Как восстановить гелевый аккумулятор самостоятельно в домашних условиях

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 12-08-2020

Аккумуляторная батарея – это важный расходник в системах резервного электроснабжения, мотоциклах, скутерах, автомобилях и в прочих видах транспорта. Несмотря на то, что цена аккумулятора не является заоблачной, часто менять батареи никто не хочет. Чтобы АКБ прослужила долго и безотказно, следует придерживаться требований по эксплуатации. Тем не менее, из-за халатного отношения или невнимательности аккумуляторы часто значительно теряют свои первоначальные характеристики или, иными словами, выходят из строя.

Сперва определимся, что такое гелевая аккумуляторная батарея. Гелевым называют свинцово-кислотный аккумулятор с электролитом, свойства которого близки к сухому. Речь идет об АКБ класса GEL. В ней жидкий электролит абсорбирован гелевым наполнителем. Это наделяет батарею массой полезных свойств и преимуществ по сравнению с традиционными АКБ. Из-за схожести реализации и «маркетинговых трюков» гелевыми также называют аккумуляторы класса AGM. И действительно: принцип тот же, только вместо геля свободное пространство заполнено пористым стекловолоконным наполнителем.

Как GEL, так и AGM аккумуляторы являются необслуживаемыми. Речь идет об отсутствии необходимости доливать дистиллированную воду в связи с протеканием процесса рекомбинации. Многие трактуют это иначе и, например, не поддерживают высокий уровень заряда, хотя это необходимо для любой свинцово-кислотной АКБ. Гелевые аккумуляторы часто эксплуатируются в режимах с длительными периодами хранения. В таких условиях можно запросто упустить недопустимо низкий заряд батареи. Поэтому рекомендуется завести мультиметр и периодически проверять напряжение между клеммами. Только оно опустится ниже 10,5-11В – требуется осуществить обслуживание в виде заряда. Если же ситуацию запустить, возможно придется выполнить восстановление гелевого аккумулятора после глубокого разряда.

Что надо знать о сульфатации и десульфатации

В процессе разряда положительные пластины покрываются слоем сульфата свинца. Когда начинается заряд – образовавшийся слой мелкокристаллического сульфата растворяется и аккумулятор возвращается в первоначальное состояние. Условие необратимого образования крупнокристаллического сульфата свинца – это глубокий разряд. Такой налет не снимется полностью в процессе заряда, снижая активность протекающей между электролитом и электродами реакцию. Существуют различные способы очистки пластин:

• Способ №1. Самый простой и безопасный способ частично избавиться от налета в домашних условиях – это использование режима восстановления, который доступен во многих современных зарядных устройствах. Данный режим заключается в чередовании лавинообразных импульсов тока с периодами разряда, что позволяет добиться некоторого восстановления емкости. От крупнокристаллического сульфата, конечно же, такой способ не поможет.
• Способ №2. Существуют растворы, позволяющие растворить образовавшийся на пластинах сульфат свинца. Если первый способ можно назвать электрическим, то этот – химическим. Химическая очистка сульфата более эффективна и позволяет добиться очищения более крупного налета сульфата.
• Способ №3. Никуда не делся старый добрый механический способ удаления сульфата свинца. Это наиболее опасный способ, который ни в коем случае не рекомендуется использовать. Для этого придется необратимо повредить корпус и, возможно, сами пластины.

Осуществлять какие-либо физические и химические манипуляции над электродами с целью их очистки крайне не рекомендуются. Поэтому важно следить за уровнем заряда и не допускать глубокого разряда, способствующего сульфатации. Только так Вы можете обеспечить длительный срок службы аккумуляторной батареи.

Восстановления электролита

И все же, как восстановить гелевый аккумулятор, если манипуляции с электродами совершать не рекомендуется? Единственное, что Вы можете сделать, не навредив – это долить дистиллированной воды, если та все-таки испарилась. В гелевых аккумуляторах испарения возможны лишь при неправильной эксплуатации. Если ток заряда превышает допустимые значения, электролит может закипать, а образовавшиеся испарения – выходить через предохранительные клапаны.

Если требуется долив воды, необходимо снять крышку и колпачки с банок, после чего заливать дистиллированную воду мелкими порциями. Каждой порции воды следует дать впитаться в наполнитель. Испарение воды – это, повторимся, единственный случай, когда можно довольно безопасно восстановить характеристики гелевого аккумулятора. Во многих остальных случаях батарея не подлежит восстановлению.

Определить, можно ли что-то сделать с аккумулятором, можно визуально. Если аккумулятор потерял емкость, то первое, на что надо обратить внимание – это форма аккумулятора. Если различимо даже малейшее вздутие – эксплуатировать АКБ нельзя. В таком случае только замена. Если же аккумулятор не изменил свою форму, следует убедиться, что с пластинами все в порядке – вполне возможно они попросту начали рассыпаться. Для этого можно потрясти АКБ и постараться расслышать шум от движения трухи, которая отслоилась от электродов. Следующий шаг – это визуальный осмотр через отверстия банок. Снимите колпачки и посветите внутрь, стараясь рассмотреть очертания пластин. Если они рассыпались – пора покупать новый аккумулятор.

Проверяем емкость

Прежде чем делать выводы о состоянии свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, надо узнать текущие показатели емкости. А как проверить емкость гелевого аккумулятора, когда вменяемых технических приспособлений для этого попросту нет? Здесь на помощь приходит классический контрольный разряд. Для «эксперимента» потребуется лишь потребитель с известной мощностью (в идеале лампочка) и мультиметр.

Зарядите гелевый аккумулятор до 100% и повесьте на него нагрузку. Следует засечь время, за которое аккумулятор потеряет половину заряда. Сколько осталось заряда, можно определить при помощи мультиметра, измеряя напряжение. Для гелевых аккумуляторов при 50% емкости напряжение будет составлять 12В. Проверять емкость аккумуляторной батареи путем разряда до нуля не рекомендуется по понятным причинам: Вы не только проверите емкость аккумулятора, но и сократите его срок службы глубоким разрядом.

Таким образом, мы приходим к одному важному выводу: практически любые проблемы, связанные с гелевым аккумулятором, вызваны нарушением требований по эксплуатации. Закипание электролита связано с неправильным зарядом, сульфатация пластин — с глубоким разрядом, а их осыпание – с эксплуатацией под высокой температурой.

Следовательно, единственный способ добиться максимально длительного срока службы – это вовремя заряжать аккумуляторную батарею качественным зарядным устройством, а также эксплуатировать АКБ в прохладном помещении. Банальным бережным обслуживанием батареи Вы добьетесь таких показателей длительности работы и срока службы АКБ, каких не добьетесь ни одним существующим способом восстановления.

Зачем водители добавляют пищевую соду в аккумулятор

Речь пойдет об одном из самых противоречивых и экзотических способов продления жизни аккумуляторной батареи – очистке ее внутренностей при помощи обычной пищевой соды. Официальные сервисные центры по обслуживанию АКБ не используют подобные методы, но народные умельцы спасли таким способом не один старый аккумулятор.

От чего может помочь сода

Одна из основных причин старения аккумулятора – сульфатация пластин.

Это неизбежный процесс, когда поверхность электродов полностью покрывается сернокислым свинцом,  который препятствует как полной зарядке батареи, так и отдаче энергии. Падает емкость АКБ и мощность, саморазряд полностью заряженной батареи происходит стремительно. Вольтаж АКБ сильно проседает даже при минимальной нагрузке, энергии не хватает для работы стартера – авто не заводится.

Очистка аккумулятора при помощи соды поможет избавиться только от налета на пластинах. Но если они уже начали осыпаться, а тем более, если шлам уже замкнул банки или вздулся корпус – такой батарее прямой путь на утилизацию.

Смотрите также:

Механизм действия

Поскольку в АКБ используется электролит на основе серной кислоты, кристаллические отложения на его элементах также имеют кислую реакцию. Сода, будучи щелочью, позволяет растворить эти отложения.

Рекомендуется слить жидкость, промыть банки сначала проточной водой, потом 10% содовым раствором (растворить 500 г соды в 5 л воды). Может возникнуть бурная реакция, содовый раствор рекомендуется подливать до ее завершения.

Далее следует промыть батарею проточной водой и электролитом – для удаления остатков щелочи. Позже нужно залить электролит и поставить батарею на зарядку.

После завершения процесса – отрегулировать кислотность при помощи концентрата – если плотность недостаточная, или дистиллированной воды – если электролит слишком плотный. Оптимальное значение должно соответствовать 1,27 г/см3.

Смотрите также:

Эффективность и возможные негативные последствия

Теория и практика говорят о том, что данный метод в отдельных случаях продлевает жизнь аккумулятора – но только в том случае, если причиной его некорректной работы является сульфатация пластин, то есть диагноз поставлен правильно.

Во время промывки есть риск бесповоротно добить аккумулятор:

1. Например, осыпавшийся шлам, который лежит на дне и не причиняет вреда, может замкнуть батарею, если застрянет между пластинами во время промывки.
2. С другой стороны, могут возникнуть проблемы с обновлением электролита, регулировкой необходимой плотности. Может понадобиться специальное «продвинутое» зарядное устройство – импульсного типа, поддерживающее минимальный ток заряда и т.д.

Смотрите также:

Данный способ, как последняя спасительная соломинка, подходит людям, которые готовы окончательно распрощаться с батареей и купить новую. Если вы заметили небольшие и некритичные отклонения в работе АКБ, лучше обратиться в специализированный сервис.

[democracy]

[democracy]

Приготовление электролита | Аккумуляторные батареи

Страница 14 из 26

4.3. Приготовление электролита для свинцовых аккумуляторов

Электролит для свинцовых аккумуляторов приготовляется путем разбавления чистой серной кислоты чистой водой. Кислота продается обычно концентрированной, удельного веса от 1,835 до 1,840. При разбавлении концентрированной кислоты раствор сильно нагревается. Во избежание опасности для лица, производящего смешивание, всегда необходимо наливать кислоту в воду, но не наоборот.

Хотя количество теплоты, развиваемой в обоих случаях, одно и то же, однако удельные теплоты воды и концентрированной кислоты совершенно различны. Струя воды, попадая в концентрированную кислоту, освобождает большое количество теплоты, которая благодаря низкой удельной теплоте кислоты вызывает сильное местное повышение температуры. Кислота, приливаемая к воде, не может вызвать столь же большого повышения температуры в силу того, что удельная теплота воды очень высока. Необходимо непрерывно перемешивать раствор все время, пока кислота подливается в воду, для того, чтобы помешать более тяжелой кислоте опуститься на дно сосуда, не смешавшись с водой.
Для смешивания и хранения небольших количеств электролита наиболее подходят сосуды фарфоровые, гончарные или стеклянные; но так как они легко дают трещины, то им следует предпочесть чаны, выложенные свинцом, особенно для более значительных количеств.
Никакие другие металлические сосуды, кроме свинцовых, непригодны.
После разбавления кислоты, до заливки ее в батарею, необходимо подождать, пока она остынет, для того чтобы избежать повреждений пластин и сепараторов.
Охлаждение можно ускорить, пользуясь струей сжатого воздуха, но воздух при этом должен быть чистым.
Избежать сильного повышения температуры при смешивании кислоты с водой можно, применяя вместо воды лед, приготовленный из дистиллированной воды. Понижение температуры происходит вследствие того, что скрытая теплота плавления льда приблизительно равна количеству теплоты, освобождающемуся при растворении серной кислоты. Лед, свободный от воды, можно прибавлять к кислоте непосредственно. Избыток поглощенной теплоты показывает, что раствор должен получить температуру ниже нуля, что и наблюдалось в действительности.
Чтобы облегчить приготовление электролитов любой требуемой концентрации, на рис. 4.1 приведены необходимые пропорции кислоты и воды. Аккумуляторные заводы обычно сообщают сведения о том, какой крепости  кислоту следует применять для каждой данной батареи.

Рис. 4.1. Приготовление электролита любого удельного веса из концентрированной кислоты удельного веса 1,835.
1- содержание серной кислоты, %; 2 – требующаяся добавка воды по объему; 3 – то же по весу.

4.4. Приготовление электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов

Для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов в качестве электролита служит раствор в дистиллированной воде едкого калия (КОН) или едкого натрия (NaOH).
В зависимости от температуры окружающего воздуха в аккумуляторах (табл. 4.1) применяется раствор соответствующей плотности (концентрации) основного компонента электролита в чистом виде или с добавкой едкого лития (LiOH).
Кадмиевоникелевые аккумуляторы рассчитаны на работу на холоде при температуре до – 40°С, причем при температурах +35…–   19°С с составным электролитом, а при более низких температурах, например, – 20…– 40°С с электролитом без добавки едкого лития.
При температурах – 20…– 40°С при отсутствии чистого едкого калия допускается как исключение применять составной электролит из едкого калия и едкого лития повышенной плотности, при этом емкость аккумулятора снижается на 10 – 15%. При отсутствии составного электролита из едкого калия и едкого лития при температуре – 19…+35°С можно воспользоваться составным электролитом из едкого натрия повышенной плотности 1,17 – 1,19 г/см³ с добавкой на 1 л раствора 20 г едкого лития, но при этом следует учесть, не гарантируется.

Таблица 4.1.
Рекомендуемые состав и плотность электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов при различной температуре окружающего воздуха

Температура воздуха, °С	Рекомендуемый состав электролита	Плотность, г/см3
– 19… +35	Составной раствор едкого калия с добавкой на  1 л   раствора   20 г едкого  лития  аккумуляторного    (моногидрата лития)	1,19 – 1,21
– 20… – 40	Раствор едкого калия	1,25 – 1,27
+10…+50 (в том числе тропики)	Раствор едкого  натрия с добавкой на 1  л раствора  15 – 20 г едкого  лития (моногидрата лития)	1,1 – 1,12

 

Не гарантируется также долговечность аккумуляторов при работе их с электролитом из раствора чистого едкого калия плотностью 1,19 – 1,21 г/см³, т. е. без добавки едкого лития при температуре –19… + 10°С. При работе при температуре + 10…+50°С с рекомендуемым составным электролитом плотностью 1,1–1,12 г/см³ (табл. 5.1) емкость аккумуляторов также снижается по сравнению с номинальной, а долговечность не гарантируется.
Железоникелевые аккумуляторы рассчитаны на работу в тех же условиях и с тем же электролитом, что и кадмиевоникелевые, но они более чувствительны к низким температурам, поэтому могут применяться при температурах не ниже –20° С.
В процессе эксплуатации температурные условия в зависимости от времени года резко изменяются, поэтому для более эффективного использования емкости аккумуляторов их следует заливать электролитом, по составу и плотности соответствующим этим условиям.
Кроме того, необходимо систематически контролировать количество электролита, т. е. следить за уровнем последнего и поддерживать его в установленных пределах.
В аккумуляторах, находящихся в эксплуатации, уровень электролита постепенно снижается вследствие испарения, поэтому его необходимо периодически измерять и при необходимости дополнять до нормы дистиллированной водой. Не реже чем через 10 циклов нужно проверять плотность электролита и также доводить ее до нормы добавлением раствора плотностью 1,41 г/см³ или дистиллированной воды.
Уровень электролита в аккумуляторах должен постоянно находиться выше края пластин не менее чем на 5 мм и не более чем на 12 мм.
Снижение уровня электролита ниже верхнего края пластин или сетки, а также повышение плотности электролита при положительных температурах окружающего воздуха снижают емкость и долговечность последних. Уровень электролита необходимо проверять и доводить до указанной нормы перед каждым зарядом. Он проверяется с помощью стеклянной трубки диаметром 5 – 6 мм с метками на высоте 5 и 12 мм от конца. Для установления уровня электролита в аккумуляторе надо конец трубки с метками ввести через заливное отверстие до упора в пластины или сетку, после чего другой конец трубки закрыть пальцем. Вынув трубку из аккумулятора по высоте столбика электролита в ней, определим уровень электролита над верхним краем пластин или сетки в аккумуляторе. Для снижения уровня электролита в аккумуляторе можно пользоваться пипеткой или резиновой грушей со стеклянным или пластмассовым наконечником длиной около 100 мм. Доливку электролита или дистиллированной воды в аккумуляторы можно производить с помощью пипетки, резиновой груши или кружки через стеклянную воронку, размеры которых подбирают в зависимости от вместимости аккумуляторов. Проверка плотности электролита производится при помощи сифонного ареометра.
Проверку плотности электролита необходимо производить по возможности перед каждым зарядом, в каждом аккумуляторе, хотя и допускается выборочный контроль в 2  – 3 аккумуляторах батареи. В крайнем случае проверка должна проводиться не реже чем через 10 циклов во всех аккумуляторах батареи.
Таким образом, электролит необходим не только для первой заливки аккумуляторов при формировке, но и для замены, поддержания плотности и уровня электролита в действующих аккумуляторах, поэтому его требуется приготовлять и всегда иметь запас.
Для приготовления электролита поставляются следующие исходные материалы:
а)         едкий калий аккумуляторный марки А (твердый) или марки В (жидкий) и едкий литий аккумуляторный;
б)         составная щелочь сорта А – готовая смесь едкого калия и едкого лития в  отношении едкий литий/едкий калий = 0,04…0,045;
в)         едкий натрий аккумуляторный (сода каустическая) сорта А и едкий литий аккумуляторный;
г)         составная щелочь сорта Б – готовая смесь едкого натрия и едкого лития в соотношении едкий литий/едкий натрий = 0,028…0,032.
Перед приготовлением электролита необходимо удостовериться, что имеющиеся в наличии химические ‘компоненты соответствуют приведенным выше требованиям и ГОСТам. Хранить эти материалы необходимо в герметически закрытой таре. Данные материалы могут поставляться как в жидком, так и в твердом состоянии в виде гранул, чешуек, кусков или слитка.
Приготовление электролита следует начинать с определения потребности в нем согласно норме расхода на один аккумулятор при первой заливке, указанной в табл. 4.2.
Определив требуемое количество электролита, приготовим примерно 3/4 этого объема свежей дистиллированной воды. При отсутствии последней допускается применение дождевой воды, собранной с чистой поверхности, или воды, полученной при таянии снега, а также конденсата.

Таблица 4.2
Ориентировочная норма расхода электролита на один аккумулятор при первой заливке

Тип	Норма расхода электролита при первой заливке, л	Тип	Норма расхода электролита при первой заливке, л
АКН-2,25 КН-10 КН-22 ЖН-22 КН-45 ЖН-45	0,04 0,12 0,27 0,27 0,45 0,45	КН-60 ЖН-60 КН-100 ЖН-100 2КН-24 2ФКН-9-I 2ФКН-9-II	0,75 0,75 1,2 1,2 0,47 0,26

Примечание. При приготовлении электролита желательно норму увеличить на 10 – 15 % для создания резерва на отход и другие непредвиденные случаи.
В крайнем случае можно использовать любую сырую чистую питьевую воду  (кроме минеральной).
Затем, пользуясь данными табл. 5.3, определяем необходимое количество химических компонентов: едкого калия или едкого натрия, а также едкого лития для добавки. Расход дистиллированной воды на 1 кг твердой и на 1 л жидкой щелочи для приготовления электролита необходимой плотности приведен в табл. 4.3.

 

Таблица 4.3
Расход дистиллированной воды, необходимой для приготовления электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов

Щелочь	Плотность, г/смз3	Количество воды, л
		на 1 кг     твердой щелочи	на 1 кг     жидкой щелочи плотностью 1,41 г/см3
Калиевая или готовая  составная, т. е. с добавкой едкого лития Калиево-литиевая Натриевая   или    готовая составная натриево-литиевая	1,19 – 1,21 1,25 –  1,27   1,17– 1,19	3 2   5	1 0,55   1,5

 

Для определения массы твердых щелочей, необходимой по норме, приведенной в табл. 19, достаточно разделить:
на три требуемое количество воды, если необходимо приготовить калиевый или составной калиево-литиевый раствор плотностью 1,19 – 1,21 г/см³;
на два, если необходимо приготовить калиевый электролит для работы при температуре
– 20…– 40° С или составной калиево-литиевый плотностью 1,25 –1,27 г/см³;
на пять, если необходимо приготовить натриевый или составной натриево-литиевый электролит плотностью 1,17 – 1,19 г/см³.
Если составная калиево-литиевая или натриево-литиевая щелочь отсутствуют, а имеется едкий калий, едкий натрий и едкий литий, то расчет потребности в твердых щелочах производится по тому же принципу, как указано выше. Следует иметь в виду, что в частном, полученном в результате деления, учитывается и масса едкого лития.

Зачем водители добавляют пищевую соду в аккумулятор

Аккумулятор – компонент автомобиля, который снабжает электронные системы электричеством при выключенном двигателе, а также вращает коленчатый вал при запуске силового агрегата. Со временем батарея перестает держать заряд и нуждается в замене. Однако можно продлить время её работы до покупки нового источника питания. Водители добавляют обычную пищевую соду для восстановления рабочих пластин источника питания.

Восстановление рабочих пластин

Аккумуляторные батареи (АБ) применяют на легковых автомобилях для питания внутренней бортовой сети. Работают они на основе превращения химической энергии в электрическую. Пополнение заряда происходит при функционировании генератора автомобиля или при подключении стороннего источника энергии (зарядного устройства). АБ может разряжаться без приложения нагрузки. Этот процесс называют “саморазряд”.

Сульфатация рабочих пластин

При разрядке АБ протекает процесс образования сульфата свинца. Последний задерживается на электродах, образуя грозди мелких кристаллов. Во время зарядки происходит обратный процесс: электролит, проникая в поры между ними, их растворяет. Но при глубоком разряде отмечают перекристаллизацию сульфата свинца с получением труднорастворимых образований. Последние при зарядке не растворяются в электролите. Такое явление называют “сульфатацией свинцовой батареи”. Этот процесс приводит к старению кислотного аккумулятора.

Признаки сульфатации

Водители могут обратить внимание на неисправность батареи только в критической ситуации – при проблемах с запуском двигателя. Для своевременного предотвращения процесса сульфатации следует знать его признаки:

1. Появление белого или бело-коричневого налета на пластинах (только для обслуживаемых источников питания).
2. Потребность в небольшом отрезке времени для полной зарядки (при этом электролит быстро закипает).
3. Образование белого налета на корпусе.
4. Нехватка энергии для запуска двигателя даже после продолжительной зарядки.
5. Низкая емкость батареи.

К сведению!

Для недопущения сульфатации АБ нельзя оставлять разряженную на долгое время.

Очистка АБ пищевой содой

Первым шагом к восстановлению емкости аккумулятора является определение причины быстрого разряда. Диагностировать сульфатацию можно следующим образом:

1. Замерить начальное напряжение.
2. Выполнить тест нагрузочной вилкой. Если значение напряжения находится в красной зоне – это показатель низкой емкости АБ.
3. Проверить плотность электролита. Она должна быть на уровне в 1,27 г/см3.

Важно!

Способ очистки содой подходит только для батарей с сульфатацией. Восстановить АБ с осыпавшимися пластинами, вздутым корпусом, замкнутыми электродами такой метод не может.

Причина в том, что сульфат, расположенный на пластинах, вступает в реакцию с раствором соды и вытравливается. Последовательность промывки:

1. По возможности слить верхний слой электролита.
2. Перевернуть батарею и слить оставшуюся жидкость.
3. Остатки кислоты удалить обильным количеством воды.
4. В пяти литрах воды развести 500 г соды, тщательно перемешать и залить в каждую банку батареи.
5. После завершения реакции (около 15 минут) слить жидкость.
6. Промыть банки под проточной водой и высушить их.
7. Электролит можно залить старый, только предварительно профильтровать его через несколько слоев плотной ткани.
8. Выполнить полный цикл зарядки на малых токах.

Правильная эксплуатация

При глубоком разряде процесс сульфатации будет протекать всегда. Два-три таких состояния – аккумулятор не сможет набрать нужную емкость. Слегка исправить ситуацию в таком случае помогут несколько циклов зарядки-разрядки малыми токами. Этим можно достичь частичной десульфатации. Но образование кристаллов сульфата свинца происходит не только при низком заряде АБ.

Зимой состоянию аккумулятора следует уделять особое внимание. Мороз не приводит к сульфатации, однако, косвенно создает условия для её появления. При минусовой температуре для запуска мотора требуется максимальная емкость, а аккумулятор заряжается хуже. Это проявляется при езде на короткие расстояния, когда после запуска двигателя проходит 15-30 минут до остановки. Высокая температура, наоборот, ускоряет все процессы, в том числе и сульфатацию.

Применение пищевой соды позволяет очистить электроды аккумулятора от налета сульфита свинца и продлить срок эксплуатации устройства на несколько лет.

Виды, Составы и Как приготовить

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом  можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Виды электролита

Электролиты бывают двух основных видов:

• Кислотный.
• Щелочной.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

Кислотный электролит

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:

• Кислота.
• Дистиллированная вода.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:

• Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
• Дистиллированную воду.
• Аккумуляторную серную кислоту.

Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:

• Защитные очки.
• Устойчивый к кислоте фартук.
• Резиновые перчатки.
• Соду для нейтрализации действия кислоты.

Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:

• В ёмкость наливают необходимое количество воды.
• Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
• Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
• Дать отстояться смеси в течение 12 часов.

Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.

Щелочной электролит

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:

• В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
• В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
• Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
• Отстаивается раствор в течение 3 часов.
• Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.

Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.

Корректирующий электролит

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.

Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

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

Восстановление аккумулятора содой — зачем в АКБ добавляют пищевую соду

Восстановление аккумулятора содой — способ оживить уставшую батарею, который стал популярен в сети. Практически все автолюбители хотя бы раз в жизни сталкивались с тем, что АКБ перестал держать заряд или разрядился полностью и не реагирует на зарядные устройства. В этом случае предлагалось его заменить на новый. Восстановление аккумулятора содой — шанс подарить ему жизнь и сэкономить на покупке замены. 

Данный метод возможен только при сульфатации пластин. 

Что такое засульфатированная АКБ

Процесс сульфатации — это скопление солей сульфатов на поверхности. Внутри аккумулятора имеются свинцовые пластины и электролит. В процессе химической реакции образуется электричество, которое поступает в стартёр, что приводит в движение автомобиль. В норме плотность электролита — 1.27. Если машина долго не используется, данный показатель снижается. В результате на пластинах образуется скопление солей и батарея выходит из строя. 

Данный метод основан на очищении поверхности от них и замены электролита. Отсюда следует, что он эффективен только при этом виде неисправности. 

Как восстановить аккумулятор содой

Процедура происходит в несколько этапов:

1. Подготовка;
2. Промывка;
3. Сборка и установка АКБ. 

На батарее скручиваются крышки. Старый электролит сливается с помощью шприца в отдельную ёмкость.

Необходимо подготовить раствор соды с дистиллированной водой в пропорции 100 г сухого вещества на 1 литр жидкости. Полученный реагент заливается внутрь АКБ. Реакция происходит моментально. В таком состоянии батарею оставляют на 20 мин. После чего жидкость сливается. Наличие осадка говорит о том, что пластины очистились. 

Следующим шагом станет промывка аккумулятора дистиллированной водой и помещение внутрь него старого электролита. После этого жидкость опять сливают. Этот процесс в среднем занимает около 20 минут.

Финальным этапом станет залитие свежего электролита, вместе с которым АКБ нужно поставить на зарядку. Уже через 10 часов можно увидеть показатели в 14 Вольт, с нагрузкой 10.5. 

Эффективность метода

Популярность способа восстановления аккумулятора пищевой содой своими руками растет. Но так ли все просто и действенно?

Для его оценки нужно понимать суть процесса химических реакций и устройство самого АКБ. Пластины внутри батареи не зафиксированы. При переворачивании аккумулятора они меняют положение, что приводит к механическим повреждениям. Свинцово-кислотные батареи должны всегда находиться в одном положении. Их смещение приводит к необратимым последствиям. Уже на этом этапе к данной методике у специалистов появляется много вопросов.

Ещё одним спорным моментом считается само использование пищевой соды для промывки аккумулятора. Дело в том, что свинцовые пластины покрыты специальным веществом, вступающим в реакцию с электролитом. Оно имеет пористую структуру. При попадании на него содового раствора, соду нельзя до конца вывести. В результате после прочистки и залития нового электролита, она продолжает вступать с ним реакцию. В итоге происходят необратимые процессы, разрушающие аккумулятор. 

Ещё одним аргументом против является само устройство свинцово-кислотной АКБ. Она имеет неразборный корпус. Увидеть состояние деталей внутри не представляется возможным. В итоге сам факт сульфатации остаётся предположением. Причина поломки может быть иная. 

Уставший аккумулятор нужно периодически заряжать. Волшебных средств, дарующих ему вторую жизнь не существует. Все работы по восстановлению техники должны проводиться в оборудованных сервисных центрах. 

Чем и как заряжать кальциевый автомобильный акумулятор? ― 130.com.ua

На сегодняшний день множество современных авто используют так называемые «кальциевые аккумуляторы», которые обозначаются «Ca-Ca», или попросту «Ca». Это современные АКБ, которые имеют улучшенные характеристики, однако они имеют некоторые отличия от своих старших товарищей (гибридные и сурьмянистые аккумуляторы). И особенно отличается именно зарядка этих видов батарей, то есть она происходит по-другому и обычный цикл, который используется в «старых» аккумуляторах не подойдет! Да и зарядное устройство для кальциевого аккумулятора тоже нужно специальное.

Из начала статьи понятно, что на данный момент существует 3 способа, по которым изготавливаются аккумуляторы (если не считать гелевые, AGM и прочие):

• Сурьмянистый
• Кальциевый
• Гибридный

Каждый из приведенных выше способов отличается от другого примесями в пластинах. В сурьмянистые аккумуляторы добавляется химический элемент сурьма (металл) в очень маленьких объемах, у кальциевый добавляется кальций и немного серебра, а гибридный аккумулятор включает в себе и кальций, и сурьму, и иногда даже серебро.

Когда нужно подзаряжать аккумулятор?

Лучше всего заряжать автомобильный аккумулятор пару раз в месяц, вне зависимости от сезона. Лето это или зима — любой период является трудным для аккумулятора.

Но не стоит бездумно заряжать, важно понять, в какой именно момент стоит зарядить АКБ. Существует несколько способов для проверки:

В первую очередь, в любом аккумуляторе, нужно замерять напряжение на клеммах аккумулятора. Нормальное напряжение АКБ — 12,7 В (100% заряда). Если напряжение равно 11,7 В и ниже, значит аккумулятор практически сел полностью. А напряжение в 12,2 говорит о разряде в половину. В таком случае нужно в срочном порядке дозарядить, иначе начнется процесс сульфатации пластин.

С обслуживаемой батареей процесс значительно упрощается. При этом нужно иметь «ареометр», который замеряет плотность электролита. Плотность должна находиться в пределах 1,27 г/см³. В случае, когда значение находится ниже, то аккумулятор тоже стоит подзарядить.

Ну и, наверное, самое простое – если батарея не может прокрутить мотор, для начала нужно попытаться ее зарядить.

Что бы там ни было, идеальных аккумуляторов не бывает, за ним желательно следить, хотя бы 1 раз в месяц. Это значительно продолжит срок его эксплуатации.

Стандартная зарядка

Если брать «сурьмянистые» и «гибридные» батареи, то они заряжаются обычным способом. То есть зарядка происходит током, который составляет 10 процентов от емкости (на 60 А/ч необходимо 6 А) и напряжением в 13,8 — 14,5 В. Если ток заряда упал, значит АКБ зарядился. С обслуживаемого аккумулятора можно выкрутить пробки и посмотреть, идут ли пузырьки сверху.

Что касается времени заряда, оно может быть разным. Для подзарядки хватит и несколько часов, а многие устанавливают ток в 2 А, и оставляют прибор на всю ночь. Полная зарядка с минимальным током может продлиться несколько суток. Купить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора в Киеве, Одессе, Харькове, а также с доставкой по Украине можно на 130.com.ua.

Кальциевый аккумулятор и его особенности

Такая технология имеет много преимуществ, такие как большой ток запуска, хорошую емкость, малый саморазряд и другие. А еще они малообслуживаемые, то есть у них практически не испаряется электролит. Минусы тоже есть – плохая устойчивость к большим разрядам (если разрядить полностью 3–4 раза, емкость упадет в разы), большая стоимость, а еще нужно уметь их правильно заряжать.

Кальциевый АКБ сделан для людей, которые не понимают что нужно делать в подкапотном пространстве машины и не заглядывают туда месяцами. Корпус такого аккумулятора непроницаемый, электролит не испаряется, а значит, прибор может работать годами.

Но проблема в том, что в наших условиях транспорт используется в самых разных диапазонах температур — низкая температура зимой приводит к недозаряду аккумулятора, а от высокой температуры электролит все таки может уйти с помощью клапана высокого давления, который есть во всех необслуживаемых моделях. Поэтому важно понимать — будь то кальциевый или любой другой АКБ, важно следить за ним раз в месяц, а то и чаще.

Но чаще всего практика показывает, что на аккумулятор смотрят только когда уже есть проблемы, например, напряжение упало до 11,8 В, а это практически полный разряд. То есть «кальциевик» необходимо подзарядить для достижения 12,7 В, обычное зарядное устройство это не может. Почему так?

Зарядка кальциевых АКБ

Проблема заключается в том, что для кальциевого аккумулятора нужно специальное зарядное устройство, идеально подходит Master Watt БОТ-30 с искусственным интеллектом. Также это зарядное устройство должно выдавать напряжение заряда в 16,1 – 16,5 В. Именно в таком случае можно зарядить аккумулятор «CA», «CA/CA» до 100 процентов. Если ваше ЗУ способно выдать максимальное напряжение 14,8 В, а дальше отключается электроника, то аккумулятор заполнится всего на 45 – 50 процентов, если есть ограничение в 15,5 В – то на 70 – 80. Такие показатели никогда не помогут достичь плотности электролита в 1,27 г/см³

Поэтому, прежде всего нужно найти зарядку, которая может выдать напряжение 16,1 – 16,5 В. Обычные аппараты такого не могут.

На этом этапе у вас может появиться вопрос, если такой большое напряжение нужно для заряда, то как с этим справляется генератор?

Действительно, генераторы даже автомобилей последних годов выпуска выдают не более 15 В, но на практике генератор попросту не дает такому АКБ разрядиться.

Как зарядить кальциевый аккумулятор с помощью Master Watt БОТ-30

Зарядное устройство «БОТ-30» заряжает все типы 12 и 24 В свинцово-кислотных АКБ и десульфатирует аккумуляторы с жидким электролитом. Это относится и к кальциевым аккумуляторам.

Режимы работы

Во всех режимах вентилятор охлаждения может вращаться с переменной скоростью.

«ДИАГНОСТИКА»

Включается в начале работы любого режима. ЗП определяет состояние АКБ и напряжение заряда. При этом индикаторы «12В», «24В», «Хранение» мелькают по очереди. Продолжительность данного режима — 8 сек.

«ЛЕТО/GEL»

Можно использовать, не отключая АКБ от автомобиля.

Режим предназначен для:

Зарядки гелевых (Gel) АКБ;

Зарядки стартерных с жидким электролитом при температуре окружающей среды выше 10°С;

Пуска двигателя авто при температуре окружающей среды выше 10°С;

Этот режим разбит на 3 этапа. Количество и продолжительность этапов зависят от начального состояния АКБ и ее поведения в процессе заряда.

Когда АКБ заряжена примерно на 70%, индикаторы «12В» или «24В» и «Хранение» светят по очереди. Также это означает, что АКБ готова к пуску двигателя. При нормальном окончании режима происходит автоматический переход на динамическое хранение. при этом индикатор «12В» или «24В» гаснет и загорается индикатор «Хранение». Если на каком-то этапе этого режима появится индикация «Авария», значит эта АКБ имеет внутреннее повреждение (чаще всего — короткое замыкание как минимум в одной банке) или отсутствует.

«ЗИМА / AGM»

Можно использовать, не отключая АКБ от автомобиля.

Режим предназначен для:

Зарядки АКБ типа AGM;

Зарядки стартерных с жидким электролитом при температуре окружающей среды ниже 10°С;

Пуска двигателя авто при температуре окружающей среды ниже 10°С;. Этот режим аналогичен предыдущему.

Когда АКБ заряжена примерно на 70% — индикаторы «12В» или «24В» и «Хранение» светят по очереди. Также это означает, что АКБ готова к пуску двигателя. При нормальном окончании режима происходит автоматический переход на динамическое хранение. При этом индикатор «12В» или «24В» гаснет и загорается индикатор «Хранение».

«ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ СТАРТЕР»

Только для стартерных АКБ, снять с автомобиля.

Этот режим предназначен для восстановления стартерных АКБ с жидким электролитом. Режим включает много этапов, которые выполняются по нескольким алгоритмам: заряд малым током, заряд постоянным током, импульсный заряд и другие. При нормальном окончании режима происходит автоматический переход на динамическое хранение. при этом индикатор «Работа» гаснет и загорается индикатор «Хранение». ВНИМАНИЕ! Этот режим нельзя использовать для гелевых и AGM аккумуляторов.

«Хранение»

«Хранение» состоит из циклов заряда и покоя АКБ. Такой алгоритм защищает от сульфатации и коррозии пластин. Диагностика АКБ в этом режиме отсутствует. «Хранение» идеально подходит для работы в буферном режиме (например, в системе бесперебойного питания) или для длительного хранения АКБ. Продолжительность режима по времени не ограничено. Этот режим включается автоматически после нормального (не аварийного) завершения других режимов или может быть вызван в течение 8 секунд после включения ЗП, минуя другие режимы, следующим образом:

На ЗП, отключенном от сети и АКБ, установить режим «ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ стартер»;

Подключить ЗУ к АКБ и включить в сеть 220В;

Во время мигания индикаторов «Авария», «12В или 24В», «Хранение» (первые 8 секунд после включения) перевести ЗП в режим «Зима/AGM» — для работы с АКБ типа «AGM» или «Лето / GEL» — для работы с АКБ типа «GEL». При работе ЗП в этом режиме постоянно светится индикатор «Хранение».

Режимы зарядного устройства БОТ-30

Максимальное напряжение заряда	12 В	24 В
Режим «літо/GEL»	14,4	28,8
Режим «зима/AGM»	14,9	29,8
Режим «десульфат. стартер»	16,2	32,4

Как видно с таблицы, для того, чтобы начать зарядку кальциевого аккумулятора, необходимо использовать режим десульфатации. Этот режим подразумевает зарядку большим напряжением, но малым током. Перед тем, как включить режим «десульфат. стартер», нужно обязательно снять аккумулятор с автомобиля. Если зарядное устройство подключено к другим приборам (бесперебойник, инвертор…), необходимо его отключить. После выбора емкости подключаемого аккумулятор и режима, зарядка начнется автоматически.

Материалы по теме

Свинцово-кислотная батарея

— обзор

14.3.2 Применение слоистых двойных гидроксидных / полимерных нанокомпозитов в батареях

Свинцово-кислотные батареи широко применяются в моторных системах для обеспечения большого тока, необходимого стартерным двигателям машин из-за их способности обеспечивать питание. большой импульсный ток при их невысокой стоимости. Однако они вызывают серьезное загрязнение окружающей среды. Литиевые батареи по сравнению со свинцово-кислотными и никелевыми батареями демонстрируют преимущества длительного срока службы, высокой плотности энергии, экологической совместимости и высокого рабочего напряжения (Shao et al., 2015b). Литиевые батареи легкие, с рабочим напряжением ~ 3,6 В, удельной энергией от 100 Втч / кг до 150 Втч / кг и выходной емкостью от 700 до 2400 мА / ч для аккумулятора. Они широко используются в портативных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны, ноутбуки и видеокамеры. Литиевые батареи обычно заряжаются и разряжаются при токе 0,2-1 ° C, что означает, что полная емкость элемента сохраняется или используется за 5 и 1 час соответственно. Обычный диапазон рабочих температур ( T ) литиевых батарей составляет 15 ° C-60 ° C.При T <15 ° C емкость становится низкой, тогда как при T > 60 ° C в течение определенного периода времени начинается медленная деградация материалов электрода / электролита (Reddy et al., 2013; Roy and Srivastava, 2015). Однако батареи с большей плотностью энергии и более продолжительным жизненным циклом для расширения новых электронных систем имеют важное значение.

Полимерные электролиты безвредны для окружающей среды, их можно использовать в различных областях, которые демонстрируют хорошую ионную проводимость, превосходные механические свойства и соответствие электрохимическим характеристикам (Nicotera et al., 2015; Ляо и Е, 2004а). Они играют важную роль в развитии литий-полимерных аккумуляторных батарей, поскольку могут привести к гибкой расслоенной структуре с нестандартной геометрией. Твердотельные электролитные системы из полиэтиленоксида (PEO) / LDH NC обладают высокой ионной проводимостью и могут использоваться для изготовления литий-полимерных вторичных батарей (Liao and Ye, 2003, 2004a, b).

Батареи на основе литий-серы (Li-S) были заявлены как хорошие кандидаты для новых устройств хранения энергии.Li-S батареи имеют много преимуществ, таких как недорогой материал, высокая безопасность и высокая плотность энергии. Поэтому в последнее время они рассматриваются как наиболее многообещающая альтернатива литиевым батареям во многих приложениях, от электромобилей до стационарных сетевых хранилищ. Однако этим батареям в значительной степени препятствуют определенные проблемы, особенно их низкий уровень использования серы и быстрое истощение емкости из-за растворения промежуточного продукта разряда, полисульфида, и его диффузии через сепаратор к анодной стороне (Zhou et al., 2017б). Основная проблема для Li – S батарей — это предотвращение растворения полисульфидов при сохранении высокого уровня использования серы. Таким образом, Zhang et al. (2016) изготовили новый тип наноклеток с двойной оболочкой с внутренней оболочкой из гидроксида кобальта [Co (OH) ₂ ] и внешней оболочкой из LDH ([электронная почта защищена]) в качестве нового серного хозяина для Li – S аккумуляторов ( Рис. 14.7). Катод из этого композита имеет множество преимуществ. В частности, композит [защищенный по электронной почте] / S загружен 75 мас.% Серы, а наноклетки с двойной оболочкой из [защищенного по электронной почте] подготавливают несколько отличные функциональные поверхности для химической связи с полисульфидами, чтобы предотвратить их растворение.Композит [защищенный по электронной почте] / S был исследован в качестве катодного материала для Li-S аккумуляторов и продемонстрировал значительно улучшенные электрохимические характеристики и был способен сохранять высокую циклическую стабильность при 0,1 и 0,5 ° C выше 100 циклов, а также обеспечивал большую емкость с отличным содержание серы 3 мг / см ² . В другой работе Zhou et al. (2017b) сообщили об использовании листов LDH в качестве модифицирующего слоя на полипропиленовом сепараторе, синергетически действующего как барьер физического удержания, так и химическая ловушка, которая эффективно блокирует переход полисульфида и, соответственно, увеличивает срок службы Li-S батарей.Результаты показали, что с листами LDH, блокирующими переход полисульфида, ухудшение рабочих характеристик, очевидно, улучшилось: от 0,29% за цикл для чистого сепаратора до 0,18% за цикл для модифицированного сепаратора. Успешное внедрение листов LDH с положительным зарядом для модификации сепаратора в Li – S батарее откроет новое окно для будущего развития в разработке высокоэффективных Li – S батарей.

Рисунок 14.7. (A) Схематическое изображение синтеза композита [email protected] / S.(B) SEM и TEM изображения (a, e) ZIF-67, (b, f) однослойные [защищенные по электронной почте], (c, g) двухслойные [защищенные по электронной почте] наноклетки и (d, h) [электронная почта защищена] / S.

Источник: По материалам Zhang, J., Hu, H., Li, Z., Lou, XWD, 2016. Двухслойные наноклетки с внутренней оболочкой из гидроксида кобальта и многослойной внешней оболочкой из двойных гидроксидов в качестве высокоэффективного полисульфидного медиатора для литий-серные батареи. Энгью. Chem. Int. Изд., 55 (12), 3982–3986. С любезного разрешения Wiley.

Среди перезаряжаемых батарей, несмотря на то, что литий-ионные батареи имеют высокую плотность энергии, они дороги и имеют некоторые проблемы с безопасностью из-за воспламеняемости, что накладывает ограничения на их разнообразные приложения для хранения энергии (Yan and Yang, 2016; Huang et al., 2015). Цинковые электроды в качестве анодных веществ для щелочных вторичных батарей были предложены для нового поколения источников энергии, используемых в электромобилях в последние годы. Это связано с их превосходными электрохимическими характеристиками, такими как хорошее напряжение холостого хода, большой удельной энергией, а также дешевизна и экологичность. Однако из-за дефектов цинкового электрода, таких как изменение формы, рост дендритов, неактивная поверхность и саморазряд цинка, разработка Ni-Zn вторичных батарей была ограничена их малым сроком службы.Эти дефекты в основном вызваны высокой растворимостью цинк-активных материалов в щелочных электролитах. Следовательно, различные добавки, такие как Bi (III) (Zhang et al., 2015c), In (III) (Wang et al., 2014b), цинкаты кальция (Wang et al., 2014a), полианилин (Huang et al. , 2014a) и полипиррол (Huang et al., 2014b) были добавлены в цинковые электроды, чтобы преодолеть эти проблемы (Huang et al., 2015). Недавно СДГ и их материалы были изучены как новый тип электродов в Ni-Zn аккумуляторных батареях.Ян и Ян (2016) успешно синтезировали композиты Zn-Al-LDH / PPY путем полимеризации пиррола в суспензии гидроталькита при обработке ультразвуком и перемешивании с целью объединения достоинств LDH и PPY для достижения отличных электрохимических характеристик. Они оценили электрохимические характеристики композитов Zn-Al-LDH / PPY в качестве электрода для аккумуляторной батареи Ni-Zn. Результаты показали лучшую обратимость и превосходную стабильность цикла по сравнению с чистым электродом из LDH. Кроме того, результаты теста EIS показали, что модификация PPY снижает сопротивление переносу заряда электрода и улучшает проводимость анода, что значительно повышает электрохимические характеристики композитов Zn-Al-LDH / PPY.

Практические соображения — Аккумуляторы | Аккумуляторы и системы питания

При соединении батарей вместе, чтобы сформировать более крупные «банки» (батарея , батарей?), Составляющие батареи должны быть согласованы друг с другом, чтобы не создавать проблем.

Батареи серии

Сначала рассмотрим последовательное подключение аккумуляторов для большего напряжения:

Мы знаем, что ток одинаков во всех точках последовательной цепи, поэтому, какая бы величина тока ни была в одной из последовательно соединенных батарей, она должна быть одинаковой и для всех остальных.По этой причине каждая батарея должна иметь одинаковую мощность в ампер-часах, иначе некоторые батареи разрядятся раньше, чем другие, что поставит под угрозу емкость всего банка. Обратите внимание, что общая емкость батарейного блока этой серии не зависит от количества батарей.

Батареи в параллель

Далее мы рассмотрим подключение батарей параллельно для большей емкости по току (меньшее внутреннее сопротивление) или большей емкости в ампер-часах:

Мы знаем, что напряжение одинаково на всех ветвях параллельной цепи, поэтому мы должны быть уверены, что эти батареи имеют одинаковое напряжение.В противном случае у нас будут относительно большие токи, циркулирующие от одной батареи к другой, причем батареи с более высоким напряжением превосходят батареи с низким напряжением. Это не хорошо.

Максимальная токовая защита

По той же теме, мы должны быть уверены, что любая максимальная токовая защита (автоматические выключатели или предохранители) установлена ​​таким образом, чтобы быть эффективной. Для нашей последовательной аккумуляторной батареи одного предохранителя будет достаточно для защиты проводки от чрезмерного тока, поскольку любой разрыв в последовательной цепи прекращает ток во всех частях цепи:

При параллельном блоке батарей одного предохранителя достаточно для защиты проводки от перегрузки по току нагрузки (между параллельно соединенными батареями и нагрузкой), но у нас есть и другие проблемы, от которых нужно защитить.Известно, что батареи имеют внутреннее короткое замыкание из-за неисправности сепаратора электродов, что вызывает проблему, похожую на ту, когда батареи с неравным напряжением соединяются параллельно: исправные батареи будут превосходить вышедшую из строя батарею (более низкое напряжение), вызывая относительно большие токи внутри соединительных проводов батарей. Чтобы избежать такой возможности, мы должны защищать каждую батарею от перегрузки по току с помощью индивидуальных предохранителей батареи в дополнение к предохранителю нагрузки:

При работе с аккумуляторными батареями особое внимание следует уделять методу и времени зарядки.Различные типы и конструкции батарей имеют разные потребности в зарядке, и рекомендации производителя, вероятно, являются лучшим руководством, которому следует следовать при проектировании или обслуживании системы. При зарядке аккумуляторов возникают две разные проблемы: , циклически, и , перезаряжаются, . Цикличность относится к процессу зарядки аккумулятора до «полного» состояния, а затем его разрядки до более низкого состояния. Все батареи имеют ограниченный (ограниченный) срок службы, а допустимая «глубина» цикла (как долго она должна быть разряжена в любой момент) варьируется от конструкции к конструкции.Перезарядка — это состояние, при котором ток продолжает возвращаться через вторичную ячейку за пределы точки, в которой ячейка достигла полного заряда. В частности, в свинцово-кислотных элементах перезарядка приводит к электролизу воды («кипячению» воды из батареи) и сокращает срок службы.

Любая батарея, содержащая воду в электролите, может выделять водород в результате электролиза. Это особенно верно для перезаряженных свинцово-кислотных элементов, но не только для этого типа.Водород — чрезвычайно легковоспламеняющийся газ (особенно в присутствии свободного кислорода, образующегося в результате того же процесса электролиза), без запаха и цвета. Такие батареи представляют опасность взрыва даже при нормальных условиях эксплуатации и требуют уважительного обращения. Автор был непосредственным свидетелем взрыва свинцово-кислотной батареи, когда искра, образовавшаяся при извлечении зарядного устройства (небольшого источника питания постоянного тока) из автомобильной батареи, зажгла газообразный водород внутри корпуса батареи, оторвав верхнюю часть батареи. и брызги серной кислоты повсюду.Это произошло в автомобильном магазине средней школы, не меньше. Если бы не все студенты, находившиеся поблизости, были в защитных очках и комбинезонах с застегнутыми воротниками, могла бы произойти серьезная травма.

При подключении и отключении зарядного оборудования от аккумулятора всегда выполняйте последнее подключение (или первое отключение) в месте, удаленном от самого аккумулятора (например, в точке на одном из кабелей аккумулятора, по крайней мере, в футе от аккумулятора. ), так что любая возникающая искра практически не может воспламенить газообразный водород.

В больших стационарных аккумуляторных батареях батареи оборудованы вентиляционными крышками над каждой ячейкой, а газообразный водород удаляется за пределы аккумуляторной комнаты через вытяжные колпаки непосредственно над батареями. Газообразный водород очень легкий и быстро поднимается вверх. Наибольшая опасность возникает, когда ему позволяют скапливаться в зоне в ожидании возгорания.

Более современные конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов герметичны и изготовлены для повторного объединения электролизованного водорода и кислорода обратно в воду внутри самого корпуса аккумулятора.Адекватная вентиляция может быть хорошей идеей на случай, если батарея протечет.

ОБЗОР:

• Последовательное подключение аккумуляторов увеличивает напряжение, но не увеличивает общую емкость в ампер-часах.
• Все батареи в последовательном банке должны иметь одинаковый номинал ампер-часов.
• Параллельное подключение батарей увеличивает общую емкость по току за счет уменьшения общего сопротивления, а также увеличивает общую емкость в ампер-часах.
• Все батареи в параллельном блоке должны иметь одинаковое номинальное напряжение .
• Батареи могут быть повреждены из-за чрезмерной перезарядки , и , перезарядки .
• Батареи с электролитом на водной основе способны выделять взрывоопасный газообразный водород, который не должен накапливаться в помещении.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

A Руководство по конструкции герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются наиболее часто используемым типом аккумуляторных батарей и хорошо известны своими различными приложениями, включая ИБП, автомобильную промышленность, медицинские устройства и телекоммуникации.Батарея состоит из ячеек, каждая ячейка состоит из пластин, погруженных в электролит разбавленной серной кислоты. Конструкция свинцово-кислотной батареи показана ниже.

Конструкция герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Клеммы аккумулятора

В зависимости от модели, батареи поставляются либо с клеммами типа AMP Faston из луженой латуни, с клеммами на стойке того же состава с резьбовой гайкой и болтами, либо с клеммами для тяжелых условий эксплуатации из свинцового сплава.В качестве уплотнительного материала вокруг клемм используется специальная эпоксидная смола.

Батарейные пластины (электроды)

Power Sonic использует новейшие технологии и оборудование для литья решеток из свинцово-кальциевого сплава, не содержащего сурьму. Небольшое количество кальция и олова в сплаве решетки придает пластине прочность и гарантирует долговечность даже при длительном цикле эксплуатации. Паста из диоксида свинца добавляется в сетку для образования электрически активного материала. В заряженном состоянии паста для отрицательной пластины представляет собой чистый свинец, а паста для положительной пластины — диоксид свинца.Оба они имеют пористую или губчатую форму, чтобы оптимизировать площадь поверхности и, таким образом, максимизировать емкость. Сверхмощные решетки из свинцово-кальциевого сплава обеспечивают дополнительный запас производительности и срока службы как в циклическом, так и в поплавковом режимах, а также обеспечивают беспрецедентное восстановление после глубокой разгрузки.

Электролит

Иммобилизованная разбавленная серная кислота: h3S04.

Предохранительный клапан аккумуляторной батареи

В случае чрезмерного повышения давления газа внутри батареи предохранительный клапан открывается и сбрасывает давление.Односторонний клапан не только гарантирует, что воздух не попадет в батарею, где кислород вступит в реакцию с пластинами, вызывая внутренний разряд, но также представляет собой важное предохранительное устройство в случае чрезмерной перезарядки. Давление выпуска воздуха составляет 2-6 фунтов на квадратный дюйм; Материал уплотнительного кольца — неопреновый каучук.

Разделители батарей

Сепараторы свинцово-кислотных аккумуляторов

Power Sonic изготовлены из нетканой стекловолоконной ткани с высокой термостойкостью и стойкостью к окислению. Материал также обеспечивает превосходную абсорбционную и удерживающую способность электролита, а также отличную ионную проводимость.

Уплотнение контейнера и корпуса батареи

Материал корпуса и крышки — АБС-пластик, ударопрочная смола с высокой стойкостью к химическим веществам и воспламеняемостью. Корпус и крышка изготовлены из непроводящего АБС-пластика в соответствии с UL94-HB, как наш PS-1270, или UL94 V-0, как наш PS-1270 FR. В зависимости от модели герметизация корпуса бывает ультразвуковой, эпоксидной или термосваркой.

• Свинцово-кислотные батареи

предыдущийследующий

Свинцово-кислотная батарея — самая используемая батарея в мире.Наиболее распространенным является аккумулятор SLI, используемый в автомобилях для двигателя S tarting, автомобиля L и двигателя I gnition, однако он имеет много других применений (например, устройства связи, системы аварийного освещения и электроинструменты). к его дешевизне и хорошему исполнению.

Впервые он был разработан в 1860 году Раймоном Гастоном Планте. Полоски свинцовой фольги с грубой тканью между ними скручивали по спирали и погружали в 10% -ный раствор серной кислоты.Ячейка была усовершенствована путем первоначального покрытия свинца оксидами, а затем путем формирования пластин из оксида свинца путем нанесения оксидной пасты на сетки. Электроды также были заменены на трубчатые.

Кратко о характеристиках (для SLI аккумулятора)

Напряжение: 2 В

Характеристики разряда: Обычно довольно изогнутый, особенно при более высокой скорости разряда. Лучшая производительность при прерывистой разрядке.

Срок службы: несколько лет

Химия

Свинцово-кислотная батарея использует свинец в качестве анода и диоксид свинца в качестве катода с кислотным электролитом.

Во время разряда внутри элемента происходят следующие реакции полуэлемента:

На аноде: Pb + HSO ₄ ^— → PbSO ₄ + H _{⁺ + 2e ^—}

На катоде: PbO ₂ + 3H ⁺ + HSO ₄ ^— + 2e _{^— → PbSO 4 + 2H 2 O}

Всего: Pb + PbO ₂ + 2H ₂ SO ₄ → 2PbSO ₄ + 2H ₂ O

В процессе зарядки реакции на каждом электроде меняются на противоположные; анод становится катодом, а катод становится анодом.

Газообразование

Во время зарядки при высоком напряжении вода диссоциирует на двух электродах, и легко образуются газообразные водород и кислород, что приводит к потере электролита и потенциально взрывоопасной ситуации. Герметичные батареи становятся более безопасными, позволяя газам рекомбинировать внутри элемента.

Сульфатирование

При определенных обстоятельствах продукты сульфата свинца на обоих электродах переходят в необратимое состояние, что очень затрудняет процесс перезарядки.

Строительство

Свинец

Чистый свинец слишком мягкий для использования в качестве материала сетки, поэтому обычно свинец упрочняется добавлением 4-6% сурьмы. Однако во время работы батареи антиномия растворяется и мигрирует к аноду, где изменяет напряжение элемента. Это означает, что потребление воды в ячейке увеличивается, и необходимо частое техническое обслуживание. Есть два возможных решения этой проблемы:

(1) При использовании менее 4% потребление воды аккумулятором снижается, однако затем необходимо добавлять небольшие количества других элементов, таких как сера, медь, мышьяк и селен.Они действуют как измельчители зерна, уменьшая размер зерна свинца и тем самым увеличивая его твердость и прочность.

(2) Щелочноземельные металлы, такие как кальций, могут использоваться для придания жесткости свинцу. Это часто используется для телефонных приложений и не требует обслуживания автомобильных аккумуляторов, поскольку требуется более стабильный аккумулятор. Типичный сплав содержит 0,03–0,10% кальция и 0,5–1,0% олова (для улучшения механических и коррозионных свойств).

Функция сетки — удерживать активный материал и проводить электричество между активным материалом и клеммами батареи.Конструкция представляет собой простую решетчатую структуру с «выступом» или «выступом» для подключения к клеммной колодке.

Литье в «книжную форму» — наиболее распространенный способ изготовления сетки. Постоянные стальные формы изготавливаются из блоков путем механической обработки. Формы закрывают и заполняют расплавленным свинцом, достаточным для заполнения формы, оставляя некоторый излишек для образования литника, который затем удаляется путем резки или штамповки. Сетки также можно формировать механической обработкой, вырезая глубокие канавки в листе стали или свертывая гофрированные полосы и вставляя их в отверстия в литой пластине, см. TLP «Формование металла».

Оксид свинца

Свинец можно окислить двумя способами: в котле Бартона и в шаровой мельнице.

• Котел Бартона: тонкая струя расплавленного свинца помещается в нагретый сосуд. Каждая капля реагирует с воздухом, образуя оксидный слой, в результате чего получается 70-85% оксида свинца.
• Шаровая мельница: Кусочки свинца помещаются во вращающуюся механическую мельницу, в результате чего образуются тонкие свинцовые хлопья, которые затем окисляются на воздухе и удаляются. Это также дает 75-80% оксида свинца.

Красный свинец (Pb ₃ O ₄ ) также может быть добавлен к PbO, полученному этими методами, поскольку он более проводящий. Его получают из PbO путем обжига в потоке воздуха. Этот процесс также увеличит процентное содержание оксида свинца в материале.

Оксид смешивают с водой, серной кислотой и миксером, а затем перемешивают до образования пасты. Затем он объединяется с сеткой путем экструзии с образованием пластины. Паста вдавливается машиной в промежутки сетки.Их частично просушивают, затем складывают для отверждения. В процессе отверждения паста превращается в связное пористое твердое вещество. Наиболее типичной формой отверждения является «гидросистема»: сетку оставляют при низкой температуре и влажности (25–40 ° C и 8–20% H ₂ O) на период от 24 до 72 часов.

Сборка

Простейшая ячейка будет состоять из одной катодной пластины, одной анодной пластины и разделителя между ними. На практике большинство ячеек содержит до 30 пластин с разделителями между ними.Сепараторы обычно представляют собой целлюлозу, ПВХ, резину, микропористый полиэтилен или нетканый полипропилен. Пластины складываются и свариваются. Выступы, которые прикреплены к пластинам, отливаются, затем пробиваются между слоями и свариваются. Пластины подвешены внутри корпуса, который заполнен электролитом для его активации.

Как это хорошая идея ?: Замена аккумулятора электромобиля

Замена аккумулятора во многом напоминает водородные топливные элементы для легковых автомобилей: это автомобильные идеи, которые никогда не рождаются, но просто не умрут.

В 2021 году замена батарей в электромобилях стала особенно плохой идеей. Это технический и рыночный тупик, который, похоже, больше связан с отделением зеленых инвесторов от их денег, чем с поиском решения. И это несмотря на доверчивые сообщения в СМИ, которые восхищаются (по общему признанию крутым) зрелищем роботов, переключающих автомобильные аккумуляторы, как жирный Руби Голдберг, — но стараются не задавать сложных вопросов о том, как это должно работать в реальном мире.

Проблемная история технологии восходит к Better Place или Exhibit A в деле против будущего замены батарей.Израильская компания Better Place, основанная в 2007 году спокойным предпринимателем из Кремниевой долины Шаи Агасси, пообещала изменить мир с помощью роботизированных станций технического обслуживания, которые вытаскивают аккумулятор из автомобиля и вставляют новый, увеличивая запас хода в дело минут. В те причудливые дни электромобилей, когда Tesla делала маленькие шаги с Roadster (построенным с 2008 по 2011 год), замена батарей казалась туманной перспективой. Большинство новомодных электромобилей (за исключением Tesla) едва ли могли выйти за пределы города без подзарядки, включая Nissan Leaf 2011 года и его запас хода в 73 мили.Когда запас хода был исчерпан, надежной общественной зарядки почти не существовало, как я помню из своих тревожных поездок в Сан-Франциско, когда я тестировал оригинальный Leaf и BMW i3. Когда вы нашли исправную вилку, батареи заряжались бесконечно.

Альтернативой

Better Place, по контракту с Renault, стал Fluence Z.E 2011 года: электрический седан, чья вертикальная батарея разъедала пространство багажника и обеспечивала небольшой запас хода в 80 миль. Но эта батарея могла упасть через пол Renault для замены на станциях Better Place в Израиле и Дании, добавив еще 80 миль примерно за 10 минут, а не за часы подзарядки.

Но, несмотря на то, что от инвесторов было привлечено около 900 миллионов долларов, и средства массовой информации помазали Агасси электрическим спасителем, Better Place рухнула, как Theranos того времени. Роботизированные станции обмена должны были стоить 500 000 долларов каждая, но в итоге стоили 2 миллиона долларов. Крайне важно, что Better Place не удалось привлечь к работе какого-либо другого автопроизводителя для разработки и производства стандартизированных автомобилей с заменяемыми батареями, поскольку Агасси отталкивал таких потенциальных партнеров, как BMW и GM. Better Place продала менее 1500 электромобилей Renaults, прежде чем она была ликвидирована, а Агасси с позором уволили в 2012 году. Fast Company Журнал назвал Better Place «самым неудачным технологическим стартапом 21 века».

Этот разгром не вбил последний, автоматизированный гвоздь в гроб с заменой батарей. Последние сторонники — китайский производитель электромобилей Nio и стартап Ample из Сан-Франциско. Китайская компания Nio взялась за создание совместимых автомобилей и нескольких сотен роботизированных станций, которые меняют батареи за три-пять минут. Машины скатываются в крытый отсек для гидроподъемника.Ключом с лазерным наведением откручиваем болты и опускаем аккумуляторный отсек из автомобиля. Эту батарею уносят на моторизованную трассу, и ставят новую. Несмотря на высокотехнологичную технологию, станции Nio по-прежнему требуют, чтобы оператор-человек мог безопасно поставить машину на подъемник и контролировать процесс. Это похоже на то, что у каждого зарядного устройства есть собственный насос.

Прошлой осенью Nio запустила подписку «Аккумулятор как услуга». Думайте об этом как о покупке автомобиля с «Батареями в комплект не входят». Поскольку батареи остаются самым дорогим компонентом электромобиля, план экономит владельцам примерно 10 000 долларов на цене автомобиля.В свою очередь, владельцы платят около 142 долларов в месяц за аренду блока мощностью 70 кВт / ч с шестью ежемесячными свопами. В апреле Nio заявила, что она выполнила 2 миллиона обменов на своих станциях Power Swap, при этом пользователи получили в среднем 123 мили за один обмен.

Это значительный прирост дальности за пять минут. Но время во многих смыслах по-прежнему выступает против замены батарей. Джереми Мичалек, профессор машиностроения и директор группы электрификации автомобилей Карнеги-Меллона, называет замену батарей пережитком ушедшей эпохи электромобилей.

Сегодняшние новые электромобили обычно обеспечивают запас хода от 200 до 400 миль, с потенциальным запасом хода 517 миль для грядущего Lucid Air. Эти электромобили заряжаются за 35 минут или меньше в Tesla Supercharger и других оазисах для ограниченных во времени водителей. Время быстрой зарядки постоянным током увеличилось примерно в семь раз и составляет сегодня лучшие 350-киловаттные устройства. Зачем водителям нужно устройство для извлечения 630-килограммовой батареи Porsche Taycan Turbo, если они могут разрядить эту батарею за 20 минут без заряда? Lucid заявляет, что его Air увеличит дальность действия до 300 миль за те же 20 минут.Этого достаточно для почти пяти часов езды по шоссе со скоростью 60 миль в час, прежде чем наступит время заправки.

«Когда вы смотрите на расстояние в 300 миль от быстрой зарядки, это меняет правила игры, насколько удобны электромобили», — сказал Михалек. «В любом случае ты собираешься потратить 20 минут в ванную и выпить кофе».

Кроме того, мир громко заговорил. Правительства всего мира выбирают зарядку постоянного тока в качестве технологического победителя, в том числе план президента Джо Байдена инвестировать 15 миллиардов долларов в установку как минимум 500 000 общедоступных зарядных устройств.Tesla продемонстрировала замену батарей в 2013 году на своей Model S, прежде чем отказаться от этой технологии — по причинам, включая громоздкие станции и умеренный интерес потребителей — в пользу своей сети Supercharger, которая теперь кажется более разумной.

Поскольку батареи такие дорогие, громоздкие и ресурсоемкие, говорит Михалек, создание обширных сетей сменных блоков, которые необходимо хранить, заряжать и обслуживать, было бы пустой тратой денег и ресурсов при одновременном увеличении выбросов углекислого газа. Многие излишки батарей останутся без дела в ожидании покупателей.В конечном итоге покупатели покроют эти непомерные затраты. Увидев загадку, сторонники обмена начали рекламировать возможность хранения аккумуляторов, возвращающих энергию в сеть.

Создание и обслуживание инфраструктуры подкачки кажется еще одним кошмаром. Подключение электромобилей к существующей сети через простой штекер, безусловно, умнее, чем игра-пустышка с батареями и роботами-помощниками. В модели с заменой загрязняющие грузовики должны будут перевозить аккумуляторы между станциями в соответствии со спросом.Прокат велосипедов очень велик, только для аккумуляторных блоков на 1500 фунтов, которые стоят 10 000 долларов и более. Сложное оборудование станций, особенно смешанное с грязными машинами и рюкзаками, потребовало бы гораздо большего обслуживания, чем зарядное устройство практически без движущихся частей.

Если эти препятствия кажутся устрашающими, мы не коснулись худшего: автопроизводители не стандартизируют автомобили или аккумуляторы и не собираются начинать. Это компании, которые даже не могут договориться о стандарте зарядки, не говоря уже об аккумуляторах, которые можно подключить к любому автомобилю, внедорожнику и пикапу.За исключением стандартизации, говорит Михалек, каждому автомобилестроителю придется развивать свою собственную балканизированную сеть заправочных станций от Сан-Франциско до Шанхая.

Сторонники замены батарей хотят, чтобы вы воспринимали автомобили как аккумуляторные дрели, но они не такие. Дизайн аккумуляторов каждого автопроизводителя тесно связан с уникальной архитектурой автомобилей, поддерживающей огромное количество моделей автомобилей. Даже в пределах одного автопроизводителя аккумуляторы имеют различное количество модулей и ориентацию для максимального накопления энергии, как в случае с новыми блоками GM Ultium.Современные рюкзаки спроектированы как интегрированные несущие элементы конструкции, которые проходят строгие краш-тесты. Ни один из них не предназначен для универсального использования или простого удаления и повторной установки.

В конечном счете, конкуренция и капитализм сами по себе обречены на гибель замены батарей. Универсальные автомобили и аккумуляторные батареи потребуют от каждого крупного автопроизводителя разрыва существующих и будущих планов по выпуску продукции и начать с нуля.

А в какую выгоду? Конечно, автопроизводители сотрудничают на ограниченной основе для обмена технологиями, например, GM и Honda совместно разрабатывают две модели Honda / Acura с батареями Ultium.Но представьте, что Tesla или General Motors соглашаются по сути отдать свою самую ценную интеллектуальную собственность в современной отрасли: конструкции, электронные элементы управления и химический состав аккумуляторов, а также электромобили, которые они питают. Эти основные направления деятельности включают в себя гигантские фабрики по производству запатентованных литий-ионных элементов, на которые инвестируются миллиарды долларов. Представьте себе Илона Маска и автомобильных гигантов, которые стремятся его догнать, заключают конкурентное перемирие и работают рука об руку, чтобы стандартизировать каждую батарею, марку и модель.Они сделали бы это не для того, чтобы сделать электромобиль лучше и безопаснее для клиентов, или в собственных интересах. Вместо этого они будут объединять компоненты, чтобы разрушители в стиле Агасси — стартапы в несуществующем «бизнесе» по замене батарей — могли буквально использовать свой путь в свои автомобили и многомиллионную индустрию; с роботизированными станциями, чтобы поднимать автомобили, отключать аккумуляторы и получать часть прибыли. Любой автопроизводитель, инвестирующий в современные электромобили и зарядную модель, перерезал бы себе глотку и передал бы потенциальным конкурентам нож.

Один взгляд на производственные планы мировых автопроизводителей подчеркивает правду: кроме Nio, которая теперь на 25 процентов принадлежит китайскому правительству Хэфэй после принудительной финансовой помощи в размере 1 миллиарда долларов в прошлом году, ни один автопроизводитель, кажется, отдаленно не заинтересован в присоединении к этой донкихотской схеме.

Ample, стартап из Кремниевой долины, похоже, предвосхищает реальность этого выставочного зала. Компания открыла пять станций по замене аккумуляторов в районе Сан-Франциско, нацеленных на бета-тестирование Nissan Leaf, модифицированного для установки модульной аккумуляторной батареи Ample.Идея состоит в том, что замена аккумулятора может быть полезна для автопарков, службы доставки или муниципального транспорта, где даже небольшое время простоя водителей сокращает прибыль. Обмен получасовой зарядки от плагина на более быструю замену аккумулятора может повысить доход автопарка и избежать чрезмерной зависимости от зарядки постоянным током, которая может снизить срок службы аккумулятора. Техническая изюминка Ample — это робототехника, которая может удалять только отработавшие модули из батареи, а не целую батарею.

Тем не менее, даже идея смены аккумуляторных батарей вызывает скептицизм: где компании поднимают руки для разработки этих транспортных средств? Крупные и мелкие производители — GM, Daimler, Volvo, Tesla, Rivian, Volta, Workhorse — действительно разрабатывают электрические транспортные средства для перевозки и доставки, даже массовые полуфабрикаты.Никто публично не обсуждает замену батарей как часть этого инструментария. В интервью Car and Driver генеральный директор Ample Халед Хассуна сказал, что компания работает с «пятью из 10 крупнейших (автопроизводителей) в мире», но отказался назвать ни одного.

Эксперты предупреждают, что время для ускорения перехода на электротранспорт, если мы хотим остановить изменение климата, уже поджимает. Быстрое отслеживание надежной инфраструктуры зарядки стало консенсусным решением.Даже это потребует политической воли, частных инвестиций и государственной поддержки на уровне плана Маршалла. Перед лицом этой ужасной ситуации замена батарей — это отвлечение и тупик, который планета не может себе позволить.

Исправление (14 мая, 20:40 EDT): Эта история была исправлена, чтобы отразить тот факт, что другие китайские компании, кроме Nio, представили проекты замены аккумуляторов электромобилей.

Как работает аккумулятор?

Энергия не может быть создана или уничтожена, но может быть сохранена в различных формах.Один из способов его хранения — использование в батарее химической энергии. При включении в цепь батарея может вырабатывать электричество.

Батареи преобразуют химическую энергию в электрическую

Батарея имеет два конца — положительный полюс (катод) и отрицательный полюс (анод). Если соединить две клеммы проводом, образуется цепь. Электроны будут течь по проводу, и будет производиться электрический ток.Внутри батареи происходит реакция между химическими веществами. Но реакция происходит только при наличии потока электронов. Батареи могут храниться в течение длительного времени и при этом работать, потому что химический процесс не начинается до тех пор, пока электроны не потекут с отрицательной клеммы на положительную по цепи.

В батарее происходит химическая реакция

Простой пример — лимонная батарея

Начнем с очень простой батареи, в которой используется лимон, в который вставлены два разных металлических предмета, например гальванизированный гвоздь и медная монета или проволока.Медь служит положительным электродом или катодом, а оцинкованный (оцинкованный) гвоздь — отрицательным электродом или анодом, производящим электроны. Эти два объекта работают как электроды, вызывая электрохимическую реакцию, которая генерирует небольшую разность потенциалов.

Поскольку атомы меди (Cu) притягивают электроны больше, чем атомы цинка (Zn), если вы поместите кусок меди и кусок цинка в контакт друг с другом, электроны перейдут от цинка к меди. Когда электроны концентрируются на меди, они отталкиваются друг от друга и останавливают поток электронов от цинка к меди.С другой стороны, если вы поместите полоски цинка и меди в проводящий раствор и соедините их снаружи проводом, реакции между электродами и раствором позволят электронам непрерывно течь через провод.

ЛИМОННАЯ БАТАРЕЯ

Как работает лимонная батарейка? Лимонная батарея состоит из лимона и двух металлических электродов из разных металлов, таких как медный пенни или проволока и гальванизированный (оцинкованный) гвоздь. Энергия для батареи исходит не от лимона, а от химического превращения цинка (или другого металла). Цинк окисляется внутри лимона, обмениваясь некоторыми из его электронов, чтобы достичь более низкого энергетического состояния, и высвобождаемая энергия обеспечивает энергию. Лимон просто создает среду, в которой это может произойти, но они не расходуются в процессе. Если предположить, что используются цинковые и медные электроды (например, медная монета и оцинкованный гвоздь), то один лимон может произвести приблизительно 0.9 Вольт. Слева последовательная цепь лимонов показывает, что вырабатывается напряжение 3,41 вольт. ПРИМЕЧАНИЕ: Можно использовать картофель, яблоки, квашеную капусту или любые другие фрукты или овощи, содержащие кислоту или другой электролит, но лимоны предпочтительнее из-за их более высокой кислотности. Например, в картофеле электролитом является фосфорная кислота, а в лимонах — лимонная кислота.

В лимонной батарее происходит как окисление (потеря электронов), так и восстановление (увеличение количества электронов).Эта батарея похожа на оригинальные «простые гальванические элементы», изобретенные Алессандро Вольта (см. Ниже). На аноде металлический цинк окисляется и попадает в кислый раствор в виде ионов Zn2 +:

Zn -> Zn2 + + 2 е-

На медном катоде ионы водорода (сольватированные протоны из кислого раствора в лимоне) восстанавливаются с образованием молекулярного водорода:

2H ++ 2e- -> h3

Что заставляет электроны двигаться?

Когда вы отпускаете мяч, который вы держите, он падает на землю, потому что гравитационное поле Земли тянет мяч вниз.Точно так же заряженным частицам, таким как электроны, необходимо проделать работу, чтобы переместить их из одной точки в другую. Количество работы на единицу заряда называется разностью электрических потенциалов между двумя точками. Единица измерения разности потенциалов называется вольт.

Разность потенциалов между катодом и анодом возникает в результате химической реакции. Внутри батареи электроны подталкиваются химической реакцией к положительному концу, создавая разность потенциалов.

Именно эта разность потенциалов движет электроны по проводу.

Разница потенциалов может быть положительной или отрицательной, похожей на гравитационную энергию при движении вверх или вниз по холму. В батарее поток электронов идет вниз … электроны могут течь вверх, как в случае зарядного устройства.

Почему электроны просто не перемещаются от анода к катоду внутри батареи?

Электролит в батарее не дает одиночным электронам идти прямо от анода к катоду внутри батареи.Когда клеммы соединены проводящим проводом, электроны могут легко перетекать от анода к катоду.

В каком направлении движутся электроны в проводе?

Электроны заряжены отрицательно, поэтому они будут притягиваться к положительному концу батареи и отталкиваться отрицательным концом. Когда батарея подключена к устройству, которое позволяет электронам проходить через нее, они текут от отрицательного (анода) к положительному (катодному) выводу.

Кто изобрел электрохимический элемент (батарею)?

ПЕРВАЯ БАТАРЕЯ VOLTA

Аккумулятор Volta считается первым электрохимическим элементом. Он состоит из двух электродов: один из цинка, другой из меди. Электролит — серная кислота или смесь соли и воды. Электролит существует в форме 2H + и SO42-.Цинк, содержание которого в электрохимическом ряду выше, чем у меди и водорода, вступает в реакцию с отрицательно заряженным сульфатом SO42-. Положительно заряженные ионы водорода (протоны) захватывают электроны из меди, образуя пузырьки газообразного водорода h3. Это делает цинковый стержень отрицательным электродом, а медный стержень — положительным электродом. Теперь у нас есть две клеммы, и ток будет течь, если мы их соединим. Реакции в этой ячейке следующие: цинк Zn -> Zn2 + + 2e- серная кислота 2H + + 2e- -> h3 Медь не вступает в реакцию, действуя как электрод для химической реакции.

Как работает современный аккумулятор (угольно-цинковый)?

Сухой цинк-угольный элемент или батарея упакованы в цинковую банку, которая служит одновременно контейнером и отрицательной клеммой (анодом). Положительный вывод представляет собой углеродный стержень, окруженный смесью диоксида марганца и углеродного порошка. Используемый электролит представляет собой пасту из хлорида цинка и хлорида аммония, растворенных в воде.Углеродный (графитовый) стержень — это то, что собирает электроны, выходящие из анодной части батареи, чтобы вернуться к катодной части батареи. Углерод — единственный практичный проводящий материал, потому что любой обычный металл быстро разъедает положительный электрод в солевом электролите. Цинк окисляется в соответствии со следующим полууравнением. Zn (s) -> Zn2 + (водн.) + 2 e- [e ° = -1,04 вольт] Диоксид марганца смешивают с углеродным порошком для увеличения электропроводности.Реакция протекает следующим образом: 2MnO2 (s) + 2 e- + 2Nh5Cl (водн.) -> Mn2O3 (s) + 2Nh4 (водн.) + H3O (водн.) + 2 Cl- [e ° ˜ +.5 v] и CL сочетаются с Zn2 +. В этой полуреакции марганец восстанавливается со степени окисления (+4) до (+3). Возможны и другие побочные реакции, но общую реакцию в углеродно-цинковом элементе можно представить как: Zn (тв) + 2MnO2 (тв) + 2Nh5Cl (водный раствор) —> Mn2O3 (тв) + Zn (Nh4) 2Cl2 (водный раствор) + h3O (ж) Батарея имеет эл.м.ф. около 1,5 В.

Какие бывают типы батарей?

В батареях разных типов используются разные химические вещества и химические реакции. Вот некоторые из наиболее распространенных типов батарей:

Щелочная батарея

Используется в Duracell® и Energizer® и других щелочных батареях.Электроды из цинка и оксида марганца. Электролит представляет собой щелочную пасту.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Они используются в автомобилях. Электроды изготовлены из свинца и оксида свинца с сильной кислотой в качестве электролита.

Литиевая батарея	Эти батарейки используются в фотоаппаратах для лампы-вспышки.Они сделаны из лития, иодида лития и иодида свинца. Они могут подавать скачки электричества для вспышки.
Литиевая батарея	Эти батарейки используются в фотоаппаратах для лампы-вспышки. Они сделаны из лития, иодида лития и иодида свинца. Они могут подавать скачки электричества для вспышки.
Литий-ионный аккумулятор	Эти батареи используются в портативных компьютерах, сотовых телефонах и другом портативном оборудовании с высокой нагрузкой.
Никель-кадмиевый или никель-кадмиевый аккумулятор	Электроды из гидроксида никеля и кадмия. Электролит — гидроксид калия.
Угольно-цинковая батарея или стандартная угольная батарея —	Цинк и углерод используются во всех обычных или стандартных сухих батареях AA, C и D. Электроды изготовлены из цинка и углерода, между которыми находится паста из кислотных материалов, служащая электролитом.

---

ССЫЛКИ И ДАЛЬНЕЙШАЯ ЧТЕНИЕ

Potato Power: Руководство для учителя
История батареи
Электрохимические реакции
Углеродно-цинковая батарея
Углеродно-цинковая батарея — Как они работают?
Как работают батареи Анимированное руководство по науке об аккумуляторах

---

Оценка Вопросы:

M крайний Вопросы на выбор

17.5 Батареи и топливные элементы — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Батареи классифицируются как первичные или вторичные
• Перечислите некоторые характеристики и ограничения аккумуляторов
• Дайте общее описание топливного элемента

Батарея представляет собой электрохимический элемент или серию элементов, вырабатывающих электрический ток. В принципе, в качестве аккумулятора можно использовать любой гальванический элемент.Идеальная батарея никогда не разряжалась бы, не вырабатывала постоянного напряжения и была способна выдерживать экстремальные температуры и влажность окружающей среды. Настоящие аккумуляторы обеспечивают баланс между идеальными характеристиками и практическими ограничениями. Например, масса автомобильного аккумулятора составляет около 18 кг или около 1% от массы среднего автомобиля или малотоннажного грузовика. Этот тип батареи будет обеспечивать почти неограниченное количество энергии, если используется в смартфоне, но будет отклонен для этого приложения из-за своей массы. Таким образом, ни одна батарея не является «лучшей», и батареи выбираются для конкретного применения с учетом таких вещей, как масса батареи, ее стоимость, надежность и текущая емкость.Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Далее описаны несколько батарей каждого типа.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше об аккумуляторах.

Первичные батареи — это одноразовые батареи, потому что они не подлежат перезарядке. Обычная первичная батарея — это сухой элемент (рис. 1). Сухой элемент представляет собой угольно-цинковую батарею. Цинк может служить как контейнером, так и отрицательным электродом. Положительный электрод представляет собой стержень из углерода, окруженный пастой из оксида марганца (IV), хлорида цинка, хлорида аммония, углеродного порошка и небольшого количества воды.{-} [/ latex] с общим потенциалом элемента, который изначально составляет около 1,5 В, но уменьшается по мере использования батареи. Важно помнить, что напряжение, подаваемое батареей, одинаково независимо от ее размера. По этой причине все батареи D, C, A, AA и AAA имеют одинаковое номинальное напряжение. Однако более крупные батареи могут доставить больше молей электронов. Поскольку цинковый контейнер окисляется, его содержимое в конечном итоге вытекает, поэтому этот тип батареи не следует оставлять в каком-либо электрическом устройстве на длительное время.

Рис. 1. На схеме показано поперечное сечение батареи фонарика, угольно-цинкового сухого элемента.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о угольно-цинковых батареях.

Щелочные батареи (рис. 2) были разработаны в 1950-х годах отчасти для решения некоторых проблем с производительностью сухих цинк-угольных элементов. Они производятся, чтобы быть точной заменой сухих угольно-цинковых элементов. Как следует из названия, в этих типах батарей используются щелочные электролиты, часто гидроксид калия.{\ circ} = +1.43 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Щелочная батарея может обеспечивать в три-пять раз больше энергии, чем угольно-цинковые сухие элементы аналогичного размера. Щелочные батареи склонны к утечке гидроксида калия, поэтому их также следует снимать с устройств для длительного хранения. Некоторые щелочные батареи можно перезаряжать, но большинство — нет. Попытки перезарядить щелочную батарею, которая не является перезаряжаемой, часто приводят к разрыву батареи и утечке электролита гидроксида калия.

Рис. 2. Щелочные батареи были разработаны как прямая замена угольно-цинковых (сухих) батареям.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о щелочных батареях.

Вторичные батареи перезаряжаемые. Это типы батарей, которые используются в таких устройствах, как смартфоны, электронные планшеты и автомобили.

Никель-кадмиевые батареи или NiCd (рис. 3) состоят из никелированного катода, кадмиевого анода и электрода из гидроксида калия.{-} (aq) \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & \ text {Cd} (s) \; + \; \ text {NiO} _2 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cd (OH)} _ 2 (s) \; + \; \ text {Ni (OH)} _ 2 (s) \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет от 1,2 В до 1,25 В по мере разряда батареи. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор можно заряжать около 1000 раз. Кадмий — это токсичный тяжелый металл, поэтому никель-кадмиевые батареи нельзя открывать или выбрасывать в обычный мусор.

Рис. 3. Никель-кадмиевые батареи имеют конструкцию «желейно-роликовую», которая значительно увеличивает ток, который может выдать батарея, по сравнению с щелочной батареей аналогичного размера.{-} \; + \; x \; \ text {C} _6 & x \; \ text {LiC} _6 \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & \ текст {LiCoO} _2 \; + \; x \; \ text {C} _6 & \ text {Li} _ {x \; — \; 1} \ text {CoO} _2 \; + \; x \; \ текст {LiC} _6 \ end {array} [/ latex]

С коэффициентами, представляющими моль, x составляет не более примерно 0,5 моля. Напряжение батареи составляет около 3,7 В. Литиевые батареи популярны, потому что они могут обеспечивать большой ток, легче, чем сопоставимые батареи других типов, вырабатывают почти постоянное напряжение при разряде и медленно теряют заряд при хранении.

Рис. 4. В литий-ионной батарее заряд проходит между электродами, когда ионы лития перемещаются между анодом и катодом.

Посетите этот сайт для получения дополнительной информации о литий-ионных батареях. {- } \\ [0.{-} & \ text {PbSO} _4 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {общее:} & \ text {Pb} (s) \; + \; \ text {PbO} _2 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {SO} _4 (aq) & 2 \ text {PbSO} _4 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) \ end {array} [/ latex]

Каждая ячейка выдает 2 В, поэтому шесть ячеек соединены последовательно, чтобы получить 12-вольтовый автомобильный аккумулятор. Свинцово-кислотные батареи тяжелые и содержат едкий жидкий электролит, но часто по-прежнему являются предпочтительными батареями из-за их высокой плотности тока. Поскольку эти батареи содержат значительное количество свинца, их всегда следует утилизировать надлежащим образом.

Рис. 5. Свинцово-кислотный аккумулятор в вашем автомобиле состоит из шести ячеек, соединенных последовательно, чтобы обеспечить напряжение 12 В. Их низкая стоимость и высокий выходной ток делают их отличными кандидатами для питания автомобильных стартеров.

Посетите этот сайт для получения дополнительной информации о свинцово-кислотных аккумуляторах. {-} \\ [0.{2-} \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & 2 \ text {H} _2 \; + \; \ text {O} _2 & 2 \ text {H } _2 \ text {O} \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет около 0,9 В. КПД топливных элементов обычно составляет от 40% до 60%, что выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания (от 25% до 35%), и в случае водородного топливного элемента дает только вода в качестве выхлопа. В настоящее время топливные элементы довольно дороги и содержат функции, которые приводят к их выходу из строя через относительно короткое время.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о топливных элементах.

Батареи — это гальванические элементы или серия элементов, вырабатывающих электрический ток. Когда элементы объединяются в батареи, потенциал батареи является целым числом, кратным потенциалу отдельной ячейки. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Первичные батареи предназначены для одноразового использования и не подлежат перезарядке. Сухие элементы и (большинство) щелочные батареи являются примерами первичных батарей. Второй тип перезаряжаемый и называется вторичным аккумулятором. Примеры вторичных батарей включают никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные и литий-ионные батареи.Топливные элементы похожи на батареи в том, что они генерируют электрический ток, но требуют постоянного добавления топлива и окислителя. Водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для производства воды и обычно более эффективен, чем двигатели внутреннего сгорания.

Химия: Упражнения в конце главы

1. Каковы желательные качества электрической батареи?
2. Перечислите некоторые моменты, которые обычно учитываются при выборе батареи для нового приложения.
3. Рассмотрим батарею, состоящую из одного полуэлемента, состоящего из медного электрода в растворе 1 M CuSO ₄ и другого полуэлемента, состоящего из свинцового электрода в 1 M Pb (NO ₃ ) ₂ раствор. {\ circ} = -0.{\ circ} = +0,53 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

   Подойдет ли этот аккумулятор для смартфонов? Почему или почему нет?

4. Почему батареи выходят из строя, а топливные элементы — нет?
5. Объясните, что происходит с напряжением батареи при ее использовании, в терминах уравнения Нернста.
6. Используя информацию, полученную до сих пор в этой главе, объясните, почему электроника с батарейным питанием плохо работает при низких температурах.

Глоссарий

щелочная батарея

первичная батарея, в которой используется щелочной (часто гидроксид калия) электролит; спроектирован так, чтобы быть точной заменой сухого элемента, но с большим накоплением энергии и меньшей утечкой электролита, чем типичный сухой элемент

аккумулятор

гальванический элемент или серия ячеек, вырабатывающих ток; по идее любой гальванический элемент

сухая камера

первичная батарея, также называемая угольно-цинковой батареей; может использоваться в любой ориентации, поскольку в качестве электролита используется паста; имеет тенденцию к утечке электролита при хранении

топливный элемент

устройств, вырабатывающих электрический ток при непрерывной добавке топлива и окислителя; эффективнее двигателей внутреннего сгорания

свинцово-кислотный аккумулятор

аккумуляторная батарея, состоящая из нескольких ячеек; свинцово-кислотный аккумулятор, используемый в автомобилях, имеет шесть ячеек и напряжение 12 В

литий-ионный аккумулятор

очень популярный аккумулятор; использует ионы лития для проведения тока, легкий, перезаряжаемый и создает почти постоянный потенциал при разряде

никель-кадмиевый аккумулятор

Аккумулятор

(никель-кадмиевый аккумулятор), в котором используется кадмий, который является токсичным тяжелым металлом; тяжелее литий-ионных батарей, но с аналогичными характеристиками

основная батарея

одноразовый неперезаряжаемый аккумулятор

аккумулятор

аккумулятор с возможностью подзарядки

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2. {\ circ} = 0.{\ circ} = 0,7996 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]; (б) 3,5 × 10 ¹⁵ ; (в) 5.6 × 10 ⁻⁹ M

6. Батареи автономны и имеют ограниченный запас реагентов, которые нужно израсходовать до того, как они сойдут с мертвой точки. В качестве альтернативы, побочные продукты реакции аккумулятора накапливаются и мешают реакции. Поскольку топливный элемент постоянно пополняется реагентами, а продукты удаляются, он может продолжать работать до тех пор, пока поступают реагенты.

8. E _ячейка , как описано в уравнении Нернста, имеет член, прямо пропорциональный температуре.При низких температурах этот член уменьшается, что приводит к более низкому напряжению элемента, подаваемому батареей на устройство — тот же эффект, что и разряженная батарея.

.