Как измерить плотность аккумулятора: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Как‌ ‌проверить‌ ‌плотность‌ ‌электролита‌ ‌аккумулятора‌

Если у автомобиля неисправный аккумулятор, то ездить на нем не рекомендуется. Профессиональные водители прекрасно понимают, какие проблемы за собой несет севшая акб. Чтобы избежать во время езды нештатных ситуаций, необходимо своевременно обслуживать аккумулятор. Для этого требуется знать, как измерить плотность электролита в аккумуляторе. Повышенные и пониженные показатели существенно уменьшают эффективность работы батареи.

Что такое плотность?

Свинцовые батареи включают в себя несколько элементов, одним из которых является электролит. Он представлен в виде серной кислоты, в составе которой присутствует дистиллированная вода. Воду добавляют в электролит из-за того, что концентрированная кислота имеет свойство растворять металлы. Разбавляют ее до такого состояния, чтобы состав не смог разрушить свинец. Плотность кислоты и воды разная — 1,84 г\\Мл и 1 г/мл соответственно.

Электролиз проходит сильнее, если плотность высокая, при этом разрушение свинца проходит еще быстрее. Для аккумуляторов, эксплуатируемых в разных условиях, должна быть своя плотность в диапазоне от 1,25 г/мл и выше. Также электролит можно купить и довести до требуемых значений.

В процессе эксплуатации акб и при постоянном недоразряде на пластинах формируется налет кислоты со свинцом. Иными словами происходит сульфация, которая негативно влияет на работоспособность батареи. Интенсивность электролиза становится низкой. При попытке подзарядить аккумулятор происходит кипение вещества.

Какой должна быть?

С точностью сказать, какой должна быть плотность акб нельзя, поскольку это значение зависит от климата. Если эксплуатация проходит в умеренном климате, то плотность электролита должна соответствовать 1,25-1,27. При работе в холодных регионах это значение должно быть выше на 0,01, а в жаркой местности — ниже на 0,01. Самой высокой должна быть плотность в аккумуляторе в регионах с экстремально низкими температурами (до – 50°С). Каждому автовладельцу стоит знать, что чем ниже плотность в заряженном акб, тем больше он проработает.

Как уже было выяснено, плотность электролита влияет на состояние батареи и на срок ее службы. Если автолюбитель имеет обслуживаемую акб, то он может замерить значение с помощью специального прибора. Но поднимать параметры своими руками не стоит, иначе есть риск испортить пластины.

К примеру, многие автолюбители доливают кислоту, не зная, что ее молекулы находятся и в растворе, и на пластинах. После процедуры зарядки молекулы открепляются и восполняют недостаток кислоты в веществе. Если произвести долив, то кислоты станет чрезмерно много, что приведет к разрушению пластин.

Подготовительная работа

Прежде чем произвести измерение плотности электролита в аккумуляторе самостоятельно, необходимо подготовиться.

Водителю нужно знать следующие нюансы работы:

Для работы стоит использовать средства защиты.

Перед измерением следует убедиться, что раствор присутствует. Если его мало, то доливают воду.

Уровень плотности измеряют только после осмотра устройства со всех сторон.

Клеммы стоит очистить от грязевого налета с помощью наждачки, щетки.

Иногда требуется произвести демонтаж акб, отключить клеммы и фиксирующие пластины. Перед выключением акб нужно также деактивировать электроприборы и систему зажигания. Чтобы в банки не попала грязь, аккумулятор очищают тряпкой.

Техника безопасности при проверке

Во время проверки плотности идет работа с кислотой. При несоблюдении техники безопасности водитель может получить кожные ожоги. Чтобы провести процедуру правильно, необходимо следовать рекомендациям:

Работать в специальной одежде, которую не жалко выбросить.

Замеры производятся только в резиновых перчатках.

При приготовлении электролита возможно потребуются защитные очки.

Помещение желательно чтобы было вентилируемое.

Делая замеры, водителю не стоит курить, поскольку кислота взрывоопасна из-за содержания водорода.

Ареометр — это?

Ареометр — прибор, работа которого основывается на законе Архимеда. Иными словами, это устройство помогает исследовать плотность электролита после погружения его в жидкость. Что касается плотности, то она представляет собой удельный вес кислоты и воды по отношению к общему объему.

Ареометр различается по видам, водителю потребуется автомобильный вариант. Его конструкция включает в себя трубку, резиновую грушу, пипетку и сам прибор. Пипетка прикреплена к трубке так, чтобы она доставала до пластин. Внутри трубки — ареометр, который также состоит из трубки, на конце которой находится груз. Другой конец трубки превращается в узкую палочку с измерительной шкалой на поверхности. Резиновая груша прикреплена с другого конца корпуса.

Как использовать для проверки ареометр?

Водители, которых интересует, как замерить плотность электролита в аккумуляторе, должны знать некоторые условия для создания правильных измерений. Перед процедурой нужно убедиться, что аккумулятор заряжен полностью, но после подзарядки замерять плотность запрещено. Значения прибора придется корректировать, отталкиваясь от t электролитической жидкости. Самыми правильными параметрами будут те, что были выполнены при t раствора в +27°С.

Инструкция по измерению плотности прибором:

Для начала нужно собрать ареометр, то есть соединить корпус с пипеткой, туда же помещают денсимер и закрывают с обратного конца грушей.

Плотность замеряют в каждой банке. Пипетку устанавливают внутрь и в ареометр набирают кислоту. Для получения информации не потребуется много жидкости.

Показания прочитать можно, если взглянуть на шкалу прибора и место, где она пересекается с поверхностью жидкости.

Главное, разобраться, в каких измерениях на шкале отмечены значения. Бывают приборы с показаниями г/см3 и кг/см3.

Можно ли обойтись без прибора?

Если в наличии ареометра не оказалось, то проверку плотности осуществляют мультиметром. Сначала нужно собрать инструмент, подключив к корпусу провода с крокодилами. Тестер переключают на режим вольтметра, переводя переключатель на 20В. После этого прибор начнет демонстрировать значения ниже этого.

После этого кабеля присоединяют к выходам акб, то есть черный соединяют с отрицательной клеммой, а красный — с положительной. Далее нужно промониторить значения напряжения и сравнить информацию с «нормой». Заряженный аккумулятор покажет 12,7 вольт. Если значения ниже, то это говорит о том, что плотность ненормированная. В этой ситуации нужно дальнейшая диагностика акб или его замена.

Измерение самодельным устройством

Если у водителя нет ни ареометра, ни мультиметра, ему стоит соорудить прибор самостоятельно. Главной деталью устройства в обоих случаях является поплавок. Вместо емкости часто используют пробирку. Ее наполняют крупой или сыпучей смесью, а в качестве груза берут свинцовый кусок металла.

Емкость помещают в воду и отмечают «1» место, где возникнет уровень. Цифра означает, что жидкость обладает плотностью 1. Для дальнейшей «разметки» потребуется провести замеры с жидкостью более высокой плотности.

В результате, для проверки плотности электролита в аккумуляторе потребуется провести те же самые действия, что и со специальными приборами.

Проверка плотности в необслуживаемом акб

Необслуживаемый аккумулятор представляет собой батарею, у которой нет пробок для залива растворов. Получается, что автовладелец не имеет возможности заполучить доступ к банкам. Однако существует один способ, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, не открывая банки.

Для начала водителю нужно открутить глазок индикатора жидкости, находящийся на крышке. Замер осуществляют через отверстие. Но полученные результаты будут соответствовать только одной банке. Из-за конструкции акб повысить плотность не получится никакими способами. Замеры в необслуживаемом аккумуляторе проводятся теми же самыми приборами.

Чаще всего повышение плотности осуществляют через ЗУ (зарядное устройство). Суть процедуры заключается в том, чтобы с помощью подачи минимального тока восстановить плотность электролитической жидкости. АКБ устанавливают на зарядку и ожидают до 3 суток. За это время излишки влаги выпарятся, увеличивая плотность.

Типичные неисправности

Прежде чем проверять значения плотности и повышать (понижать) ее, необходимо изучить типичные неисправности акб.

К ним относят:

Осыпание. Иногда пластины осыпаются. Об этом свидетельствует присутствие на дне хлопьев или кусков свинца. Восстановить устройство не получится. Требуется замена.

Низкая плотность жидкости. При обнаружении низких показателей, необходимо повысить их всеми доступными способами, а затем оценить состояние акб.

Короткое замыкание. Если пластина внутри акб коснется дна, то батарея работать не будет. Обычно это происходит из-за большого количества осадка. Аккумулятор требует замены, поскольку выдать больше 10 вольт без нагрузки не сможет.

Всех этих проблем можно избежать, если правильно эксплуатировать батарею.

Какой ареометр купить в РФ?

Автомобильные ареометры также подразделяются на несколько видов по назначению. К примеру, с их помощью измеряют показатели антифриза. Рассмотрим, какие ареометры предназначены для определения плотности электролита.

Jonnesway AR030001 — тайваньское изобретение с трехцветной шкалой. Прибор устойчив к агрессивной среде, герметичен и имеет небольшой вес. Отличается высокой стоимостью.

Heyner PREMIUM 925 010 — качественный прибор с пластиковым корпусом, определяющий плотность при минимальном количестве электролита.

AUTOPROFI АКБ BAT/TST-118 — российская разработка с небольшим весом и простым управлением. На корпусе имеется цветная шкала. Разобраться в использовании сможет даже новичок. Долговечный прибор по мнению большинства пользователей.

JTC 1041 — тайваньское бюджетное устройство, определяющее степень зарядки и плотность электролита.

Вымпел АР-02 5002 — бюджетное российское изобретение. Его главным преимуществом является наличие стеклянной колбы. Способен проработать ни один десяток лет благодаря стеклу, которое не мутнеет.

Эксперты советуют покупать ареометры со стеклянной колбой, которая будет устойчива к органическим соединениям. Пластик также способен выдерживать агрессивную среду, но со временем он тускнеет. Для начинающих водителей понадобится прибор с цветной шкалой, для профессионалов — цифровая.

Заключение

Измерить плотность электролитической жидкости не так сложно, если использовать специальные инструменты. Во избежание получения ожогов, эксперты советуют надевать средства защиты, в том числе очки и перчатки. Если под рукой нет ареометра или мультиметра, то можно смастерить прибор самостоятельно. Однако для частых замеров лучше приобрести прибор отечественного или тайваньского производства. На рынке представлен широкий выбор моделей из разных ценовых категорий.

Как проверить плотность аккумулятора и уровень электролита

Иногда владельцы автомобилей спрашивают о том, как проверить плотность аккумулятора. Если выражаться корректнее и точнее, речь идет о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, уровень электролита в батарее измеряется в том случае, если АКБ относится к категории обслуживаемых. Для того чтобы научиться делать это самостоятельно, как в гараже, так и в домашних условиях, нужно знать о том, что представляет из себя жидкий электролит и как устроена внутри обслуживаемая автомобильная батарея.

Что находится внутри АКБ

Внутри аккумуляторной батареи автомобиля в определенной последовательности расположены шесть отсеков, или «банок». Каждый отсек имеет свинцовые пластины с положительными и отрицательными зарядами. «Банка» устроена герметично, и ее контакт с другими элементами происходит через общее полярное соединение.

Уровень напряжения в каждом отсеке АКБ составляет 2, максимум — 2,1 вольт. Все элементы соединяются друг с другом в последовательную электрохимическую цепь, имея на выходе общее напряжение 12 вольт.

Благодаря тому, что каждая «банка» заполнена особым химическим соединением, имеющим жидкую консистенцию, автомобильный аккумулятор обладает способностью накопления и отдачи электрического заряда. Эта жидкость получила название «электролит», а такие простые теоретические знания из области физики и химии помогут разобраться в том, как проверить плотность аккумулятора (точнее, электролита) правильно.

Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости

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

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

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

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

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

Принцип работы аккумуляторной батареи

Чтобы знать, как правильно измерять уровень электролита, важно помнить — любая АКБ работает по цикличному принципу. Вначале она осуществляет накопление заряда внутри, а затем, при запуске двигателя, начинает его постепенно отдавать автомобилю, приводя его в движение. При отдаче заряда аккумулятором кислота выделяет те самые сульфаты (соли), оседающие на пластины «банок». А в «банках» происходит образование воды. Это приводит к тому, что уровень электролита значительно снижается.

Что потребуется сделать в данном случае:

когда уровень плотности выше требуемого, нужно разбавить электролит дистиллированной водой;
когда плотность снижается, батарея срочно нуждается в полноценной зарядке в течение, как минимум, 10-12 часов.

Как проверить электролит и измерить его плотность

Перед тем как проверить электролит в аккумуляторе, очистите его поверхность от грязи и пыли, чтобы при снятии крышек с батарейных отсеков они не попали внутрь. Возьмите тонкую трубку из стекла, ее диаметр может составлять от 4 до 5 миллиметров. Теперь нужно опустить трубку в отсек до конца, так, чтобы она коснулась его дна. Отверстие можно закрыть с помощью пальца (предварительно не забудьте обезопасить себя, надев технические перчатки!).

Достаньте из банки трубку: в нее должно попасть небольшое количество электролитической жидкости. Ориентируйтесь на ее высоту — сколько места она занимает в трубке. Если высота жидкости 10-15 миллиметров — плотность в пределах нормы, а когда уровень больше, либо меньше — плотность необходимо откорректировать.

Перед тем как приступить к корректировке плотности, нужно произвести ее точные замеры — в каждом аккумуляторном отсеке по отдельности, так как они между собой не сообщаются. Обязательно зарядите АКБ перед измерением, иначе результаты могут оказаться неверными. Кроме этого, незадолго до процесса батарею нужно на 3-4 часа оставить в помещении с комнатной температурой (от 20°С, можно чуть выше). Ведь химическая жидкость имеет прямую зависимость от температурного фактора.

Для измерения уровня плотности электролита применяется такой простой инструмент, как ареометр. Его еще иногда называют более сложным словом — денсиметр. Но по сути это одно и то же. Ареометр состоит из наконечника, поочередно опускаемого в аккумуляторные отсеки, колбы, резиновой груши для отсасывания жидкости и шкалы измерений, которая расположена внутри колбы.

Алгоритм действий проверки будет таким:

вытрите наконечник насухо чистой тряпочкой;
опустите его в аккумуляторный отсек;
резиновой грушей наберите небольшое количество жидкости;
следите за «поведением» электролита: когда он перестанет двигаться — замерьте плотность по шкале;
слейте жидкость обратно в «банку».

Как видите, техника снятия показаний очень проста. Главное — не забывать защитить руки с помощью перчаток.

Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

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

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

Измерение плотности ареометром

Любой автолюбитель, который ответственно относится к уходу за своим авто, должен обращать тщательное внимание на электрическую составляющую машины, а в частности на аккумулятор. Мы не устанем повторять о том, что периодически контролируя состояние Вашей батареи, Вы продливаете её срок службы в разы! Одной из важнейших характеристик, по которой можно судить о состоянии АКБ является плотность его электролита. Итак, давайте сегодня разберем измерение плотности ареометром. Вы убедитесь что это совсем не сложно и возможно станете чаще уделять этому внимание в будущем.

Следует так же отметить, что существует два типа стартерных аккумуляторных батарей: обслуживаемые и необслуживаемые АКБ. Подробно различия между ними мы рассматривали в этой статье. Сейчас же хочу обратить Ваше внимание, что измерение плотности электролита ареометром возможно произвести только в обслуживаемых аккумуляторах.

Рекомендую все процедуры связанные с электролитом проводить в защитной одежде и очках.

Уровень электролита в аккумуляторе

Итак, мы имеем обслуживаемую батарею. Перед тем как измерять плотность, нам нужно проверить уровень жидкости в секциях АКБ. Сначала открутим крышки каждой банки аккумулятора (предварительно нужно протереть верхнюю крышку корпуса батареи, что бы внутрь секций не попала грязь). Далее нам понадобится прозрачная трубка что бы измерить уровень электролита. Как это делается описывалось уже не однократно. Напомню, что уровень должен быть на 10-15 мм выше пластин батареи. Если в каких то секциях он ниже, доливаем до уровня только дистиллированной водой.

Измерение плотности электролита

Производить измерение плотности следует при температурах 20-25°С. Такое показание считается более точным, в замеры при других температурах необходимо вносить поправки. Также диагностика проводится только когда АКБ полностью заряжена.

Итак, когда уровень электролита доведен до нормы и температура аккумулятора близка к комнатной, можно измерять плотность ареометром.

Для измерения плотности используется специальный прибор – ареометр. Ареометр – это такая стеклянная колба, внутри которой есть поплавок со шкалой, а на конце трубки имеется груша для всасывания электролита.

Вставляем наш измерительный прибор в каждую из секций аккумулятора поочередно и измеряем плотность жидкости. Поплавок внутри ареометра будет всплывать и по шкале вдоль линии жидкости мы должны зафиксировать результат. Нормальной считается плотность 1,27 г/см³. Ну конечно в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи плотность может немного снижаться, так как происходит некий износ свинцовых пластин АКБ. Но она не должна быть ниже 1,24 г/см³ во всех секциях для старого заряженного аккумулятора.

Также, важнейший момент – это равномерность показаний. При измерении плотности ареометром показатели в каждой отдельной секции не должны отличатся более чем на 0,01 г/см³. Это крайне важно! Если в какой-то из банок аккумулятора показание плотности ниже на 0,02, 0,03 и т.д. от остальных это первый знак, что эта банка «отстает».

Если Вы произвели измерение плотности ареометром и показания, полученные Вами, указывают на проблему: низкая плотность, чрезмерно высокая плотность или неравномерная плотность во всех банках, не рекомендуется самостоятельное устранение такого рода неполадок. Для решения подобных проблем следует обратиться к специалистам в области аккумуляторных батарей. Попытки самостоятельно выровнять или поднять плотность электролита, скорее всего, закончатся плачевно для Вашей батареи.

Проводите плановое измерение плотности электролита ареометром и общую диагностику аккумулятора каждые 3 месяца. При необходимости ремонта сразу обратитесь в сервисный центр. Эти нехитрые советы смогут реально продлить срок службы Вашего аккумулятора и сэкономить Вам деньги.

Также на эту тему:

Как правильно измерить плотность электролита аккумулятора? 2 способа проверки и 5 полезных советов

Автомобиль с плохим аккумулятором не является надёжным транспортным средством. Опытные водители знают, что такое «севший» аккумулятор, и к каким неприятностям это в итоге приводит. Чтобы не случалось неприятных сюрпризов в дороге, АКБ нужно правильно и вовремя обслуживать — в том числе знать и о том, как самостоятельно проверить плотность аккумулятора.

Содержание статьи

Неисправности батареи

Большинству водителей знаком надрывный вой стартера или щёлканье, а то и вовсе тишина под капотом машины во время запуска двигателя. Этот неприятный момент связан со следующими неисправностями:

Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
Неисправность втягивающего реле стартера.
Предельный износ втулок стартера.
Неисправность обмоток стартера.
Низкое напряжение в цепи из-за разряженного аккумулятора.

Последняя причина, как правило, наиболее вероятная. Самым логичным ходом станет проверка плотности электролита в аккумуляторе. От чего она зависит:

От климатической зоны.
От времени года.

Для того чтобы правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать её значение и иметь прибор, который называется ареометр.

Узнать правильную плотность просто — существуют специальные нормы. Средний их показатель составляет 1,24 — 1,29 кг/дм 3. Более точно:

холодные регионы — 1,27 — 1, 29 г/дм 3, летом и зимой;
средняя полоса — 1,25 — 1, 27 г/ дм 3;
тёплые районы — 1,23 — 1, 25 г/ дм 3.

Следует не реже одного раза в три месяца производить проверку плотности аккумулятора. Даже небольшое отклонение от нормы требует немедленного дозаряда батареи.

За показателями нужно внимательно следить — для того, чтобы АКБ проработала как можно дольше и не подводила владельца в самый ответственный момент. Особенно она «не прощает» халатного к себе отношения в зимний период. Дело в том, что на морозе теряется её ёмкость, и порой даже один неудачный пуск двигателя ведёт к разрядке АКБ.

Имея простейший прибор, проверить плотность аккумулятора в домашних условиях не представляет особого труда.

Плотность — плотностью, но и за уровнем электролита надо следить не с меньшим вниманием, особенно летом, когда аккумулятор выкипает более интенсивно.

Очень много мнений относительно уровня электролита в батарее:

Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
Третьи вообще не заглядывают под пробки аккумулятора — до того самого момента, когда перестаёт крутить стартер, что частенько вызывает у таких горе-владельцев неподдельное удивление.

Есть аккумуляторы, у которых имеется метка на корпусе, указывающая уровень электролита. Пользоваться ею не очень удобно, да и на точные показатели надеяться не приходится. Здесь поможет проверенный «дедовский» метод: стеклянная трубка с наружным диаметром 5 − 6 мм. На её корпус в нижней части следует нанести риски, указывающие правильный уровень электролита (согласно паспортным данным батареи). Трубка опускается в каждую банку поочерёдно, до упора в сетку сепаратора. Далее пальцем затыкается верхняя сторона трубки, и приспособление вынимается из банки, не отпуская пальца. Жидкость останется в трубке, и будет виден точный её уровень.

Если уровень низкий, следует понемногу наливать дистиллированную воду в банку, производя после каждой доливки контрольный замер. Если уровень слишком высок, что тоже не является правильным показателем, то с помощью ареометра лишняя жидкость откачивается. Этот способ является самым надёжным.

Необходимость зарядного устройства

Этот очень нужный прибор для содержания батареи в исправности, его необходимо иметь каждому автовладельцу. С помощью этого прибора можно всегда дозарядить АКБ, не прибегая к услугам СТО или местных «умельцев».

Имея правильный прибор с амперметром, водитель прекрасно сделает это сам. Порядок действий зарядки батареи:

Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
Включить устройство.
Установить зарядный ток. Его величина должна соответствовать десяти процентам от ёмкости АКБ. Например: если ёмкость батареи составляет 60 а/ч, то ток должен быть 6 ампер, 63 — то 6, 3 а/ч.

Время зарядки напрямую зависит от степени разряда, который определяется проверкой плотности аккумулятора ареометром. На шкале обозначен процент разрядки. К примеру, батарея разряжена на 50% и имеет паспортную ёмкость 50 а/ч. Из этого следует, что надо дозарядить недостающие 25 а/ч. Если заряжать батарею током в два ампера, то на это понадобится двенадцать с половиной часов, а если показатель тока четыре ампера — шесть часов 15 мин. и т. д.

Принцип прост и понятен, если бы не одно «но»: каждая АКБ имеет свой неповторимый «норов», особенно когда она уже далеко не новая. Она берёт зарядку по-разному: быстрее или медленнее.

Доливка жидкости

Многие «светлые головы» горячо советуют в случае сильной разрядки батареи доливать в неё серную кислоту, что является недопустимым. Кислота не сразу смешается с оставшейся жидкостью, и для этого надо заряжать АКБ. Тем временем агрессивная жидкость будет интенсивно разъедать пластины, «съедая» заодно и активную массу — порошок, нанесённый на них.

Если же долить электролит, то последствия не будут такими плачевными, но такая жидкость также плохо повлияет на состояние аккумулятора.

Доливать рекомендуется только воду. Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.

Если плотность чересчур велика, нужно откачать ареометром жидкость, а потом долить дистиллированную воду. Далее производить зарядку малым током, не забывая о периодическом контроле плотности электролита.

Если электролит подлежит замене, нужно приготовить новый. Для правильного приготовления в стеклянную или кислотостойкую пластиковую ёмкость вначале наливается дистиллированная вода, а потом, тонкой струёй, кислота.

Добавляя кислоту малыми порциями, нужно часто проверять плотность электролита, доведя её до нужной величины, в зависимости от региона проживания и сезона.

Техника безопасности

Во время работы с кислотой или проверки плотности аккумулятора нужно соблюдать осторожность:

Работать только в спецодежде, которую не жалко выбросить. Даже электролит, не говоря уже о концентрированной кислоте, легко приводит любую одежду и обувь в плачевное состояние.
Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
Защитные очки тоже не помешают, особенно при приготовлении электролита, когда опасность попадания этой агрессивной жидкости в глаза особенно велика. Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.
Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.

Во время подобных работ курить запрещается. Важно помнить о том, что кислота состоит из водорода, который взрывоопасен, и это особенно вероятно тогда, когда проводится обслуживание большого числа АКБ.

Заряжая батарею, нужно обязательно проверить чистоту вентиляционных отверстий в пробках всех банок, а ещё лучше — вывернуть их полностью.

Батарею нужно беречь от ударов.

Нельзя переворачивать АКБ вверх дном, особенно если батарея уже «в возрасте». Осыпавшаяся активная масса, доселе мирно покоившаяся на дне корпуса, замкнёт пластины. Прикрепляя аккумулятор к его штатному месту, следует помнить о том, что он не любит коротких замыканий, которые возникают вследствие неосторожной работы с ним.

Вывод

Проверка плотности электролита в аккумуляторе — залог долгой и надёжной эксплуатации батареи. Проводя регулярные измерения, водитель заботится не только о надёжности своего автомобиля, но и состоянии своего кошелька.

Плотность электролита в аккумуляторе — способы повышения плотности электролита

Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.

Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:

Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см³. Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%. Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.

Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.

Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см³, если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см³. Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см³, иначе потребуется их корректировка.

Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.

Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см³	Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см³
-55…-41	-0.05	+5…+19	-0.01
-40…-26	-0.04	+20…+30	0
-25…-11	-0.03	+31…+45	+0.01
-10…+4	-0.02	+46…+60	+0.02

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

Плотность электролита при 25 °С, г/см³	Температура замерзания, °С	Плотность электролита при 25 °С, г/см³	Температура замерзания, °С
1.09	-7	1.22	-40
1.10	-8	1.23	-42
1.11	-9	1.24	-50
1.12	-10	1.25	-54
1.13	-12	1.26	-58
1.14	-14	1.27	-68
1.15	-16	1.28	-74
1.16	-18	1.29	-68
1.17	-20	1.30	-66
1.18	-22	1.31	-64
1.19	-25	1.32	-57
1.20	-28	1.33	-54
1.21	-34	1.40	-37

Причины изменения плотности электролита

Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.

Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см³). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Как поднять плотность электролита

Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0.5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.

В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.

Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.

Как измерить плотность электролита – видео

Как проверить плотность аккумулятора

На чтение 3 мин. Просмотров 723

Автомобильный аккумулятор – это источник тока, который используется для обеспечения энергией различного оборудования, в том числе стартера для запуска двигателя. Это крайне важный элемент, которому многие водители не уделяют должного внимания. В целом конструкция аккумулятора довольно простая и состоит из внешней части или корпуса, внутри которого находятся электроды, шины и сепараторы-конверторы. Сверху размещена крышка с клеммами и выходными отверстиями. Помимо всего прочего, аккумулятор включает в себя электролит, без которого работать он не будет.

Электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты, содержащейся в доле 1.25 к 1. Параметр 1.25 и является плотностью электролита аккумулятора. От этого показателя напрямую зависит работоспособность батареи, ведь чем он выше, тем лучше состояние АКБ и тем ниже температура ее замерзания. Отслеживая плотность электролита можно контролировать состояние устройства и заряжать его при необходимости. Сегодня мы поговорим о том, как правильно проверить плотность электролита и можно ли это сделать в домашних условиях.

Если плотность электролита упала существенно ниже нормы, то это может свидетельствовать о глубоком разряде аккумулятора или возникновении проблемы с какой-то ячейкой. Иногда возникает ситуация, когда АКБ не держит заряд. Как правило, проблема заключается в электролите и в его концентрации.

Крайне важно поддерживать нормальное состояние электролита в батарее, причем в зависимости от определенного климата будут колебаться и значения параметра. В холодном климате плотность электролита должна быть 1.27-1.29 г/см. куб. В регионах с более теплой погодой плотность может составлять 1.23-1.25 г/см. куб.

Особенности проверки состояния электролита

Довольно часто неопытные автолюбители сталкиваются с проблемой, когда длительный перезаряд приводит к закипанию и испарению электролита. В таком случае рекомендуется доливать дистиллированную воду. При этом крайне важно не забыть проверить уровень электролита, поскольку он напрямую влияет на работу аккумулятора. Дело в том, что в процессе кипения испаряется не только вода, но и кислота, а это создает неоптимальное соотношение веществ. Это неизбежно приведет к ухудшению состояния АКБ и его работы.

Чтобы проверить плотность электролита, необходимо использовать прибор под названием денсиметр, который состоит из следующих элементов:

Стеклянная трубка.
Ареометр.
Наконечник и резиновая груша.

Процедура замеров происходит следующим образом: находим заливное отверстие аккумулятора и вставляем в него наконечник денсиметра. После этого с помощью груши набираем вещество внутрь корпуса. Далее оставляем прибор в спокойствии, причем ареометр должен плавать в жидкости и не касаться стенок.

Если у вас нет денсиметра, то можно попытаться проверить плотность другим способов – с помощью вольтметра. Для этого нужно подключить устройство к клеммам и измерить напряжение, которое должно находиться в пределах от 11.9 до 12.5 В. Далее нужно включить зажигание и раскрутить мотор до 2500 оборотов. При этом уровень напряжения должен подскочить к 13.9 В, но не превышать 14.4 В. Если ничего не происходит, то это может свидетельствовать о том, что аккумулятор необходимо зарядить.

Меры предосторожности

При работе с электролитом нужно соблюдать максимальную осторожность, а все работы необходимо проводить в очках и перчатках. Помните, что если вы самостоятельно разводите электролит, то нужно вливать кислоту в воду, но не наоборот. Поскольку плотность этих веществ сильно отличается, то ошибка может стать результатом серьезных ожогов.

Помимо этого, никогда не переворачивайте аккумулятор вверх дном, поскольку это может стать причиной короткого замыкания АКБ. В общем, всегда выполняйте все операции осторожно и согласно инструкциям. Это позволит вам быть уверенным в состоянии аккумулятора на все 100%. Удачи!

Как узнать плотность аккумулятора | Хитрости Жизни

Проверить плотность аккумулятора можно с помощью ареометра или мультиметра, проанализировав рабочее значение напряжения. Перед диагностикой пользователь должен удостовериться в отсутствии дефектов корпуса батареи, которые могли бы привести к утечке жидкости.

Подготовительные работы перед проверкой уровня и плотности

Видео: как снять аккумулятор с автомобиля

Чем и как проверяют плотность электролита в аккумуляторе

Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром

Измерение плотности электролита самодельным прибором

Как измерить уровень электролита в аккумуляторе

Можно ли проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе

Видео: как поднять плотность электролита в банках АКБ

Комментарии и Отзывы

Подготовительные работы перед проверкой уровня и плотности

Перед тем как в домашних условиях определять плотность с помощью специального прибора, нужно иметь в виду, что:

Аккумулятор (АКБ) авто проверяется с использованием очков для защиты глаз и резиновых перчаток. Раствор электролита — агрессивная кислота, которая вызывает ожоги при попадании на тело.
Уровень плотности аккумуляторной батареи машины должен измеряться после визуальной проверки устройства.
Производится очистка клемм аккумулятора от окислений и загрязнений. Необходимо воспользоваться специальной железной щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой.
Прежде чем померить значение плотности жидкости в автомобильной батарее, надо убедиться в наличии электролита в банках. Если объем вещества снижен, потребуется добавить в устройство дистиллированную воду.
При необходимости осуществляется демонтаж аккумулятора. От устройства отключаются клеммы и производится демонтаж фиксирующей пластины.
Перед отключением аккумулятора в автомобиле деактивируется система зажигания, предварительно отключается работа электрооборудования и приборов.
Батарею протирают влажной и чистой тряпкой, чтобы не допустить попадания пыли в банки с электролитом.

Видео: как снять аккумулятор с автомобиля

Канал «Аккумуляторщик» в своем видеоролике подробно рассказал о нюансах демонтажа аккумуляторной батареи с автомобиля и отключения этого устройства.

Чем и как проверяют плотность электролита в аккумуляторе

Проверять уровень электролита в рабочем растворе, помимо ареометра и мультиметра, можно и самодельным прибором.

Специальное устройство для измерения плотности (ареометр) представляет собой обычную стеклянную трубку, верхняя часть которой заужена и имеет шкалу с делениями. Нижняя часть трубки широкая в ней находится дробь или ртуть, которую засыпают строго определенное количество во время калибровки ареометра. В автомагазинах такой прибор продается в наборе с резиновой «грушей» для забора электролита и мерной колбой, в которой размещен сам ареометр.

Принцип действия прибора основан на законе Архимеда, а плотность электролита определяют по глубине погружения ареометра (объему жидкости, вытесненной им), и весу устройства.

Ареометр для измерения электролита

Прежде чем проверять уровень электролита в автомобильном аккумуляторе, надо учитывать следующие правила:

батарея должна быть выставлена на ровной поверхности;
температура аккумулятора должна составить около 20-25 градусов тепла;
замер уровня плотности производится не в одной, а во всех банках;
проверка рабочей величины осуществляется не раньше, чем через десять часов с последней поездки либо через три часа после подзарядки;
аккумуляторную батарею необходимо предварительно зарядить.

Измерение ареометром

Подробнее о том, как для измерения уровня плотности пользоваться ареометром:

На отключенном аккумуляторе откручиваются все банки.
В одну из банок концом вставляется ареометр, на другом его конце располагается груша, с ее помощью делается забор жидкости. Её в устройстве должно быть столько, чтобы его поплавок свободно болтался в емкости.
Производится определение уровня плотности в соответствии с показаниями на шкале тестера. Полученные параметры записываются.
Диагностика параметра плотности повторяется для каждой банки. Все полученные параметры сопоставляются с нормированными значениями, указанными в таблице.

Плотность аккумулятора рекомендуется проверять не реже, чем каждые 15-20 тысяч километров пробега.

Фотогалерея: диагностика уровня и плотности электролита в банках

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Температура рабочей жидкости при измерении ее плотности, ºС	Поправка к показаниям, полученным в ходе тестирования ареометром, г/см3
От -55 до -41	-0,05
От -40 до -26	-0,04
От -25 до -11	-0,03
От -10 до +4	-0,02
От +5 до +19	-0,01
От +20 до +30	0,00
От +31 до +45	+0,01
От +46 до +60	+0,02

Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром

Пошаговая инструкция, которая позволит правильно замерить и узнать плотность батареи, выглядит так:

Производится сборка измерителя. Для этого к корпусу мультиметра подключаются провода с крокодилами. Сам тестер перед замером переводится в режим «вольтметра».
Поворотный переключатель на устройстве переводится в положение 20 В. В результате тестер будет показывать любые параметры ниже этого порога.
Затем кабеля соединяются с клеммными выходами аккумулятора — черный контакт идет на отрицательную клемму, красная — на положительную. Если цвет проводов одинаковый, то следует проверить маркировку непосредственно на корпусе мультиметра. На контактах, где кабеля выходят из тестера, должны быть знаки «-» и «+».
Производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными. Если батарея заряжена полностью, то рабочий параметр составит 12,7 вольт, соответственно, зарядка устройства не потребуется. В случае, если полученный параметр составил в диапазоне от 12,1 до 12,4 В, то устройство разряжено наполовину, значит, его плотность не соответствует норме. В остальных случаях требуется детальная диагностика аккумулятора и его подзарядка или замена.

Таблица: плотность электролита при проверке мультиметром

Процент заряженности	Плотность электролита, г/см3	Напряжение аккумулятора, В
100%	1,28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

Измерение плотности электролита самодельным прибором

Принцип замера зимой или летом с помощью самодельного прибора аналогичный, и такой тестер можно соорудить самостоятельно с учетом следующих нюансов:

Основным элементом ареометра является поплавок, с помощью которого производится замер.
В качестве резервуара можно использовать стеклянную пробирку или другую похожую емкость.
В пробирку насыпается пшено или другое сыпучее вещество, также можно использовать кусок свинца или другой грузик.
Затем емкость опускается в воду. В месте, где вода будет по уровень, нужно отметить цифру 1, это связано с тем, что данная жидкость имеет плотность 1 г/см3. Затем производится градуировка величин для других растворов с более высокой плотностью.

Как измерить уровень электролита в аккумуляторе

Замер уровня рабочей жидкости осуществляется так:

Первый способ — по максимальной и минимальной отметке — уровень электролита должен быть между ними.
Для второго варианта проверки пользователю необходимо открыть отверстия, в которых установлены банки и осмотреть все по отдельности. При этом следует учитывать, что объем электролита одинаковый в каждом отверстии (10-15 мм над пластинами).
Чтобы замерить этим способом нужно подготовить стеклянную трубочку, внутренний диаметр которой не превышает 5 мм. Затем открутить крышку на аккумуляторе и опустить трубку внутрь, пока она не упрется в предохранительный щиток. После этого закрыть наружное отверстие пальцем и достать трубочку. Уровень электролита в ней и является замеряемым параметром.

Можно ли проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе

Проверить уровень и плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе — по специальным индикаторам, которыми оснащены батареи. Такие метки изменяют свой цвет в зависимости от плотности и степени заряда электролита. Чтобы осуществить такую проверку, необходимо найти на корпусе индикатор, очистить от пыли и грязи и оценить его цвет.

Затем следует сравнить показания индикатора со шкалой соответствия, при этом, как правило:

зеленый цвет указывает на то, что с аккумулятором все в порядке, уровень электролита и заряд в норме;
белый — сообщает о слабом заряде и необходимости подключить зарядное устройство;
если же индикатор красного цвета, то это значит, что кислотность электролита повысилась, а уровень воды понизился.

Шкала индикаторов на аккумуляторе

Проверить уровень и плотности рабочего раствора на аккумуляторах без индикатора можно, следуя такому алгоритму:

С краю, на крышке с помощью дрели и отверстия небольшого диаметра просверливается шесть небольших отверстий. Через них пользователь сможет получить доступ к каждой банке, поэтому расстояние между ними должно быть соответствующее. Перед сверлением автовладелец должен протереть аккумулятор.
Визуально производится проверка уровня жидкости и ее добавление при необходимости. Для восполнения объема применяется дистиллированная вода. Используя ареометр, выполняется диагностика плотности рабочего раствора.
После проведения проверок пользователю потребуется восстановить герметичность. Для этого можно использовать силиконовый герметик или холодную сварку. Для того, чтобы при выполнении задачи материал не попал внутрь батареи, следует выпрямить часть пластика, продавленного при изготовлении отверстия. Это можно сделать с помощью самодельного металлического крюка.

Если корпус аккумуляторной батареи поврежден, на устройство больше не будет распространяться гарантия. Если в ходе выполнения пользователь допустит ошибку, то ресурс эксплуатации будет снижен. К примеру, грязь, попавшая в банки, снизит срок службы и разрушит пластины, установленные внутри.

Видео: как поднять плотность электролита в банках АКБ

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

Все, кто имел дело с аккумуляторными батареями, знают, что их основными характеристиками являются номинальное напряжение и емкость заряда. Но для поддержания работоспособности АКБ не менее важным является такой параметр как плотность аккумулятора. Конечно, на самом деле речь идет о плотности электролита, находящегося в аккумуляторной батарее. Но зачастую используется именно это жаргонное выражение. Контролировать концентрированность электролита так же необходимо, как и регулярно заряжать источник тока.

На что влияет плотность электролита

В большинстве аккумуляторных батарей применяются свинцовые пластины, а рабочая среда – серная кислота, разбавленная водой. Насыщенность раствора, измеряемая в грамм/см3, и является той характеристикой, которая влияет на способность аккумулятора накапливать заряд для последующей работы.

Схема устройства свинцово-кислотной АКБ

Концентрация кислоты в растворе электролита и работоспособность аккумуляторной батареи напрямую связаны между собой.

При малой плотности падает и способность источника тока накапливать ту емкость заряда, которая обеспечивает его рабочие характеристики. При малой плотности батарея быстрее разряжается и не выдает положенный максимальный ток.
Если величина этого параметра опустится ниже определенного значения, то в мороз вода в электролите может замерзнуть, и аккумулятор полностью выйдет из строя.
Но при высокой плотности резко ускоряется процесс сульфатации свинцовых пластин. Это означает, что при слабом заряде АКБ на них образуется свинцовый сульфат, который уже не преобразуется при заряде обратно в свинец. Это также приводит к уменьшению способности накапливать необходимый заряд, а с течением времени – к полному выходу батареи из строя.

Поэтому важно поддерживать значение этого параметра в соответствии с установленными и проверенными нормами. Значительное уменьшение или превышение нормативных значений не способствует продуктивной работе аккумуляторной батареи.

Холод, при котором возможно замерзание содержимого батареи, показаны на рисунке.

Точка замерзания водно-кислотного раствора в зависимости от его плотности

Нормативные показатели электролитической плотности

Наверняка многие автолюбители, знакомые с проблемами поддержания работоспособности аккумуляторов, знают цифру 1,27 г/см3. Именно такой считается оптимальная плотность, при которой кислотные аккумуляторы способны максимально реализовывать свои возможности.

Но это значение справедливо не для всех типов аккумуляторов и их рабочих назначений. К тому же оптимальная плотность меняется для разных температур, при которых приходится работать батарее. Поэтому оптимальные значения зимой и летом будут несколько отличаться.

Назначение свинцово-кислотных аккумуляторов

Стартерные АКБ предназначены для выдачи максимально возможного тока при запуске различных двигателей. Это, в первую очередь, автомобильные АКБ. Нормативное значение плотности для них 1,26 – 1,28 г/см3.
Тяговые АКБ должны обеспечивать работу электродвигателей постоянным током в течение длительного времени. Одно из их применений – электрокары и другие движущие средства на электрической тяге. Наилучшее значение плотности электролита для этих АКБ тоже находится в пределах 1,26 – 1,28 г/см3.
Стационарные АКБ применяют для питания любых электрических схем и приборов. Обычно находятся на одном месте в помещении. Для них рекомендована пониженное значение 1,22 – 1,24 г/см3.

Зависимость от температуры работы

Изменяется окружающая температура – изменяются и значения плотности водно-кислотного раствора. При возрастании температуры способность аккумуляторной батареи накапливать заряд увеличивается примерно на 1% с каждым градусом. С понижением температуры, естественно, эта способность уменьшается. Поэтому рекомендуется в холодную погоду держать АКБ при повышенных плотностных значениях, а для жаркой погоды – снижать эти показатели.

Работоспособность АКБ при различных температурах в зависимости от плотности

Конечно, никто не будет заниматься изменением при каждом скачке погоды. Просто перед наступлением холодов полезно немного увеличить аккумуляторную плотность, а перед летним сезоном – понизить ее. Кроме того, существуют нормы оптимальной плотности для районов с различным климатом. Этих нормативных значений полагается придерживаться круглый год, за редкими исключениями. Для разных регионов считается нормальной:

В холодном климате 1,27 – 1,30 г/см3
В средней полосе 1,25 – 1,28 г/см3
В теплых районах 1,22 – 1,25 г/см3

Более подробно эти нормативы указаны в таблице.

Нормативные значения плотности электролита АКБ для различных температурных условий

Как проверить плотность электролита в кислотном аккумуляторе

Для проверки этой характеристики выпускаются простые измерители, называемые автомобильными ареометрами или денсиметрами. Их работа основана применении закона Архимеда, то есть способности груза погружаться на разную глубину в зависимости от плотности жидкости. Конструктивно ареометр содержит:

Стеклянную или пластиковую колбу.
Стеклянный поплавок с грузом и нанесенными на нем делениями, соответствующими измеряемым значениям.
С одной стороны колбы одевается резиновая груша, предназначенная для засасывания электролита внутрь колбы.
С противоположной стороны – резиновый носик, через который происходит забор жидкости из заливного отверстия АКБ.

Измеряемое значение определяется по той черте на поплавке, до которой доходит жидкость, набранная в ареометр.

Автомобильный ареометр с одним поплавком

Существуют более простые ареометры, в которых в колбе находятся несколько грузиков-палочек с разным весом у каждой. На каждом грузике (или на самой колбе напротив него) нанесено соответствующее значение плотности. Результат измерения определяется по максимальному значению всплывших грузиков. Такой ареометр более дешевый, но не обладает достаточной точностью.

Автомобильный ареометр с несколькими поплавками

Само измерение ареометром проводится так:

Носик ареометра опускается в аккумулятор через заливное отверстие. Есть приборы не с резиновым, а с пластиковым носиком. В этом случае нужно погружать его в электролит осторожно, чтобы не повредить свинцовые пластины.
С помощью груши в колбу набирается электролит. Для ареометров с одним поплавком нужно контролировать количество набираемой жидкости. Ее должно быть столько, чтобы поплавок свободно плавал внутри колбы. Но нельзя набирать и много жидкости. Тогда поплавок может упереться в верхний край колбы. Показания ареометра в этом случае будут недостоверны.
После забора жидкости смотрим – напротив какой риски на поплавке находится ее уровень. Цифры рядом с риской покажут значение плотности.
Для ареометров с несколькими поплавками значение плотности определяется по всплывшим поплавочкам. Плавающий грузик с максимальным числом на нем как раз и показывает результат измерения.

Получение показаний с помощью ареометра

Для аккумуляторных батарей из нескольких элементов проверка проводится отдельно в каждой банке.

Обычная цена деления в аккумуляторных ареометрах составляет 0,01 г/см3. Но выпускаются ареометры и с более точной шкалой.

После окончания измерений необходимо тщательно промыть ареометр дистиллированной водой.

Условия, при которых следует проводить измерения

Прежде чем начать замеры концентрированности электролита, необходимо придерживаться несложных правил. А в некоторых случаях придется корректировать показания ареометра в зависимости от условий, при которых они были получены.

Самым необходимым условием является поддержание требуемого уровня жидкости в самой АКБ. Плотность будет замерена правильно, но для безопасной работы батареи необходимо будет довести уровень до нормы. А это приведет к изменению плотности.

Степень заряженности АКБ

Плотность электролита меняется при заряде/разряде аккумулятора. При разряде она уменьшается, при заряде – увеличивается. В зависимости от степени разряда аккумуляторной батареи значения меняются следующим образом.

Зависимость показаний ареометра от степени заряда батареи

Вряд ли можно точно определить уровень разряда. Поэтому сначала необходимо полностью зарядить аккумулятор, подождать несколько часов, и только потом проводить измерения.

Если с водно-кислотным раствором проводились какие-либо действия – долив дистиллированной воды или самой кислоты, то не стоит замерять плотность сразу после них. Необходимо подождать, пока долитая жидкость полностью перемешается в аккумуляторе.

Температура при проведении измерений

Калибровка стандартных ареометров ориентируется на температуру +25 °С. Для получения наиболее точных показаний замеры плотности электролита нужно проводить при такой же температуре. Зимой тестируемую АКБ надо занести в теплое место и дать ей прогреться до нужной температуры. Но не стоит проводить измерения буквально в домашних условиях. Раствор кислоты может случайно испортить мебель или одежду. Лучше воспользоваться отапливаемым помещением, приспособленным для таких работ.

Если же нет возможности проводить измерения при рекомендованной температуре в 20 – 25 °С, то можно сделать замеры при любой температуре, а затем воспользоваться корректировочной таблицей:

Корректировочные значения для измерений при разных температурах

Регулярные проверки плотности электролита в аккумуляторе позволят не только поддерживать его в оптимальных условиях для работы, но и своевременно выявить возможные проблемы и неисправности.

Что находится внутри АКБ

Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости

Принцип работы аккумуляторной батареи

Что потребуется сделать в данном случае:

когда уровень плотности выше требуемого, нужно разбавить электролит дистиллированной водой;
когда плотность снижается, батарея срочно нуждается в полноценной зарядке в течение, как минимум, 10-12 часов.

Как проверить электролит и измерить его плотность

Перед тем как проверить электролит в аккумуляторе, очистите его поверхность от грязи и пыли, чтобы при снятии крышек с батарейных отсеков они не попали внутрь . Возьмите тонкую трубку из стекла, ее диаметр может составлять от 4 до 5 миллиметров. Теперь нужно опустить трубку в отсек до конца, так, чтобы она коснулась его дна. Отверстие можно закрыть с помощью пальца (предварительно не забудьте обезопасить себя, надев технические перчатки!).

Алгоритм действий проверки будет таким:

вытрите наконечник насухо чистой тряпочкой;
опустите его в аккумуляторный отсек;
резиновой грушей наберите небольшое количество жидкости;
следите за «поведением» электролита: когда он перестанет двигаться — замерьте плотность по шкале;
слейте жидкость обратно в «банку».

Как видите, техника снятия показаний очень проста. Главное — не забывать защитить руки с помощью перчаток.

Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

Поскольку химическая составляющее АКБ напрямую зависит от температурных факторов, существуют общепринятые цифровые показатели, обозначающие уровень оптимальной концентрации электролита. На юге РФ это 1,25 , в районах средней полосы — 1,27 , а в северных регионах — 1,29 гр/см 3 .

Как измерить плотность батареи

Под плотностью аккумулятора понимают плотность электролита в его банках. Чтобы его измерить, возьмите ареометр и измерьте его прямо в банке батареи. При необходимости добавьте серную кислоту или концентрат, продаваемый в автосалонах, затем повторите измерение. Также плотность электролита можно измерить с помощью вольтметра в зависимости от его ЭДС.

Вам понадобится

Влагомер

, цифровой вольтметр, зарядное устройство.

Инструкция по эксплуатации

Определение плотности батареи с помощью ареометра. Возьмите ареометр и с помощью резиновой груши наберите в стеклянную колбу необходимое для измерений количество электролита. Это количество должно позволить специальному поплавку с нанесенной на него шкалой внутри устройства (плотномера) плавать в электролите. По шкале определите плотность электролита.

Определение плотности батареи плотномером. Для этого втяните электролит в прозрачный пластиковый корпус с помощью резиновой груши.Внутри корпуса находится несколько поплавков, которые по всплытию определяют плотность электролита. К недостаткам этого устройства можно отнести недостаточную точность и узкий диапазон измерения. Как правило, это 1,19–1,31 г / см³. Следовательно, при сильно разряженном аккумуляторе плотность электролита не может быть измерена.

Определив плотность батареи по EDSS с помощью чувствительного цифрового вольтметра, измерьте электродвижущую силу (ЭДС) батареи. Для этого подключите контакты вольтметра к клеммам аккумулятора, соблюдая полярность.Зафиксируйте значение ЭДС в вольтах с точностью до сотых. Затем разделите полученное значение ЭДС на 6 и вычтите из результата 0,84 (ρ = Е / 6-0,84). В результате получите плотность в г / см³. Эта формула действительна при температуре около 5 ° C. Поэтому, если возможно, нагрейте или охладите батарею до тех пор, пока она не достигнет, например, поместив ее на время в погреб или холодильник, отрегулированный на заданную температуру. Если это невозможно, вычтите из результата 0,01 на каждые 15 ° С повышения температуры и прибавляйте при каждом снижении температуры на 15 ° С.

Полезный совет

Для увеличения плотности добавить серную кислоту или ее концентрированный раствор, который можно купить в автомастерской, для понижения плотности добавить дистиллированную воду.

Цифровой аккумуляторный ареометр — портативный измеритель плотности аккумулятора

Технические характеристики

Диапазон измерений	Плотность: 0,000 — 2,000 г / см3 Температура образца: 0 ° — 40 ° C (32 ° — 104 ° F) Вязкость: 0 — 2000 мПа
Точность	Плотность: 0.001 г / см3 Температура: ± 0,2 ° C (± 0,4 ° F)
Разрешение	0,0001 г / см3
Минимальный объем пробы	2 мл
Связь	Интерфейс IrDA
Дисплей	ЖК-дисплей с подсветкой
Внутренняя память	1100 Результаты
Условия эксплуатации	10–50 ° C (-15–122 ° F)
Требования к питанию	(2) AAA Аккумуляторы
Размеры	229 x 114 x 64 мм (9 x 4.5 x 2,5 дюйма)
Вес	360 г (2,7 унции)
Размеры пробирки	142,875 x 3,175 мм / 5,625 x 1/8 дюйма Диаметр * Возможна нестандартная длина

Часто задаваемые вопросы

Каков диапазон измерений цифрового ареометра / плотномера SG-Ultra?
Диапазон плотности 0,000-2,000 г / см3

Как SG-Ultra взаимодействует?
SG-Ultra использует инфракрасную связь по ассоциации данных (IrDA)

Сколько измерений сохраняет SG-Ultra?
SG-Ultra сохраняет внутри до 1100 результатов

Каково обслуживание цифрового ареометра SG-Ultra?
Техническое обслуживание зависит от использования и ухода.Устройство следует очищать после каждого использования. Расходные детали (насос, трубки, шайбы) SG-Ultra следует тщательно контролировать и при необходимости регулярно заменять

Когда мне нужно калибровать?
Цифровой ареометр рекомендуется калибровать ежегодно.

Поставляется ли SG-Ultra с программным обеспечением?
Программное обеспечение Excel с поддержкой макросов входит в стандартную комплектацию (32-разрядный офис). При покупке с IBEX-Pro или Ultra доступен адаптер для использования с Exmons Ultra Plus.Программное обеспечение Exmons позволяет объединить измерения удельного веса и температуры с данными внутреннего сопротивления и напряжения, полученными с помощью тестеров серии IBEX.

Сколько времени требуется SG-Ultra для отображения результатов измерений?
Время измерения зависит от прибора и температуры образца. Образец должен уравновеситься внутри измерительной ячейки. Обычно этот процесс занимает всего несколько секунд, но в некоторых ситуациях может занять до минуты

Емкость аккумулятора — обзор

20.2.3 Емкость батареи

Емкость батареи соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время заряда, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разряда обратимым образом. Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U _{cut_off}, достигнутом в момент t _{cut_off}.В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C _d, а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial_off2 ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения напряжения U _{cut_off} .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C _d = I · t _d, где t _d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольких циклов заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов характеризации должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t _d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t _d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пейкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Снижение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO ₂ и Pb в PbSO ₄, должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) может использоваться для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I ₂₀ (или I _20h). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C ₂₀ (C _20h).

Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначаемая как C _n. Определение C _n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи обычно совпадает с номинальной емкостью 20 часов C _20h. Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C _n/10 час. Более высокие токи, такие как C _n/1 ч, обозначаются как 1 C, C _n/30 мин как 2 C, C _n/15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, которая занимается разработкой BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.

BU-903: Как измерить состояние заряда

Изучите измерения SoC и почему они неточны.

Метод напряжения

Измерение степени заряда по напряжению простое, но может быть неточным, поскольку материалы и температура элемента влияют на напряжение. Самая вопиющая ошибка SoC, основанная на напряжении, возникает при нарушении работы аккумулятора зарядом или разрядом. Возникающее в результате перемешивание искажает напряжение и больше не соответствует правильному эталону SoC.Для получения точных показаний аккумулятор должен находиться в разомкнутой цепи не менее четырех часов; Производители свинцово-кислотных аккумуляторов рекомендуют 24 часа. Это делает метод SoC на основе напряжения непрактичным для батареи в активной нагрузке.

Каждый химический состав аккумулятора имеет свой уникальный характер разряда. В то время как SoC на основе напряжения достаточно хорошо работает для свинцово-кислотных аккумуляторов, которые не работают, плоская кривая разрядки никелевых и литиевых аккумуляторов делает метод напряжения неприменимым.

Кривые напряжения разряда литий-марганца, литий-фосфата и NMC очень плоские, и 80 процентов накопленной энергии остается в плоском профиле напряжения. Хотя эта характеристика желательна в качестве источника энергии, она представляет проблему для измерения уровня топлива на основе напряжения, поскольку она показывает только полный заряд и низкий заряд; важная средняя часть не может быть оценена точно. Рисунок 1 показывает ровный профиль напряжения литий-фосфатных (LiFePO) батарей.

Рисунок 1: Напряжение разряда фосфата лития-железа

Литий-фосфат имеет очень плоский профиль разряда, что затрудняет оценку напряжения для оценки SoC.

Свинцово-кислотная пластина поставляется с пластинами разного состава, которые необходимо учитывать при измерении SoC напряжением. Кальций, добавка, которая делает батарею необслуживаемой, повышает напряжение на 5–8 процентов. Кроме того, тепло повышает напряжение, а холод вызывает его уменьшение. Поверхностный заряд еще больше вводит в заблуждение оценки SoC, показывая повышенное напряжение сразу после заряда; кратковременная разрядка перед измерением нейтрализует ошибку. Наконец, батареи AGM вырабатывают немного более высокое напряжение, чем их эквивалент.

При измерении SoC по напряжению холостого хода (OCV) напряжение батареи должно быть «плавающим» без подключенной нагрузки. Это не относится к современным автомобилям. Паразитные нагрузки для служебных функций переводят аккумулятор в состояние напряжения квазизамкнутой цепи (CCV).

Несмотря на неточности, большинство измерений SoC частично или полностью полагаются на напряжение из-за простоты. SoC на основе напряжения популярна в инвалидных колясках, скутерах и гольф-карах. Некоторые инновационные BMS (системы управления батареями) используют периоды отдыха для корректировки показаний SoC в рамках функции «обучения». На рис. 2 показан диапазон напряжений свинцово-кислотного моноблока 12 В от полностью разряженного до полностью заряженного.

Рисунок 2: Диапазон напряжения свинцово-кислотного моноблока 12 В от полностью разряженного до полностью заряженного ^[1]

Ареометр

Ареометр предлагает альтернативу измерению SoC затопленных свинцово-кислотных аккумуляторов. Вот как это работает: когда свинцово-кислотная батарея принимает заряд, серная кислота становится тяжелее, что приводит к увеличению удельного веса (SG).Когда SoC уменьшается из-за разряда, серная кислота удаляется из электролита и связывается с пластиной, образуя сульфат свинца. Плотность электролита становится легче и водоподобнее, а удельный вес — ниже. В таблице 1 приведены показания BCI стартерных батарей

Приблизительное состояние заряда	Средний удельный вес	Напряжение холостого хода
Приблизительное состояние заряда	Средний удельный вес	2V	6V 12В	40 8V11
100%	1.265	2,10	6,32	8,43	12,65
75%	1,225	2,08	6,22	8,30	12,45
50%	1,190	2,04	6,12	8,16	12,24
25%	1,155	2,01	6,03	8,04	12,06
0%	1,120	1.98	5,95	7,72	11,89

Таблица 1: Стандарт BCI для оценки SoC стартерной батареи с сурьмой
Показания снимаются при 26 ° C (78 ° F) после 24-часового отдыха.

В то время как BCI (Международный совет по батареям) указывает удельный вес полностью заряженной стартерной батареи на уровне 1,265, производители аккумуляторов могут использовать 1,280 и выше. Увеличение удельного веса приведет к перемещению показаний SoC вверх в справочной таблице. Более высокий удельный вес улучшит характеристики батареи, но сократит срок ее службы из-за повышенной коррозионной активности.

Помимо уровня заряда и плотности кислоты, низкий уровень жидкости также изменит SG. Когда вода испаряется, показания удельного веса повышаются из-за более высокой концентрации. Батарея также может быть переполнена, что снижает количество. При добавлении воды дайте время для перемешивания, прежде чем проводить измерение удельного веса.

Удельный вес зависит от типа аккумуляторной батареи. В аккумуляторах глубокого цикла используется плотный электролит с удельным весом до 1,330 для получения максимальной удельной энергии; авиационные батареи имеют SG около 1.285; тяговые аккумуляторы для вилочных погрузчиков обычно стоят 1,280; стартерные батареи идут по 1,265; а стационарные батареи имеют низкий удельный вес 1,225. Это уменьшает коррозию и продлевает срок службы, но снижает удельную энергию или емкость.

В мире батарей нет ничего абсолютного. Удельный вес полностью заряженных аккумуляторов глубокого цикла той же модели может составлять от 1,270 до 1,305; полностью разряженные, эти батареи могут варьироваться от 1.097 до 1.201. Температура — еще одна переменная, которая изменяет показание удельного веса.Чем холоднее падает температура, тем выше (плотнее) становится значение удельного веса. Таблица 2 иллюстрирует плотность удельного веса батареи глубокого разряда при различных температурах.

Температура электролита		Гравитация при полной зарядке
40 ° C	104 ° F	1,266
30 ° C	86 ° F	1,273
20 ° C	68 ° F	1.280
10 ° C	50 ° F	1,287
0 ° C	32 ° F	1,294

Таблица 2: Соотношение удельного веса и температуры батареи глубокого разряда
Более низкие температуры обеспечивают более высокие значения удельного веса.

Неточности в показаниях удельного веса также могут возникать, если аккумулятор расслоился, что означает, что концентрация небольшая сверху и большая снизу (см. BU-804c: потеря воды, расслоение кислоты и поверхностный заряд) Высокая концентрация кислоты искусственно повышает напряжение холостого хода. , что может обмануть оценки SoC из-за ложной индикации SG и напряжения.Электролит должен стабилизироваться после заряда и разряда, прежде чем снимать показания SG.

Кулоновский счет

Ноутбуки, медицинское оборудование и другие профессиональные портативные устройства используют счет кулонов для оценки SoC путем измерения входящего и выходящего тока. Ампер-секунда (As) используется как для заряда, так и для разряда. Название «кулон» было дано в честь Шарля-Огюстена де Кулона (1736–1806), который наиболее известен разработкой закона Кулона (см. BU-601: Как работает интеллектуальная батарея?)

Несмотря на то, что это элегантное решение сложной проблемы, потери сокращают общую поставленную энергию, и то, что доступно в конце, всегда меньше, чем было вложено.Несмотря на это, счет кулонов работает хорошо, особенно с литий-ионными батареями, которые обладают высокой эффективностью кулонов и низким саморазрядом. Были внесены улучшения за счет учета старения и саморазряда в зависимости от температуры, но все же рекомендуется периодическая калибровка, чтобы привести «цифровую батарею» в соответствие с «химической батареей». (См. BU-603: Как откалибровать «батарею». Smart ”аккумулятор)

Чтобы избежать калибровки, современные датчики уровня топлива используют функцию «обучения», которая оценивает, сколько энергии аккумулятор выдал при предыдущей разрядке.Некоторые системы также соблюдают время зарядки, потому что выцветший аккумулятор заряжается быстрее, чем хороший.

Создатели усовершенствованных систем BMS заявляют о высокой точности, но реальная жизнь часто показывает обратное. Большая часть выдумки скрыта за причудливым считыванием. Смартфоны могут показывать 100-процентный заряд, когда батарея заряжена только на 90 процентов. Инженеры-конструкторы говорят, что показания SoC на новых батареях для электромобилей могут отличаться на 15 процентов. Сообщается о случаях, когда у водителей электромобилей заканчивается заряд, а на указателе уровня топлива остается 25-процентное показание SoC.

Импедансная спектроскопия

Уровень заряда батареи также можно оценить с помощью импедансной спектроскопии с использованием комплексного метода моделирования Spectro ™. Это позволяет снимать показания SoC при постоянной паразитной нагрузке 30А. Поляризация напряжения и поверхностный заряд не влияют на показания, поскольку SoC измеряется независимо от напряжения. Это открывает возможности для применения в автомобилестроении, где одни батареи разряжаются дольше других во время тестирования и отладки и нуждаются в зарядке перед транспортировкой.Измерение SoC методом импедансной спектроскопии также можно использовать для систем выравнивания нагрузки, в которых батарея постоянно заряжается и разряжается.

Измерение SoC независимо от напряжения также поддерживает док-станции и выставочные залы. При открытии двери автомобиля возникает паразитная нагрузка около 20 А, которая вызывает возбуждение аккумулятора и искажает измерения SoC на основе напряжения. Метод Spectro ™ помогает отличить разряженную батарею от батареи с подлинным дефектом.

Измерение SoC

методом импедансной спектроскопии ограничивается новой батареей с заведомо хорошей емкостью; емкость должна быть прибита гвоздями и иметь неизменное значение.Хотя показания SoC возможны при постоянной нагрузке, аккумулятор не может заряжаться во время теста.

На рис. 3 показаны результаты испытаний импедансной спектроскопии после удаления с батареи паразитной нагрузки 50 А. Как и ожидалось, напряжение разомкнутой клеммы повышается как часть восстановления, но показания Spectro ™ остаются стабильными. Устойчивые результаты SoC также наблюдаются после снятия заряда, когда напряжение нормализуется как часть поляризации.

Рис. 3. Взаимосвязь напряжения и измерений, выполненных методом импедансной спектроскопии после снятия нагрузки.

Батарея восстанавливается после снятия нагрузки.Показания Spectro SoC остаются стабильными при повышении напряжения.

Список литературы

^[1] Источник: Power-Sonic

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Характеристики батареи

— Как определить и протестировать батарею

Технические характеристики, стандарты и реклама

Батареи

могут рекламироваться как Long Life, High Capacity, High Energy, Deep Cycle, Heavy Duty, Fast Charge, Quick Charge, Ultra и другие, плохо определенные параметры, и существует несколько отраслевых или юридических стандартов, точно определяющих каждый из этих терминов. средства.Рекламные слова могут означать все, что хочет продавец. Помимо базовой конструкции батареи, производительность фактически зависит от того, как используются батареи, а также от условий окружающей среды, в которых они используются, но эти условия редко, если вообще когда-либо, указываются в рекламе для массового рынка. Для потребителя это может сбивать с толку или вводить в заблуждение. Однако сама аккумуляторная промышленность не использует такие расплывчатые термины для определения характеристик батареи, а спецификации обычно включают заявление, определяющее или ограничивающее условия эксплуатации или окружающей среды, в которых может быть достигнута заявленная производительность.

В следующем разделе описаны основные параметры, используемые для характеристики элементов или батарей, и показано, как эти параметры могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации.

Кривые нагнетания

Энергетические элементы

были разработаны для широкого спектра применений с использованием множества различных технологий, что привело к широкому диапазону доступных рабочих характеристик.На графиках ниже показаны некоторые из основных факторов, которые разработчик приложений должен учитывать при выборе батареи для соответствия требованиям к производительности конечного продукта.

Cell Chemistry

Номинальное напряжение гальванического элемента фиксируется электрохимическими характеристиками активных химических веществ, используемых в элементе, так называемым химическим составом элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на выводах в любой конкретный момент времени, как и в любой ячейке, зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса ячейки, и это зависит от температуры, состояния заряда и возраста элемента.

На приведенном ниже графике показаны типичные кривые разряда-разряда для элементов с различным химическим составом элементов при разряде со скоростью 0,2 ° C. Обратите внимание, что химический состав каждой ячейки имеет свое собственное номинальное номинальное напряжение и кривую разряда. Некоторые химические вещества, такие как литий-ионный, имеют довольно плоскую кривую разряда, в то время как другие, такие как свинцово-кислотная, имеют ярко выраженный наклон.

Мощность, отдаваемая элементами с наклонной кривой разряда, постепенно падает на протяжении всего цикла разряда.Это может вызвать проблемы для приложений с большой мощностью ближе к концу цикла. Для приложений с низким энергопотреблением, которым требуется стабильное напряжение питания, может потребоваться установка регулятора напряжения, если наклон слишком крутой. Обычно это не вариант для приложений с большой мощностью, поскольку потери в регуляторе могут лишить аккумулятор еще большей мощности.

Плоская кривая разряда упрощает конструкцию приложения, в котором используется батарея, поскольку напряжение питания остается достаточно постоянным на протяжении всего цикла разряда.Наклонная кривая облегчает оценку состояния заряда батареи, поскольку напряжение элемента может использоваться как мера оставшегося заряда в элементе. Современные литий-ионные элементы имеют очень плоскую кривую разряда, поэтому для определения состояния заряда

необходимо использовать другие методы.

По оси X показаны характеристики ячейки, нормированные в процентах от емкости ячейки, так что форма графика может быть показана независимо от фактической емкости ячейки.Если бы ось X была основана на времени разряда, длина каждой кривой разряда была бы пропорциональна номинальной емкости элемента.

Температурные характеристики

Производительность элемента может резко меняться в зависимости от температуры. В нижнем пределе, в батареях с водными электролитами, сам электролит может замерзнуть, задав нижний предел рабочей температуры. При низких температурах литиевые батареи страдают от литиевого покрытия анода, что приводит к необратимому снижению емкости.В крайнем случае активные химические вещества могут выйти из строя и разрушить аккумулятор. Между этими пределами характеристики элемента обычно улучшаются с повышением температуры. См. Также «Управление температурным режимом» и «Срок службы батареи» для получения более подробной информации.

На приведенном выше графике показано, как характеристики ионно-литиевых батарей ухудшаются при снижении рабочей температуры.

Вероятно, более важным является то, что как для высоких, так и для низких температур, чем дальше рабочая температура от комнатной, тем больше сокращается срок службы.См. Неисправности литиевых батарей.

Характеристики саморазряда

Скорость саморазряда — это мера того, как быстро элемент теряет свою энергию, находясь на полке, из-за нежелательных химических воздействий внутри элемента. Скорость зависит от химического состава клеток и температуры.

Клеточная химия

Ниже показан типичный срок хранения некоторых первичных ячеек:

Цинк Углерод (Leclanché) от 2 до 3 лет
Щелочная 5 лет
Литий 10 лет и старше

Типичные показатели саморазряда для обычных перезаряжаемых элементов следующие:

Свинцово-кислотный от 4% до 6% в месяц
Никель-кадмий от 15% до 20% в месяц
Никель-металлогидрид 30% в месяц
Литий от 2% до 3% в месяц

Температурные эффекты

Скорость нежелательных химических реакций, которые вызывают внутреннюю утечку тока между положительным и отрицательным электродами элемента, как и все химические реакции, увеличивается с температурой, тем самым увеличивая скорость саморазряда батареи.См. Также Срок службы батареи. На приведенном ниже графике показана типичная скорость саморазряда литий-ионной батареи.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление ячейки определяет ее пропускную способность по току. Низкое внутреннее сопротивление допускает большие токи.

Схема эквивалента батареи

На схеме справа показана эквивалентная схема для энергетической ячейки.

Rm — сопротивление металлического пути через ячейку, включая клеммы, электроды и межсоединения.
Ra — сопротивление электрохимического тракта, включая электролит и сепаратор.
Cb — емкость параллельных пластин, которые образуют электроды ячейки.
Ri — нелинейное контактное сопротивление между пластиной или электродом и электролитом.

Типичное внутреннее сопротивление порядка миллиомов.

Влияние внутреннего импеданса

Когда через элемент протекает ток, на внутреннем сопротивлении элемента возникает падение напряжения IR, которое снижает напряжение на выводах элемента во время разряда и увеличивает напряжение, необходимое для заряда элемента, таким образом уменьшая его эффективную емкость, а также уменьшая его заряд. / эффективность разряда.Более высокие скорости разряда приводят к более высоким внутренним падениям напряжения, что объясняет более низкие кривые разряда напряжения при высоких скоростях C. См. «Скорость разряда» ниже.

На внутренний импеданс влияют физические характеристики электролита: чем меньше размер гранул материала электролита, тем ниже полное сопротивление. Размер зерна контролируется производителем ячейки в процессе измельчения.

Спиральная конструкция электродов часто используется для увеличения площади поверхности и, таким образом, уменьшения внутреннего импеданса.Это снижает тепловыделение и обеспечивает более быструю зарядку и разрядку.

Внутреннее сопротивление гальванического элемента зависит от температуры и уменьшается с повышением температуры из-за увеличения подвижности электронов. График ниже является типичным примером.

Таким образом, элемент может быть очень неэффективным при низких температурах, но эффективность повышается при более высоких температурах из-за более низкого внутреннего импеданса, а также из-за увеличения скорости химических реакций.Однако более низкое внутреннее сопротивление, к сожалению, также приводит к увеличению скорости саморазряда. Кроме того, срок службы ухудшается при высоких температурах. Для поддержания ячейки в ограниченном температурном диапазоне для достижения оптимальных характеристик в приложениях с большой мощностью может потребоваться какая-либо форма нагрева и охлаждения.

Внутреннее сопротивление большинства химических элементов ячеек также имеет тенденцию значительно увеличиваться к концу цикла разряда, поскольку активные химические вещества переводятся в свое разряженное состояние и, следовательно, эффективно израсходуются.Это в основном отвечает за быстрое падение напряжения на элементе в конце цикла разряда.

Кроме того, эффект джоулева нагрева I ² R, потери во внутреннем сопротивлении элемента вызывают повышение температуры элемента.

Падение напряжения и потери I ² R могут быть незначительными для элемента емкостью 1000 мАч, питающего мобильный телефон, но для 100-элементного автомобильного аккумулятора на 200 Ач они могут быть значительными.Типичное внутреннее сопротивление литиевой батареи мобильного телефона емкостью 1000 мА составляет от 100 до 200 мОм и около 1 мОм для литиевой батареи емкостью 200 Ач, используемой в автомобильной батарее. См. Пример.

При работе со скоростью C падение напряжения на элемент будет около 0,2 В в обоих случаях (немного меньше для мобильного телефона). Потери I ² R в мобильном телефоне будут составлять от 0,1 до 0,2 Вт. Однако в автомобильной батарее падение напряжения на всей батарее будет 20 В, а потеря мощности, рассеиваемой в виде тепла внутри батареи, составит 40 Вт на элемент или 4 кВт для всей батареи.Это в дополнение к теплу, выделяемому в результате электрохимических реакций в ячейках.

По мере старения элемента сопротивление электролита имеет тенденцию к увеличению. Старение также вызывает ухудшение поверхности электродов и увеличение контактного сопротивления, и в то же время эффективная площадь пластин уменьшается, уменьшая их емкость. Все эти эффекты увеличивают внутренний импеданс клетки, что отрицательно сказывается на ее работоспособности.Сравнение фактического импеданса ячейки с ее импедансом, когда она была новой, может быть использовано для измерения или представления возраста ячейки или ее эффективной емкости. Такие измерения намного удобнее, чем фактическая разрядка элемента, и их можно проводить без разрушения тестируемого элемента. См. «Испытания импеданса и проводимости»

Внутреннее сопротивление также влияет на эффективную емкость ячейки.Чем выше внутреннее сопротивление, тем выше потери при зарядке и разрядке, особенно при более высоких токах. Это означает, что при высоких скоростях разряда доступная емкость ячейки ниже. И наоборот, если он разряжается в течение длительного периода, емкость в ампер-часах выше. Это важно, потому что некоторые производители указывают емкость своих батарей при очень низкой скорости разряда, что делает их намного лучше, чем они есть на самом деле.

Скорость разряда

Приведенные ниже кривые разряда литий-ионного элемента показывают, что эффективная емкость элемента уменьшается, если элемент разряжается с очень высокой скоростью (или, наоборот, увеличивается с низкой скоростью разряда).Это называется смещением емкости, и этот эффект характерен для большинства химических составов ячеек.

Нагрузка аккумулятора

Время разряда батареи зависит от нагрузки, которую она должна обеспечивать.

Если разрядка происходит в течение длительного периода в несколько часов, как в некоторых высокопроизводительных приложениях, таких как электромобили, эффективная емкость аккумулятора может быть вдвое больше указанной емкости при коэффициенте C.Это может быть наиболее важным при выборе дорогой батареи для использования с высокой мощностью. Емкость маломощных аккумуляторов бытовой электроники обычно указывается для разряда со скоростью C, тогда как SAE использует разряд в течение 20 часов (0,05 ° C) в качестве стандартного условия для измерения емкости автомобильных аккумуляторов в ам-часах. График ниже показывает, что эффективная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов с глубокой разрядкой почти удваивается, поскольку скорость разряда снижается с 1,0 ° C до 0.05C. При времени разряда менее одного часа (высокие значения C) эффективная емкость резко падает.

Эффективность зарядки также зависит от скорости зарядки. Объяснение причин этого приведено в разделе «Время зарядки».

Из этого графика можно сделать два вывода:

Следует проявлять осторожность при сравнении характеристик емкости аккумуляторов, чтобы обеспечить сопоставимые скорости разряда.
В автомобильном применении, если высокие значения тока используются регулярно для резкого ускорения или для подъема на холм, дальность действия транспортного средства будет уменьшена.

Рабочий цикл

Рабочие циклы различаются для каждого приложения. Приложения EV и HEV накладывают особые переменные нагрузки на аккумулятор. См. Пример нагрузочного тестирования. Стационарные батареи, используемые в распределенных сетевых накопителях энергии, могут иметь очень большие изменения SOC и много циклов в день.

Важно знать, сколько энергии используется за цикл, и рассчитывать на максимальную пропускную способность и передачу энергии, а не на среднее значение.

Примечания: Для информации

Типичный небольшой электромобиль будет потреблять от 150 до 250 Втч энергии на милю при нормальном вождении. Таким образом, для диапазона 100 миль при 200 Вт-час на милю потребуется аккумулятор емкостью 20 кВт-ч.
используются батареи меньшего размера, но они могут потребоваться для работы при очень высокой скорости разряда до 40 ° C. Если в автомобиле используется рекуперативное торможение, аккумулятор также должен выдерживать очень высокую скорость зарядки, чтобы быть эффективным. См. В разделе о конденсаторах пример того, как это требование может быть выполнено.

Уравнение Пойкерта

Уравнение Пойкерта — удобный способ описания поведения ячейки и количественной оценки смещения емкости в математических терминах.

Это эмпирическая формула, которая приблизительно определяет, как доступная емкость батареи изменяется в зависимости от скорости разряда. C = I ⁿ T, где «C» — теоретическая емкость аккумулятора, выраженная в ампер-часах, «I» — ток, «T» — время, а «n» — число Пейкерта, постоянная для данного аккумулятор. Уравнение показывает, что при более высоких токах в батарее меньше доступной энергии. Число Пейкерта напрямую связано с внутренним сопротивлением батареи.Более высокие токи означают больше потерь и меньшую доступную мощность.

Значение числа Пойкерта показывает, насколько хорошо батарея работает при длительном сильном токе. Значение, близкое к 1, указывает на то, что аккумулятор работает нормально; чем выше число, тем больше емкость теряется при разряде аккумулятора при больших токах. Число Пейкерта батареи определяется эмпирически. Для свинцово-кислотных аккумуляторов это число обычно составляет от 1,3 до 1,4

График выше показывает, что эффективная емкость аккумулятора снижается при очень высокой скорости непрерывной разрядки.Однако при периодическом использовании батарея успевает восстановиться в периоды покоя, когда температура также возвращается к уровню окружающей среды. Из-за этой возможности восстановления емкость меньше уменьшается, а эффективность работы выше, если аккумулятор используется с перерывами, как показано пунктирной линией.

Это обратное поведение двигателя внутреннего сгорания, который наиболее эффективно работает при непрерывных устойчивых нагрузках.В этом отношении электроэнергия — лучшее решение для средств доставки, которые подвержены постоянным перебоям.

Участки Ragone

График Рагона полезен для характеристики компромисса между эффективной мощностью и управляемой мощностью. Обратите внимание, что графики Рагона обычно основаны на логарифмических шкалах.

График ниже показывает превосходную гравиметрическую плотность энергии литий-ионных элементов.Также обратите внимание, что литий-ионные элементы с анодами из титаната лития (Altairnano) обеспечивают очень высокую плотность мощности, но пониженную плотность энергии.

Энергия и плотность мощности — Участок Рагона

Источник Альтаирнано

На графике Ragone ниже сравниваются характеристики ряда электрохимических устройств.Это показывает, что ультраконденсаторы (суперконденсаторы) могут обеспечивать очень высокую мощность, но емкость хранилища очень ограничена. С другой стороны, топливные элементы могут хранить большое количество энергии, но имеют относительно низкую выходную мощность.

Ragone Участок электрохимических устройств

Наклонные линии на графиках Ragone показывают относительное время, необходимое для того, чтобы зарядить устройство или выйти из него.С одной стороны, мощность может накачиваться или извлекаться из конденсаторов за микросекунды. Это делает их идеальными для сбора энергии рекуперативного торможения в электромобилях. С другой стороны, топливные элементы имеют очень плохие динамические характеристики, требуя часов для выработки и передачи энергии. Это ограничивает их применение в электромобилях, где они часто используются вместе с батареями или конденсаторами для решения этой проблемы. Литиевые батареи находятся где-то посередине и обеспечивают разумный компромисс между ними.

См. Также Сравнение альтернативных хранилищ энергии.

Характеристики импульса

Способность передавать сильноточные импульсы является требованием многих батарей. Пропускная способность ячейки по току зависит от эффективной площади поверхности электродов. (См. Компромисс между энергией и мощностью). Однако ограничение по току устанавливается скоростью, с которой происходят химические реакции в ячейке.Химическая реакция или «перенос заряда» происходит на поверхности электродов, и начальная скорость может быть довольно высокой, так как химические вещества, расположенные рядом с электродами, преобразуются. Однако, как только это произошло, скорость реакции ограничивается скоростью, с которой активные химические вещества на поверхности электрода могут пополняться путем диффузии через электролит в процессе, известном как «массоперенос». Тот же принцип применяется к процессу зарядки и более подробно описан в разделе «Время зарядки».Следовательно, импульсный ток может быть значительно выше, чем частота C, которая характеризует характеристики непрерывного тока.

Срок службы

Это один из ключевых параметров производительности ячейки, который указывает ожидаемый срок службы ячейки.

Срок службы определяется как количество циклов, которое может выполнить элемент, прежде чем его емкость упадет до 80% от его первоначальной указанной емкости.

Каждый цикл заряда-разряда и связанный с ним цикл превращения активных химикатов, который он вызывает, сопровождается медленным ухудшением химикатов в элементе, что будет почти незаметно для пользователя. Это ухудшение может быть результатом неизбежных нежелательных химических воздействий в ячейке или роста кристаллов или дендритов, изменяющих морфологию частиц, составляющих электроды. Оба эти события могут иметь эффект уменьшения объема активных химических веществ в элементе и, следовательно, его емкости, или увеличения внутреннего импеданса элемента.

Обратите внимание, что элемент не умирает внезапно в конце указанного жизненного цикла, а продолжает свое медленное ухудшение, так что он продолжает нормально функционировать, за исключением того, что его емкость будет значительно меньше, чем была, когда она была новой.

Цикл срока службы, как он определен, является полезным способом сравнения батарей в контролируемых условиях, однако он может не дать наилучшего представления о сроке службы батарей в реальных условиях эксплуатации.Элементы редко эксплуатируются в последовательных полных циклах заряда-разряда, они с большей вероятностью будут подвергаться частичным разрядам различной глубины перед полной перезарядкой. Поскольку в частичных разрядах задействовано меньшее количество энергии, аккумулятор может выдерживать гораздо большее количество неглубоких циклов. Такие циклы использования типичны для гибридных электромобилей с рекуперативным торможением. Посмотрите, как продолжительность цикла зависит от глубины разряда (DOD) в разделе «Срок службы батареи».

Срок службы также зависит от температуры, как от температуры эксплуатации, так и от температуры хранения.Более подробную информацию см. В разделе «Неисправности литиевых батарей».

Общая пропускная способность по энергии

Более репрезентативным показателем срока службы батареи является показатель Lifetime Energy Throughput . Это общее количество энергии в ватт-часах, которое может быть вложено в аккумулятор и снято с него в течение всех циклов в течение срока его службы до того, как его емкость снизится до 80% от первоначальной емкости нового аккумулятора.Это зависит от химического состава клетки и условий эксплуатации. К сожалению, эта мера еще не используется производителями элементов питания и еще не принята в качестве отраслевого стандарта для аккумуляторов. Пока он не войдет в широкое использование, его нельзя будет использовать для сравнения производительности элементов от разных производителей таким образом, но, если он доступен, по крайней мере, он предоставляет более полезное руководство для инженеров по применению для оценки срока службы используемых батарей. в своих проектах.

См. Также Состояние работоспособности (SOH) и Расчетный срок службы батареи

Глубокая разгрузка

Срок службы в цикле уменьшается с увеличением глубины разряда (DOD) (см. Срок службы батареи), и многие химические составы элементов не допускают глубокую разрядку, и элементы могут быть необратимо повреждены при полной разрядке.Специальные конструкции ячеек и химические смеси необходимы, чтобы максимально увеличить потенциальную глубину разряда батарей глубокого разряда.

Зарядные характеристики

Кривые зарядки и рекомендуемые методы зарядки включены в отдельный раздел зарядки

Прорыв в литий-металлической батарее: 400 Втч / кг

Компания Sion Power of Phoenix объявила на прошлой неделе, что в ее элементе Licerion® (EV) произошел значительный прорыв в области аккумуляторов, с плотностью энергии 400 Втч / кг в ячейке мешочка.

Эта плотность энергии совпадает с объявленными результатами для твердотельной батареи QuantumScape, поддерживаемой Volkswagen / Биллом Гейтсом (380-500 Втч / кг), и 380 Втч / кг, которые компания Tesla нацелена на объявленную батарею следующего поколения. в августе прошлого года. Современные блоки Tesla имеют плотность энергии около 260 Втч / кг.

Что такое плотность энергии?

Проще говоря, плотность энергии — это мера того, сколько энергии может хранить батарея. Обычно он измеряется по весу или по объему: ватт-часы (или киловатт-часы) на килограмм материала для хранения, или ватт-часы или киловатт-часы на литр материала для хранения.Чтобы быть более правильным, измерение объема называется плотностью энергии, а мера по весу (фактически масса) называется удельной энергией или гравиметрической плотностью.

Свинцово-кислотные батареи имеют плотность 35–40 Втч / кг и 80–90 Втч / л, а литий-ионные батареи обычно имеют плотность примерно в три-шесть раз больше: 100–265 Втч / кг 250–700 Втч / л. Думайте об этом как о литий-ионной батарее, которая увезет вашу электрическую лодку в 3-6 раз дальше, чем свинцово-кислотная батарея, которая весит такое же количество или занимает такое же место.

При плотности энергии 400 Втч / кг продукт Sion Licerion® может продвинуть вас еще дальше — в 10 раз больше, чем свинцово-кислотный.

Вес и размер вещей, очевидно, имеют большое значение на лодке, поэтому очевидно, что предпочтительнее использовать аккумулятор, сохраняющий больше энергии в меньшем / более легком блоке. Не так очевидно, как этого добиться.

Охота на прорыв аккумуляторных батарей по всему миру

Есть разные компании и исследователи, работающие над корректировкой различного химического состава батарей, покрытием химикатов другими химикатами, созданием батарей различными способами, такими как 3D-печать… и множеством других методов, которые тестируются каждый день.

Вероятно, наиболее распространенным вариантом является твердотельная батарея, в которой твердый электролит заменяет материал жидкого или гелевого электролита, который сегодня присутствует почти во всех батареях. (Электролит — это материал, который обеспечивает прохождение электрического заряда между двумя электродами — анодом (отрицательным) и катодом (положительным).

По многим причинам твердотельный электролит обеспечивает более высокую плотность энергии, чем жидкая или гелевая версия, но есть и другие вещи, которые необходимо решить помимо плотности, например, как быстро можно заряжать аккумулятор, сколько раз можно заряжать, безопасность, стоимость… и вы можете себе представить, что работать с этой химией непросто.

Sion начал свою деятельность в 1989 году как дочернее предприятие Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и сконцентрировалось на одном из менее известных химических компонентов — литий-серных (Li-S) батареях. Они произвели самую высокую в мире плотность энергии и удельную энергию Li-S аккумулятор, а в 2014 году установили мировой рекорд по продолжительности полета на космическом корабле Zephyr® 7 HAPS (высокогорный псевдоспутник) Airbus Defense and Space.

Отлично подходил для одного непрерывного полета, но для чего эта ячейка не годилась, так это то, что ее можно было заряжать сотни раз, как того требует владелец электромобиля.Поэтому в 2015 году Сион начал изучать старую технологию 1980-х годов — литий-металлические аноды — отчасти из-за «случайного» эксперимента, как сказал в интервью Tucson News главный операционный директор Sion д-р Джефф Бритт.

Бритт рассказывает, как исследователи экспериментировали с различными материалами, чтобы заменить углерод в анодах батарей. Когда они сохранили материалы катода, но использовали металлический литий в аноде, он говорит: «Мы обнаружили, что можем также использовать те же типы катодов, которые используются с ионно-литиевыми элементами, и получили гораздо лучшие результаты, чем с серой. поэтому компания перешла на эту новую технологию.”

Решение дилеммы дендритов

Проблемой металлического лития 25 лет назад были дендриты — микроскопические волокна, которые накапливались на анодах, как пол пещеры, из зазубренных острых сталактитов и снижали эффективность зарядки, а также могли инициировать опасные пожары. стал предпочтительным источником энергии для компьютеров и мобильных телефонов, вариант с металлическим литием не понравился исследователям.

Пересмотрев технологию металлического лития, Сион успешно преодолел проблему дендритов, разработав тонкий химически стабильный керамический барьер на аноде.Элементы Licerion® также содержат добавки в запатентованной системе электролита, которая технически является жидкой, но «в незначительном количестве по сравнению с традиционными литий-ионными элементами». Все это означает больше энергии при меньшем весе.

Для тех, кто хочет глубже погрузиться в технологию, на сайте Sion имеется много информации. Для тех из нас, кого больше беспокоит то, что делает технология, а не то, как она это делает, вот что означает прорыв компании в области аккумуляторов.

Прежде всего, необходимо всегда подчеркивать, что этот аккумулятор не поступит в вашу местную пристань на следующей неделе. С одной стороны, целью Sion является рынок электромобилей, а с другой стороны, чтобы эти вещи попали на рынок, требуется время.

Клетки выпускаются товарных размеров

При этом был достигнут невероятный прогресс даже с февраля прошлого года, когда было объявлено об успешных испытаниях гораздо меньших по размеру ячеек Licerion®.

Компания отмечает в последнем выпуске, что «Масштабирование до полезных размеров ячеек является проблемой для технологий высокоэнергетических батарей.Sion Power успешно выполнила этот процесс масштабирования. Ячейки Licerion®-EV на 17 Ач и 6 Ач обычно производятся на экспериментальной линии Sion Power и проходят валидационные испытания сторонними организациями.

Доктор Урс Шуп, технический директор Sion Power, сказал: «Менее года назад компания Sion Power продемонстрировала эту технологию на батарее на 1,8 Ач. Сегодня мы доказали результаты на кюветах большого формата. Хотя в новостях мы видели много компаний, производящих батареи с высоким энергопотреблением, лишь немногие из них заявляют, что производят элементы большой емкости в коммерческих масштабах.

Разное