом сухих аккумуляторных батарей.
Температура электролита заливаемого в новый, не залитые электролитом аккумулятор, должна быть 15-25 градусов. Приготовленный электролит заливают до уровня на 10-15 мм выше сепараторов или по меткам на прозрачном корпусе. Допускается установка на автомобиль аккумуляторной батареи без подзаряда при условии, что плотность электролита после выдержки 3 часа с момента заливки понизилась не более чем на 0.04 г/см3.
Зарядка нового аккумулятора, с только что залитым электролитом.
Первоначальная зарядка нового аккумулятора производится после его выдержки с электролитом в течении 3 часов. Положительную клемму аккумуляторной батареи присоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока, а отрицательную — к отрицательному. Величина тока заряда должна составлять 10% от величины емкости аккумулятора.
В случае необходимости допускается ускоренная зарядка аккумулятора двухступенчатым режимом. Вначале применяется ток в 1.5 раза больше 10% по величине. Зарядка аккумулятора ведется до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет 14.4 Вольт. Далее ток снижают до 10%. Батарею включают на зарядку, если температура электролита в элементах не выше 30 градусов.
Зарядка аккумулятора должна происходить до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение – кипение во всех элементах аккумулятора, а напряжение и плотность электролита останутся постоянными в течение 3 часов подряд, что служит признаком конца зарядки. Во время зарядки периодически проверяют температуру электролита и следят, чтобы она не поднималась выше 45 градусов. В противном случае ток зарядки уменьшают наполовину или прерывают заряд на время, необходимое для снижения температуры до 30 градусов.
Продолжительность первой зарядки может колебаться от 5 до 8 часов. При этом плотность электролита может несколько повыситься в конце зарядки. Если конечная плотность электролита отличается от нормы, производят доводку путем доливки дистиллированной воды в случаях, когда плотность выше, и доливки электролита плотностью 1.40 г/см3, когда она ниже нормы.
Перед доливкой воды или электролита плотностью 1.40 г/см3 часть электролита из аккумулятора отбирают с помощью резиновой груши. Промежуток между доливками воды или электролита должен быть не менее 30-40 минут. Плотность электролита доводят обязательно в конце зарядки, когда она достигает постоянной величины и когда благодаря «кипению» обеспечивается быстрое и полное перемешивание электролита.
«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Разная плотность в банках аккумулятора
Секреты грамотной эксплуатации автомобильного аккумулятора
Главные вкладки
Нормальные параметры АКБ:
- напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) 12,6 – 12,9 В
- плотность электролита 1,28 г/см 3 (при +20°С)
- напряжение на клеммах АКБ при работе двигателя на 1500-2000 об/мин и включенном дальнем свете составляет 13,9 – 14,3 В
Когда необходимо зарядить АКБ:
- плотность электролита ниже 1,26 г/см 3
- напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) ниже 12,6 В
- плотность электролита в разных банках отличается более, чем на 0,02 г/см 3
При плотности 1,2 г/см 3 температура замерзания электролита около -20°С. Замерзший электролит в аккумуляторе приведет батарею в негодность, замороженный аккумулятор невозможно восстановить, так что не оставляйте сильно разряженную АКБ на морозе, а сразу несите в дом и заряжайте!
Если в одной из банок плотность электролита значительно ниже, чем в остальных, это может служить сигналом о возможном внутреннем замыкании пластин аккумулятора.
Как заряжать:
Перед зарядкой автомобильного аккумулятора необходимо вывернуть все пробки, снять крышки банок.
- Заряжаем АКБ током, равным по величине 0,05 от ее номинальной ёмкости. Для батареи с номинальной ёмкостью 55 Ач оптимальная величина зарядного тока составляет 2,75 А.
- Максимальный зарядный ток — 0,1 ёмкости аккумулятора.
- Максимальное напряжение на выходе зарядного устройства — не выше 14,4 В, лучше, если есть возможность регулировать напряжение заряда.
- Чем меньше зарядный ток, тем глубже зарядится батарея.
- Признаки окончания зарядки: бурное выделение газа и отсутствие на протяжении 1-2 часов изменения плотности электролита.
Если аккумулятор частично (на 25%) разряжен, ток в начале заряда при включении зарядного устройства может резко подпрыгнуть вверх. Регулируем его до величины не выше 0,1 ёмкости аккумулятора или еще меньше, если напряжение на выводах батареи близко к 14В. Например, если батарея имеет емкость 55Ач — максимальный ток зарядки 5,5А. Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться.
Периодически желательно выравнивать плотность электролита АКБ небольшим током, например в том случае, если плотность электролита в разных банках аккумулятора отличается на ±0,01 г/см 3 . Включив зарядное устройство, устанавливаем ток зарядки в районе 2А или ниже. Заряжаем АКБ подобным образом до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор полностью посажен в результате многократных безуспешных попыток завести двигатель. Причём делаем это безотлагательно, пока не началась сульфатация пластин.
Изготовители батарей не предусматривают добавление в электролит каких-либо улучшающих добавок, электролит должен состоять только из дистиллированной воды и серной кислоты, поэтому для доведения уровня электролита до нормы в батарею необходимо доливать исключительно дистиллированную воду. Не используйте воду из под крана. Если электролит часто выкипает, необходимо проверить электрооборудование авто.
Бывает, что, при попытке зарядить батарею, ее владелец видит отсутствие тока на зарядном устройстве. При этом НРЦ батареи не превышает 10 В, и плотность электролита близка к нормальной и примерно одинакова во всех банках. В этом случае имеет место обрыв цепи между соседними банками батареи.
Измерение плотности электролита.
Плотность электролита у полностью заряженной батареи 1,28±0,01 г/см 3 . Если плотность электролита у вас 1,20±0,01 г/см 3 , значит батарея разряжена на 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита равна 1,10±0,01 г/см 3 . При наличии замыкания пластин плотность электролита в дефектной банке будет значительно ниже (на 0,10-0,15 г/см 3 ), чем в остальных.
Для измерения плотности жидкостей применяют прибор под названием ареометр.
При измерении поплавок должен плавать в электролите, не касаясь стенок ареометра. Также замеряем температуру электролита. Результат измерения плотности приводим к +25 градусам Цельсия путем прибавления температурной поправки к показаниям прибора, руководствуясь таблицей:
Renault Duster 2.0 4х4 Чип от RSW v.3 › Бортжурнал › Выровнял плотность электролита во всех банках аккумулятора
В продолжение предыдущей записи про доливку дистиллированной водички в аккум, после двух лет эксплуатации без обслуживания.
После доливки до MAX дистиллированной водички в каждую банку (влезло 0,5 л на все 6 банок) и зарядки автоматическим зарядным устройством, током от 2 А до 0,5 А в течении 20 часов, по истечении суток эксплуатации замерил плотность электролита в банках.
Оказалось, что в средних четырех банках плотность одинаковая — 1,27, а в двух крайних банках (слева и справа) она чувствительно меньше — 1,23; 1,24.
Погуглив, почитав различные статьи по предмету выяснил, что как бы это не конец, но позаботиться о продлении жизни аккуму неплохо бы 🙂
Если зарядка не помогла выровнять плотность электролита, необходимо выровнять при помощи концентрированного электролита плотностью 1,4.
Ринулся по магазинам торгующими аккумуляторами и автомагазинам по пути следования.
К моему удивлению, концентрированного электролита нигде не было в наличии.
В одном из магзиков консультант поделился, что плотность 1,4 запрещена и не выпускается уже давненько, а стандартный корректирующий электролит плотностью 1,33, не привозили уже месяца три, в связи с какими-то предстоящими изменениями в законодательстве и скорее всего корректирующий будет еще меньшей плотности.
Правда или нет, но за что купил, за то и продаю 🙂
Доехал до авторынка, где есть множество мелких магазинчиков-палаток и в одном из них без проблем нашлась литрушка корректирующего электролита 1,33, всего за 70 руб 🙂
Итак, чего и сколько отливать/доливать…
Статьи в инете в основном старинные, т.к. аккумулятор давно уже перешел в разряд расходников и обслуживать его стремятся немногие.
За основу для расчетов взята статья с сайта — Автоэлектроника: Простенько и со вкусом
Суть корректировки плотности электролита в банке аккумулятора заключается в следующем:
а) из банки забирается некоторый объём электролита;
б) вместо него в банку добавляется тот-же объём либо дистиллированной воды (плотность 1,00) — для понижения плотности электролита в банке, либо корректирующего электролита (обычно плотностью 1,40) — для повышения плотности;
Равенство объёмов забираемой и добавляемой жидкостей используется только для упрощения всей процедуры и более простого логического осмысления её результатов.
По мере приобретения опыта, указанное равенство может нарушаться.
в) батарея включается на 30 минут на заряд номинальным током для лучшего перемешивания электролита в результате газовыделения;
г) батарея отключается от зарядного устройства и выдерживается 0,5÷2 часа для выравнивания плотности электролита в объёме банок;
д) измеряется плотность электролита в каждой банке и его уровень, оба параметра приводятся в норму.
Т.е. при необходимости, все операции а) и д) повторяются
Ниже приведена формула, при использовании которой можно применять корректирующий электролит с плотностью отличной от 1,40
где:
Vэ — объём удаляемого из банки электролита, см3,
Vб — объём электролита в одной банке, см3,
ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3,
ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3,
ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3)
Следует учесть, что при использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.
Итак, теперь главный вопрос, какой объем электролита в нашем ISTA CALCIUM 12V 70A/h?
На него ответа так и не нашел, но решено по аналогии с размерами наших русских аккумов, взять за исходник объем в 6СТ-55 (60) — 3,8 л. По итогу вышло, что вероятно в нашем аккуме примерно 3,5 л.
По расчетам при плотности начальной 1,24, необходимо заместить на корректирующий электролит 1,33, примерно 211 см3.
Чтобы сильно не ошибиться, для начала из каждой крайней банки изъято четыре раза по 40 единиц объема указанного на колбе ареометра, итого 160 из каждой 🙂
Соответственно столько же и залито электролита 1,33
После перемешивания, перебулькивания 🙂 плотность как раз оказалась 1,27
Оставляю заряжаться на 10 ч током от 2 до 0,5 А (автоматическое зарядное) и утром плотность оказывается практически 1,32 в каждой банке.
Многовато, но это только сразу после отключения зарядки.
Через пару дней проверяю, в каждой банке ровно 1,30, во всех шести.
Повторяю процедуру с замещением небольших объемов в кажой банке на дистиллированную воду.
В этот раз из каждой банки забрал по 60 см3, взамен заливаю дистиллировку.
Полчаса подзарядил, покатался денек и на проверку.
Ну вот теперь около дела, во всех банках плотность электролита одинакова — 1,26
для стремительно надвигающегося лета в самый раз 🙂
Если все эти манипуляции помогут продлить жизнь аккуму еще года на три, то в принципе не напрягает.
Да и когда знаешь, что мерять и доливать, то совсем все просто.
Следующая проверка состояния в октябре/ноябре 🙂
PS: прошло более полутора лет с момента данной операции с корректирующим электролитом и уже после этого читал много мнений, что нельзя так корректировать плотность, правильный вариант только полной зарядкой аккума стационарным зарядником, что в итоге после полной зарядки получится перекос по плотности в банках… НО, буквально на днях заморочился полной зарядкой аккума в несколько этапов и в итоге в этих крайних банках плотность по окончанию заряда как и в остальных — 1,27 все норм.
В этот раз подвела только одна банка в середине, во всех 1,27, а в одной 1,25 после полной зарядки.
КТЦ для аккума проведены, полный заряд произведен, думаю терять нечего, с одной средней банкой повторю экзекуцию с корректирующим электролитом
Секреты грамотной эксплуатации автомобильного аккумулятора
Главные вкладки
Нормальные параметры АКБ:
- напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) 12,6 – 12,9 В
- плотность электролита 1,28 г/см 3 (при +20°С)
- напряжение на клеммах АКБ при работе двигателя на 1500-2000 об/мин и включенном дальнем свете составляет 13,9 – 14,3 В
Когда необходимо зарядить АКБ:
- плотность электролита ниже 1,26 г/см 3
- напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) ниже 12,6 В
- плотность электролита в разных банках отличается более, чем на 0,02 г/см 3
При плотности 1,2 г/см 3 температура замерзания электролита около -20°С. Замерзший электролит в аккумуляторе приведет батарею в негодность, замороженный аккумулятор невозможно восстановить, так что не оставляйте сильно разряженную АКБ на морозе, а сразу несите в дом и заряжайте!
Если в одной из банок плотность электролита значительно ниже, чем в остальных, это может служить сигналом о возможном внутреннем замыкании пластин аккумулятора.
Как заряжать:
Перед зарядкой автомобильного аккумулятора необходимо вывернуть все пробки, снять крышки банок.
- Заряжаем АКБ током, равным по величине 0,05 от ее номинальной ёмкости. Для батареи с номинальной ёмкостью 55 Ач оптимальная величина зарядного тока составляет 2,75 А.
- Максимальный зарядный ток — 0,1 ёмкости аккумулятора.
- Максимальное напряжение на выходе зарядного устройства — не выше 14,4 В, лучше, если есть возможность регулировать напряжение заряда.
- Чем меньше зарядный ток, тем глубже зарядится батарея.
- Признаки окончания зарядки: бурное выделение газа и отсутствие на протяжении 1-2 часов изменения плотности электролита.
Если аккумулятор частично (на 25%) разряжен, ток в начале заряда при включении зарядного устройства может резко подпрыгнуть вверх. Регулируем его до величины не выше 0,1 ёмкости аккумулятора или еще меньше, если напряжение на выводах батареи близко к 14В. Например, если батарея имеет емкость 55Ач — максимальный ток зарядки 5,5А. Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться.
Периодически желательно выравнивать плотность электролита АКБ небольшим током, например в том случае, если плотность электролита в разных банках аккумулятора отличается на ±0,01 г/см 3 . Включив зарядное устройство, устанавливаем ток зарядки в районе 2А или ниже. Заряжаем АКБ подобным образом до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор полностью посажен в результате многократных безуспешных попыток завести двигатель. Причём делаем это безотлагательно, пока не началась сульфатация пластин.
Изготовители батарей не предусматривают добавление в электролит каких-либо улучшающих добавок, электролит должен состоять только из дистиллированной воды и серной кислоты, поэтому для доведения уровня электролита до нормы в батарею необходимо доливать исключительно дистиллированную воду. Не используйте воду из под крана. Если электролит часто выкипает, необходимо проверить электрооборудование авто.
Бывает, что, при попытке зарядить батарею, ее владелец видит отсутствие тока на зарядном устройстве. При этом НРЦ батареи не превышает 10 В, и плотность электролита близка к нормальной и примерно одинакова во всех банках. В этом случае имеет место обрыв цепи между соседними банками батареи.
Измерение плотности электролита.
Плотность электролита у полностью заряженной батареи 1,28±0,01 г/см 3 . Если плотность электролита у вас 1,20±0,01 г/см 3 , значит батарея разряжена на 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита равна 1,10±0,01 г/см 3 . При наличии замыкания пластин плотность электролита в дефектной банке будет значительно ниже (на 0,10-0,15 г/см 3 ), чем в остальных.
Для измерения плотности жидкостей применяют прибор под названием ареометр.
При измерении поплавок должен плавать в электролите, не касаясь стенок ареометра. Также замеряем температуру электролита. Результат измерения плотности приводим к +25 градусам Цельсия путем прибавления температурной поправки к показаниям прибора, руководствуясь таблицей:
Как самостоятельно увеличить плотность электролита в аккумуляторе
Поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях можно несколькими способами: полностью заменить старый электролит на новый либо восполнить заряд АКБ. Обе манипуляции следует проводить в хорошо проветриваемых помещениях с соблюдением техники безопасности. После завершения процедуры нужно откорректировать объем рабочего раствора, а затем произвести замер параметра плотности ареометром.
Почему падает плотность электролита?
1. Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.
2. Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.
3. Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.
Как подготовить аккумулятор к восстановлению?
Перед тем, как восстановить на обслуживаемом аккумуляторе плотность электролита, необходимо выполнить ряд действий:
1. Производится демонтаж батареи с авто, для этого предварительно ослабляются клеммные зажимы устройства.
2. При наличии защиты выполняется ее снятие. Для этого потребуется гаечный ключ соответствующего размера.
3. С помощью отвертки или другого приспособления с плоским наконечником производится откручивание пробок на банках. Рекомендуется использовать защитные очки и перчатки, чтобы не допустить появления ожогов.
4. Пользователь выполняет диагностику объема рабочей жидкости в устройстве. Для легковых транспортных средств данный параметр должен составить около 1,5 сантиметров выше пластин. Диагностика плотности электролита должна производиться через 3 часа после подзарядки устройства либо примерно через 10 ч после остановки двигателя. Если уровень жидкости соответствует норме, то ареометр опускается в банки и с помощью груши производится набор небольшого объема воды.
5. В зависимости от температуры воздуха производится оценка полученных параметров. Проверка выполняется для каждой банки отдельно. В идеале данный показатель должен составить в диапазоне от 1.25 до 1.29 г/см3.
При подготовке аккумуляторной батареи необходимо учитывать следующие нюансы:
– Перед открытием банок пользователю нужно произвести очистку корпуса устройства от загрязнений чистой ветошью. Это нужно сделать для того, чтобы при откручивании пробок грязь не попала внутрь батареи. В противном случае возможен полный выход устройства из строя.
– Если диагностика будет выполняться без демонтажа батареи, то нужно убедиться в ее качественной посадке. Устройство не должно болтаться.
– При подготовке аккумуляторную батарею нельзя переворачивать, поскольку это может привести к разрушению пластин, расположенных внутри. В результате АКБ полностью выйдет из строя без возможности восстановления.
Как самостоятельно увеличить плотность электролита?
Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:
– При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.
– Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.
На новом аккумуляторе самостоятельно поднимать плотность электролита не рекомендуется, поскольку это приведет к более быстрому разряду устройства. Повышенный рабочий параметр негативно повлияет на функциональность батареи.
Чтобы правильно повысить плотность аккумуляторной батареи перед зимним периодом, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:
– мерный стакан или другая аналогичная емкость;
– отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;
– корректирующий раствор либо кислота;
Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости
Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:
1. Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.
2. С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.
3. Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.
4. Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.
5. Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.
6. Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.
Надо учитывать, что разница параметра плотности между банками должна составить не более 0,01 г/см3. Если при выполнении задачи не удалось достигнуть такого результата, то требуется выполнить дополнительную, «выравнивающую» зарядку на протяжении 1-2 часов. При этом параметр тока должен составить в 2-3 раза меньше номинального.
Как поднять зарядным устройством?
Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:
1. Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.
2. В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.
3. Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.
4. После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.
5. При необходимости производится повторение данной операции.
Руководство по повышению плотности в необслуживаемом аккумуляторе
Действия по повышению плотности выполняются аналогичные, разница заключается в получении доступа к рабочей жидкости:
1. В необслуживаемых устройствах корпус полностью закрыт, поэтому пользователю надо демонтировать батарею и снять с нее наклейку. Крышку аккумулятора снимать не нужно, поскольку установить ее обратно будет сложно.
2. Нужно сделать отверстие в крышке, используя шило или дрель. Оно должно быть небольшим, поскольку придется впоследствии его запаивать.
3. Используя одноразовый шприц в АКБ добавляется дистиллят или корректирующий электролит в зависимости от того, что нужно сделать с рабочим параметром. Следует добавлять по 5 мл жидкости. Рекомендуется использовать банку батареи, в которой расположен индикатор плотности. Если индикатор стал черного либо зеленого цвета, то в аккумулятор нужно добавить еще 20 мл жидкости.
4. Для определения уровня рабочего раствора игла опускается в банку, а шток подтягивается в обратном направлении. Затягивая рабочий раствор в шприц, рекомендуется отмечать уровень с помощью маркера. Если в батарее применяется пластик светлого оттенка, то уровень жидкости можно определить на просвет или замерить с помощью линейки. Остальные банки доливаются до уровня, который должен составить на 1,5-2 см выше поверхности пластин.
5. После выполнения задачи отверстия нужно заделать герметиком либо специальными резиновыми пробками. Затем аккумулятор следует осторожно потрясти, чтобы перемешать электролит. Но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить пластины.
Как увеличить плотность, если она ниже 1,18
Если рабочее значение плотности составил менее 1,18 г/см3, описанные способы не позволят решить проблему и пользователю потребуется полностью сливать кислоту из банок.
Алгоритм действий при этом будет такой:
1. Электролит откачивается из аккумуляторной батареи, насколько это возможно (для откачки можно использовать грушу с клизмой).
2. Аккумулятор осторожно переворачивается без резких движений. Это позволит предотвратить возможное осыпание пластин. В дне устройства надо просверлить отверстия в каждой банке с помощью дрели. Эти действия рекомендуется выполнять в емкости, к примеру, миске или тазике.
3. Затем аккумулятор устанавливается в вертикальное положение и из него сливаются остатки рабочего раствора.
4. Производится промывка батареи с помощью дистиллята.
5. Отверстия в дне аккумулятора запаиваются, на этом этапе важно убедиться в герметичности устройства, чтобы не допустить дальнейшей утечки жидкости. Производится заливка нового раствора в батарею.
Пластик для запаивания отверстия в аккумуляторе должен быть максимально устойчивым к воздействию серной кислоты. Кроме того, если цвет электролита коричневый или черный, восстанавливать батарею не имеет смысла. Темный оттенок свидетельствует об осыпании пластин или о разрушении батареи.
Плотность электролита в аккумуляторе — как измерить и увеличить + Видео
Аккумулятор является самой важной частью автомобиля. Именно благодаря нему отпала необходимость в раскручивании коленчатого вала двигателя вручную, как это делали раньше. Аккумулятор позволяет осуществить запуск стартера, который раскрутит двигатель сам, прилагая, при этом, минимум усилий – поворачивая ключ в замке зажигания. Кроме того, аккумулятор позволяет использовать свою энергию, чтобы добраться до станции технического обслуживания, когда генератор внезапно вышел из строя.
Одна из самых главных и распространенных проблем любого аккумулятор – это падение плотности электролита, который находится в специальных банках аккумулятора. Эта величина имеет большое влияние на емкость аккумулятора и если она упадет до крайней отметки, то аккумулятор будет очень быстро разряжаться. Кроме того, его дальнейшая подзарядка не будет иметь никакого смысла, после чего, батарею можно смело сдать в утиль.
Падение плотности электролита, в основном, связано с обильным испарением газов из его химического состава. Такое часто происходит, если оставить аккумулятор заряжаться на слишком длительное время. После чего, можно заметить, что аккумулятор стал разряжаться раньше положенного срока.
Чтобы продлить жизнь батареи, многие водители доливают в банки аккумулятора специальную дистиллированную воду, таким образом, повышая уровень электролита. Однако, при испарении воды, выделяется и сам электролит, который, постепенно, теряет свою плотность и оставляет на свое месте только воду. В этом случае, необходимо провести контроль плотности и, если есть такая нужда, восстановить ее.
Прежде чем восстанавливать работоспособность аккумулятора, рекомендуем вам ознакомиться с некоторыми советами.
1. Допустимая температура окружающей среды при определении плотности электролита составляет 20 градусов Цельсия. Однако, допускаются отклонения +2 градуса.
2. При работе с кислотой примите ряд мер безопасности. Среди средств вашей защиты должны быть, как минимум: перчатки и специальные очки.
3.Емкости для разведения и замены электролита должны быть подобраны заранее.
4. Так как вода и кислота имеют абсолютно разную плотность, придерживайтесь распространенного правила среди химиков: лейте кислоту в воду, а не воду в кислоту. Старайтесь никогда не нарушать этого правила, иначе рискуете получить химические ожоги.
5. Запомните еще одно очень важное правило: никогда не переворачивайте батарею. Электролит может стечь вниз, а его остатки попадут на вашу кожу. Кроме того, проведение дальнейших замеров и доливки может стать еще сложнее.
Все эти советы и следующие за ними действия распространяются только на кислотные аккумуляторы. Применение всех этих инструкций на других типах аккумуляторов не гарантирует вам правильной работоспособности батареи в дальнейшем.
Видео — Как проверить плотность электролита в аккумуляторе
Чтобы проводить замеры плотности и доливку недостающего количества электролита, необходимо приобрести следующие инструменты: ареометр, паяльник, дрель, емкость для замеров, груша резиновая, пищевая сода, электролит, дистиллированная вода и специальная кислота для АКБ.
Быстрее всего, вода испаряется летом. В этот период рекомендуется проверять уровень электролита в банках не реже одного раза в месяц. Многие аккумуляторы снабжаются прозрачными корпусами, которые позволяют сделать это визуально. Другие виды аккумуляторов обладают даже специальными индикаторами. После осмотра и выявления недостаточного уровня воды, происходит ее доливка.
Если ваша батарея не оборудована подобными элементами, то на этот случай есть специальная измерительная трубка. Ее вставляют в банку до того момента, когда коснется тонкой сетки. Как только это произойдет, закройте пальцем верхнее отверстие и вытащите трубку. Самым допустимым уровнем электролита будет считаться диапазон от 10 до 15 миллиметров.
Как увеличить плотность электролита
1. С помощью ареометра замерьте плотность электролита в банках. Нормой значений принято считать 1,27, однако, это число может меняться, в зависимости от региона страны. Разница плотности между банками не должна превышать 0,01. Если результатом измерений стало значение 1,18, то просто долейте в банку электролит с плотностью 1,27.
2. Откачайте из банки как можно больше электролита с помощью резиновой груши. После выкачки, обязательно измерьте объем.
3. Добавьте новый раствор, но с количеством в 2 раза меньшим, чем прежний.
4. Покачайте аккумулятор в разные стороны, чтобы жидкости хорошо перемешались.
5. Замерьте плотность и, в случае необходимости, добавьте еще электролита. Снова потрясите аккумулятор. Данная процедура выполняется до тех пор, пока плотность не поднимется до номинальных значений.
6. После получения плотности 1,27, выполните доливку дистиллированной воды.
Если плотность превысит электролита, вдруг, превысит нормируемые значения на 0,05, то выполнять эту процедуру придется сначала.
Это все, что нужно знать о плотности электролита в аккумуляторе. Стоит еще раз напомнить, что при работе с кислотами следует соблюдать особую осторожность, так как они могут стать причиной химических ожогов, лечить которые достаточно трудно. Удачи на дорогах!
Плотность жидкости в аккумуляторах
Многим автовладельцам наверняка приходилось сталкиваться с проблемой некорректной работы аккумулятора. Бывает так, что машина простояла всего сутки, а завести ее после этого становится невозможно. При этом даже длительная зарядка батареи не помогает. Подобные симптомы свидетельствуют о снижении плотности электролита. О том, какая должна быть плотность в аккумуляторе, почему она падает, и как ее поднять до нужного уровня, мы и поговорим в этой статье.
Электролит и его плотность
Замер плотности АКБ
Перед тем как проверить плотность аккумулятора, следует обзавестись специальным прибором под названием ареометр. Он представляет собой устройство, состоящее из нескольких резиновых и стеклянных элементов.
Т.к. электролит является опасным химическим соединением, перед замером его плотности необходимо позаботиться о мерах предосторожности, а именно работы проводить в резиновых перчатках, избегая попадания жидкости на кожу и одежду. Категорически запрещается курить!
Откройте горловину банки, вставьте в нее наконечник устройства и с помощью груши наберите немного электролита так, чтобы поплавок ареометра свободно плавал в корпусе, не задевая дно, боковые стенки и верх. Подождите, пока жидкость в приборе успокоится, и, держа его на уровне глаз, визуально считайте показания. Данную процедуру проведите со всеми банками. Если разница плотности будет превышать 0,01 г на куб. см, то обязательно долейте дистиллированную воду либо поставьте АКБ на выравнивающую зарядку. При снижении плотности до показателя 1,24 г на куб. см или ниже аккумулятор следует подзарядить.
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
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.
Как поднять плотность в аккумуляторе?
Самым простым способом поддержания необходимого уровня электролита в АКБ является долив дистиллированной воды. Однако большинство автовладельцев забывают или не знают о том, что периодически необходимо замерять плотность аккумулятора, т.к. вода со временем выкипает, а вместе с ней и электролит, что влечет снижение плотности, иногда до критической отметки. Когда аккумулятор совсем
отказывается работать, то тут же возникает животрепещущий вопрос: «Как поднять плотность в аккумуляторе?»
Используя нижеизложенную инструкцию, вы сможете самостоятельно продлить жизнь АКБ. Однако помните, что эта процедура требует особого внимания и аккуратности.
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.
Подготовительный этап
Для того чтобы поднять плотность электролита аккумуляторе, потребуются:
• ареометр;
• мерная емкость;
• клизма-груша;
• паяльник;
• дрель;
• электролит;
• аккумуляторная кислота;
• дистиллированная вода.
Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: подробная инструкция
• Из одной банки откачайте с помощью клизмы-груши максимальное количество старого электролита и замеряйте его объем.
• Долейте свежий раствор в количестве, составляющем половину от откачанного.
• Активно, но аккуратно покачайте аккумулятор, чтобы перемешались жидкости.
• Замеряйте плотность. Если значение не такое, какая должна быть плотность в аккумуляторе, долейте еще ½ электролита от оставшегося количества. Операцию следует повторять, пока не получите требуемые показатели.
• Остаток долейте дистиллированной водой.
Что делать при критическом уровне плотности
Далее необходимо тщательно промыть аккумуляторную батарею дистиллированной водой. После этого запаяйте высверленные отверстия кислотостойкой пластмассой (к примеру, для этого можно использовать пробки с ненужного аккумулятора).
Проделав все подготовительные процедуры, можете приступать к заливке свежего электролита. В этом случае рекомендуется использовать раствор, приготовленный самостоятельно, плотность которого будет несколько выше, чем предусмотрена для вашего климатического пояса. При этом следует учесть, что даже полная замена электролита в старом аккумуляторе не сможет обеспечить ему такой же срок службы, как у новой АКБ.
Совет: если вы хотите, чтобы аккумулятор служил вам как можно дольше, не забывайте его вовремя заряжать и проверяйте периодически его плотность.
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?
Какая плотность должна быть в аккумуляторе
Выдерживать оптимальный показатель плотности электролита очень важно для аккумулятора и стоит знать, что необходимые значения зависят от климатической зоны. Поэтому плотность аккумулятора должна быть установлена исходя из совокупности требований и условий эксплуатации. К примеру, при умеренном климате плотность электролита должна находиться на уровне 1,25-1,27 г/см3 ±0,01 г/см3. В холодной зоне, с зимами до -30 градусов на 0,01 г/см3 больше, а в жаркой субтропической — на 0,01 г/см3 меньше. В тех регионах, где зима особо сурова (до -50 °С), дабы аккумулятор не замерз, приходится повышать плотность от 1,27 до 1,29 г/см3.
Много автовладельцев задаются вопросом: «Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе зимой, а какой летом, или же нет разницы, и круглый год показатели нужно держать на одном уровне?» Поэтому, разберемся с вопросом более подробно, а поможет это сделать, таблица плотности электролита в аккумуляторе с разделением на климатические зоны.
Также нужно помнить, что, как правило, аккумуляторная батарея, находясь на автомобиле, заряжена не более чем на 80-90 % её номинальной ёмкости, поэтому плотность электролита будет немного ниже, чем при полном заряде. Так что, требуемое значение, выбирается чуть-чуть повыше, от того, которое указано в таблице плотности, дабы при снижении температуры воздуха до максимального уровня, АКБ гарантированно оставался работоспособным и не замерз в зимний период. Но, касаясь летнего сезона, повышенная плотность может и грозить закипанием.
Таблица плотности электролита в аккумуляторе
Таблица плотности составляется относительно среднемесячной температуры в январе-месяце, так что климатические зоны с холодным воздухом до -30 °C и умеренные с температурой не ниже -15 не требуют понижения или повышения концентрации кислоты. Круглый год (зимой и летом) плотность электролита в аккумуляторе не стоит изменять, а лишь проверять и следить, чтобы она не отклонялась от номинального значения, а вот в очень холодных зонах, где столбик термометра часто на отметке ниже -30 градусов (в плоть до -50), корректировка допускается.
Плотность электролита в аккумуляторе зимой
Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3). Если будет значение ниже, то это приводит к снижению электродвижущей силы и трудного запуска двигателя в морозы, вплоть до замерзания электролита.
Когда в зимнее время плотность в аккумуляторной батареи понижена, то не стоит сразу бежать за корректирующим раствором дабы её поднять, гораздо лучше позаботится о другом – качественном заряде АКБ при помощи зарядного устройства.
Получасовые поездки от дому к работе и обратно не позволяют электролиту прогрется, и, следовательно, хорошо зарядится, ведь аккумулятор принимает заряд лишь после прогрева. Так что разряженность изо дня в день увеличивается, и в результате падает и плотность.
Для новой и исправной АКБ нормальный интервал изменения плотности электролита (полный разряд – полный заряд) составляет 0,15-0,16 г/см3.
Помните, что эксплуатация разряженного аккумулятора при минусовой температуре приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин!
По таблице зависимости температуры замерзания электролита от его плотности, можно узнать минусовой порог столбика термометра, при котором образовывается лед в вашем аккумуляторе.
Как видите, при заряженности на 100% аккумуляторная батарея замерзнет при -70 °С. При 40% заряде замерзает уже при -25 °С. 10% не только не дадут возможности запустить двигатель в морозный день, но и напрочь замерзнет в 10 градусный мороз.
Когда плотность электролита не известна, то степень разряженности батареи проверяют нагрузочной вилкой. Разность напряжения в элементах одной батареи не должна превышать 0,2В.
Показания вольтметра нагрузочной вилки, B
Степень разряженности батареи, %
Если АКБ разрядилась более чем на 50% зимой и более чем на 25% летом, её необходимо подзарядить.
Плотность электролита в аккумуляторе летом
Летом аккумулятор страдает от обезвоживания, поэтому учитывая то, что повышенная плотность плохо влияет на свинцовые пластины, лучше если она будет на 0,02 г/см3 ниже требуемого значения (особенно касается южных регионов).
В летнее время температура под капотом, где зачастую находится аккумулятор, значительно повышена. Такие условия способствуют испарению воды из кислоты и активности протекания электрохимических процессов в АКБ, обеспечивая высокую токоотдачу даже при минимально допустимом значении плотности электролита (1,22 г/см3 для теплой влажной климатической зоны). Так что, когда уровень электролита постепенно падает, то повышается его плотность, что ускоряет процессы коррозионного разрушения электродов. Именно поэтому так важно контролировать уровень жидкости в аккумуляторной батарее и при его понижении добавить дистиллированной воды, а если этого не сделать, то грозит перезаряд и сульфация.
Если аккумулятор разрядился по невнимательности водителя или другим причинам, следует попробовать вернуть ему его рабочее состояние при помощи зарядного устройства. Но перед тем как заряжать АКБ, смотрят на уровень и по надобности доливают дистиллированную воду, которая могла испариться в процессе работы.
Через некоторое время плотность электролита в аккумуляторе, из-за постоянного разбавления его дистиллятом, снижается, и опускается ниже требуемого значения. Тогда эксплуатация батареи становится невозможной, так что возникает необходимость повысить плотность электролита в аккумуляторе. Но для того, чтобы узнать насколько повышать, нужно знать как проверять эту самую плотность.
Как проверить плотность аккумулятора
Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.
Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ
Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.
Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условия.
Проверка плотности электролита в аккумуляторе
Итак, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.
Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.
Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.
Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.
Что такое плотность электролита
Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.
Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.
Чем можно померить плотность электролита
Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:
- Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
- На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
- В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
- Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
- Производятся несложные арифметические вычисления:
- Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
- Получившееся значение делится на 10.
В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.
Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.
Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.
Почему может повыситься или понизиться плотность электролита
Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:
- При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
- При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
- Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
- Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
- Интенсивное испарение воды из банок в летний период.
Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.
Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть
Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.
Какая должна быть плотность электролита зимой
Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.
При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.
Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.
| Плотность электролита (г/см3) | Степень заряженности (%) | Замерзание электролита (С) |
|---|---|---|
| 1,27 | 100 | -60 |
| 1,26 | 94 | -55 |
| 1,25 | 87,5 | -50 |
| 1,24 | 81 | -46 |
| 1,23 | 75 | -42 |
| 1,22 | 69 | -37 |
| 1,21 | 62,5 | -32 |
| 1,2 | 56 | -27 |
| 1,19 | 50 | -24 |
| 1,18 | 44 | -18 |
| 1,17 | 37,5 | -16 |
| 1,16 | 31 | -14 |
| 1,15 | 25 | -13 |
| 1,14 | 19 | -11 |
| 1,13 | 12,56 | -9 |
| 1,12 | 6 | -8 |
| 1,11 | 0,0 | -7 |
Какая должна быть плотность электролита летом
Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.
Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы.
Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.
Как проверить плотность аккумулятора
Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:
- Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
- Узкая часть вводится в банку.
- Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.
Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.
Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе
Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.
Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы.
Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.
В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба.
Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.
Есть другой популярные метод. С краю, в крышке просверливают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.
Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.
Внимание! При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.
Как поднять плотность в аккумуляторе
Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках.
Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:
- Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
- В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.
Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.
Как понизить плотность АКБ
Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.
Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.
Остались вопросы по плотности электролита или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.
10 мифов о кальциевых аккумуляторах / Хабр
Речь пойдёт об очень распространённых сегодня свинцово-кислотных аккумуляторах с добавкой кальция в материал пластин. Аккумуляторные батареи (АКБ) с кальцием в минусовых решётках и сурьмой в плюсовых называют гибридными (Ca+, Sb/Ca), с кальцием во всех решётках — кальций-кальциевыми (Ca/Ca), те и другие — просто кальциевыми. Также в технические сплавы для кальциевых аккумуляторов может добавляться серебро (Silver, Ag), потому иногда говорят о «серебряных» АКБ.
Чаще всего кальциевыми являются автомобильные стартерные аккумуляторы с жидким (свободно плещущимся) электролитом, которые для краткости будем называть наливными, даже если пробки заливных горловин защищены от открывания или вообще отсутствуют. Однако кальций всё чаще встречается и в тяговых (циклируемых, глубокого цикла), а также резервных (для систем бесперебойного питания) аккумуляторах. Таковые часто выполнены по технологиям AGM (впитывающие маты-сепараторы из стекловолокна) и GEL (загущённый силикагелем электролит), причём может сочетаться то и другое, так что название AGM-GEL — не всегда ошибка.
Кальций, серебро, гель кремниевой кислоты в таких АКБ — не действующие вещества токообразующей реакции, а вспомогательные для улучшения технических характеристик, потому кальциевые, «серебряные» и гелевые — разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов, в отличие от других химических источников тока, в которых электродом может быть серебро и так далее.
При упоминании напряжений будем считать, что говорим о наиболее распространённых АКБ — 12-вольтовых, т.е. состоящих из шести последовательно соединённых ячеек (банок). Зарядный ток выражается в процентах от ёмкости. Например, 10-часовой ток, он же 0.1С, он же 10%, — это 6 ампер для 60 А*ч.
В ходе внедрения кальциевых аккумуляторов в жизнь, т.е. в работу устройств, изначально рассчитанных на сурьмянистые, сложились и распространились мифы и заблуждения, несколько из которых мы сегодня рассмотрим.
Миф 1: чтобы полностью зарядить кальциевую АКБ, её надо «кипятить» напряжением 16 вольт током 10% ёмкости
Реальность: этапы дозаряда с перенапряжением до 16В и выше предусматриваются только после завершения основного заряда до достижения некоторого напряжения (чаще всего в диапазоне 14-15В) и снижения зарядного тока при стабилизации напряжения на этом уровне до некоторой величины. Сила тока на этапах «высоковольтного» (далее без кавычек) дозаряда не должна превышать 5% номинальной ёмкости. Исключения составляют умные ЗУ, осуществляющие заряд импульсами или модулированным током сложной формы, в т.ч. асимметричным (реверсивным). Благодаря электронному управлению, амплитудные и средние (интегральные) значения токов и напряжений при этом могут быть без вреда и опасности выше, чем при заряде просто источником питания со стабилизацией (ограничением) тока и напряжения.
Миф 2: кальциевую АКБ нельзя заряжать напряжением выше 15 (плюс-минус десятые доли) вольт
Реальность: совершенно верно, нельзя заряжать АКБ полутораступенчатым (стабилизация тока, затем напряжения) профилем с параметрами из мифа 1, (если не стоит цель намеренно навредить батарее и тому, что её окружает). Чтобы полностью зарядить кальциевый аккумулятор, необходимо соблюсти многоступенчатый профиль заряда, либо вручную наблюдая за его ходом и управляя стабилизированным источником питания с регулировкой напряжения и тока, либо используя автоматическое зарядное устройство (ЗУ), реализующее нужный профиль. Но один только первый этап до 15 вольт для полного заряда кальциевой АКБ недостаточен.
Миф 3: простым пользователям не сообщают тонкостей и секретов, которыми пользуются профессионалы
Реальность: простым пользователям сообщают то, что они могут безопасно применить с помощью имеющихся у них инструментов и знаний.
Миф 4: перемешивание электролита бесполезно и вредно. Вся кислота должна быть в глубине намазок, там от неё больше всего пользы
Реальность: при разряде аккумулятора губчатый свинец отрицательных активных масс (АМ) и оксид свинца положительных превращаются в сульфат свинца, c затратой серной кислоты из электролита и выделением воды. При заряде наоборот: затрачиваются электроэнергия и вода, выделяется кислота, сульфат разряженных активных масс преобразуется в металл и оксид заряженных. Это двойная сульфатация Гладстона-Трайба — основная токообразующая реакция. Её общеизвестное уравнение описывает далеко не все процессы в АКБ, зато даёт ключи к их пониманию.
Серная кислота тяжелее воды, потому применительно к свинцовому аккумулятору концентрация и плотность электролита — синонимы.
ЭДС — электродвижущая сила электрохимической ячейки свинцового аккумулятора — пропорциональна концентрации кислоты, температуре и, конечно же, степени заряженности, то есть, доле заряженных активных масс в их общем объёме. ЭДС без нагрузки называется НРЦ — напряжением разомкнутой цепи.
Если заряженные активные массы окружены электролитом с избытком воды и недостатком кислоты, они не смогут адекватно отдавать при разряде ток (амперы) и полезную ёмкость (кулоны, ампер*часы), так как недостаёт кислоты для превращения свинца и его оксида в сульфат. Также при этом снизится ЭДС под нагрузкой и соответственно полезная мощность и энергия (ватты, ватт*часы).
Если разряженные АМ окружены электролитом с недостатком воды, то они не смогут заряжаться, т.к. без воды неоткуда взять водород для превращения сульфат-иона в серную кислоту и кислород для образования оксида свинца. Для осуществления электрохимических превращений должен идти зарядный ток, а для его протекания источнику (зарядному устройству) необходимо преодолеть ЭДС электрохимической ячейки. Локальный избыток кислоты при расслоении создаёт повышенную ЭДС, чем препятствует заряду.
По высоте банки аккумулятора может наблюдаться неравномерность и концентрации кислоты, и заряженности активных масс, причём последние имеют пористую объёмную структуру. Потому существует как вертикальное расслоение электролита, обуславливаемое гравитацией, (серная кислота тяжелее воды и стремится вниз, выталкивая воду вверх), так и горизонтальное, в порах активных масс и сепараторов — диэлектрических перегородок и конвертов, препятствующих короткому замыканию и разрушению пластин.
В итоге, реальный свинцовый аккумулятор имеет в своих банках участки повышенной и пониженной концентрации электролита, а также заряженных и разряженных активных масс. Электрически в каждой банке все участки активных масс каждого полублока пластин соединены параллельно, потому подключенный к перемычкам вольтметр покажет общее напряжение, могущее сильно отличаться от действительной ЭДС в разных местах банки.
Повышенная концентрация кислоты внизу банки и в глубине активных масс, а также пузырьки газов в порах и распределение ионов, диффузии которых мешает структура АМ и сепараторов, ведут к завышенным НРЦ банки и батареи. При этом значительная часть АМ может быть разряженной и сульфатированной, полезная ёмкость снижена. Это явление называется «мнимым зарядом».
Там, где недостаёт кислоты, заряженные АМ не будут адекватно разряжаться на пользу потребителю, а где недостаёт воды, разряженные не будут заряжаться при приложении зарядного напряжения. При этом в других участках может наблюдаться газовыделение, из чего можно сделать ошибочный вывод о том, что аккумулятор полностью заряжен.
От концентрации кислоты зависит и температура замерзания электролита. Если при низкой температуре в банке окажется слой электролита пониженной плотности, он замёрзнет и при этом расширится, так как плотность льда меньше плотности воды и объём соответственно больше, что ведёт к разрушению аккумуляторной батареи.
Но устранение расслоения электролита необходимо и в тёплое время, иначе будут прогрессировать саморазряд, сульфатация и снижение эксплуатационных характеристик АКБ вплоть до выхода из строя.
Миф 5: кальциевые аккумуляторы боятся глубоких разрядов, потому что при таких разрядах образуется нерастворимый и не проводящий ток сульфат кальция — гипс, необратимо «запечатывающий» активные массы, а стало быть, ёмкость и токоотдачу
Реальность: кальция в кальциевом аккумуляторе на самом деле мало. Это дорогой и агрессивно взаимодействующий с другими веществами, особенно кислотами, щёлочноземельный металл, и применяется он как легирующая присадка, причём в материале не активных масс, испытывающих химические превращения, а решёток, выполняющих несуще-токоведущую функцию. Никакой гипс на рабочей поверхности активных масс при разряде не образуется.
Но почему же тогда на практике глубокий разряд действительно сильно снижает эксплуатационные характеристики кальциевой АКБ, а то и вообще делает её применение невозможной: батарея отказывается заряжаться и от генератора автомобиля, и от зарядного устройства?!
Дело в том, что при глубоком разряде аккумулятора возникает сильное расслоение электролита, плотные сепараторы современных кальциевых аккумуляторов, особенно EFB и им подобных, мешают его перемешиванию и диффузии ионов, а кальций препятствует выделению водорода, особенно в нижней части пластин, где перемешивание особенно необходимо. В итоге, при недостаточном зарядном напряжении, подаваемом генератором автомобиля или ЗУ для классических сурьмянистых АКБ, значительная часть АМ не заряжается, т.к. не соблюдены условия реакции Гладстона-Трайба, и электролит не перемешивается. АКБ не функционирует должным образом, её деградация прогрессирует.
Заряд такого аккумулятора профилем, адекватным его материалу и конструкции, позволит вернуть его в строй, но после следующего глубокого разряда, или некоторого времени при частичном недозаряде, такое обслуживание потребуется снова, иначе АКБ опять перестанет выполнять штатные функции.
Миф 6: электролит прекрасно перемешивается при движении автомобиля, потому перемешивание при стационарном заряде не нужно
Реальность: для перемешивания электролита в современной наливной стартерной АКБ требуется довольно значительный пробег транспортного средства с соответствующей затратой топлива, потому целесообразно полностью перемешать электролит в ходе стационарного обслуживания. К тому же, как уже упоминалось, расслоение мешает заряду, т.е. там, где остались локальные аномалии концентрации кислоты, активные массы останутся недозаряженными и сульфатированными.
Миф 7: выравнивающий дозаряд даёт очень незначительный прирост отдаваемой полезной ёмкости, потому им лучше пренебречь, чтобы не расходовать напрасно электроэнергию, время и ресурс аккумуляторной батареи
Реальность: АКБ с неустранёнными недозарядом, сульфатацией и расслоением электролита будет хуже отдавать и восполнять заряд, будут прогрессировать упомянутые проблемы плюс саморазряд.
Миф 8: высоковольтный дозаряд постоянным током или импульсами желательно производить как можно чаще
Реальность: всё хорошо в меру. Лучше производить выравнивающий дозаряд с перенапряжением не часто, но полностью, чем часто и не в полной мере.
Миф 9: добавлять кальций придумали вредители, чтобы снизить срок службы и наживаться на продажах новых АКБ
Реальность: применять кальциевые сплавы и улучшенные сепараторы придумали для повышения прочности и долговечности пластин, снижения расхода воды. Но современный аккумулятор, созданный по таким (Ca/Ca, EFB и т.д.) технологиям требует соответствующих параметров обслуживания и оборудования для их обеспечения (зарядных устройств), отличных от предназначавшихся для малосурьмянистых аккумуляторов прошлых поколений.
Миф 10: высоковольтный дозаряд предназначен только для наливных стартерных АКБ
Реальность: как минимум два производителя тяговых аккумуляторов рекомендуют осуществить этап заряда напряжением до 16.02В, но током 1% ёмкости, не более 2 часов, после завершения основного заряда и двух этапов дозаряда, и при условии, что основной заряд продолжался более 3 часов, т.е. аккумулятор имел значительную глубину разряда. Что интересно, это рекомендуемые производителями профили для гелевых АКБ — Chilwee EVF и Tianneng TNE.
Как померить плотность электролита в аккумуляторе
Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.
Что такое плотность электролита
Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.
Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.
Чем можно померить плотность электролита
Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:
- Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
- На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
- В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
- Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
- Производятся несложные арифметические вычисления:
- Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
- Получившееся значение делится на 10.
В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.
Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.
Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.
Почему может повыситься или понизиться плотность электролита
Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:
- При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
- При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
- Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
- Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
- Интенсивное испарение воды из банок в летний период.
Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.
Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть
Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.
Какая должна быть плотность электролита зимой
Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.
При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.
Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.
| Плотность электролита (г/см3) | Степень заряженности (%) | Замерзание электролита (С) |
|---|---|---|
| 1,27 | 100 | -60 |
| 1,26 | 94 | -55 |
| 1,25 | 87,5 | -50 |
| 1,24 | 81 | -46 |
| 1,23 | 75 | -42 |
| 1,22 | 69 | -37 |
| 1,21 | 62,5 | -32 |
| 1,2 | 56 | -27 |
| 1,19 | 50 | -24 |
| 1,18 | 44 | -18 |
| 1,17 | 37,5 | -16 |
| 1,16 | 31 | -14 |
| 1,15 | 25 | -13 |
| 1,14 | 19 | -11 |
| 1,13 | 12,56 | -9 |
| 1,12 | 6 | -8 |
| 1,11 | 0,0 | -7 |
Какая должна быть плотность электролита летом
Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.
Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы.
Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.
Как проверить плотность аккумулятора
Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:
- Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
- Узкая часть вводится в банку.
- Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.
Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.
Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе
Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.
Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы.
Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.
В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба.
Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.
Есть другой популярные метод. С краю, в крышке просверливают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.
Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.
Внимание! При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.
Как поднять плотность в аккумуляторе
Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках.
Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:
- Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
- В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.
Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.
Как понизить плотность АКБ
Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.
Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.
Остались вопросы по плотности электролита или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.
Измерение плотности электролита в сочетании с измерением напряжения под нагрузкой и без позволяет быстро установить причину неисправности в аккумуляторной батарее. При низкой плотности — это может быть дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Плотность измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).
В качестве электролита в аккумуляторных батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. В основном плотность зависит от концентрации раствора серной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность. Однако, она также зависит и от температуры раствора и от степени заряженности аккумулятора — при разрядке часть серной кислоты «уходит» в пластины, плотность снижается.
Поэтому измерение плотности принято проводить при 25 °С и полностью заряженном аккумуляторе. Плотность электролита в новой полностью заряженной батарее должна составлять 1.28±0.01 г/см3 для Средней полосы. Но может варьироваться в зависимости от климатической зоны.
Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1.20±0.01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1.10±0.01 г/см3.
Если значение плотности во всех банках аккумулятора одинаково (±0.01 г/см3), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектной ячейке будет значительно ниже (на 0.10-0.15 г/см3), чем в остальных.
Низкая плотность в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи, ее сульфатацией или устареванием.
Все заливаемые аккумуляторные батареи во время заряда и работы теряют часть воды. При этом снижается уровень жидкости над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите. Работа аккумулятора с низким уровнем электролита отрицательно влияет на ресурс батареи. Поэтому перед проверкой плотности электролита необходимо проверить его уровень в банках аккумулятора. Принято считать нормальным уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).
Существует три основных вида аккумуляторных батарей:
Малосурьмянистые (Sb/Sb) — это обычная «классическая» свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы, они подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита, но не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при низкой плотности электролита.
Кальциевые (Ca/Ca) — пластины легированы кальцием, они практически не требуют слежения за уровнем и плотностью электролита, виброустойчивы, застрахованы от длительного перезаряда до 14.8 В, терпят перепады напряжения в бортовой сети, обладают коррозионной стойкостью, имеют низкий саморазряд, больший срок службы. Однако, имеют один недостаток — они неустойчивы к глубоким разрядам. Дело в том, что при длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция, блокирующим электрохимические реакции. Этот процесс, в отличие от образования сульфата свинца в малосурьмянистых батареях, необратим. Если разрядить кальциевую батарею ниже 11.5 В, то она уже не восстановит изначальную емкость, при разряде ниже 10.8 В потеряет до 50% своей емкости. Два-три таких разряда – и аккумулятор придется выбрасывать. Также, в связи с тем, что пластины в таких батареях упакованы в плотные пакеты, плотность электролита неравномерна — более тяжелая серная кислота скапливается внизу банок, а поверх пластин оказывается более «легкий» электролит. Из-за этого ареометр будет показывать неадекватно низкую плотность при нормальной заряженности.
Такие батареи хорошо подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды в пути.
Гибридные (Sb/Ca) — являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.
На примере кальциевой батареи емкостью 60 А·ч, попробуем выяснить плотность электролита и ее исправность. Для начала, проверим напряжение на клеммах аккумулятора мультиметром, чтобы выяснить степень ее заряженности. Такая проверка проводится через 6-8 часов после выключения двигателя или отключения зарядного устройства. В нашем случае машина простояла около 4-х дней под сигнализацией — напряжение составляет 12 В, что говорит нам о том, что батарея почти полностью разряжена.
Теперь проверим выборочно плотность электролита в двух банках — она составляет 1.23 г/см3 при температуре окружающего воздуха 0°С, поэтому внесем поправку в показания ареометра, приведя их к 25°С: 1.23-0.02=1.21 г/см3 — это также говорит нам о том, что аккумулятор требует срочной подзарядки.
Снимаем аккумулятор и переносим в теплое помещение для подзарядки.
Для кальциевых батарей губительны старые «дедовские» методы зарядки, используемые для малосурмянистых АКБ с контрольно-тренировочным циклом заряда/разряда и «кипячением», а также малоэффективны некоторые автоматические зарядные устройства.
В наши дни в большинстве таких устройств используется комбинированный метод зарядки, когда в процессе зарядки сила тока снижается со временем, а напряжение, наоборот, повышается. Это объясняется тем, что ЭДС аккумуляторной батареи направлена именно на напряжение, соответственно при его повышении нужно повышать и напряжение. А вот сила тока уменьшается из-за все увеличивающегося сопротивления батареи.
Для современных батарей рекомендуется установочный заряд током в 10% от номинальной ёмкости напряжением 14.4 В и продолжительность зарядки не менее суток. Однако, допустимо кратковременное повышение напряжения до 16.5 В в конце цикла зарядки.
Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Ток должен упасть практически до нуля, а входящее напряжение может повысится до 16,5 В, в зависимости от устройства.
Если вы часто заводите двигатель, двигаетесь на небольшие расстояния, и автомобиль долго простаивает без движения, то для такой батареи необходима ежемесячная плановая зарядка аккумулятора специализированным зарядным устройством, подходящим именно для кальциевых батарей.
После того, как электролит прогрелся до 20-25°С еще раз замерим напряжение и плотность. Теперь мультиметр показывает напряжение 12.45 В, а плотность в банках от 1.22 до 1.24 г/см3, что все равно указывает на недозаряд батареи.
Проверить плотность аккумулятора можно с помощью ареометра или мультиметра, проанализировав рабочее значение напряжения. Перед диагностикой пользователь должен удостовериться в отсутствии дефектов корпуса батареи, которые могли бы привести к утечке жидкости.
Подготовительные работы перед проверкой уровня и плотности
Видео: как снять аккумулятор с автомобиля
Чем и как проверяют плотность электролита в аккумуляторе
Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром
Измерение плотности электролита самодельным прибором
Как измерить уровень электролита в аккумуляторе
Можно ли проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе
Видео: как поднять плотность электролита в банках АКБ
Комментарии и Отзывы
Подготовительные работы перед проверкой уровня и плотности
Перед тем как в домашних условиях определять плотность с помощью специального прибора, нужно иметь в виду, что:
- Аккумулятор (АКБ) авто проверяется с использованием очков для защиты глаз и резиновых перчаток. Раствор электролита — агрессивная кислота, которая вызывает ожоги при попадании на тело.
- Уровень плотности аккумуляторной батареи машины должен измеряться после визуальной проверки устройства.
- Производится очистка клемм аккумулятора от окислений и загрязнений. Необходимо воспользоваться специальной железной щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой.
- Прежде чем померить значение плотности жидкости в автомобильной батарее, надо убедиться в наличии электролита в банках. Если объем вещества снижен, потребуется добавить в устройство дистиллированную воду.
- При необходимости осуществляется демонтаж аккумулятора. От устройства отключаются клеммы и производится демонтаж фиксирующей пластины.
- Перед отключением аккумулятора в автомобиле деактивируется система зажигания, предварительно отключается работа электрооборудования и приборов.
- Батарею протирают влажной и чистой тряпкой, чтобы не допустить попадания пыли в банки с электролитом.
Видео: как снять аккумулятор с автомобиля
Канал «Аккумуляторщик» в своем видеоролике подробно рассказал о нюансах демонтажа аккумуляторной батареи с автомобиля и отключения этого устройства.
Чем и как проверяют плотность электролита в аккумуляторе
Проверять уровень электролита в рабочем растворе, помимо ареометра и мультиметра, можно и самодельным прибором.
Специальное устройство для измерения плотности (ареометр) представляет собой обычную стеклянную трубку, верхняя часть которой заужена и имеет шкалу с делениями. Нижняя часть трубки широкая в ней находится дробь или ртуть, которую засыпают строго определенное количество во время калибровки ареометра. В автомагазинах такой прибор продается в наборе с резиновой «грушей» для забора электролита и мерной колбой, в которой размещен сам ареометр.
Принцип действия прибора основан на законе Архимеда, а плотность электролита определяют по глубине погружения ареометра (объему жидкости, вытесненной им), и весу устройства.
Ареометр для измерения электролита
Прежде чем проверять уровень электролита в автомобильном аккумуляторе, надо учитывать следующие правила:
- батарея должна быть выставлена на ровной поверхности;
- температура аккумулятора должна составить около 20-25 градусов тепла;
- замер уровня плотности производится не в одной, а во всех банках;
- проверка рабочей величины осуществляется не раньше, чем через десять часов с последней поездки либо через три часа после подзарядки;
- аккумуляторную батарею необходимо предварительно зарядить.
Измерение ареометром
Подробнее о том, как для измерения уровня плотности пользоваться ареометром:
- На отключенном аккумуляторе откручиваются все банки.
- В одну из банок концом вставляется ареометр, на другом его конце располагается груша, с ее помощью делается забор жидкости. Её в устройстве должно быть столько, чтобы его поплавок свободно болтался в емкости.
- Производится определение уровня плотности в соответствии с показаниями на шкале тестера. Полученные параметры записываются.
- Диагностика параметра плотности повторяется для каждой банки. Все полученные параметры сопоставляются с нормированными значениями, указанными в таблице.
Плотность аккумулятора рекомендуется проверять не реже, чем каждые 15-20 тысяч километров пробега.
Фотогалерея: диагностика уровня и плотности электролита в банках
Таблица: поправка к показаниям ареометра
| Температура рабочей жидкости при измерении ее плотности, ºС | Поправка к показаниям, полученным в ходе тестирования ареометром, 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 |
Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром
Пошаговая инструкция, которая позволит правильно замерить и узнать плотность батареи, выглядит так:
- Производится сборка измерителя. Для этого к корпусу мультиметра подключаются провода с крокодилами. Сам тестер перед замером переводится в режим «вольтметра».
- Поворотный переключатель на устройстве переводится в положение 20 В. В результате тестер будет показывать любые параметры ниже этого порога.
- Затем кабеля соединяются с клеммными выходами аккумулятора — черный контакт идет на отрицательную клемму, красная — на положительную. Если цвет проводов одинаковый, то следует проверить маркировку непосредственно на корпусе мультиметра. На контактах, где кабеля выходят из тестера, должны быть знаки «-» и «+».
- Производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными. Если батарея заряжена полностью, то рабочий параметр составит 12,7 вольт, соответственно, зарядка устройства не потребуется. В случае, если полученный параметр составил в диапазоне от 12,1 до 12,4 В, то устройство разряжено наполовину, значит, его плотность не соответствует норме. В остальных случаях требуется детальная диагностика аккумулятора и его подзарядка или замена.
Таблица: плотность электролита при проверке мультиметром
| Процент заряженности | Плотность электролита, г/см3 | Напряжение аккумулятора, В |
| 100% | 1,28 | 12,7 |
| 80% | 1,245 | 12,5 |
| 60% | 1,21 | 12,3 |
| 40% | 1,175 | 12,1 |
| 20% | 1,14 | 11,9 |
| 0% | 1,10 | 11,7 |
Измерение плотности электролита самодельным прибором
Принцип замера зимой или летом с помощью самодельного прибора аналогичный, и такой тестер можно соорудить самостоятельно с учетом следующих нюансов:
- Основным элементом ареометра является поплавок, с помощью которого производится замер.
- В качестве резервуара можно использовать стеклянную пробирку или другую похожую емкость.
- В пробирку насыпается пшено или другое сыпучее вещество, также можно использовать кусок свинца или другой грузик.
- Затем емкость опускается в воду. В месте, где вода будет по уровень, нужно отметить цифру 1, это связано с тем, что данная жидкость имеет плотность 1 г/см3. Затем производится градуировка величин для других растворов с более высокой плотностью.
Как измерить уровень электролита в аккумуляторе
Замер уровня рабочей жидкости осуществляется так:
- Первый способ — по максимальной и минимальной отметке — уровень электролита должен быть между ними.
- Для второго варианта проверки пользователю необходимо открыть отверстия, в которых установлены банки и осмотреть все по отдельности. При этом следует учитывать, что объем электролита одинаковый в каждом отверстии (10-15 мм над пластинами).
- Чтобы замерить этим способом нужно подготовить стеклянную трубочку, внутренний диаметр которой не превышает 5 мм. Затем открутить крышку на аккумуляторе и опустить трубку внутрь, пока она не упрется в предохранительный щиток. После этого закрыть наружное отверстие пальцем и достать трубочку. Уровень электролита в ней и является замеряемым параметром.
Можно ли проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе
Проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе — по специальным индикаторам, которыми оснащены батареи. Такие метки изменяют свой цвет в зависимости от плотности и степени заряда электролита. Чтобы осуществить такую проверку, необходимо найти на корпусе индикатор, очистить от пыли и грязи и оценить его цвет.
Затем следует сравнить показания индикатора со шкалой соответствия, при этом, как правило:
- зеленый цвет указывает на то, что с аккумулятором все в порядке, уровень электролита и заряд в норме;
- белый — сообщает о слабом заряде и необходимости подключить зарядное устройство;
- если же индикатор красного цвета, то это значит, что кислотность электролита повысилась, а уровень воды понизился.
Шкала индикаторов на аккумуляторе
Проверить уровень и плотности рабочего раствора на аккумуляторах без индикатора можно, следуя такому алгоритму:
- С краю, на крышке с помощью дрели и отверстия небольшого диаметра просверливается шесть небольших отверстий. Через них пользователь сможет получить доступ к каждой банке, поэтому расстояние между ними должно быть соответствующее. Перед сверлением автовладелец должен протереть аккумулятор.
- Визуально производится проверка уровня жидкости и ее добавление при необходимости. Для восполнения объема применяется дистиллированная вода. Используя ареометр, выполняется диагностика плотности рабочего раствора.
- После проведения проверок пользователю потребуется восстановить герметичность. Для этого можно использовать силиконовый герметик или холодную сварку. Для того, чтобы при выполнении задачи материал не попал внутрь батареи, следует выпрямить часть пластика, продавленного при изготовлении отверстия. Это можно сделать с помощью самодельного металлического крюка.
Если корпус аккумуляторной батареи поврежден, на устройство больше не будет распространяться гарантия. Если в ходе выполнения пользователь допустит ошибку, то ресурс эксплуатации будет снижен. К примеру, грязь, попавшая в банки, снизит срок службы и разрушит пластины, установленные внутри.
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.
Мощный литий-ионный аккумулятор на основе кобальта — Battery University
ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья заархивирована . Пожалуйста, прочтите наши новые «Типы литий-ионных аккумуляторов» для получения обновленной версии.
Большинство литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств изготовлены на основе кобальта. Система состоит из положительного электрода из оксида кобальта (катода) и угольного графита в отрицательном электроде (аноде). Одним из главных преимуществ кобальтовой батареи является высокая удельная энергия.Длительный срок службы делает этот химический состав привлекательным для мобильных телефонов, ноутбуков и фотоаппаратов.
| Широко используемый литий-ионный кобальт имеет недостатки; он обеспечивает относительно низкий ток разряда. Высокая нагрузка может привести к перегреву упаковки и нарушению ее безопасности. Схема безопасности кобальтовой батареи обычно ограничивается скоростью заряда и разряда около 1С. Это означает, что аккумулятор 18650 емкостью 2400 мАч можно заряжать и разряжать только с максимальным током 2.4А. Другой недостаток — увеличение внутреннего сопротивления, которое происходит при езде на велосипеде и старении. После 2–3 лет использования аккумулятор часто выходит из строя из-за большого падения напряжения под нагрузкой, вызванного высоким внутренним сопротивлением. Рисунок 1 иллюстрирует кристаллическую структуру оксида кобальта. | |
| Рисунок 1: Катодный кристалл оксида лития-кобальта имеет «слоистую» структуру . Ионы лития показаны связанными с оксидом кобальта.Во время разряда ионы лития перемещаются от катода к аноду. При зарядке поток меняется на противоположный. |
| В 1996 году ученым удалось использовать оксид лития-марганца в качестве катодного материала. Это вещество образует трехмерную структуру шпинели, которая улучшает поток ионов между электродами. Высокий поток ионов снижает внутреннее сопротивление и увеличивает нагрузочную способность. Сопротивление остается низким при езде на велосипеде, однако батарея стареет, и общий срок службы такой же, как у кобальта.Шпинель по своей природе обладает высокой термостойкостью и требует меньше схем безопасности, чем кобальтовая система. Низкое внутреннее сопротивление ячейки является ключом к высокой производительности. Эта характеристика способствует быстрой зарядке и сильноточной разрядке. Литий-ионный аккумулятор на основе шпинели в элементе 18650 может разряжаться при 20-30 А с незначительным тепловыделением. Допускаются короткие односекундные импульсы нагрузки, в два раза превышающие указанный ток. Невозможно предотвратить некоторое перегревание, а температура ячейки не должна превышать 80 ° C. | |
| Рис. 2: Кристаллический катод оксида лития-марганца имеет «трехмерную каркасную структуру» . Эта структура шпинели, которая обычно состоит из алмазов, соединенных в решетку, появляется после первоначального образования. Эта система обеспечивает высокую проводимость, но более низкую плотность энергии. |
| Шпинельный аккумулятор тоже имеет слабые места. Одним из наиболее существенных недостатков является меньшая емкость по сравнению с системой на основе кобальта.Spinel обеспечивает примерно 1200 мАч в корпусе 18650, что примерно вдвое меньше, чем у кобальтового эквивалента. Несмотря на это, шпинель по-прежнему обеспечивает плотность энергии примерно на 50% выше, чем у эквивалента на основе никеля. | Рисунок 3: Формат ячейки 18650. Размеры этой часто используемой ячейки: 18 мм в диаметре и 65 мм в длину. |
Типы литий-ионных аккумуляторов
Литий-ионные аккумуляторы еще не достигли полной зрелости, и технология постоянно совершенствуется.Анод в современных элементах состоит из смеси графита, а катод — из комбинации лития и других металлов. Следует отметить, что все материалы в батарее имеют теоретическую плотность энергии. Литий-ионный анод хорошо оптимизирован, и в плане конструктивных изменений можно получить незначительные улучшения. Катод, однако, может быть усовершенствован. Поэтому исследования аккумуляторов сосредоточены на материале катода. Другая часть, у которой есть потенциал, — это электролит.Электролит служит реакционной средой между анодом и катодом.
Производство аккумуляторов увеличивает емкость на 8-10% в год. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Это, однако, далеко от закона Мура, который определяет удвоение количества транзисторов на кристалле каждые 18–24 месяца. Перевод этого увеличения на батарею означал бы удвоение емкости каждые два года. Вместо двух лет литий-ионный удвоил свою энергоемкость за 10 лет.
Сегодняшние ионно-литиевые добавки имеют множество «вкусов», и различия в составе в основном связаны с материалом катода.В таблице 1 ниже приведены наиболее часто используемые литий-ионные аккумуляторы на рынке сегодня. Для простоты мы суммируем химический состав в четыре группы: кобальт, марганец, NCM и фосфат.
Химическое наименование | Материал | Сокращение | Краткая форма | Банкноты |
Оксид лития-кобальта 1 Также кобальт лития или литий-ион-кобальт) | LiCoO 2 | LCO | Литий-кобальт | Высокая емкость; для мобильного телефона, ноутбука, камеры |
Литий | LiMn 2 O 4 | LMO | Литий-марганец или шпинель | Самый безопасный; меньшая емкость, чем у литий-кобальта, но высокая удельная мощность и длительный срок службы. Электроинструменты, электровелосипеды |
Литий | LiFePO 4 | LFP | Литий-фосфат | |
Литий-никель-марганец-оксид кобальта 1 , также оксид лития-марганца-кобальта | LiNiMnCoO 2 | NMC | NMC | |
Литий-никель-кобальт-оксид алюминия 1 | LiNiCoAlO 2 | NCA | NCA | |
Титанат лития 2 | Li 4 Ti 5 O 12 | LTO | Литий-титанат |
Таблица 1: Справочные названия литий-ионных аккумуляторов. При необходимости мы будем использовать краткую форму.
1 Материал катода
2 Материал анода
Литий-ионный аккумулятор на основе кобальта впервые появился в 1991 году и был представлен Sony. Этот химический состав аккумуляторов быстро получил признание из-за его высокой плотности энергии. Возможно, из-за более низкой плотности энергии литий-ионный шпинель на основе шпинели стартовал медленнее. Когда он был представлен в 1996 году, мир требовал более продолжительного времени работы превыше всего. В связи с тем, что многие портативные устройства нуждаются в высоком токе, шпинель теперь находится на передовой и пользуется большим спросом.Требования настолько высоки, что производители, производящие эти батареи, не могут удовлетворить их. Это одна из причин, почему так мало рекламы делается для продвижения этого продукта. E-One Moli Energy (Канада) — ведущий производитель литий-ионной шпинели цилиндрической формы. Они специализируются на форматах ячеек 18650 и 26700. Другими крупными игроками на литий-ионных шпинелях являются Sanyo, Panasonic и Sony.
Sony делает упор на никель-кобальтово-марганцевую версию (NCM).Катод включает кобальт, никель и марганец в кристаллическую структуру, которая образует многометаллический оксидный материал, к которому добавлен литий. Производитель предлагает ряд различных продуктов в этом семействе аккумуляторов для пользователей, которым требуется либо высокая плотность энергии, либо высокая нагрузочная способность. Следует отметить, что эти два атрибута не могут быть объединены в одном пакете; между ними есть компромисс. Обратите внимание, что NCM заряжается до 4,10 В / элемент, что на 100 мВ ниже, чем у кобальта и шпинели.Зарядка этой аккумуляторной батареи до 4,20 В на элемент обеспечит более высокую емкость, но срок службы будет сокращен. Вместо обычных 800 циклов, выполняемых в лабораторных условиях, количество циклов будет сокращено примерно до 300.
Новейшим дополнением к семейству литий-ионных аккумуляторов является система A123, в которой в катод добавлены нанофосфатные материалы. Он утверждает, что имеет самую высокую удельную мощность в Вт / кг среди имеющихся в продаже литий-ионных аккумуляторов. Элемент может непрерывно разряжаться до 100% глубины разряда при 35 ° C и выдерживать импульсы разряда до 100 ° C.Система на основе фосфата имеет номинальное напряжение около 3,3 В на элемент, а пиковое напряжение заряда составляет 3,60 В. Это меньше, чем у литий-ионной батареи на основе кобальта, и для батареи потребуется специальное зарядное устройство. Компания Valance Technology была первой, кто начал коммерциализацию литий-ионных аккумуляторов на основе фосфатов, и их элементы продаются под маркой Saphionâ.
На рисунке 4 мы сравниваем плотность энергии (Втч / кг) трех литий-ионных химических соединений и сравниваем их с традиционными свинцово-кислотными, никель-кадмиевыми, никель-металлогидридными.Можно увидеть постепенное улучшение марганца и фосфата по сравнению со старыми технологиями. Кобальт обладает самой высокой плотностью энергии, но термически менее стабилен и не может обеспечивать высокие токи нагрузки.
| Рис. 4. Плотность энергии обычных батарей. |
Определение плотности энергии и плотности мощности
Плотность энергии (Втч / кг) — это показатель того, сколько энергии может удерживать аккумулятор.Чем выше плотность энергии, тем дольше будет время работы. Литий-ионный с кобальтовыми катодами обеспечивает самую высокую плотность энергии. Типичные области применения — сотовые телефоны, ноутбуки и цифровые фотоаппараты.
Плотность мощности (Вт / кг) указывает, сколько энергии батарея может выдать по запросу. Основное внимание уделяется скачкам мощности, таким как просверливание тяжелой стали, а не времени автономной работы. Литий-ионные продукты на основе марганца и фосфата, а также химические соединения на основе никеля являются одними из лучших. Аккумуляторы с высокой удельной мощностью используются для электроинструментов, медицинских устройств и транспортных систем.
Аналогию между энергией и плотностью мощности можно провести с помощью бутылки с водой. Размер бутылки — это плотность энергии, а отверстие обозначает плотность энергии. Большая бутылка может вместить много воды, в то время как большое отверстие может быстро ее испортить. Лучшая комбинация — большая емкость с широкой горловиной.
Путаница с напряжениями
В течение последних 10 лет номинальное напряжение литий-ионных аккумуляторов составляло 3,60 В / элемент. Это была довольно удобная цифра, потому что она составляла три батареи на основе никеля (1.2 В / элемент), подключенных последовательно. Использование более высоких напряжений в ячейке для литий-ионных аккумуляторов приводит к лучшим показаниям ватт / часов на бумаге и дает маркетинговое преимущество, однако производитель оборудования будет продолжать предполагать, что в ячейке будет 3,60 В.
Номинальное напряжение литий-ионной батареи рассчитывается, если взять полностью заряженную батарею примерно 4,20 В, полностью разрядить ее примерно до 3,00 В со скоростью 0,5 ° C при измерении среднего напряжения.
Из-за более низкого внутреннего сопротивления среднее напряжение шпинельной системы будет выше, чем у эквивалента на основе кобальта.Чистая шпинель имеет самое низкое внутреннее сопротивление, а номинальное напряжение ячейки составляет 3,80 В. Исключением снова является литий-ионный аккумулятор на основе фосфата. Эта система больше всего отличается от обычной литий-ионной системы
Увеличение срока службы батареи за счет модерации
Батареи живут дольше при бережном обращении. Высокое напряжение заряда, чрезмерная скорость заряда и экстремальные условия нагрузки отрицательно сказываются на сроке службы батареи. Долговечность часто является прямым результатом воздействия окружающей среды.Следующие рекомендации предлагают способы продления срока службы батареи.
— Время, в течение которого батарея остается на уровне 4,20 / элемент, должно быть как можно короче. Длительное высокое напряжение способствует коррозии, особенно при повышенных температурах. Шпинель менее чувствительна к высокому напряжению.
-3,92 В / элемент — лучший верхний порог напряжения для литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта. Доказано, что зарядка аккумуляторов до этого уровня напряжения увеличивает срок службы вдвое. Литий-ионные системы для оборонных приложений используют более низкий порог напряжения.Минус — гораздо меньшая емкость.
-Зарядный ток литий-ионных аккумуляторов должен быть умеренным (0,5 ° C для литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта). Более низкий ток заряда сокращает время, в течение которого ячейка находится при 4,20 В. Заряд 0,5С лишь незначительно увеличивает время зарядки по сравнению с 1С, потому что дополнительный заряд будет короче. Сильноточный заряд имеет тенденцию преждевременно подтолкнуть напряжение к пределу напряжения.
— Не разряжайте литий-ионный аккумулятор слишком глубоко. Вместо этого заряжайте его чаще. У литий-ионных аккумуляторов нет проблем с памятью, как у никель-кадмиевых батарей.Для кондиционирования не требуются глубокие разряды.
-Не заряжайте литий-ионные батареи при температуре замерзания или ниже. Несмотря на прием заряда, произойдет необратимое покрытие металлическим литием, что поставит под угрозу безопасность батареи.
Мало того, что литий-ионный аккумулятор работает дольше с более медленной скоростью заряда; также помогает умеренная скорость разряда. На рис. 5 показан срок службы в зависимости от скорости заряда и разряда. Обратите внимание на улучшенные лабораторные характеристики при скорости заряда и разряда 1С по сравнению с 2 и 3С.
| Рис. 5. Долговечность литий-ионных аккумуляторов в зависимости от скорости заряда и разряда. Литий-кобальт обладает самой высокой плотностью энергии. Марганцевые и фосфатные системы более стабильны и обеспечивают более высокие токи нагрузки, чем кобальтовые. |
Эксперты по аккумуляторным батареям согласны с тем, что срок службы литий-ионных аккумуляторов сокращается за счет других факторов, помимо скорости заряда и разряда.Несмотря на то, что постепенные улучшения могут быть достигнуты при осторожном использовании, наша среда и необходимые услуги не всегда способствуют оптимальному сроку службы батареи. В этом отношении аккумулятор ведет себя так же, как и мы, люди — мы не всегда можем жить так, чтобы обеспечить максимальный срок службы.
*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***
Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме.Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык и избегать спама и дискриминации.
Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать ваш вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.
Или перейти к другому архиву
Плотность энергии в зависимости от плотности мощности
Плотность энергии — это количество энергии в данной массе (или объеме), а — плотность мощности. — это количество энергии в данной массе.Различие между ними аналогично разнице между энергией и мощностью. Батареи имеют более высокую плотность энергии, чем конденсаторы, но конденсатор имеет более высокую плотность мощности, чем батарея. Эта разница возникает из-за того, что батареи могут хранить больше энергии, но конденсаторы могут отдавать энергию быстрее.
Плотность энергии
- полная статья
Если система имеет высокую плотность энергии, то она способна хранить много энергии при небольшом количестве массы.Высокая плотность энергии не обязательно означает высокую плотность мощности. Объект с высокой плотностью энергии, но низкой плотностью мощности, может выполнять работу в течение относительно длительного периода времени. [1] Примером такого типа накопителя энергии является мобильный телефон. Его питания хватит на большую часть дня, но для подзарядки устройства его необходимо подключить к другому источнику питания на час и более.
Рисунок 1. Это демонстрирует взаимосвязь между плотностью энергии и удельной мощностью. Например, топливные элементы будут иметь очень высокую плотность энергии при относительно низкой плотности мощности. [2]Плотность мощности
- полная статья
Если система имеет высокую плотность мощности, она может выдавать большое количество энергии в зависимости от ее массы. Например, крошечный конденсатор может иметь такую же выходную мощность, что и большая батарея. Однако, поскольку конденсатор намного меньше, он имеет более высокую удельную мощность. Поскольку они быстро выделяют свою энергию, системы с высокой удельной мощностью также могут быстро перезаряжаться. Примером применения этого типа накопителя энергии является вспышка камеры.Он должен быть достаточно маленьким, чтобы поместиться внутри камеры (или мобильного телефона), но иметь достаточно высокую выходную мощность, чтобы осветить объект вашей фотографии. это делает систему с высокой удельной мощностью идеальной.
Пример
Чтобы лучше понять плотность энергии, представьте, что люди разжигают огонь во время похода. Настал вечер, и пришло время S’mores, так что пора развести костер. Естественно, огонь сначала разжигают растопкой. Его высокое отношение площади поверхности к объему означает, что он быстро сгорает — высокая удельная мощность.Когда огонь тухнет, растопка больше не является хорошим выбором топлива, потому что она горит слишком быстро. Теперь огонь горит лучше бревнами, потому что они имеют высокую плотность энергии. Одиночное полено хорошо горит долго.
Для дальнейшего чтения
Ссылки
- ↑ Б. Э. Лейтон, «Сравнение плотностей энергии преобладающих источников энергии в единицах джоулей на кубический метр», Int. J. Green Energy , т. 5, вып. 6. С. 438-455, декабрь 2008 г.
- ↑ «Файл: Схема ионно-литиевых конденсаторов.png — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lithium_Ion_Capacitor_Chart.png. [дата обращения: 13 июля 2018 г.].
На пути к недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии
S.C. Davis, S.E. Уильямс, Р. Boundy, Книга данных по транспортной энергии : издание 35. http://cta.ornl.gov/data/download35.shtml. По состоянию на 2016 г.
M. Tran, D.Банистер, J.D.K. Бишоп и доктор Маккалок, Nat. Клим. Изменение 2, 328 (2012).
Артикул Google Scholar
Д. Хауэлл, Отдел исследований и разработок Департамента автомобильной техники Министерства энергетики США, конференция CERC-CVC США и Китая, Лемонт, Иллинойс, 2016 г. https://anl.app.box.com/s/l0sm2q0i66w28baky0hhorvtrgkgprbg. Доступ 2016.
Дж. Гейнз и Р. Куенца, Отчет ANL / ESD-42, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, 2000.https://www.anl.gov/energy-systems/publication/costs-lithium-ion-batteries-vehicles.
Цели USABC, USABC в отношении усовершенствованных аккумуляторов для электромобилей-CY2020. www.uscar.org/commands/files_download.php?files_id=364.
Д. Хауэлл, Б. Каннингем, Т. Дуонг и П. Фаги, Обзор программы исследований и разработок передовых аккумуляторов DOE VTO. https://energy.gov/sites/prod/files/2016/06/f32/es000_howell_2016_o_web.pdf. Доступ 2016.
K. McCormac, I.Берд, Р. Браннен, Б. Сеймур, Дж. Ли и Дж. Ву, Phys. Статус Solidi (A) 212, 877 (2015).
Артикул Google Scholar
М.Н. Обровац, В. Chevrier, Chem. Ред. 114, 11444 (2014).
Артикул Google Scholar
X. Su, Q. Wu, J. Li, X. Xiao, A. Lott, W. Lu, B.W. Шелдон и Дж. Ву, Adv. Energy Mater. 4, 1300882 (2014).
Артикул Google Scholar
К. Брандт, Ион твердого тела. 69, 173 (1994).
Артикул Google Scholar
S.J. Gerssen-Gondelach и A.P.C. Faaij, J. Power Sour. 212, 111 (2012).
Артикул Google Scholar
Дж. Хонг, С. Парк и Н. Чанг, на 21-й конференции по автоматизации проектирования в Азии и южной части Тихого океана (ASP-DAC), , 2016 г., .(2016), стр. 781–786.
P. Lamp, США / Германия Семинар по производству литий-ионных элементов для нужд НИОКР , ULM, Германия, 2016.
D.L. Дерево III, Обработка электродов с рулона на рулон и неразрушающий контроль материалов для усовершенствованных литиевых аккумуляторных батарей. https://energy.gov/eere/vehicles/downloads/roll-roll-electrode-processing-and-materials-nde-advanced-lithium-secondar-0. По состоянию на 2013 г.
J.C. Panitz and P. Novak, J.Power Sour. 97, 174 (2001).
Артикул Google Scholar
R.E. Рутер, А.Ф. Каллендер, Х. Чжоу, С.К. Марта и Дж. Нанда, J. Electrochem. Soc. 162, А98 (2015).
Артикул Google Scholar
Д. Моханти, Дж. Ли, Р. Борн, L.C. Макси, Р. Б. Динвидди, К. Дэниел и Д. Л. Дерево III, Анал. Методы 6, 674 (2014).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, E. Hockaday, J. Li, D.K. Хенсли, К. Дэниэл и Д.Л. Wood, J. Power Sour. 312, 70 (2016).
Артикул Google Scholar
П. Рупновски, М. Ульш, Б. Сопори, Б.Г. Грин, Д. Wood III, J. Li, and Y. Sheng, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, неопубликованное исследование, 2017.
Дж. Ли, Б.Л. Армстронг, Дж. Кигганс, К. Дэниэл, Д.Л. Wood, J. Electrochem. Soc. 160, А201 (2013).
Артикул Google Scholar
Дж. Ли, К. Дэниел и Д. Вуд III, в Справочник материалов для батарей , ред. Авторы: C. Daniel, J.O. Безенхард (Wiley-VCH, Weinheim, 2011), стр. 939.
D.L. Wood III, J. Li и C. Daniel, J. Power Sour. 275, 234 (2015).
Артикул Google Scholar
D.L. Wood III, J.D. Quass, J. Li, S. Ahmed, D. Ventola и C. Daniel, Drying Technol. (2017). DOI: 10.1080 / 07373937.2017.1319855.
Google Scholar
Дж. Муту и Дж. Баттаглини, Battery Power Prod. Technol. 13, 12 (2009).
Google Scholar
М. Закриссон, Л. Авеллан и Дж. Орлениус, J. Cleaner Prod. 18, 1519 (2010).
Артикул Google Scholar
Дж. Ли, Б. Армстронг, Дж. Кигганс, К. Дэниел и Д. Вуд III, Ленгмюр, 28, 3783 (2012).
Артикул Google Scholar
Дж. Ли, К. Рулисон, Дж. Кигганс, К. Дэниел и Д.Л. Wood III, J. Electrochem. Soc. 159, А1152 (2012).
Артикул Google Scholar
З. Ду, К.М. Роллаг, Дж. Ли, С.Дж. Ань, М. Вуд, Ю. Шэн, П.П. Мукерджи, К. Дэниэл и Д.Л. Wood III, J. Power Sour. 354, 200 (2017).
Артикул Google Scholar
J. Li, C. Daniel, S.J. Ан и Д. Вуд, MRS Adv. 1, 1029 (2016).
Артикул Google Scholar
C.C. Ли, Дж. Т. Ли и X.W. Peng, J. Electrochem.Soc. 153, A809 (2006).
Артикул Google Scholar
C.C. Ли, X.W. Пэн, Дж. Ли и Ф. Wang, J. Electrochem. Soc. 157, А517 (2010).
Артикул Google Scholar
J. Li, B.L. Армстронг, К. Дэниэл, Дж. Кигганс и Д.Л. Wood III, J. Colloid Interface Sci. 405, 118 (2013).
Артикул Google Scholar
К. Ким, W.S. Чон, И.Дж. Чанг и С. Chang, J. Power Sour. 83, 108 (1999).
Артикул Google Scholar
G.-W. Ли, Дж. Рю, В. Хан, К.Х. Ан, С. О, J. Power Sour. 195, 6049 (2010).
Артикул Google Scholar
Дж. Ф. Мартин, А. Ямада, Г. Кобаяши, С. И. Нисимура, Р. Канно, Д. Гайомар и Н.Дюпре, Electrochem. Solid State Lett. 11, А12 (2008).
Артикул Google Scholar
Дж. Чжоу, Исследовательский институт Лишен, 33-я международная батарея , Форт-Лодердейл, Флорида (2016).
Н. Леффлер, Й. фон Замори, Н. Лащински, И. Добердо, Г.-Т. Ким и С. Пассерини, J. Power Sour. 248, 915 (2014).
Артикул Google Scholar
Дж. Ли, К. Дэниэл, Д. Моханти и Д.Л. Wood III, Толстые недорогие литий-ионные электроды высокой мощности, полученные методом водной обработки. https://energy.gov/sites/prod/files/2016/06/f32/es164_li_2016_o_web.pdf. По состоянию на 2016 г.
M.S. Тирумкудулу и В. Рассел, , Ленгмюр, 21, 4938 (2005).
Артикул Google Scholar
Z. Du, C.J. Janke, J. Li, C. Daniel, and D.L. Wood, J. Electrochem.Soc. 163, A2776 (2016).
Артикул Google Scholar
К. Дэниэл и М. Уиксом, ORNL / TM-2012/617, Национальная лаборатория Окриджа. https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/1060885. Доступ 2012.
S.P. Pappas, Radiation Curing: Science and Technology (Boston: Springer, 1992), p. 1.
Книга Google Scholar
Дж. Ф. Кинстл, Радиационное отверждение полимерных материалов (Вашингтон: Американское химическое общество, 1990), стр. 17.
Книга Google Scholar
K. Xu, Chem. Ред. 114, 11503 (2014).
Артикул Google Scholar
K. Xu, Chem. Ред. 104, 4303 (2004).
Артикул Google Scholar
S.J. Ан, Дж. Ли, К. Дэниел, Д. Моханти, С. Нагпур и Д.Л. Дерево, Углерод 105, 52 (2016).
Артикул Google Scholar
С. Бхаттачарья и А.Т. Alpas, Карбон 50, 5359 (2012).
Артикул Google Scholar
С. Бхаттачарья, А.Р. Риахи, А. Alpas, MRS Proc. 1388, 1 (2012).
Артикул Google Scholar
H.-H. Ли, Ю.-Й. Ван, К.-К. Ван, М.-Х. Ян, Х.-К. Ву и Д.-Т. Shieh, J. Power Sour. 134, 118 (2004).
Артикул Google Scholar
S.J. Ан, Дж. Ли, З. Ду, К. Дэниэл и Д.Л. Wood, J. Power Sour. 342, 846 (2017).
Артикул Google Scholar
J. Rafiee, X. Mi, H. Gullapalli, A.V. Томас, Ф. Явари, Ю. Ши, П.М. Аджаян, Н.А. Кораткар, Nat. Матер. 11, 217 (2012).
Артикул Google Scholar
А.М. Colclasure, K.A. Смит и Р.Дж. Ки, Электрохим. Acta 58, 33 (2011).
Артикул Google Scholar
Дж. Коллинз, Г. Гурдин, М. Фостер и Д. Ку, Углерод 92, 193 (2015).
Артикул Google Scholar
J.C. Ye, S. Charnvanichborikarn, M.A. Worsley, S.O. Кучеев, Б. Вуд, Ю.М. Ван, Углерод 85, 269 (2015).
Артикул Google Scholar
Ю.П. Ву, Ч. Цзян, Ч. Ван и Р. Хольц, Solid State Ion. 156, 283 (2003).
Артикул Google Scholar
Y. Zhan, B. Zhang, L. Cao, X. Wu, Z. Lin, X. Yu, X. Zhang, D.Цзэн, Ф. Се, В. Чжан, Дж. Чен и Х. Мэн, Carbon 94, 1 (2015).
Артикул Google Scholar
Y. Wu, C. Jiang, C. Wan, E. Tsuchida, Electrochem. Commun. 2, 272 (2000).
Артикул Google Scholar
A.J. Лёбль, К.Дж. Олдхэм, К.К. Дивайн, Б. Гонг, С.Э. Атанасов, Г. Парсонс, П.С. Fedkiw, J. Electrochem.Soc. 160, А1971 (2013).
Артикул Google Scholar
M.E. Spahr, H. Wilhelm, F. Joho, J.-C. Panitz Jr., J. Wambach, P. Novák, N. Dupont-Pavlovsky, J. Electrochem. Soc. 149, A960 (2002).
Артикул Google Scholar
J.U.P. Новак, Х. Бука, Ф. Крумейх, М.Э. Спар, Д. Гоерс, Х. Вильгельм, Я. Дентцер, Р. Гадиу и К.Vix-Guterl, J. Electrochem. Soc. 174, 1082 (2007).
Google Scholar
Й. Эйн-Эли, В.Р. Koch, J. Electrochem. Soc. 144, 2968 (1997).
Артикул Google Scholar
S.J. Ань, Дж. Ли, Я. Шэн, К. Дэниэл и Д.Л. Wood III, J. Electrochem. Soc. 163, A2866 (2016).
Артикул Google Scholar
K.E. Thomas-Alyea и J. Newman, Electrochem. Syst. , 3-е изд. (Нью-Йорк: Wiley, 2004).
Google Scholar
М. Дойл, Т.Ф. Фуллер и Дж. Ньюман, J. Electrochem. Soc. 140, 1526 (1993).
Артикул Google Scholar
С.Ю., С.Ким, Т.Ю. Ким, Дж. Нам и Чо В.И., Bull. Korean Chem. Soc. 34, 79 (2013).
Артикул Google Scholar
K.G. Галлахер, С. Траск, К. Бауэр, Т. Вёрле, С.Ф. Lux, M. Tschech, P. Lamp, B.J. Polzin, S. Ha, B. Long, Q. Wu, W. Lu, D.W. Дис, А. Jansen, J. Electrochem. Soc. 163, А138 (2016).
Артикул Google Scholar
Y. Dai, V. Srinivasan, J. Electrochem. Soc. 163, А406 (2016).
Артикул Google Scholar
Z. Du, D.L. Wood, C. Daniel, S. Kalnaus, and J. Li, J. Appl. Электрохим. 47, 405 (2017).
Артикул Google Scholar
B. Tjaden, S.J. Купер, Д.Дж.Л. Бретт, Д. Крамер и П.Р. Ширинг, Curr. Opin. Chem. Англ. 12, 44 (2016).
Артикул Google Scholar
Н. Огихара, Ю. Ито, Т. Сасаки, Ю. Такеучи, J. Phys. Chem. С 119, 4612 (2015).
Артикул Google Scholar
F.M. Цзян и П. Пэн, Sci. Отчет 6, 26532 (2016).
Артикул Google Scholar
C.-J. Бэ, К. Эрдонмез, Дж. Хэллоран, Ю.-М. Chiang, Adv. Матер. 25, 1254 (2013).
Артикул Google Scholar
Y. Xu, M. Zhou, and Y. Lei, Adv. Energy Mater. 6, 1502514 (2016).
Артикул Google Scholar
Ю.Г. Го, Ю.С. Hu, W. Sigle и J. Maier, Adv. Матер. 19, 2087 (2007).
Артикул Google Scholar
B. Fang, M.S. Ким, Дж. Ким, С. Лим и Дж. Yu, J. Mater. Chem. 20, 10253 (2010).
Артикул Google Scholar
Ю.С. Ху, П. Адельхельм, Б. Смарсли, С. Хор, М. Антониетти и Дж. Майер, Adv. Функц. Матер. 17, 1873 (2007).
Артикул Google Scholar
В. Сринивасан и Дж. Ньюман, J. Electrochem. Soc. 151, А1517 (2004).
Артикул Google Scholar
C. Huang, N.P. Янг, Дж. Чжан, Х.Дж. Снайт и П.С. Грант, Nano Energy 31, 377 (2017).
Артикул Google Scholar
D.-W. Чанг, М. Эбнер, Д. Эли, В. Вуд и Р. Гарсия, модель . Simul. Матер. Sci. Англ. 21, 074009 (2013).
Артикул Google Scholar
J.S. Сандер, Р. Эрб, Л. Ли, А. Гурияла, Ю.М. Chiang, Nat. Энергия 1, 16099 (2016).
Артикул Google Scholar
M. Mangang, H.J. Seifert и W. Pfleging, J. Power Sour. 304, 24 (2016).
Артикул Google Scholar
C.L. Кобб и М. Бланко, J. Power Sour. 249, 357 (2014).
Артикул Google Scholar
К. Сан, Т.-С. Wei, B.Y. Ан, Дж. Seo, S.J. Диллон, Дж. Lewis, Adv. Матер. 25, 4539 (2013).
Артикул Google Scholar
H. Buqa, D. Goers, M. Holzapfel, M.E. Spahr, P. Novak, J. Electrochem. Soc. 152, А474 (2005).
Артикул Google Scholar
N. Nitta, F.X. Ву, J.T. Ли, Г.Юшин, Матер. Сегодня 18, 252 (2015).
Артикул Google Scholar
К. Дэниэл и Дж. О. Besenhard, Справочник по материалам батарей (Weinheim: Wiley, 2011).
Забронировать Google Scholar
К. Дэниэл, Д. Моханти, Дж. Ли и Д.Л. Wood, Обзор материалов и технологий электрохимического хранения , изд. Д. К. Мейер, Т. Лейзеганг (Американский институт физики: Мелвилл, 2014 г.), стр. 26–43.
Google Scholar
B.L. Эллис, К. Ли, и Л.Ф. Назар, Chem. Матер. 22, 691 (2010).
Артикул Google Scholar
D. Andre, S.J. Ким, П. Лампа, С.Ф. Lux, F. Maglia, O. Paschos, B. Stiaszny, J. Mater. Chem. А 3, 6709 (2015).
Артикул Google Scholar
Дж. Б. Гуденаф и К. Мидзучима, патент № US4302518A, 24 ноября 1981 г.
K. Mizushima, P.C. Джонс, П.Дж.Вайзман и Дж.Б. Гуденаф, Mater. Res. Бык. 15, 783 (1980).
Артикул Google Scholar
Z.H. Чен, З.Х. Лу, Дж. Р. Дан, J. Electrochem. Soc. 149, A1604 (2002).
Артикул Google Scholar
J.R. Dahn, U. Vonsacken, C.A. Михал, Ион твердого тела. 44, 87 (1990).
Артикул Google Scholar
T. Ohzuku и Y. Makimura, Chem. Lett. 8, 744 (2001).
Артикул Google Scholar
T. Ohzuku и Y. Makimura, Chem. Lett. 7, 642 (2001).
Артикул Google Scholar
Ю.К. Сан, Д.Х. Ким, К.С. Юн, С.Т. Myung, J. Prakash, and K. Amine, Adv. Функц. Матер. 20, 485 (2010).
Артикул Google Scholar
Х.Дж. Но, С. Юн, К.С. Юн и Ю.К. Sun, J. Power Sour. 233, 121 (2013).
Артикул Google Scholar
K.G. Gallagher, S. Goebel, T. Greszler, M. Mathias, W. Oelerich, D. Eroglu и V. Srinivasan, Energy Environ. Sci. 7, 1555 (2014).
Артикул Google Scholar
J.A. Гилберт, Дж. Бареньо, Т. Спила, С.Е. Траск, Д.Дж. Миллер, Б.Дж.Ползин, А. Янсен, Д. Abraham, J. Electrochem. Soc. 164, А6054 (2017).
Артикул Google Scholar
F. Lin, I.M. Markus, D. Nordlund, T.C. Weng, M.D. Asta, H.L.L. Синь, М. Doeff, Nat. Commun. 5, 3529 (2014).
Google Scholar
W. Liu, P. Oh, X. Liu, M.J. Lee, W. Cho, S. Chae, Y. Kim, and J. Cho, Angew. Chem. Int. Редактировать. 54, 4440 (2015).
Артикул Google Scholar
М. Готье, Т.Дж. Карни, А. Гримо, Л. Джордано, Н. Пур, Х. Х. Чанг, Д. П. Феннинг, С.Ф. Lux, O. Paschos, C. Bauer, F. Magia, S. Lupart, P. Lamp, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 6, 4653 (2015).
Артикул Google Scholar
H.B. Ронг, M.Q. Сюй, Ю. Чжу, Б.Ю. Се, Х. Линь, Ю. Ляо, Л. Син и У. Li, J. Power Sour. 332, 312 (2016).
Артикул Google Scholar
Л.В. Лян, Ф. Цзян, Ю. Цао, Г. Ху, К. Ду и З.Д. Пэн, J. Power Sour. 328, 422 (2016).
Артикул Google Scholar
I.M. Markus, F. Lin, K.C. Кам, М. Аста и М. Doeff, J. Phys. Chem. Lett. 5, 3649 (2014).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, K. Dahlberg, D.M. Кинг, Л.А.Дэвид, А.С. Сефат, Д.Л. Вуд, К. Дэниэл, С. Дхар, В. Махаджан, М. Ли и Ф. Альбано, Sci. Отчет 6, 26532 (2016).
Артикул Google Scholar
J.Y. Ляо и А. Мантирам, J. Power Sour. 282, 429 (2015).
Артикул Google Scholar
Н.С. Чой, Дж. Хан, С.Ю. Ха, И. Пак и К.К. Назад, RSC Adv. 5, 2732 (2015).
Артикул Google Scholar
X.W. Чжэн, X.S. Ван, X. Cai, L.D. Син, М.К. Сюй, Ю. Ляо, X.P. Ли и У. Ли, г. Прил. Матер. Интерфейсы 8, 30116 (2016).
Артикул Google Scholar
Z. Cao, Y. Li, M. Shi, G. Zhu, R. Zhang, X. Li, H. Yue, and S. Yang, J. Electrochem. Soc. 164, A475 (2017).
Артикул Google Scholar
J.Р. Крой, А. Абуимран и З. Чжан, MRS Bull. 39, 407 (2014).
Артикул Google Scholar
J.Y. Ляо, С. О, и А. Мантирам, A.C.S. AppL. Матер. Интерфейсы 8, 24543 (2016).
Артикул Google Scholar
Ю.К. Солнце, С. Мён, Б.С. Park, J. Prakash, I. Belharouak и K. Amine, Nat. Матер. 8, 320 (2009).
Артикул Google Scholar
B.B. Lim, S.J. Юн, К.Дж. Пак, К.С. Юн, С.Дж. Ким, Дж. Дж. Ли и Ю.К. Вс, Adv. Функц. Матер. 25, 4673 (2015).
Артикул Google Scholar
U.-H. Ким, Э.-Дж. Ли, К.С. Юн, С.-Т. Мён и Ю.-К. Вс, Adv. Energy Mater. 6, 1601417 (2016).
Артикул Google Scholar
Б.-Б. Лим, С.-Т. Мён, К.С. Юн и Ю.-К. Вс, ACS Energy Lett. 1, 283 (2016).
Артикул Google Scholar
Дж. Ван, Ч. Ду, Х. Сюй, Х. Хэ, Г. Инь, Й. Ма, П. Цзо, Х. Ченг и Й. Гао, Electrochim. Акта 192, 340 (2016).
Артикул Google Scholar
М.М. Теккерей, С. Канг, К.С. Джонсон, Дж.Т. Воги, Р.Бенедек и С.А.Хакни, J. Mater. Chem. 17, 3112 (2007).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, A. Huq, E.A. Пайзант, А. Сефат, Дж. Ли, Д.П. Авраам, Д. Wood, and C. Daniel, Chem. Матер. 25, 4064 (2013).
Артикул Google Scholar
К.А. Джарвис, З.К. Deng, L.F. Allard, A. Manthiram, P.J. Ferreira, Chem.Матер. 23, 3614 (2011).
Артикул Google Scholar
S.K. Марта, Дж. Нанда, Г.М. Veith и N.J. Dudney, J. Power Sour. 199, 220 (2012).
Артикул Google Scholar
J.R. Croy, M. Balasubramanian, K.G. Галлахер, А. Burrell, Acct. Chem. Res. 48, 2813 (2015).
Артикул Google Scholar
Л. Баггетто, Д. Моханти, Р.А. Мейснер, К.А. Бриджес, К. Дэниэл, Д.Л. Вуд, Нью-Джерси Дадни и Г. Veith, RSC Adv. 4, 23364 (2014).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, S. Kalnaus, R.A. Мейснер, К.Дж. Родс, Дж. Ли, Э.А. Пайзант, Д. Wood, and C. Daniel, J. Power Sour. 229, 239 (2013).
Артикул Google Scholar
Д. Моханти, С. Калнаус, Р.А. Мейснер, А. Сафат, Дж. Ли, Э.А. Payzant, K. Rhodes, D.L. Wood, and C. Daniel, RSC Adv. 3, 7479 (2013).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, J. Li, D.P. Абрахам, А. Хук, Э.А. Пайзант, Д. Wood, and C. Daniel, Chem. Матер. 26, 6272 (2014).
Артикул Google Scholar
D.Моханти, А. Сефат, С. Калнаус, Дж. Ли, Р.А. Мейснер, Э.А. Пайзант, Д. Авраам, Д. Wood, and C. Daniel, J. Mater. Chem. А 1, 6249 (2013).
Артикул Google Scholar
D. Mohanty, A.S. Сефат, Дж. Ли, Р.А. Мейснер, А.Дж. Рондиноне, Э.А. Пайзант, Д. Авраам, Д. Wood, and C. Daniel, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 19496 (2013).
Артикул Google Scholar
Д. Моханти, А.С. Сефат, Э.А. Пайзант, Дж. Ли, Д.Л. Wood, and C. Daniel, J. Power Sour. 283, 423 (2015).
Артикул Google Scholar
A. Birrozzi, N. Laszczynski, M. Hekmatfar, J. von Zamory, G.A. Гиффин и С. Пассерини, J. Power Sour. 325, 525 (2016).
Артикул Google Scholar
J.-G. Хан, И. Пак, Дж.Ча, С. Парк, С. Парк, С. Мён, В. Чо, С.-С. Ким, С.Ю. Хонг, Дж. Чо и Н.-С. Цой, ChemElectroChem 4, 56 (2017).
Артикул Google Scholar
X.F. Чжан, И. Бельхаруак, Л. Ли, Ю. Лей, Дж. У. Элам, А. Не, X.Q. Чен, Р. Яссар, Р.Л. Аксельбаум, Adv. Energy Mater. 3, 1299 (2013).
Артикул Google Scholar
Q.Q. Цяо, Х.З. Чжан, Г. Ли, С. Йе, К.В. Ван и X.P. Gao, J. Mater. Chem. А 1, 5262 (2013).
Артикул Google Scholar
S.K. Марта, Дж. Нанда, Ю. Ким, Р. Р. Уночик, С. Паннала и Н. Дж. Дадни, J. Mater. Chem. А 1, 5587 (2013).
Артикул Google Scholar
И. Блум, Л. Трахи, А. Абуимран, И.Belharouak, X.F. Чжан, К.Л. Ву, W.Q. Лу, Д. Абрахам, М. Беттдж, Дж. У. Элам, X.B. Мэн, А. Баррелл, К. Бан, Р. Тенент, Дж. Нанда и Н. Дадни, J. Power Sour. 249, 509 (2014).
Артикул Google Scholar
А. Ито, Д. К. Ли, Ю. Сато, М. Арао, М. Ватанабэ, М. Хатано, Х. Хори и Ю. Осава, J. Power Sour. 195, 567 (2010).
Артикул Google Scholar
К. Ли, Г.С. Ли, К.С. Fu, D. Luo, J.M. Fan, L.P. Li, A.C.S. Прил. Матер. Интерфейсы 6, 10330 (2014).
Артикул Google Scholar
J. Lin, D.B. Му, Ю. Джин, Б. Ву, Ю.Ф. Ма и Ф. Ву, J. Power Sour. 230, 76 (2013).
Артикул Google Scholar
J.R. Croy, J.S. Парк, Ю. Шин, Б. Йонемото, М. Баласубраманян, Б.Р. Лонг, Ю. Рен, М.М. Теккерей, J. Power Sour. 334, 213 (2016).
Артикул Google Scholar
X.P. Гао и Х. Ян, Energy Environ. Sci. 3, 174 (2010).
Артикул Google Scholar
S.S. Zhang, J. Power Sour. 231, 153 (2013).
Артикул Google Scholar
H. Zhou, R.E. Рутер, Дж. Адкок, В. Чжоу, С. Дай и Дж. Нанда, ACS Nano 9, 2530 (2015).
Артикул Google Scholar
Ю.Л. Лян, З.Л. Тао и Дж. Чен, Adv. Energy Mater. 2, 742 (2012).
Артикул Google Scholar
Дж. Ли, А. Урбан, Х. Ли, Д. Су, Г. Хотье и Г. Седер, Science 343, 519–522 (2014).
Артикул Google Scholar
D.H. Seo, J. Lee, A. Urban, R. Malik, S. Kang и G. Ceder, Nat. Chem. 8, 692 (2016).
Артикул Google Scholar
C. Masquelier, L. Croguennec, Chem. Ред. 113, 6552 (2013).
Артикул Google Scholar
J.R. Dahn, T. Zheng, Y.H. Лю и Дж. Сюэ, Science 270, 590 (1995).
Артикул Google Scholar
M.T. Макдауэлл, С. Ли, У.Д. Никс и Ю. Цуй, Adv. Матер. 25, 4966 (2013).
Артикул Google Scholar
И.А. Кортни и Дж. Р. Дан, J. Electrochem. Soc. 144, 2045 (1997).
Артикул Google Scholar
D. Billaud, E. McRae, and A. Herold, Mater. Res. Бык. 14, 857 (1979).
Артикул Google Scholar
M.T. Макдауэлл, С. Ли, И. Рю, Х. Ву, У. Д. Никс, Дж. У. Choi, and Y. Cui, Nano Lett. 11, 4018 (2011).
Артикул Google Scholar
J.P. Maranchi, A.F. Hepp, A.G. Evans, N.T. Нухфер, П. Кумта, J.Электрохим. Soc. 153, А1246 (2006).
Артикул Google Scholar
J.O. Безенхард, Дж. Ян и М. Винтер, J. Power Sour. 68, 87 (1997).
Артикул Google Scholar
И.А. Кортни, У. Р. Маккиннон и Дж. Р. Дан, J. Electrochem. Soc. 146, 59 (1999).
Артикул Google Scholar
Н. Димов, С. Кугино, А. Йошио, J. Power Sour. 136, 108 (2004).
Артикул Google Scholar
М. Карулкар, Р. Блазер и Б. Кудла, J. Power Sour. 273, 1194 (2015).
Артикул Google Scholar
J.Y. Эом, Дж. Парк, Х.С. Kwon, S. Rajendran, J. Electrochem. Soc. 153, A1678 (2006).
Артикул Google Scholar
С.М. Чжу, К. Чжу, Дж. Ма, К. Мэн, З. П. Го, З.Я. Yu, T. Lu, Y. Li, D. Zhang, W.M. Лау, RSC Adv. 3, 6141 (2013).
Артикул Google Scholar
N. Kim, C. Oh, J. Kim, J.-S. Ким, Э. Jeong, J.-S. Бэ, Т. Хонг и Дж. Lee, J. Electrochem. Soc. 164, А6075 (2017).
Артикул Google Scholar
A. Mauger, H.М. Се и К.М. Жюльен, AIMS Mater. Sci. 3, 1054 (2016).
Артикул Google Scholar
J.J. Ван, Т.Т. Сюй, X. Хуанг, Х. Ли и Т.Л. Ма, RSC Adv. 6, 87778 (2016).
Артикул Google Scholar
В. Этачери, О. Хайк, Ю. Гоффер, Г.А. Робертс, И. Стефан, Р. Фашинг и Д. Аурбах, Langmuir 28, 965 (2012).
Артикул Google Scholar
Р. Юнг, М. Мецгер, Д. Херинг, С. Сольхенбах, К. Марино, Н. Циуварас, К. Стиннер и Х.А. Gasteiger, J. Electrochem. Soc. 163, A1705 (2016).
Артикул Google Scholar
И. Берд, Х. Чен, Т. Уэббер, Дж. Ли и Дж. Ву, RSC Adv. 5, 92878 (2015).
Артикул Google Scholar
Х. Тянь, Ф. Синь, X. Ван, В. Хе и В. Хан, J. Materiomics 1, 153 (2015).
Артикул Google Scholar
Плотность элементов литий-ионной батареи почти утроилась с 2010 года
Колин МакКеррахер из BloombergNEF выступил на саммите BloombergNEF в Сан-Франциско на прошлой неделе, где он привел доводы в пользу того, что электромобили достигают «конца начала». Доводы в пользу того, что электромобили становятся мейнстримом или выходят из стадии раннего внедрения, подпитываются увеличением плотности энергии в литий-ионных батареях и соответствующим снижением стоимости, которое сопровождается этим.
Снимок экрана из презентации BloombergNEF.
Плотность энергии батареи — это количество энергии, которое может храниться при одинаковом весе. Подумайте об этом как о количестве диапазона, которое можно извлечь из той же упаковки 500 кг (1102 фунта). По мере увеличения плотности энергии из аккумуляторной батареи того же веса может быть извлечено больше энергии. «Плотность энергии аккумуляторов продолжает улучшаться, — сказал Колин МакКеррахер, руководитель отдела передовых транспортных средств BloombergNEF. «С 2010 года они почти утроились на уровне ячеек.”
Снимок экрана из презентации BloombergNEF.
Эти ошеломляющие улучшения проложили путь к электрифицированному будущему. По мере повышения плотности энергии на рынок выходят электромобили с большей дальностью хода без необходимости в физически более крупных и тяжелых упаковках. Эту тенденцию можно увидеть в Tesla Model S, которая вышла на рынок с запасом хода ~ 250 миль (402 км) на одной зарядке. Самая последняя модель S с аккумулятором Long Range Plus может достигать 628 км пробега на одной зарядке.Это также можно увидеть в увеличении запаса хода, который Nissan LEAF постоянно набирает с 2011 года, увеличившись с 73 миль (117 км) в то время до 215 миль (346 км) в 2020 году (кстати, почти втрое больше).
Повышение плотности энергии позволяет добиться других значимых побед с электромобилями. По мере увеличения плотности та же упаковка на 100 кВтч становится легче. Более легкие аккумуляторные блоки снижают расходы на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы по всей цепочке поставок, что еще больше снижает стоимость аккумулятора.МакКеррахер также прокомментировал цены на аккумуляторы, отметив, что в последние годы цена на литий-ионные аккумуляторы продолжает падать. Ожидается, что эта тенденция сохранится в 2020 году, при этом BloombergNEF оценивает снижение цен со 156 долларов за кВтч в 2019 году до 135 долларов за киловатт-час в 2020 году.
Снимок экрана из презентации BloombergNEF.
Сети зарядки электромобилейразвиваются в поддержку небольшого, но растущего парка электромобилей. По оценкам BloombergNEF, во всем мире установлено почти 1 000 000 точек зарядки электромобилей (это один миллион), и это при том, что уровень внедрения электромобилей на развитых рынках составляет всего 2–5%.Кроме того, при этом игнорируется множество более простых электрических розеток, которые можно использовать для зарядки электромобиля (точно так же, как вы можете использовать для зарядки своего компьютера или телефона).
Когда дело доходит до продаж электромобилей, отрасль впервые вынуждена стоять самостоятельно в некоторых странах, штатах, городах и авиационных округах, поскольку они начинают постепенно отказываться от стимулов для электромобилей на развитых рынках. В США Tesla и GM уже превысили порог в 200000 автомобилей, который знаменует собой постепенный отказ от федеральной налоговой льготы на электромобили, и вы больше не сможете получить никаких налоговых льгот, если купите Tesla здесь.(Покупатели электромобилей других брендов по-прежнему могут получить налоговую скидку в размере 7500 долларов на одно транспортное средство в системе, которая, как ни странно, наказывает лидеров отрасли). После массового всплеска и ранней поддержки подключаемых транспортных средств в поддержку инициатив по чистому воздуху Китай аналогичным образом сокращает прямые субсидии на закупку. Продажи электромобилей в Китае резко упали из-за нового ценового давления на автопроизводителей.
В США рынок электромобилей в основном неинтересен, за исключением Tesla. В частности, Tesla Model 3 продвинула Tesla в массовое сознание и в рейтинги продаж на массовом рынке.Продажи автомобилей Tesla в США оставались стабильными с тех пор, как Tesla успешно увеличила производство своего первого доступного электромобиля в третьем квартале 2018 года.
Страх перед «убийцами Tesla» со стороны основных автопроизводителей утих, поскольку Model 3 устояла против Audi e-tron и Jaguar I-PACE. Электромобили могут выглядеть, пахнуть и иметь окна, как у автомобилей внутреннего сгорания, но их строительство — это совсем другая игра. Tesla подняла планку производительности, дальности действия, стоимости, зарядки и технологий, заставив автопроизводителей занять оборонительную позицию.Это непросто вложить деньги в разработку нового автомобиля или программы трансмиссии. Вы должны переосмыслить автомобиль, чтобы соревноваться.
По мере ослабления стимулов к покупке электромобилей возрастающее давление на унаследованных автопроизводителей также исходит из городов и штатов, которые настаивают на жестких запретах на использование автомобилей внутреннего сгорания в центрах городов в ближайшие 10–20 лет. Эти косвенные правила не только заставляют автопроизводителей вывести на рынок жизнеспособные подключаемые автомобили, но и вызывают изменения в поведении потребителей, поскольку люди смотрят на будущую стоимость перепродажи и полезность автомобилей, приобретаемых сегодня.Фактически, как мы сообщали вчера вечером, Tesla Model 3 сохраняет свою ценность лучше, чем любой другой автомобиль в США — безусловно. Это будет только увеличиваться, поскольку все больше городов будут серьезно относиться к продвижению электромобилей и отказу от загрязняющих их транспортных средств.
«Политика города становится важной движущей силой и меняет мировой автомобильный рынок», — сказал МакКеррахер.
Мировые тенденции явно направлены на электромобили, но увеличение масштаба открывает более тонкую историю.Китай наращивает долгосрочные цели по покупке электромобилей, и во многих городах уже есть больше продаж электромобилей, чем во многих европейских странах. США по-прежнему отстают, с регрессивным правительством, которое, похоже, намеревается вместо этого нажать на ускоритель выбросов, откатывая регулирование, как будто оно выходит из моды.
Для электромобилей все еще рано, но резкое увеличение производства и соответствующие показатели продаж также поддерживают впечатляющие исследования и разработки в области технологии аккумуляторных батарей.Это, в свою очередь, еще больше снижает расходы, катализируя всплеск продаж. Будущее выглядит светлым, поскольку конец появления электромобилей также знаменует собой начало конца зависимости человечества от ископаемого топлива.
Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica — или покровителем Patreon. Есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Литий-ионные батареи— обзор
3.5.1 Литий-ионные батареи
Литий-ионные батареи широко используются в большом разнообразии миниатюрного электронного оборудования. Эти типы батарей в основном состоят из катода, погруженного в раствор электролита, разделенного селективной мембраной и анодом на основе лития. Производительность литий-ионных батарей всегда зависит от проводимости электродов. Поэтому исследователи вложили так много усилий в разработку электрохимических свойств электродов путем разработки и применения ряда новых материалов [127].
Недавно наноматериалы на основе графена были успешно использованы для литий-ионных аккумуляторов из-за их превосходных характеристик, таких как их легкий вес, большой рабочий потенциал, относительно высокая плотность энергии, большая способность к перезарядке и низкий саморазряд [128–133] .
Графен и наноматериалы на основе графена, которые имеют пористую структуру, широко используются для литий-ионных аккумуляторов, поскольку эти уникальные наноматериалы обеспечивают легкий перенос электронов и ионов в материалах электродов литий-ионных аккумуляторов.Чтобы обеспечить питание новых устройств и приложений, необходимо модернизировать литий-ионные батареи с точки зрения их надежности и производительности [134–140].
Как правило, перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы работают за счет переноса ионов лития в процессе зарядки и разрядки. Основными компонентами ячеек литий-ионных аккумуляторов являются катод, анод и электролит. Хотя литий-ионные батареи используются в качестве важнейшего инструмента для современных миниатюрных и перезаряжаемых электронных устройств, они обладают некоторыми серьезными недостатками, включая их высокую стоимость, низкую плотность энергии и ограниченный срок службы.Чтобы преодолеть эти недостатки, различные углеродные наноматериалы были испытаны в качестве компонентов литий-ионных батарей. Среди этих наноматериалов ОГ, графен, нанокомпозиты на основе графена и их производные вызвали большой интерес для хранения лития в качестве анодных материалов в литий-ионных батареях из-за их уникальных свойств, включая большую площадь поверхности, высокую проводимость и отличную подвижность носителей заряда [141–14]. 145]. Основное преимущество нанокомпозитов на основе графена вместо использования листов чистого графена в литий-ионных аккумуляторах заключается в том, что вторичный наноматериал, такой как углеродные нанотрубки, обладает способностью предотвращать агрегацию и потерю внутренней поверхности при использовании нескольких слоев графена [146].Различные типы оксидов переходных металлов (например, олова, никеля, железа и меди) были эффективно объединены с графеном для разработки новых и высокоэффективных электродных материалов для литий-ионных батарей [147,148].
Обширные исследования были также сосредоточены на изучении диффузионных пределов для ионов лития в электродных материалах [149]. Для этого были протестированы различные макро- и микроструктурированные материалы путем тщательной компоновки графеновых нанолистов или нановолокон для уменьшения длины диффузионного пути ионов лития [149].
7.1 Стоимость и характеристики аккумуляторных элементов и комплектов
Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы представляют собой технологию выбора для электромобилей сегодня и в обозримом будущем. Литий-ионные батареи обогнали никель-металлогидридные (NiMH) батареи из-за их лучших характеристик удельной энергии и удельной мощности. Взаимосвязь между подачей мощности и удельной плотностью энергии очень важна для рабочих характеристик автомобиля. Рисунок 7.2 отображает удельную плотность мощности относительно удельной плотности энергии для различных вариантов накопления электроэнергии.Тот факт, что литий-ионные батареи находятся справа от границы выбора, показывает, почему они стали основным направлением разработки аккумуляторов для PHEV и электромобилей. 39
Необходимо найти тонкое равновесие, чтобы определить оптимальный химический состав и размер батареи. Потребность в высокой мощности, ускорении и оптимальном рекуперативном торможении должна быть сбалансирована с большими требованиями к аккумулированию энергии (то есть высокой удельной плотностью энергии), которые увеличивают запас хода автомобиля.
Литий-ионные аккумуляторыбывают разного химического состава, поэтому термин «литий-ионные аккумуляторы» относится к семейству литий-ионных аккумуляторов, которые заставляют ионы лития перемещаться между анодом и катодом в аккумуляторе.
В семействе литий-ионных аккумуляторов каждая конкретная технология обычно имеет ряд компромиссов между удельной мощностью, удельной плотностью энергии, безопасностью, сроком службы и производительностью, а также затратами (таблица 7.1). Первоначальные литий-ионные химические вещества, разработанные для потребительских приложений, оказались слишком дорогими для использования в автомобилях, учитывая их значительную долю в общей стоимости транспортного средства. Это стимулировало разработку и внедрение альтернативных, более дешевых литий-ионных химических компонентов с более подходящими тепловыми характеристиками, более приспособленными к автомобильным приложениям.К ним относятся фосфат лития-железа (LFP), шпинель оксида лития-марганца (LMO) и никель-кобальт-алюминий (NCA) (NPC, 2012). На сегодняшний день не существует доминирующей химии, но внедрение для автомобильных приложений все еще находится в зачаточном состоянии, и дальнейший опыт окажется бесценным для повышения производительности и снижения затрат.
Рисунок 7.2: Удельная мощность в зависимости от удельной плотности энергии для различных решений по хранению электроэнергии
Источник: на основе данных Johnson Controls, опубликованных в NPC, 2012 г.
Таблица 7.1: Характеристики литий-ионных аккумуляторов по химическому составу
Источник: NPC, 2012 г.
Ключевыми параметрами, которые проектировщик транспортного средства должен учитывать при рассмотрении батареи, являются стоимость, удельная плотность энергии батареи и взаимосвязь с мощностью заряда и разряда. Удельную плотность энергии можно измерить двумя способами; либо в единицах энергии на единицу массы (например, Втч / кг), либо в объеме (например, Втч / литр).В зависимости от проектных ограничений одна метрика будет полезнее другой. Для легковых автомобилей вес всегда является проблемой, но для PHEV, где пространство ограничено, плотность на единицу объема может быть основным соображением.
Дополнительным осложнением для производителей транспортных средств является то, что характеристики аккумуляторных элементов с точки зрения удельной плотности энергии выше, чем общая плотность аккумуляторных блоков. Это связано с дополнительным весом защитного кожуха, систем управления тепловой энергией и регуляторов.В недавнем прошлом дополнительная нагрузка от этих компонентов удваивала вес аккумуляторной батареи по сравнению с весом аккумуляторной ячейки, тем самым уменьшая вдвое удельную плотность энергии (NPC, 2012). Дальнейшие исследования и разработки должны помочь снизить эту нагрузку.
Помимо стоимости батареи, расчетный экономический срок службы батареи имеет решающее значение для определения общей стоимости вождения электромобиля. Характеристики аккумулятора со временем ухудшаются из-за количества выполненных циклов (циклов зарядки / разрядки).Максимальное количество циклов, которые батарея может выполнять до того, как она выйдет из строя до точки, требующей замены, значительно повысит экономичность PHEV и электромобилей. Чтобы продлить срок службы батареи, колебание состояния заряда (SOC) обычно ограничивается 40-80%. Таким образом, эффективная стоимость электроэнергии, доступной для вождения, превышает стоимость, указанную на паспортной табличке, поскольку доступно только 40-80% заряда аккумулятора. Например, аккумуляторная батарея, которая стоит 500 долларов США / кВтч, но которая заряжает и разряжает только 60% своей емкости, будет иметь эффективную стоимость 833 долларов США / кВтч.
Другой ключевой областью для увеличения срока службы батареи является система управления тепловой энергией батареи. Основная проблема заключается в том, что срок службы литий-ионных аккумуляторов значительно сокращается, когда аккумулятор работает при высоких температурах. Поэтому для того, чтобы срок службы батареи соответствовал ожиданиям, важно, чтобы температура батареи оставалась максимально близкой к проектным. Большинство PHEV сегодня используют стратегию управления жидкой тепловой энергией, но это дорого. Некоторые используют более дешевые системы наддува, особенно Nissan Leaf и Mitsubishi I.Напротив, очень низкие температуры не оказывают значительного влияния на срок службы батареи, но оказывают значительное влияние на доступную мощность батареи. Значительно сниженная доступная мощность ограничит ускорение, максимальную скорость и запас хода автомобиля. Это важная проблема для электромобилей, которые получают энергию исключительно от аккумулятора. Это меньшая проблема для PHEV, потому что ICE можно использовать для компенсации недостатка заряда батареи. Тепловая энергия, генерируемая при работе от батареи, может использоваться для повышения рабочей температуры при использовании интеллектуальной системы управления температурным режимом батареи, а не для отвода тепла.Однако для электромобилей это может потребоваться дополнить альтернативным источником тепла до работы или во время работы.
Все эти переменные будут взаимодействовать со схемами движения и схемами зарядки для создания широкого диапазона рабочих профилей для циклов зарядки / разрядки аккумуляторной батареи PHEV или EV. Хотя было доказано, что литий-ионные батареи способны выдерживать от 4 000 до 5 000 глубоких циклов в лаборатории и 1 000 при коммерческой эксплуатации, трудно перевести это в пробег.Однако производители транспортных средств стремятся устранить эту неопределенность у потребителей и предлагают гарантии на аккумуляторы или варианты аренды аккумуляторов, чтобы перенести риск с владельца транспортного средства.
Оценка затрат на аккумуляторные батареи для электромобилей в 2012 году довольно широко варьируется в зависимости от литературы, но обычно составляет 500-800 долларов США / кВтч (Reuters, 2012; BNEF, 2012; McK-insey, 2012; Element Energy, 2012a; и IEA. , 2013). Средняя стоимость аккумуляторных элементов составляет 400 долларов США за киловатт-час, но они сильно различаются в зависимости от масштаба производства.Накопление аккумуляторных батарей увеличивает стоимость элементов на 50–100% (Element Energy, 2012a).
В общей стоимости аккумуляторной батареи емкостью 22 кВтч для электромобиля среднего размера преобладают сами аккумуляторные элементы, на которые приходится чуть более половины общей стоимости (рис. 7.3). Баланс затрат распределяется между рядом компонентов, при этом только маржа и доля гарантии превышают 10% от общей суммы.
Рисунок 7.3: Разбивка общих затрат на литий-ионный аккумулятор мощностью 22 кВтч для 100% электрического электромобиля, 2012 г.
Источник: Element Energy, 2012 г.
Аккумуляторные блоки для PHEV могут быть в два или даже в три раза дороже на киловатт-час хранения для небольших аккумуляторов, чем аккумуляторные блоки для электромобилей (рис. 7.4). Из-за их более высоких энергетических характеристик сами аккумуляторные элементы имеют надбавку к цене около 30% за кВтч по сравнению с более крупными батареями электромобилей (Element Energy, 2012a). Меньший размер батарей PHEV также имеет тенденцию к увеличению процентной разницы для баланса системных затрат на аккумуляторный блок. Наконец, значительно дороже стоит система управления батареями.Это связано с тем, что для более регулярного переключения энергии в батарею и от нее в широком диапазоне рабочих режимов требуется большая гибкость (больше сложности и компонентов). Также необходимо более активно управлять элементами батареи и состоянием заряда. Все эти факторы увеличивают удельную стоимость аккумуляторной батареи по сравнению со стоимостью электромобиля.
