советы по подготовке, правила эксплуатации

Электрическая батарея автомобиля представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией двигатель при его запуске и позволяет функционировать всем системам транспортного средства. Работоспособность батареи определяется его выходным напряжением, которое в большей степени зависит от состава электролита для аккумуляторов.

Содержание

1. Общая информация
2. Концентрация кислоты
3. Правила эксплуатации
4. Измерение плотности
5. Уровень жидкости
6. Подготовка электролита и батареи

Аккумуляторная батарея получила такое название потому, что она состоит из нескольких ячеек, которые располагаются одна за другой в ряд. Такое устройство является последовательным соединением электрических элементов в цепи, что позволяет увеличить выходное напряжение. Каждая ячейка батареи представляет собой закрытый сосуд, в котором расположены два электрода, погруженные в специальную жидкость — электролит, представляющий собой смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Он выступает в качестве среды, обеспечивающей ионный обмен между электродами.

Положительные электроды — пластины, которые состоят из пентоксида свинца, а отрицательные электроды — пластины из активного свинца. Они объединяются и группируются с помощью контактных прослоек горизонтального и вертикального типа. Такая структура обеспечивает равномерное распределение электрического тока. Объединение положительных и отрицательных свинцовых пластин называется элементом. Как правило, отрицательные пластины имеют большую толщину.

Каждый элемент батареи отделяется тонкой прослойкой из пластика. Эта прослойка предотвращает возникновение короткого замыкания между рядом находящимися плюсом и минусом соседних элементов.

Между электродами и электролитом происходят электрохимические реакции, в результате которых поглощаются или выделяются электроны. Такие реакции создают разницу напряжений между электродами элемента.

На внешнюю часть корпуса аккумулятора выводятся две клеммы, с помощью которых он подсоединяется к электрической цепи. Эти клеммы расположены на верху корпуса, однако в некоторых батареях они делаются сбоку. В последнем случае возникает множество проблем, связанных с их расположением, в частности, боковые клеммы облегчают скопление паров электролита внутри батареи, что приводит к быстрому выходу из строя его рабочих элементов.

Клемма аккумулятора является либо положительной, либо отрицательной. Положительная клемма имеет больший размер, поэтому выполнить правильную установку батареи не составит никакого труда даже новичку. Если подсоединить неправильно аккумулятор, то есть перепутать плюс и минус, тогда можно повредить всю электрическую цепь.

Происходящие электрохимические реакции приводят к медленному износу активных элементов батареи, в частности, отрицательные электроды окисляются и становятся толще, а положительные электроды восстанавливаются и утончаются. По этой причине при покупке аккумулятора для автомобиля всегда следует обращать внимание на гарантийный срок службы устройства.

Аккумулятор может работать в ограниченном температурном диапазоне и плохо переносит низкие температуры, поэтому уход за ним состоит в периодических проверках напряжения на его клеммах и его механической целостности. Важно следить за наличием в батареи электролита для кислотных аккумуляторов и составом его.

Концентрация кислоты

Основным компонентом электролита автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ) является концентрированная серная кислота. Но на чистой серной кислоте устройство работать не может, поэтому в составе автомобильного электролита также присутствует дистиллированная вода. Государственный стандарт ГОСТ 667–73 регулирует качество серной кислоты, поставляемой для АКБ. Важность соблюдения этого ГОСТа связаны с резким снижением срока службы устройства в случае использования грязной серной кислоты.

Плотность серной кислоты равна 1,84 г/мл, рабочее же значение плотности электролита составляет 1,3 г/мл. Следует знать, что при приготовлении электролита выделяется большое количество теплоты, поэтому не нужно забывать правило, что следует всегда лить кислоту в воду, и ни в коем случае наоборот.

Электролит, плотность которого лежит в пределе 1,07 — 1,30 г/мл, считается пригодным для работы. Этому пределу плотности соответствует концентрация h3SO4 27−40%.

Правила эксплуатации

Свойства электролита достаточно чувствительны к смене температурного режима окружающей среды, поэтому в зонах с умеренным климатом рекомендуется проверять его состояние два раза в год: в конце осени и в конце весны.

Измерение плотности

Плотность является важной характеристикой кислотного электролита, состав которого определяет ее величину. Прибор, которым измеряется плотность электролита, называется ареометром, который можно купить в любом автомагазине. При его использовании следует учитывать температуру окружающей среды и связанный с ней поправочный коэффициент.

Следующая таблица демонстрирует поправочные коэффициенты к полученным показаниям ареометра в зависимости от температуры (градусы Цельсия):

• от -40 до -26: -0,04;
• от -25 до -11: -0,03;
• от -10 до +4: -0,02;
• от +5 до +19: -0,01;
• от +20 до +30: 0,00;
• от +31 до +45: +0,01.

Помимо ареометра, для записи измеренных результатов рекомендуется заранее приготовить чистый лист бумаги и карандаш. Проверку необходимо проводить в каждом элементе батареи отдельно.

Следующие шаги объясняют порядок действий:

1. Первым делом следует открыть каждую емкость в батарее, плотность электролита в которой должна быть измерена.
2. Предназначенную для измерения часть ареометра нужно поместить в электролит.
3. Грушей прибора следует забрать некоторую порцию электролита так, чтобы поплавок ареометра начал плавать.
4. В месте соприкосновения специального стержня и жидкости следует смотреть настоящие показания измеряемой величины.
5. Полученный результат записать, а затем провести аналогичные действия для оставшихся емкостей батареи.

Плотность является физической величиной, размерность которой определяется как г/см3. В случае электролита после проведенных измерений следует удостовериться, что ее колебания во всех элементах АКБ не превышают 0,2−0,3 г/см3. Если средняя величина плотности по всем емкостям АКБ лежит ниже установленного значения в паспорте, тогда необходимо зарядить аккумулятор.

При уходе за аккумулятором и контроле плотности электролита необходимо иметь в виду температурный режим. Так, в холодное время года следует поддерживать более высокие значения этой величины (1,30 г/см3), так как она обеспечивает более низкую температуру замерзания жидкости. Например, если значение плотности лежит ниже 1,1 г/см3, то в электролите могут появляться кристаллики льда уже при температуре -6 °C. Летом же лучше снижать плотность заряженной батареи до уровня 1,23 г/см3, поскольку чем она ниже, тем дольше прослужит устройство.

Зимой при низких температурах воздуха рекомендуется снимать аккумулятор с автомобиля и заносить его в помещение, в котором следует проводить все контролирующие замеры электролитических параметров. Кроме того, для эксплуатации электроприбора в северных районах страны следует приобрести специальный контейнер-рубашку, который позволяет сохранять тепло корпуса АКБ.

Уровень жидкости

Еще одной ключевой характеристикой аккумуляторной батареи, за которой необходимо следить регулярно, является уровень электролита в каждом элементе. Согласно общим рекомендациям, он не должен быть ниже 1−1,5 см верхнего края пластин.

Перед измерением уровня электролита в каждой секции батареи следует поставить электроприбор на горизонтальную поверхность. После этого рекомендуется взять стеклянную трубку длиной 25−30 см и диаметром 5−6 мм, опустить ее на дно измеряемой банки, закрыть свободный конец трубочки большим пальцем, чтобы предотвратить спад жидкости в ней при вытягивании из банки, а затем вытянуть ее из электролита и любой линейкой измерить уровень.

Эту операцию можно провести с помощью обычного листа бумаги, который следует свернуть в трубочку и опустить на дно измеряемой емкости. При последующем измерении линейкой мокрого отпечатка на листе следует учесть величину погрешности, возникающую из-за капиллярного эффекта.

Если при измерениях обнаружен недостаток жидкости в какой-либо емкости батареи, тогда следует в нее добавить нужное количество дистиллированной воды.

Делать это следует осторожно, небольшими порциями, поскольку вода, попадая в кислоту, вызывает большое выделение теплоты и вскипание. Добавлять следует именно воду, а не электролит, в противном случае можно серьезно повредить электроприбор.

Подготовка электролита и батареи

Если старый аккумулятор вышел из строя и пришло время купить новый, то можно поступить двумя способами: во-первых, можно купить уже готовый залитый в АКБ электролит, во-вторых, можно приобрести сухозаправленную батарею и самостоятельно выполнить ее заливку. Первый способ рекомендуется для новичков, ко второму же методу следует прибегать, если прибор будет эксплуатироваться в каких-либо экстремальных условиях.

При подготовке раствора самостоятельно необходимо следующее:

1. Канистра с дистиллятом, которая продается в каждом автомагазине, приобрести эту воду можно и в аптеке.
2. Серная кислота h3SO4. Рекомендуется приобретать ее в разбавленном виде, то есть с плотностью 1,40 г/см3. Реже используется концентрированная кислота с плотностью 1,84 г/см3.
3. Градуированная емкость, которую можно использовать, чтобы отмерять нужные порции жидкости.
4. При приготовлении электролита его нужно будет мешать, поэтому следует запастись трубкой из химически инертного материала, например, из стекла или керамики.
5. Резиновые перчатки, прозрачные очки, защитный фартук, старая одежда — основные средства индивидуальной защиты.

Во время приготовления раствора следует соблюдать элементарные правила химической безопасности, которые заключаются в добавлении воды в электролит не большими порциями, что может привести к вскипанию и разбрызгиванию во все стороны жидкости, а тонкой струей.

При этом трубкой рекомендуется плавно перемешивать раствор.

Аккумуляторный электролит нужного состава готовится согласно инструкции на упаковке путем смешивания кислоты и дистиллята. В ряде случаев их объемы смешиваются в равных количествах. После завершения процедуры надо будет замерить плотность ареометром.

В различных моделях автомобилей используют АКБ разного объема, вариации которого составляют от 2,6 до 3,7 л. В любом случае электролит можно приготовить с запасом, а оставшийся раствор необходимо нейтрализовать, бросив в него несколько ложек пищевой соды.

Как только рабочий раствор подготовлен, его нужно залить во все емкости батареи. Использовать для этого нужно либо стеклянную воронку, либо стеклянную кружку с удобным носиком. Процесс заполнения банок прибора следует проводить аккуратно и не спеша.

Заполнение производят до уровня, когда свинцовые пластины поднимаются над поверхностью электролита на 1−1,5 см.

Затем прибор оставляют на 3−4 часа, при этом плотность раствора может незначительно уменьшиться.

Через несколько часов после заправки АКБ заряжают. Выполняется это так: на корпусе батареи проверяется значение емкости в Ампер-часах, это число делится на 10, и полученную величину уже используют для установления тока зарядки. Например, если емкость батареи составляет 80 А*ч, тогда ток для ее зарядки равен 8 А. Заряжать следует в течение 4 часов, после чего замеряются значения плотности и уровня электролита, и если они соответствуют рабочим величинам, тогда аккумуляторная батарея готова к использованию.

Течет аккумулятор: что предпринять водителю

Потекший аккумулятор, обнаруженный водителем при открытии капота автомобиля – распространенная ситуация. Важно, что сам электролит, представляющий собой смесь серной кислоты с дистиллированной водой, при его утечке опасен для здоровья человека. Поэтому необходимо знать, по каким причинам может случиться утечка электролита и представлять, что делать, если это все-таки произошло. 

Почему протекает кислотная батарея аккумулятора?

Наибольшим спросом пользуются свинцово-кислотные аккумуляторы, составляющими которых являются свинцовый анод, оксид катода свинца и электролит в жидком виде (водный раствор с добавлением 37% серной кислоты). Свинцово-кислотные составляющие в батарее последовательно соединены, а электродвижущая сила каждой из ячеек – 2,1 В. Номинальное напряжение, генерируемое такой батареей – 12,6 В. Его достаточно для запуска работы стартера, а также для поддержания работы топливной системы:

• электронасоса;
• катушки;
• свечей зажигания движка на бензине или накапливания на дизеле.

После остановки двигателя транспортного средства АКБ также позволяет запитывать электрические механизмы. 

Автомобильные аккумуляторы – это расходники, срок эксплуатации которых чаще всего не превышает 5 лет. В ряде случаев этот период может значительно сократиться, если электролит начал протекать. К основным причинам утечки электролита относятся следующие:

• неисправный генератор;
• сульфатирование пластин, в результате которого электролит уплотняется, может закипеть;
• езда по бездорожью;
• растрескивание корпуса батареи;
• расшатанные клеммы;
• если из-за частой вибрации на аккумуляторе образовалась коррозия.

К расширению пластин и выталкиванию жидкости приводит и аномальное повышение температуры окружающей среды.

Опасность утечки электролита

Водный раствор серной кислоты с 37-процентным содержанием активного вещества несет в себе определенную опасность для здоровья водителя. Поэтому работать с потекшим аккумулятором необходимо крайне осторожно. 

• У вдыхающего пары серной кислоты возникает опасность химического отравления, появления судорог легких, внутреннего кровотечения в желудочно-кишечном тракте.
• Попадая на кожу, серная кислота ее поражает, вызывая ожоги.
• Работы по устранению протекания аккумулятора не стоит проводить рядом с открытым огнем, так как электролит взрывоопасен.

Своевременная утилизация испорченного автомобильного аккумулятора убережет от потенциальной опасности потекшего аккумулятора для вашего здоровья. В Москве можно сдать АКБ из вашего автомобиля в компанию «К-2».

Почему аккумулятор запотевает?

Когда на корпусе АКБ появляются капельки конденсата, говорят, что аккумулятор запотел. Это явление может быть спровоцировано такими факторами:

• поломка электрической сети;
• плохая вентиляция;
• порыв электрического провода;
• показатель выходного напряжения ниже нормы.

Еще одной распространенной причиной запотевания аккумулятора является привычка часто водить автомобиль на высокой скорости.

Запотевание аккумулятора может пагубно отразиться на работе батареи и, если вовремя не выявить и не устранить его причину, повлечь за собой серьезные поломки.

Что делать, если аккумуляторная батарея треснула?

При вытекании электролита из АКБ вследствие его растрескивания можно купить новую батарею или отремонтировать имеющуюся. 

Если причина его протечки – поломка выводов плюсов, то устранить течь можно, закрепив выводы шурупами.

Если повреждена крышка моноблока, самостоятельно справиться не выйдет – лучше обратиться к специалистам.

Если причина течи – в отслаивании мастики, это легко можно устранить паяльником со специальной лопаткой:

• собрать лопаткой мастику;
• расплавить ее паяльником;
• залить на место.

Еще один простой способ убрать трещину с аккумулятора:

• ножом расширяются стороны отверстия;
• поверхность обезжиривается ацетоном;
• для заклейки используется эпоксидная эмульсия со специальным веществом, способствующим затвердеванию.

Если размер трещины на пластиковом корпусе крайне мал, ее можно запаять кусочком полиэтилена.

В каком случае действует гарантия?

Всегда ли протечку аккумулятора можно рассматривать как гарантийный случай? Нет, не всегда – только если причиной поломки является брак, допущенный на производстве. Если же имели место механические повреждения аккумулятора, заменить или починить аккумулятор за счет производителя не выйдет.

Что в итоге? 

Если протечку электролита из АКБ не удалось устранить, аккумулятор следует заменить новым, а неисправный – сдать на утилизацию. Компания «К-2» принимает свинцовые аккумуляторные батареи любых видов на переработку по наиболее выгодной для своих клиентов цене. По договоренности мы выезжаем в любую точку города, избавляя вас от необходимости самостоятельно везти отработанную батарею в наш пункт приема. 

Новый электролит для литий-ионных аккумуляторов хорошо работает в холодных регионах и в холодное время года — ScienceDaily

Многие владельцы электромобилей беспокоятся о том, насколько эффективными будут их аккумуляторы в очень холодную погоду. Теперь новая химия батареи, возможно, решила эту проблему.

В современных литий-ионных батареях основная проблема заключается в жидком электролите. Этот ключевой компонент батареи переносит несущие заряд частицы, называемые ионами, между двумя электродами батареи, заставляя батарею заряжаться и разряжаться. Но жидкость начинает замерзать при минусовой температуре. Это условие сильно ограничивает эффективность зарядки электромобилей в холодных регионах и сезонах.

Для решения этой проблемы группа ученых из национальных лабораторий Министерства энергетики США в Аргонне и Лоуренсе в Беркли разработала фторсодержащий электролит, который хорошо работает даже при отрицательных температурах.

«Наша команда не только обнаружила антифризный электролит, зарядная способность которого не снижается при минус 4 градусах по Фаренгейту, но мы также обнаружили на атомном уровне, что делает его таким эффективным», — сказал Чжэнчэн «Джон» Чжан, старший химик. и руководитель группы в Аргоннском подразделении химических наук и инженерии.

Этот низкотемпературный электролит перспективен для использования в батареях электромобилей, а также в накопителях энергии для электрических сетей и потребительской электроники, такой как компьютеры и телефоны.

В современных литий-ионных батареях электролит представляет собой смесь широко доступной соли (гексафторфосфата лития) и карбонатных растворителей, таких как этиленкарбонат. Растворители растворяют соль с образованием жидкости.

Когда батарея заряжается, жидкий электролит перемещает ионы лития от катода (литийсодержащий оксид) к аноду (графит). Эти ионы мигрируют из катода, затем проходят через электролит на пути к аноду. При транспортировке через электролит они располагаются в центре кластеров из четырех или пяти молекул растворителя.

Во время первых нескольких зарядов эти кластеры ударяются о поверхность анода и образуют защитный слой, называемый границей твердого электролита. После формирования этот слой действует как фильтр. Это позволяет только ионам лития проходить через слой, блокируя молекулы растворителя. Таким образом, анод способен сохранять атомы лития в структуре графита при зарядке. При разряде в результате электрохимических реакций из лития высвобождаются электроны, которые генерируют электричество, которое может приводить в движение автомобили.

Проблема в том, что при низких температурах электролит с карбонатными растворителями начинает замерзать. В результате он теряет способность переносить ионы лития в анод при зарядке. Это связано с тем, что ионы лития очень прочно связаны внутри кластеров растворителя. Следовательно, этим ионам требуется гораздо более высокая энергия для эвакуации их кластеров и проникновения в межфазный слой, чем при комнатной температуре. По этой причине ученые искали лучший растворитель.

Группа исследовала несколько фторсодержащих растворителей. Им удалось определить состав, обладающий самым низким энергетическим барьером для высвобождения ионов лития из кластеров при минусовой температуре. Они также определили в атомном масштабе, почему этот конкретный состав работает так хорошо. Это зависело от положения атомов фтора в каждой молекуле растворителя и их количества.

При тестировании с лабораторными элементами фторированный электролит команды сохранял стабильную емкость накопления энергии в течение 400 циклов заряда-разряда при минус 4 F. Даже при такой минусовой температуре емкость была эквивалентна емкости элемента с обычным карбонатом. электролит на основе при комнатной температуре.

«Таким образом, наше исследование показало, как адаптировать атомную структуру растворителей электролитов для разработки новых электролитов для отрицательных температур», — сказал Чжан.

Незамерзающий электролит имеет бонусное свойство. Он намного безопаснее используемых в настоящее время электролитов на карбонатной основе, так как не воспламеняется.

«Мы патентуем наш низкотемпературный и более безопасный электролит и сейчас ищем промышленного партнера, чтобы адаптировать его к одной из своих конструкций для литий-ионных аккумуляторов», — сказал Чжан.

Это исследование появляется в Advanced Energy Materials . Помимо Джона Чжана, аргоннскими авторами являются Донг-Джу Ю, Цянь Лю и Минкью Ким. Авторами Berkeley Lab являются Орион Коэн и Кристин Перссон.

Эта работа финансировалась Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики, Управлением транспортных средств.

Что такое твердотельный автомобильный аккумулятор?

Аккумулятор нового поколения может питать будущие электромобили, что сделает их более практичным выбором для большего числа американцев.

Автор: Марк Хакинг, 18 октября 2022 г. людей, владение электромобилем становится все более привлекательным, особенно с ростом цен на бензин. цены в эти дни. Но для многих других, ну, они просто еще не готовы. Несмотря на все преимущества электромобилей, у них все еще есть недостатки: более высокие закупочные цены, длительное время перезарядки и беспокойство по поводу дальности поездки.

Но революция электромобилей уже началась, и технологические достижения, похоже, сделают их еще более желанными в будущем. Показательный пример: быстро заряжающийся и долговечный твердотельный аккумулятор.

Чем отличаются твердотельные автомобильные аккумуляторы?

Проще говоря, все батареи имеют два электрода: анод (также известный как «отрицательно заряженный» вывод) и катод («положительно заряженный» вывод). Большинство новых электромобилей оснащены современной технологией литий-ионных аккумуляторов. В этом типе батареи ионы лития перемещаются через жидкий электролит от анода к катоду, генерируя электрический ток, который используется для питания автомобиля.

Ключевым моментом здесь является жидкость, обратная сторона которой состоит в том, что она летучая и легко воспламеняется при определенных обстоятельствах. Это самая большая часть твердотельных батарей, которые стремятся изменить, поскольку они используют материал с твердым электролитом (например, керамику) между анодом и катодом для передачи электрического тока.

Каковы потенциальные преимущества твердотельных батарей?

Идея твердого электролита была открыта Майклом Фарадеем еще в 1830-х годах, но твердотельные батареи развивались приличными темпами только с 19-го века. 90-е. С появлением современных удобств, таких как мобильные телефоны, ускорилась идея создания меньших по размеру, более легких, более мощных и долговечных аккумуляторов. В настоящее время твердотельные батареи используются в кардиостимуляторах, носимых трекерах активности и радиочастотных идентификационных метках.

Предположим, что эти батареи попадут в электромобили. В этом случае они могли бы предложить большую плотность энергии (а значит, больший запас хода на элемент батареи), более быструю перезарядку (возможно, в четыре-шесть раз быстрее, чем обычные старые литий-ионные) и более длительный срок службы. Они также были бы безопаснее. Жидкий электролит является летучим и легковоспламеняющимся веществом, поэтому требуются дополнительные меры безопасности, чтобы ничего не вышло из строя.

Наконец, твердотельные батареи требуют меньше ограниченных ресурсов, поэтому они также могут принести пользу окружающей среде. По данным Transport and Environment, ведущей группы по защите экологически чистого транспорта в Европе, углеродный след твердотельной батареи может быть на 39% меньше, чем у литий-ионной батареи.

Кто производит твердотельные автомобильные аккумуляторы?

В отчете, опубликованном Nikkei Asia , они обнаружили, что Toyota владеет наибольшим количеством патентов на технологию твердотельных аккумуляторов. Исследование поставило Toyota с 1331 патентом на твердое первое место после 445 патентов Panasonic. Другой мировой автомобильный гигант, Volkswagen, сотрудничает с технологической компанией QuantumScape, базирующейся в Калифорнии, для разработки технологии твердотельных аккумуляторов. И BMW, и Ford вложили значительные средства в Solid Power, фирму из Колорадо, которая, похоже, набирает обороты в гонке по выводу этой технологии на рынок. Несмотря на все эти патенты, исследования и деньги, все вовлеченные игроки все еще находятся в нескольких годах от коммерчески жизнеспособного продукта. Теперь им нужно взять то, что они создали в исследовательской лаборатории, и подготовить это к массовому производству.

Когда твердотельные батареи будут доступны в электромобилях?

Твердотельные аккумуляторы еще не готовы к использованию в транспортных средствах. Они по-прежнему слишком дороги для масштабного производства, а технология требует более тонкой настройки.

Компания QuantumScape стремится к 2024 году создать коммерчески жизнеспособную твердотельную батарею, поэтому следите за появлением нового поколения электромобилей VW. Toyota планирует продать свой первый автомобиль с твердотельной батареей к 2025 году, но это будет гибрид, а затем появится полноценный электромобиль. BMW планирует создать прототип к 2025 году, а серийный автомобиль с твердотельными батареями — к 2030 году.0003

ТЕГИ

Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи стороны не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше. Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена.