Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Корректировка электролита в аккумуляторе

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:

  1. 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.
  2. 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/см
    3
    . 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.
  3. 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.


Сколько должна быть плотность электролита

Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоаянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

Что такое плотность электролита

Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.

Чем можно померить плотность электролита

Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

  1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
  2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
  3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
  4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
  5. Производятся несложные арифметические вычисления:
  6. Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
  7. Получившееся значение делится на 10.

В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.

Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

  1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
  2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
  3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
  4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
  5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.

Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

Какая должна быть плотность электролита зимой

Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.

При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен. Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

Плотность
электролита (г/см3)
Степень
заряженности (%)
Замерзание
электролита ©
1,27 100 -60
1,26 94 -55
1,25 87,5 -50
1,24 81 -46
1,23 75 -42
1,22 69 -37
1,21 62,5 -32
1,2 56 -27
1,19 50 -24
1,18 44 -18
1,17 37,5 -16
1,16 31 -14
1,15 25 -13
1,14 19 -11
1,13 12,56 -9
1,12 6 -8
1,11 0,0 -7

Какая должна быть плотность электролита летом

Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.

Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы. Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

Как проверить плотность аккумулятора

Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:

  1. Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
  2. Узкая часть вводится в банку.
  3. Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.

Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.

Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.

Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба. Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

Есть другой популярные метод. Скраю, в крышке просвердивают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.

Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.

При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

Как поднять плотность в аккумуляторе

Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках. Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

  1. Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
  2. В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.

Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.

Как понизить плотность АКБ

Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.

Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.

Плотность электролита в аккумуляторе очень важный параметр у всех кислотных АКБ, и каждый автовладелец должен знать: какая плотность должна быть, как её проверить, а самое главное, как правильно поднять плотность аккумулятора (удельный вес кислоты) в каждой из банок со свинцовыми пластинами заполненных раствором h3SO4.

Проверка плотности – это один из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, включающий так же проверку уровня электролита и замер напряжения АКБ. В свинцовых аккумуляторах плотность измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратно зависима, относительно температуры жидкости (чем выше температура, тем ниже плотность).

По плотности электролита можно определить состояние батареи. Так что если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние её жидкости в каждой его банке.

Плотность электролита влияет на емкость аккумулятора, и срок его службы.

Проверяется денсиметром (ареометр) при температуре +25°С. В случае, если температура отличается от требуемой, в показания вносятся поправки, как показано в таблице.

Итак, немного разобрались, что это такое, и что нужно регулярно делать проверку. А на какие цифры ориентироваться, сколько хорошо, а сколько плохо, какой должна быть плотность электролита аккумулятора?

Какая плотность должна быть в аккумуляторе

Выдерживать оптимальный показатель плотности электролита очень важно для аккумулятора и стоит знать, что необходимые значения зависят от климатической зоны. Поэтому плотность аккумулятора должна быть установлена исходя из совокупности требований и условий эксплуатации. К примеру, при умеренном климате плотность электролита должна находиться на уровне 1,25-1,27 г/см3 ±0,01 г/см3. В холодной зоне, с зимами до -30 градусов на 0,01 г/см3 больше, а в жаркой субтропической — на 0,01 г/см3 меньше. В тех регионах, где зима особо сурова (до -50 °С), дабы аккумулятор не замерз, приходится повышать плотность от 1,27 до 1,29 г/см3.

Много автовладельцев задаются вопросом: «Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе зимой, а какой летом, или же нет разницы, и круглый год показатели нужно держать на одном уровне?» Поэтому, разберемся с вопросом более подробно, а поможет это сделать, таблица плотности электролита в аккумуляторе с разделением на климатические зоны.

Также нужно помнить, что, как правило, аккумуляторная батарея, находясь на автомобиле, заряжена не более чем на 80-90 % её номинальной ёмкости, поэтому плотность электролита будет немного ниже, чем при полном заряде. Так что, требуемое значение, выбирается чуть-чуть повыше, от того, которое указано в таблице плотности, дабы при снижении температуры воздуха до максимального уровня, АКБ гарантированно оставался работоспособным и не замерз в зимний период. Но, касаясь летнего сезона, повышенная плотность может и грозить закипанием.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Таблица плотности составляется относительно среднемесячной температуры в январе-месяце, так что климатические зоны с холодным воздухом до -30 °C и умеренные с температурой не ниже -15 не требуют понижения или повышения концентрации кислоты. Круглый год (зимой и летом) плотность электролита в аккумуляторе не стоит изменять, а лишь проверять и следить, чтобы она не отклонялась от номинального значения, а вот в очень холодных зонах, где столбик термометра часто на отметке ниже -30 градусов (в плоть до -50), корректировка допускается.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3). Если будет значение ниже, то это приводит к снижению электродвижущей силы и трудного запуска двигателя в морозы, вплоть до замерзания электролита.

Когда в зимнее время плотность в аккумуляторной батареи понижена, то не стоит сразу бежать за корректирующим раствором дабы её поднять, гораздо лучше позаботится о другом – качественном заряде АКБ при помощи зарядного устройства.

Получасовые поездки от дому к работе и обратно не позволяют электролиту прогрется, и, следовательно, хорошо зарядится, ведь аккумулятор принимает заряд лишь после прогрева. Так что разряженность изо дня в день увеличивается, и в результате падает и плотность.

Для новой и исправной АКБ нормальный интервал изменения плотности электролита (полный разряд – полный заряд) составляет 0,15-0,16 г/см3.

Помните, что эксплуатация разряженного аккумулятора при минусовой температуре приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин!

По таблице зависимости температуры замерзания электролита от его плотности, можно узнать минусовой порог столбика термометра, при котором образовывается лед в вашем аккумуляторе.

Как видите, при заряженности на 100% аккумуляторная батарея замерзнет при -70 °С. При 40% заряде замерзает уже при -25 °С. 10% не только не дадут возможности запустить двигатель в морозный день, но и напрочь замерзнет в 10 градусный мороз.

Когда плотность электролита не известна, то степень разряженности батареи проверяют нагрузочной вилкой. Разность напряжения в элементах одной батареи не должна превышать 0,2В.

Показания вольтметра нагрузочной вилки, B

Степень разряженности батареи, %

Если АКБ разрядилась более чем на 50% зимой и более чем на 25% летом, её необходимо подзарядить.

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Летом аккумулятор страдает от обезвоживания, поэтому учитывая то, что повышенная плотность плохо влияет на свинцовые пластины, лучше если она будет на 0,02 г/см3 ниже требуемого значения (особенно касается южных регионов).

В летнее время температура под капотом, где зачастую находится аккумулятор, значительно повышена. Такие условия способствуют испарению воды из кислоты и активности протекания электрохимических процессов в АКБ, обеспечивая высокую токоотдачу даже при минимально допустимом значении плотности электролита (1,22 г/см3 для теплой влажной климатической зоны). Так что, когда уровень электролита постепенно падает, то повышается его плотность, что ускоряет процессы коррозионного разрушения электродов. Именно поэтому так важно контролировать уровень жидкости в аккумуляторной батарее и при его понижении добавить дистиллированной воды, а если этого не сделать, то грозит перезаряд и сульфация.

Если аккумулятор разрядился по невнимательности водителя или другим причинам, следует попробовать вернуть ему его рабочее состояние при помощи зарядного устройства. Но перед тем как заряжать АКБ, смотрят на уровень и по надобности доливают дистиллированную воду, которая могла испариться в процессе работы.

Через некоторое время плотность электролита в аккумуляторе, из-за постоянного разбавления его дистиллятом, снижается, и опускается ниже требуемого значения. Тогда эксплуатация батареи становится невозможной, так что возникает необходимость повысить плотность электролита в аккумуляторе. Но для того, чтобы узнать насколько повышать, нужно знать как проверять эту самую плотность.

Как проверить плотность аккумулятора

Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условия.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе

Итак, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

Безотказная работа аккумулятора зависит от многих факторов. Это напряжение бортовой сети, режим эксплуатации автомобиля и окружающая среда. Но дело ещё и в самой батарее – напряжении на клеммах и плотности электролита. Если вы хотите контролировать состояние своего аккумулятора, то нужно научиться основам его обслуживания. Умение и правильная регулировка плотности электролита – залог стабильной и длительной работы аккумулятора.

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

Добраться до электролита, измерить плотность и отрегулировать показатель можно только в обслуживаемых аккумуляторах. Они изготавливаются по технологии WET или иначе мокрых банок. Представляют собой пластиковый корпус, поделенный на 6 отсеков (банок). В отсеках находятся пакеты пластин, залитые электролитом. Каждая банка это отдельный маленький аккумулятор напряжением 2,1 вольт, соединённые последовательно. Поэтому на крайних контактах в сумме получается 12,5 – 12,6 В. Сверху отсеки закрыты крышкой с пробками. Через эти пробки можно контролировать состояние электролита. Внешне всё выглядит как пластиковая коробка с ручкой, пробками и двумя контактами плюс и минус.

Залитые свинцово – кислотные батареи до сих пор остаются самыми распространёнными АКБ (аккумуляторными батареями). Их используют в легковых и гольф автомобилях, газонокосилках и другой садовой технике, грузовиках и на водном транспорте. Имеют две отличительные особенности – низкую цену и необходимость обслуживания. В составе электролита никаких секретов нет, это водный раствор обыкновенной серной кислоты h3SO4.

Показатель плотности измеряют в весе одного кубического сантиметра раствора. В продаже имеется электролит для заливки плотностью — 1,28 г/см 3 и так называемый, корректирующий — 1,33. Для изготовления электролита плотностью 1,28 при температуре 25 °С смешивают 0,285 мл кислоты с 0,781 лм дистиллированной воды.

Оптимальная плотность очень важна для стабильной и долговечной работы аккумулятора. Она зависит от уровня заряда и температуры окружающей среды при измерении. Достоверные данные можно получить только на полностью заряженной батарее с температурой электролита 25 °С.

Немаловажным фактором являются условия эксплуатации. Для жаркого и холодного климата используют батареи с различной плотностью. В условия Крайнего Севера при сильных морозах она должна быть 1,3 и снижаться до 1,23 в жарком климате при высокой температуре. Это связано с поведением электролита при различных температурах. На морозе он должен не замерзнуть и не закипеть в жару. Для эксплуатации в средних климатических условиях допускается плотность 1,27 полностью заряженной АКБ. На разряженной показатель снижается до 1,11 и ниже.

Как проверить плотность электролита аккумулятора

Обслуживаемые АКБ требуют повышенного внимания. Они склонны к выкипанию и разбрызгиванию электролита. Плотность в банках может разнонаправленно меняться. Поэтому замеры необходимо проводить через каждые 15 – 20 тыс. км пробега или весной и осенью.

Для измерения необходим ареометр, очки, резиновые или силиконовые перчатки и старая одежда. Электролит очень агрессивен. В зависимости от чувствительности, при попадании на кожу его можно не почувствовать. А вот глаза и слизистые оболочки нужно беречь. Попадание на одежду на первый взгляд незаметно. Но даже небольшие капли проявят себя. После стирки обнаружатся большие и маленькие дырки на любимых джинсах, рубашке или куртке.

Ареометр – единственный прибор для измерения плотности электролита. Состоит из стеклянной колбы с помещенным внутрь денсиметром. Сверху находится резиновая груша. Денсиметр, это запаянная стеклянная трубка с металлическими шариками в нижней части и утончённым верхом. В утонченной части расположена шкала.

Для измерения нужно открутить пробки. Нажать на грушу и поместить в заливное отверстие кончик ареометра. Отпустить грушу и набрать электролит до всплывания денсиметра. Он не должен касаться донышка и стенок колбы. Ареометр нужно держать в вертикальном положении. Денсиметр будет плавать, на плотность укажет шкала на уровне электролита. Предварительный замер укажет на состояние аккумулятора. Обычно крайние банки разряжены сильнее и плотность в них меньше средних. После замера надо проверить уровень электролита, если необходимо долить дистиллированную воду.

Состояние батареи можно оценить только полностью зарядив её. Заряжаем АКБ и даём отдохнуть пару часов. Зарядка сопровождается кипением и повышением температуры электролита. Для достоверного замера газы должны выйти, температура упасть. После остывания можно проводить измерение. В зависимости от этих результатов можно сделать выводы о состоянии АКБ.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Состояние можно оценить сопоставив плотность и напряжение аккумулятора, это делают руководствуясь данными таблицы:

Плотность электролита, г/см 3

Напряжение без нагрузки, В

Напряжение под нагрузкой 100 А, В

Не всегда возможно создать идеальные условия для зарядки и измерения плотности электролита. В большинстве случаев применяют поправки. Для этого пользуются таблицей приведения полученных измерений.

Температура электролита от и до, °С

Температурная поправка, г/см 3

На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

При повышенной бурный химический процесс ведет к выкипанию воды и разрушению пластин. Необходимо постоянно доливать дистиллированную воду. Срок эксплуатации АКБ резко снижается.

Низкая затрудняет пуск двигателя, а при отрицательной температуре электролит может попросту замерзнуть. В теплый период года затруднения можно не заметить, но зимой стартер не сможет прокрутить двигатель. Электролит плотностью 1,11 замерзает при температуре всег лишь — 10 °С. Аккумулятор с пониженной плотностью полностью не заряжается, что провоцирует сульфатацию пластин.

Соблюсти баланс помогает утвердившаяся практика использования электролита различной плотности в зависимости от климата:

  • Очень холодный и в условиях Крайнего Севера 1,3
  • Умеренный климат — большая часть РФ от 1,26 до 1,27
  • Южные районы страны от 1,23 до 1,25
  • Минимально возможное значение 1,23 г/см 3

Как следствие, ненормированная плотность приводит к преждевременной сдаче аккумулятора в утиль.

Как поднять плотность электролита

Первое, что необходимо сделать — попробовать поднять плотность полностью зарядив аккумулятор. Открыть пробки, при необходимости долить дистиллированной воды и подключить зарядное устройство. Полная зарядка может привести к следующим результатам:

  1. Плотность во всех банках одинакова.
  2. Во всех ниже нормы.
  3. Различается более на 0,1 г/см 3 и более.

В первом случае каких либо действий не требуется.

Во втором случае потребуется специфическая зарядка. На поверхности свинцовых пластин уже хорошо потрудившихся аккумуляторов откладывается сульфат свинца. В таком состоянии батарею невозможно зарядить полностью. Её необходимо разрядить и провести зарядку импульсным устройством автоматически переключив его на Десульфатацию.

Обычным устройством это сделать труднее и процесс длится дольше. Для этого на 2 часа установить ток зарядки в 1/10 от ёмкости АКБ. Например для аккумулятора 65 Ач, ток зарядки выставить 6,5 А. После этого снизить ток до 2 А и заряжать 8 – 12 часов. Дать отстояться батарее до комнатной температуры измерить плотность. Если не пришла в норму, опять разрядить и провести ступенчатую зарядку.

Десульфатация обычно проводится в два – три цикла. Отрицательный результат говорит о том, что с АКБ придётся расстаться. Можно ещё попробовать полностью слить электролит, промыть дистиллированной водой и залить новый. Но этого обычно хватает ненадолго.

В третьем случае, когда плотность в банках разница более чем на 0,1 надо попробовать провести десульфатацию. Не помогло – откорректировать. Для этого приобрести корректирующий электролит плотностью 1,33 – 1,4 и дистиллированную воду. В банках с ненормальной плотностью откачать по 20 мл электролита. Для повышения добавить корректирующий, для снижения дистиллят. Зарядить 30 минут, дать отстояться ещё полчаса и замерить. Скорее всего к успеху приведут несколько корректировок.

Усилия ни к чему не приведут, а аккумулятор окажется непригоден при буром цвете электролита. В этом случае можно не предпринимать никаких действий.

Не сильно изношенным аккумуляторам десульфатация и корректировка значительно продлевает жизнь. Если усилия не увенчались успехом, то с батарей нужно расстаться немедленно и без сожаления. Иначе непредвиденный отказ станет неприятным сюрпризом.

Срок службы АКБ при условии соблюдения элементарных правил до пяти лет. В автомобиле нужно контролировать напряжение, не допускать чрезмерного и нулевого заряда батареи. Периодически заряжать и следить за плотностью электролита. При таком отношении аккумулятор служит долго и безотказно.

Способ как проверить плотность электролита: каким прибором измерить параметры аккумулятора в домашних условиях

На чтение 31 мин. Просмотров 82

Этапы исследования электролита

Существует несколько причин снижения заряда прибора. Проверке подлежат только обслуживаемые АКБ, наиболее частым поводом проведения мероприятия является:

  1. Поездки по городу;
  2. Пользование системой обогрева в холодное время года;
  3. Сбои в работе генератора напряжения.

Возникновение любого из перечисленных признаков является показателем, чтобы мерить электролит для агрегата. Перед тем как проверить уровень электролита в аккумуляторной батарее, необходимо визуально оценить состояние прибора, проверить уровень электролита, измерить плотность и уровень напряжения батареи. Получить достоверные результаты поможет проверка АКБ с помощью клеммы нагрузочного тока.

Ареометр для проверки плотности

Проверка плотности аккумулятора ареометром осуществляется в несколько этапов. Прибор имеет простую конструкцию, позволяющую определить плотность жидкости по принципу закона Архимеда. По внешнему виду прибор напоминает герметично запаянную ампулу с нанесенной шкалой деления. Для калибровки ареометра используются дробь и ртуть. Прибор продается в наборе с резиновой «грушей» и стеклянной мерной колбой, позволяющей мерить раствор без риска для приспособлений

При работе с электролитом необходимо соблюдать меры индивидуальной защиты, использовать резиновые перчатки и прорезиненый фартук. Инструкция, как проверить плотность АКБ предусматривает следующий порядок:

  1. АКБ очищают от пыли и загрязнений;
  2. Размещают агрегат на ровной поверхности;
  3. Снимают с банок крышки;
  4. «Грушей» набирают электролит и сливают в колбу;
    Опускают ареометр в жидкость.

Важным условием проведения процедуры является обязательная полная зарядка аккумулятора перед проверкой плотности электролита. Владельцу автомобиля следует учесть, что процесс зарядки АКБ сопровождается выделением из банок химически активных вещество: водорода и кислорода, соединение которых может привести к взрыву. Избежать неприятной ситуации поможет принудительная вентиляция помещения. Время зарядки может длиться до 6 часов.

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 таков.

  1. Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
  2. Включить устройство.
  3. 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.

Советы и рекомендации

Как показывает практика, срок службы  АКБ (средних по цене) составляет 3-4 года, дорогие аналоги могут  прослужить на 1-2 года больше. При этом такие показатели возможны только в том случае, если соблюдаются правила эксплуатации  и обслуживания, а также оборудование исправно.

Прежде всего, важно не допускать перезаряда аккумулятора или, наоборот, глубокого разряда батареи. Как правило,  сильно посадить аккумулятор может сам владелец. Также к разряду приводят неисправности электрооборудования или ошибки при подключении. Так или иначе, потребители «тянут» заряд даже тогда, когда машина не используется, АКБ садится.  Что касается перезаряда, это может происходить в результате поломок реле-регулятора и т.д.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Из этой статьи вы узнаете о видах ЗУ для аккумулятора, их особенностях, преимуществах и недостатках, а также на чем лучше остановить свой выбор при покупке. В любом случае, если аккумулятор необслуживаемый и/или старый (отработал больше 3-х или 4-х лет), тогда пытаться восстановить его работоспособность путем замены электролита не стоит.  Зачастую, в этом случае в банках уже осыпались пластины (частично или полностью). Результат- батарея не будет работать нормально даже со свежим электролитом.

Зачастую, если электролит в аккумуляторе стал коричневым или бурым, в морозы такая батарея если и будет работать, то плохо. Если же электролит почернел,  это указывает на то, что произошло осыпание  пластин и частицы попали в раствор. На деле, площадь поверхности пластин стала меньше. Получается, даже после обслуживания и зарядки получить  необходимые характеристики АКБ не представляется возможным. В таком случае  батарею лучше сразу поменять.

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:

  1. 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.
  2. Визуально производится проверка уровня жидкости и ее добавление при необходимости. Для восполнения объема применяется дистиллированная вода. Используя ареометр, выполняется диагностика плотности рабочего раствора.
  3. 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.

Подготовка к восстановлению батареи

На этапе подготовки выполняют такие действия:

  1. Зарядка батареи. Нельзя начинать восстановление при низком заряде. Добавление электролита способствует резкому повышению концентрации кислоты. Это приводит к разрушению металлических пластин, при котором батарею утилизируют.
  2. Нормализация температуры электролита. Показатель лежит в пределах +20…+25°С. Уровень электролита в каждой банке должен быть нормальным.
  3. Осмотр батареи. Корпус не должен иметь трещин и сколов, особенно возле выводов. Повреждению способствует раскачивание при попытке снять прикипевшую клемму.

Какие значения плотности электролита считают нормой?

Прежде чем приступать к замерам плотности электролита необходимо знать ее нормальное значение для полноценного функционирования аккумулятора. При изготовлении АКБ на заводах их заполняют электролитом со средней плотностью 1,26-1,27 г/см3. В целом этого достаточно для начала его эксплуатации. Но следует учитывать, что со временем этот показатель меняется и его приходится возвращать к оптимальным значениям. Основным фактором, определяющим величину плотности электролита, являются температурные условия эксплуатации автомобиля. Если это регионы с холодным макроклиматом, то она должна составлять 1,27–1,29 г/см3, если речь идет о средней полосе, то значение снижается до 1,25 – 1,27 г/см3, в теплых регионах 1,23 – 1,25 г/см3. Четко прослеживается закономерность, что чем ниже температура, при которой работает аккумулятор, тем выше необходимая для его нормальной работы плотность электролита.

!Справка При изготовлении состава для заливки рекомендуют отталкиваться от нижних значений допустимого диапазона. Также учитывают, что есть натриевые и калиевые электролиты и они используются в разных пропорциях.

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.

Чем грозит изменение плотности электролита

На что влияет повышенная плотность раствора серной кислоты? Если такой дисбаланс имеет место на полностью заряженном АКБ, излишки кислоты будут разрушать свинцовые пластины. Этот процесс возможен уже при плотности порядка 1.35 г/см3.

Напротив, низкая плотность электролита в аккумуляторе приводит к сульфатации пластин. Этого следует опасаться, если показатель снижается до 1.21 г/см3 и менее.

Кроме того, большой дисбаланс в сторону воды существенно снижает температуру замерзания раствора. Так, при плотности 1.17 г/см3 вода замерзает уже при 5 градусах мороза. А лёд, как известно, имеет свойство расширяться и разрушать пластины и даже корпус батареи.

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.

Это интересно: Lada 2109 1.5 16v – турбо-сборка!

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.



Видео: как поднять плотность электролита в банках АКБ

Измерение плотности электролита в сочетании с измерением напряжения под нагрузкой и без позволяет быстро установить причину неисправности в аккумуляторной батарее. При низкой плотности — это может быть дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Плотность измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

В качестве электролита в аккумуляторных батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. В основном плотность зависит от концентрации раствора серной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность. Однако, она также зависит и от температуры раствора и от степени заряженности аккумулятора — при разрядке часть серной кислоты «уходит» в пластины, плотность снижается.

Поэтому измерение плотности принято проводить при 25 °С и полностью заряженном аккумуляторе. Плотность электролита в новой полностью заряженной батарее должна составлять 1.28±0.01 г/см3 для Средней полосы. Но может варьироваться в зависимости от климатической зоны.

Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1.20±0.01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1.10±0.01 г/см3.

Если значение плотности во всех банках аккумулятора одинаково (±0.01 г/см3), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектной ячейке будет значительно ниже (на 0.10-0.15 г/см3), чем в остальных.
Низкая плотность в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи, ее сульфатацией или устареванием.
Все заливаемые аккумуляторные батареи во время заряда и работы теряют часть воды. При этом снижается уровень жидкости над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите. Работа аккумулятора с низким уровнем электролита отрицательно влияет на ресурс батареи. Поэтому перед проверкой плотности электролита необходимо проверить его уровень в банках аккумулятора. Принято считать нормальным уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).

Существует три основных вида аккумуляторных батарей:

Малосурьмянистые (Sb/Sb) — это обычная «классическая» свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы, они подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита, но не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при низкой плотности электролита.
Кальциевые (Ca/Ca) — пластины легированы кальцием, они практически не требуют слежения за уровнем и плотностью электролита, виброустойчивы, застрахованы от длительного перезаряда до 14.8 В, терпят перепады напряжения в бортовой сети, обладают коррозионной стойкостью, имеют низкий саморазряд, больший срок службы. Однако, имеют один недостаток — они неустойчивы к глубоким разрядам. Дело в том, что при длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция, блокирующим электрохимические реакции. Этот процесс, в отличие от образования сульфата свинца в малосурьмянистых батареях, необратим. Если разрядить кальциевую батарею ниже 11.5 В, то она уже не восстановит изначальную емкость, при разряде ниже 10.8 В потеряет до 50% своей емкости. Два-три таких разряда – и аккумулятор придется выбрасывать. Также, в связи с тем, что пластины в таких батареях упакованы в плотные пакеты, плотность электролита неравномерна — более тяжелая серная кислота скапливается внизу банок, а поверх пластин оказывается более «легкий» электролит. Из-за этого ареометр будет показывать неадекватно низкую плотность при нормальной заряженности.
Такие батареи хорошо подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды в пути.
Гибридные (Sb/Ca) — являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

На примере кальциевой батареи емкостью 60 А·ч, попробуем выяснить плотность электролита и ее исправность. Для начала, проверим напряжение на клеммах аккумулятора мультиметром, чтобы выяснить степень ее заряженности. Такая проверка проводится через 6-8 часов после выключения двигателя или отключения зарядного устройства. В нашем случае машина простояла около 4-х дней под сигнализацией — напряжение составляет 12 В, что говорит нам о том, что батарея почти полностью разряжена.

Теперь проверим выборочно плотность электролита в двух банках — она составляет 1.23 г/см3 при температуре окружающего воздуха 0°С, поэтому внесем поправку в показания ареометра, приведя их к 25°С: 1.23-0.02=1.21 г/см3 — это также говорит нам о том, что аккумулятор требует срочной подзарядки.

Снимаем аккумулятор и переносим в теплое помещение для подзарядки.

Для кальциевых батарей губительны старые «дедовские» методы зарядки, используемые для малосурмянистых АКБ с контрольно-тренировочным циклом заряда/разряда и «кипячением», а также малоэффективны некоторые автоматические зарядные устройства.
В наши дни в большинстве таких устройств используется комбинированный метод зарядки, когда в процессе зарядки сила тока снижается со временем, а напряжение, наоборот, повышается. Это объясняется тем, что ЭДС аккумуляторной батареи направлена именно на напряжение, соответственно при его повышении нужно повышать и напряжение. А вот сила тока уменьшается из-за все увеличивающегося сопротивления батареи.
Для современных батарей рекомендуется установочный заряд током в 10% от номинальной ёмкости напряжением 14.4 В и продолжительность зарядки не менее суток. Однако, допустимо кратковременное повышение напряжения до 16.5 В в конце цикла зарядки.
Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Ток должен упасть практически до нуля, а входящее напряжение может повысится до 16,5 В, в зависимости от устройства.
Если вы часто заводите двигатель, двигаетесь на небольшие расстояния, и автомобиль долго простаивает без движения, то для такой батареи необходима ежемесячная плановая зарядка аккумулятора специализированным зарядным устройством, подходящим именно для кальциевых батарей.

После того, как электролит прогрелся до 20-25°С еще раз замерим напряжение и плотность. Теперь мультиметр показывает напряжение 12.45 В, а плотность в банках от 1.22 до 1.24 г/см3, что все равно указывает на недозаряд батареи.

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.

Как поднять плотность аккумулятора

Прежде всего, важно знать, как правильно поднимать плотность в аккумуляторе. Прежде всего, при работе с электролитом нужно быть предельно осторожным, так как в составе раствора есть серная кислота.

Кислота может вызывать ожоги кожи, слизистых и дыхательных путей. Работать с электролитом нужно в хорошо проветриваемом помещении, надевать перчатки, маску и т.д. Еще нужно учитывать все нюансы и знать, как поднять плотность в аккумуляторе.

Обратите внимание, необходимость это делать возникает в том случае, когда уровень электролита в банках несколько раз корректировался водой  или замеры плотности указывают, что плотность слишком низкая для зимы.

Также повышать плотность нужно после длительных перезарядок аккумулятора. Как правило, поднимать плотность нужно, если интервал заряда и разряда заметно сократился. Для понятия плотности АКБ можно использовать концентрированный электролит (корректирующий раствор электролита) или просто добавить кислоты.

В любом случае, нужно иметь ареометр, мерный стакан, емкость для разведения электролита, корректирующий  раствор электролита или кислоту, дистиллированную воду.

  • В общих чертах, из банки аккумулятора грушей откачивается немного электролита, затем в таком же количестве добавляется корректирующий электролит для поднятия плотности или дистиллированная вода для понижения;
  • Затем АКБ на 30 минут ставится на зарядку от ЗУ, заряжать нужно номинальным током, чтобы жидкость смешалась;
  • Далее батарея отключается от ЗУ, выдерживается пауза около 2-3 часов, чтобы за это время плотность во всех банках выровнялась, вышли пузырьки газов, снизалась температура;
  • Теперь можно снова проверить плотность электролита, при необходимости, повторить процедуру, уменьшая или увеличивая количество;
  • При замерах разница плотности во всех банках не должна быть больше 0,01 г/см3. Если такой плотности не удается добиться, тогда нужно снова делать так называемую выравнивающую зарядку, причем током, который в 2-3 раза меньше номинального тока заряда.

Чтобы было удобнее, рекомендуется заранее изучить, какой объем в см3 в каждой банке конкретного АКБ. Сам электролит имеет состав в следующих пропорциях: 40% серной кислоты на 60% дистиллированной воды. Кстати, пропорции и плотность можно рассчитывать и по формуле, однако на практике проще воспользоваться таким методом:

  • из банки откачивается жидкость и сливается в мерный стакан, что позволяет определить объем;
  • затем сливается половина от полученного количества, а другая заполняется электролитом (стакан нужно покачать для перемешивания).

Если значения плотности все равно низкие, тогда можно долить еще ¼  электролита от выкачанного из банки объема. Такой долив можно производить неоднократно, уменьшая количество в два раза.

При этом, если плотность в аккумуляторе слишком низкая (ниже 1.18), в этом случае недостаточно обычной доливки электролита. В подобной ситуации нужно добавлять кислоту (1.8 г/см3).

Сама процедура аналогична добавке электролита. Единственное, добавлять кислоту в раствор нужно шаг за шагом, так как можно сразу залить большое количество и превысить необходимые показатели. Обратите внимание, во время приготовления раствора в обязательном порядке нужно заливать кислоту в воду. Вливать воду в кислоту запрещается!

Как пользоваться ареометром — подробная инструкция

Ареометр представляет собой стеклянную колбу (пипетку) с помещённым внутрь измерительным грузом-поплавком (ареометром), на котором нанесены деления с указанием величин от 1,1 в верхней точке поплавка до 1,3 и даже 1,32 г/мл внизу шкалы. Нижняя часть колбы имеет тонкую трубку, которую легко можно опустить через отверстие аккумулятора в его банку для забора электролита. На верхнюю часть колбы надевается резиновая груша, которая применяется для всасывания раствора в колбу.

У некоторых ареометров несколько поплавков разного веса, которые всплывают при заполнении колбы. Плотность будет соответствовать поплавку, всплывшему частично или не всплывшему первому после всплывших. Встречаются дешёвые пластиковые изделия иной формы, но принцип их действия такой же.

Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра.

Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях. Чтобы проверить плотность аккумулятора, необходимо выполнить следующие действия:

  1. Подготовить ареометр, собрать прибор, если он находится в разобранном виде в футляре.
  2. Подготовить аккумулятор, выкрутить пробки из отверстий в крышках банок, либо снять общую планку с пробками на ней.
  3. Подготовить стеклянную банку или пластиковый сосуд с дистиллированной водой для промывки и продувки ареометра между замерами.
  4. Опустить носик прибора в банку аккумулятора до касания с пластинами сепаратора.
  5. Сжать грушу для выдавливания воздуха из колбы.
  6. Освободить грушу для принятия начальной формы и забора электролита из банки батареи в колбу.
  7. Наполнить колбу жидкостью так, чтобы поплавок всплыл.
  8. Отметить визуально уровень шкалы поплавка на границе поверхности электролита в колбе. Указанное на шкале значение соответствует плотности электролита.
  9. Выдавить жидкость обратно в банку батареи.
  10. Ареометр опустить в сосуд с дистиллированной водой и пару раз промыть остатки электролита в колбе путём нажатия и отпускания груши.

Следует добавить, что при помощи ареометра можно корректировать плотность электролита, добавляя дистиллированную воду или электролит плотностью 1,3 г/мл. по необходимости в банки и произведя измерения. Только для выравнивания плотности в банке требуется время после каждой добавки, а такую корректировку проводят на полностью заряженном аккумуляторе с температурой электролита около +25 °C.

Можно ли измерить без ареометра

Измерить плотность без ареометра не получится. Но можно изготовить ареометр самому, самым важным элементом которого является измерительный поплавок-грузик. Изготовить можно из полой пластиковой трубки, например соломинки для напитков, в которую помещается груз. Точность измерения будет зависеть от точности нанесения шкалы на грузик и известной плотности измеряемых эталонов жидкости. Сначала поплавок помещается в дистиллированную воду и отмечается линия окружности поверхности воды на поплавке. Эта линия соответствует 1,0 г/мл. Затем поплавок помещается в электролит, купленный в магазине с удельным весом, например, 1,3 г/мл. Линия поверхности электролита на поплавке будет соответствовать плотности 1,3 г/мл. Расстояние между двумя полученными значениями измеряется в мм и делится на разницу значений — 30. Теперь на поплавок можно нанести шкалу с любым шагом, но лучше для значений 1,27; 1,25; 1,23; 1,2; 1,15; 1,1.

Отбор электролита можно произвести обычной резиновой грушей в стеклянный стакан, куда помещается изготовленный поплавок-грузик.

Проверка плотности электролита – приборы и их действие

Перед тем как проверить концентрацию, необходимо убедится в том, что уровень раствора соответствует необходимому. Делается это так: Берут специальную стеклянную трубку (пипетку), опускают ее в аккумуляторную банку до упора и закрывают верхнее отверстие трубки пальцем. Трубку вынимают и замеряют высоту находящейся в ней жидкости. Она должна колебаться в пределах 10 — 15 см. Проводят это измерение для каждой банки. В случае если количество жидкости не совпадает с оптимальными значениями, электролит либо убирают, либо добавляют. После чего можно приступать непосредственно к измерению концентрации. Для этого необходимо соблюдать несколько простых правил:

  • замеры проводят для каждой банки;
  • крышка аккумулятора и пробки должны быть очищены от любых загрязнений;
  • для получения максимально корректных результатов АКБ должна быть заряжена.
  • непосредственно перед измерением аккумулятор выдерживают в комнатной температуре при 20 — 30 градусах.

Для измерения концентрации используют ареометр или, как его еще называют, денсиметр. Состоящий из:

  • наконечника, который опускают в банки для забора жидкости;
  • колбы, в которой будет находится ареометр;
  • резиновой груши;
  • ареометра.

Итак, сам процесс измерения. Наконечник ареометра протирают и погружают в открытое заливное отверстие. Используя грушу, набирают в колбу некоторое количество раствора кислоты. Для определения значения плотности денсиметр держат на уровне глаз, при этом сам ареометр должен быть в состоянии покоя и свободно плавать в растворе, не соприкасаясь ни с одной из стенок колбы. Как только эти условия будут достигнуты, отмечают число со шкалы ареометра, определяемое по уровню жидкости.

В том случае, если нет возможности использовать ареометр, проверку проводят используя вольтметр автотестера. Его подключают к клеммам батареи и измеряют напряжение. В норме оно должно колебаться в пределах 11,9 — 12,5 вольт. После этого заводят двигатель и набирают 2500 оборотов. По достижении этой отметки напряжение должно быть в пределах 13,9 — 14,4 вольта. Если значения соответствуют рекомендуемым, то и значение плотности должно быть в норме.

Оценка количества проводника


После завершения зарядки аккумулятор необходимо выдержать в покое не менее 6 часов. Условие является обязательным, так как после воздействия током плотность электролита остается повышенной, после «отдыха» раствор серной кислоты выдает более достоверные показатели.

Перед тем, как проверить электролит в аккумуляторе, необходимо взять пробу из банки аккумулятора в количестве, чтобы ареометр свободно плавал в жидкости.

В норме плотность электролита составляет от 1,24 кг/дм3 до 1,29 кг/дм3. Если полученный результат измерений ниже нормы, то поправить ситуацию может доливка свежего раствора. Методику выяснения, как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, с последующими действиями необходимо повторить с каждой банкой АКБ с периодичностью 1 раз через каждые 3 месяца. По визуальной оценке жидкость должна быть прозрачной, обладать высокой степенью чистоты.

Неочищенная серная кислота может вызвать ускоренную самостоятельную зарядку аккумулятора. Обеспечить нормальный уровень электролита также поможет дистиллированная вода, повышенные показатели раствора снижает сроки службы аккумулятора.


На шкале ареометра полоски зеленого цвета показывают уровень допустимой плотности раствора. При цифровых значениях, отмеченных между верхним и нижним пределом жидкости, показатель считается нормальным, добавлять электролит не требуется.

Считывая показатели ареометра, необходимо помнить, что мерить концентрацию кислоты необходимо с поправкой на климатическую зону, так как существуют индивидуальные значения плотности.


Если плотность электролита падает до критического уровня, то никакие мероприятия, кроме как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях с добавлением аккумуляторной кислоты, не помогут исправить ситуацию. Проверять электролит в аккумуляторе можно ранее описанным способом после добавления каждой порции кислоты. В случае, когда не удается получить нужный результат, то жидкость лучше всего просто заменить полностью.

Методика замены осуществляется после откачки раствора. Крышки банок и вентиляционные клапаны АКБ плотно закрываются, батарея укладывается на бок. В каждой банке делаются отверстия сверлом 3,5 мм, сливается остаток жидкости. Пустые банки тщательно промывают водой, проверяют на наличие осадка, отверстия запаиваются кислостойкой пластической массой, заливается свежий раствор с чуть большей плотностью, рекомендуемой для отдельно взятой климатической зоны.

Перед запуском прибора в работу рекомендуется еще раз померить концентрацию электролита.

Как повысить плотность рабочего электролита

В том случае, если в результате измерений было выяснено, что концентрация кислоты ниже требуемой, возникает необходимость в её повышении. Для это есть несколько способов:

  • перезарядка аккумулятора;
  • полная замена раствора электролита на новый;
  • добавление более концентрированного раствора;
  • добавление кислоты.

Для работы могут понадобится: мерная емкость, груша, паяльник, дрель. Весь инструментарий должен быть вымыт и высушен. Также нужно держать под рукой дистиллированную воду и электролит.

Если после набора оборотов вольтаж не изменился как описано выше, то начинать стоит с попытки перезарядить аккумулятор. 10 часов батарею заряжают с силой тока в 10 раз меньше чем его емкость. После этого её понижают вдвое и продолжают заряжать еще 2 часа.

В случае если изначальное напряжение после набора оборотов будет выше 14,4 вольта, то в АКБ заливается вода и её ставят на зарядку.

В случае если аккумулятор все равно быстро разряжается, то приходит время полной замены раствора. Чтобы это сделать, нужно выкачать из каждой банки максимально возможное количество жидкости, а её остаток аккуратно слить. Для этого все отверстия устройства в корпусе полностью герметично закрывают. Затем его кладут на бок и сверлят отверстия для слива для каждой банки. После чего жидкость из них сливают.

!Важно Категорически запрещено устанавливать АКБ на крышку. В противном случае может произойти короткое замыкание. И это приведет к осыпанию поверхностей пластин. После того как старый электролит будет удален, внутренности батареи тщательно промывают дистиллятом. Затем паяльником запаивают просверленные отверстия, до полной герметичности и заливают новый раствор через предназначенные для этого отверстия.

В целом, повысить или понизить плотность для каждой отдельно взятой банки можно доливая раствор электролита высокой концентрации или дистиллированной воды.

Если плотность выше чем 1,18 г/см3, то добавляют концентрированный раствор. Из банки выбирают столько жидкости, сколько возможно и заменяют половину на концентрат. Его плотность должна быть выше, чем та, которая нужна для нормальной работы. Получившийся раствор заливают обратно и аккуратно перебалтывают для перемешивания. Через небольшой промежуток времени проводят проверку. Зачастую с первого раза не получается достичь необходимых значений. Поэтому процедуру повторяют, но подменяют только четвертую часть исходной жидкости. До тех пор, пока результат не будет достигнут действия повторяют с каждым разом уменьшая объем подмены в 2 раза. Если получится концентрация выше оптимальной, то просто разбавляют очищенной водой.

Если же измерения показали значения ниже 1,18 г/см3, то используют кислоту. Проводят те же действия, что и при разбавлении концентратом, но подменяют меньшую часть, чтобы не превысить норму уже в первом цикле.

При приготовлении растворов кислота вливается в воду, в противном случае высок риск разбрызгивания концентрата. Все работы проводятся в рабочей робе с защищенными руками и глазами.

Особенности повышения плотности

Приняв во внимание все нюансы, стоит рассказать о том, как поднять плотность при изменении концентрации электролита в аккумуляторе.

Сделать это можно самостоятельно. Ведь чтобы поднять сниженную плотность у электролита, никаких отверстий в аккумуляторе обслуживаемого типа делать не придётся.

Нормой измерения при комнатной температуре считается 1,25-1,29 г/см3. Если показатели ниже, нужно поднимать плотность. Снижение параметров только в одной банке указывает на короткое замыкание.

Есть несколько рекомендаций для того, чтобы повысить плотность упавшего электролита в самом аккумуляторе. Для начала нужно сделать следующее:

  • Полностью зарядить АКБ, поскольку проверять плотность при разряде проводить нельзя. Добавив электролит, концентрация резко увеличится и начнётся разрушение пластин.
  • Привести температуру жидкости в норму. Работать следует в диапазоне 20-25 градусов Цельсия.
  • Убедиться, что уровень в каждой банке соответствует норме.
  • Осмотреть АКБ на предмет повреждений и дефектов.

Далее проводится непосредственно сама корректировка параметров плотности с помощью электролита, чтобы в аккумуляторе восстановить рабочие характеристики.

Если уровень слишком низкий и упал ниже 1,18 г/см3, восстановлению такая АКБ уже не подлежит.

Если плотность выше этого порога, её требуется увеличить. Для этого нужно:

  • разрядить АКБ, подключив её к какому-нибудь потребителю вроде лампочки;
  • подготовить корректирующий электролит, продаваемый в магазинах;
  • с помощью груши откачать небольшое количество смеси из каждой банки;
  • добавить не более 50% от откаченного объёма новый электролит;
  • поставить батарею на зарядку минут на 30, чтобы выровнять концентрацию во всех банках;
  • дать постоять АКБ на ЗУ при минимальном зарядном токе;
  • отключить батарею.

Примерно через 2-3 часа делается повторная проверка. Если концентрация ещё недостаточная, процедура повторяется.

Чем и как проверяют густоту католита

Как проверить плотность аккумулятора? Установите его на горизонтальную плоскость, чтобы избежать шатания. Проведите чистку прибора, для этого нужно аккуратно избавить крышку от производственной пыли и грязи. Используя ненужную ткань и мокнув ее в раствор соды, предотвратите возможный отход вещества от пробки!

Теперь можно узнать плотность. Легче сделать это на приборах с прозрачными сторонами. По их состоянию будет понятно, находится ли вещество в нужном состоянии. Если стенки прибора матовые, возьмите прозрачную трубку, окуните в отверстие пока не достигнете упора, верхнюю пустую часть трубки прикройте пальцем

Когда ее извлечете, обратите внимание на сколько проводник тока выше свинцовых пластинок

Нормальная высота не меньше 10мм, но не больше 15мм. Если в одном из отсеков химического вещества меньше нормального из-за электролиза, долейте немного дистиллированной жидкости.Перед замерами зарядите коробку на максимум до состояния кипения, на современных зарядках подача прекращается автоматически. Так вы избежите неверных искаженных результатов.

С помощью ареометра — измерительного устройства, которое выглядит как колба с грушевидной емкостью для забора жидкости, зачерпните электролит. В зависимости от данных, грузик с делениями либо поднимается, либо опустится, это коррелируется от полученных результатов.

Как пользоваться ареометром

  1. Соберите конструкцию, если только что купили измерительное устройство. Сделать это довольно просто — поплавок погрузите в пипетку, на один конец наденьте грушу, на другой пробку с измерительной иглой.
  2. Грушу нужно сжать и окунуть пипетку в щелочную среду. Постепенно ослабляйте сжимание груши и достигнув наполнения сосуда до такого состояния, когда маячок будет спокойно плавать по вертикали.
  3. Правильные результаты можно получить только при соприкосновении с жидкостью.
  4. После завершения процесса тщательно промойте весь прибор. Так он прослужит дольше и не будет искажать результаты замеров.

Другой способ

Еще один способ, более быстрый, как проверить плотность аккумулятора, при помощи оптического рефрактометра. Он не только удобнее, но и способен измерить предел замерзания жидкостей. Чтобы получить замер, капните на нужное место и прижмите каплю прозрачным стеклом. Затем с помощью рефрактометра посмотрите на свет и получите данные о плотности. Некоторые считают, что такой способ точнее, чем замеры с помощью ареометра.

Как проверить батарею автомобиля мультиметром

Как проверить плотность аккумулятора альтернативным аппаратом? Узнать данные поможет мультиметр — универсальное устройство для измерительных операций. С его помощью можно избежать удара тока, забивая гвоздь в стене, он укажет наличие вольтажа в заданном участке поможет узнать значение сопротивление температуры, и еще одна особенность при отсутствии других приборов поможет измерить плотность электролита в накопителе, но не даст такие точные данные как профильные датчики. Как пользоваться?

  1. Соберите измеритель. К корпусу подсоедините провода. Тестирующий прибор переведите в режим вольтметра.
  2. Переключатель поверните на 20В. Как результат тестер будет демонстрировать значения ниже этих цифр.
  3. Соедините кабеля с выходами батареи. Черный к отрицательной клемме, красный к положительной.
  4. При полностью заряженном накопителе рабочие значения будут 12,7В, если цифры меньше значит источник заряжен не полностью и состояние концентрата не соответствует норме.

Измерение уровня католита самодельным прибором

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях — соорудите самодельный прибор для замеров. Для создания такого тестера повторите конструкцию ареометра.

  • Нужен поплавок, он послужит основой поделки.
  • Резервуаром может служить пробирка или любая альтернатива.
  • В емкость насыпьте сыпучий материал, подойдет даже пшено!
  • Затем отметьте числовые границы. Опустите емкость в жидкость, в месте, где вода будет соответствовать уровню поставьте отметку 1 это будет означать что жидкость имеет концентрацию в 1г/см3.

Причины изменения уровня электролита в АКБ

По прошествии времени в АКБ уменьшается объём жидкости. Это происходит в любом аккумуляторе, даже в тех, которые не требуют регулярного наблюдения и обслуживания. Зачастую при уменьшении количества электролита увеличивается концентрация химического вещества из-за испарения воды.

Причины изменения заключаются в следующем:

  1. Трещины в корпусе. Выяснить их наличие можно, просто убрав батарею с привычного места и увидев подтёки или лужу. Повреждённый корпус подлежит спаиванию или заклеиванию трещин, однако обычно АКБ просто заменяют.
  2. Вытекание через крышку или отверстия, через которые выходят пары жидкости и газы. Это может произойти во время демонтажа батареи или в условиях сильной вибрации, например, во время поездки по бездорожью.
  3. Испарение воды. Очевидное изменение плотности вследствие работы батареи при жаре или же в случае, когда аккумулятор установлен в непосредственной близости от разогретых элементов двигателя.
  4. Гидролиз воды. Естественный процесс при зарядке АКБ высокими токами, в течение которого часть поступающей энергии уходит на разложение воды. Заметить это можно по характерному бульканью жидкости в батареи или её кипению.

Источники


  • https://ProAkkym.ru/avto/proverit-plotnost-akkumuljatornoj-batarei
  • https://ravon-r2.ru/kak-proverit-plotnost-jelektrolita-bez-areometra/
  • http://KrutiMotor.ru/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora-i-povysit-ili-ponizit-plotnost-akb/
  • https://kodobd.top/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora/
  • https://3batareiki.ru/akkumulyatory/avtomobilnye-akkumulyatory/kak-povysit-plotnost-v-akkumulyatore-avtomobilya
  • https://rulikoleso.ru/interesnoe-na-jrepair-ru/teh-zhidkosti/kak-samostoyatelno-proverit-plotnost-elektrolita-v-akkumulyatore
  • https://TechnoSova.ru/cifrovaja-tehnika/akkumulyatory/proverka-plotnosti-norma/
  • https://akbvavto.ru/maintenance/kak-podnyat-plotnost-elektrolita-v-akkumulyatore.html
  • https://SevenTools.ru/instrumenty/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora-areometrom.html
  • https://Acums.ru/akkumulyatory/kak-proverit-plotnost
  • https://msmetall.ru/metalloobrabotka/kak-zamerit-plotnost-elektrolita-v-akkumulyatore.html
  • https://remam.ru/elektrik/kak-proverit-plotnost-elektrolita-v-akkumulyatore.html
  • https://asx-club.su/other/kakaa-plotnost-elektrolita-dolzna-byt-v-akkumulatore-povysenie-plotnosti-i-plotnost-posle-zaradki-akb.html

Таблица Напряжения Аккумулятора в Зависимости от Плотности • Подготовка акб на зиму

Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

Плотность электролита в аккумуляторе: Как проверить и какая должна быть

Плотность
электролита (г/см3)
Степень
заряженности (%)
Замерзание
электролита (С)
1,27 100 -60
1,26 94 -55
1,25 87,5 -50
1,24 81 -46
1,23 75 -42
1,22 69 -37
1,21 62,5 -32
1,2 56 -27
1,19 50 -24
1,18 44 -18
1,17 37,5 -16
1,16 31 -14
1,15 25 -13
1,14 19 -11
1,13 12,56 -9
1,12 6 -8
1,11 0,0 -7

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе: повышение плотности и плотность после зарядки АКБ. Какая плотность электролита в аккумуляторе

Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос экспертуКакая плотность электролита в аккумуляторе должна быть Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

Что для Вас важнее при выборе обуви?

УдобствоКомфорт

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

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Что такое плотность электролита

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3
Южные регионы 1,25
Центральные регионы 1,27
Северные регионы 1,27
Регионы Крайнего Севера 1,27

Как понизить плотность АКБ

Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос экспертуКакая должна быть плотность электролита зимой Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

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

Излишняя же плотность провоцирует активацию химических процессов, которые в батарее протекают постоянно, независимо от того, «работает» она или «отдыхает». А это влечет более интенсивное разрушение пластин и снижает срок службы изделия.

Особенности необслуживаемой аккумуляторной батареи

Первичная заливка аккумуляторной батареи электролитом, расход

Нормы сервисного обслуживания автомобильной аккумуляторной батареи предполагают, что первичная заливка аккумуляторной батареи электролитом будет проводится в условиях аккумуляторного участка на станции технического обслуживания или на автотранспортном предприятии. Однако, если имеются необходимые технические средства, то первичная заливка аккумуляторной батареи электролитом может проводиться и в условиях частного автосервиса.

Первичная заливка аккумуляторной батареи электролитом, нормы расхода компонентов для приготовления электролита, таблица корректировки плотности электролита.

Первичная заливка аккумуляторной батареи электролитом в условиях частного автосервиса проводится придерживаясь следующих правил:

— Нельзя приготавливать электролит из концентрированной серной кислоты в неприспособленном для этого помещении. В крайнем случае, можно приготавливать электролит на открытом воздухе с соблюдением всех мер предосторожности.

— Приготовление электролита реализуется вливанием серной кислоты в дистиллированную воду. Обратное вливание является грубейшим нарушением технической безопасности. Так как может иметь место интенсивное вскипание и разбрызгивание кислоты.

— Приготавливать и заливать электролит в АКБ следует при температуре 15–25°С. Плотность электролита, измеренная при приготовлении и заливке, приводится к температуре 25°С по формуле

γ25 = γт + 0,00007(Т – 25),

где:

γт — плотность электролита при температуре измерения Т.

— Сначала приготавливают электролит с плотностью γ25 = 1,40 г/см. Для чего в 650 объемных частей дистиллированной воды вливают 423 части концентрированной 94% аккумуляторной серной кислоты. Использование технической серной кислоты недопустимо. При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты. Заливать в АКБ можно только остывший электролит (15 < Тэ < 25°С).

Нормы расхода компонентов для приготовления 1 дм3 (л) электролита.

— При заливке электролита в АКБ приведенная плотность электролита обязательно указывается в сопроводительном документе на батарею. Это необходимо для определения степени разряженности в дальнейшем.

— Плотность электролита при первичной заливке должна соответствовать климатической зоне эксплуатации АКБ, а для влажных и холодных регионов также и времени года. Для предполярных и полярных широт необходимо учитывать возможность замерзания электролита в зимний период.

Таблица возможности замерзания электролита в зимний период.

Из таблицы видно, что увеличение плотности электролита выше значения 1,31 г/см3 приводит к повышению температуры замерзания.

— Для точной подгонки плотности электролита при его заливке в аккумуляторную батарею необходимо иметь дистиллированную воду и электролит с повышенной плотностью 1,4 г/см3.

Таблица корректировки плотности электролита.

Если приготовленный электролит имеет плотность ниже требуемой, то в него доливается не аккумуляторная кислота, а электролит с повышенной плотностью. При необходимости понизить плотность, в электролит доливают дистиллированную воду.

По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.

Похожие статьи:

  • Проверка поршней, поршневых колец, шатунов и поршневых пальцев дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, зазоры.
  • Ремонт коленчатого вала 5143.1005010 дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, предельные размеры и контролируемые параметры коленчатого вала.
  • Ремонт блока цилиндров дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, детали стандартного и ремонтных размеров, размерные группы поршней и цилиндров.
  • Подбор поршней к цилиндрам двигателя ЗМЗ-40522.10 на Газель и Соболь, размерные группы поршней и цилиндров блока, подбор пальцев к поршням и шатунам.
  • Ремонт масляного насоса 406.1011010-03 системы смазки двигателя ЗМЗ-40522.10 на Газель и Соболь, проверка ослабления пружины редукционного клапана.
  • Система управления свечами накаливания и рециркуляцией отработавших газов двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, схема соединений, функции, работа, диагностика.

От плотности электролита в аккумуляторе что зависит

На чтение 20 мин Просмотров 73 Опубликовано

Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоаянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

Что такое плотность электролита

Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.

Чем можно померить плотность электролита

Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

  1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
  2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
  3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
  4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
  5. Производятся несложные арифметические вычисления:
  6. Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
  7. Получившееся значение делится на 10.

В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.

Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

  1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
  2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
  3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
  4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
  5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.

Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

Какая должна быть плотность электролита зимой

Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.

При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен. Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

Плотность
электролита (г/см3)
Степень
заряженности (%)
Замерзание
электролита (С)
1,27100-60
1,2694-55
1,2587,5-50
1,2481-46
1,2375-42
1,2269-37
1,2162,5-32
1,256-27
1,1950-24
1,1844-18
1,1737,5-16
1,1631-14
1,1525-13
1,1419-11
1,1312,56-9
1,126-8
1,110,0-7

Какая должна быть плотность электролита летом

Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.

Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы. Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

Как проверить плотность аккумулятора

Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:

  1. Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
  2. Узкая часть вводится в банку.
  3. Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.

Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.

Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.

Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба. Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

Есть другой популярные метод. Скраю, в крышке просвердивают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.

Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.

При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

Как поднять плотность в аккумуляторе

Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках. Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

  1. Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
  2. В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.

Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.

Как понизить плотность АКБ

Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.

Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.

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/см 3 . 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/см 3 , 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/см 3 . Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см 3 , 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, °СПоправка к показанию денсиметра, г/см 3Температура электролита, °СПоправка к показанию денсиметра, г/см 3
-55…-41-0.05+5…+19-0.01
-40…-26-0.04+20…+30
-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/см 3Температура замерзания, °СПлотность электролита при 25 °С, г/см 3Температура замерзания, °С
1.09-71.22-40
1.10-81.23-42
1.11-91.24-50
1.12-101.25-54
1.13-121.26-58
1.14-141.27-68
1.15-161.28-74
1.16-181.29-68
1.17-201.30-66
1.18-221.31-64
1.19-251.32-57
1.20-281.33-54
1.21-341.40-37

Причины изменения плотности электролита

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

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

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3 ). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Как поднять плотность электролита

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

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

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

Свинцово-кислотным аккумуляторам уже более полутора столетий, но позиции в автомобилестроении они не сдают и по сей день. Главных причин тому две: низкая себестоимость и морозоустойчивость. Литий-ионный аккумулятор, пускай он и гораздо компактнее и легче при сопоставимой с свинцово-кислотным емкости, но стоит в разы дороже и уже при 0° С его емкость упадет вдвое (в то время как у свинцовой батареи это произойдет только при -30° С). И это не говоря уже о гораздо большей требовательности к условиям заряда и разряда.

Необслуживаемые кальциевые и AGM-аккумуляторы завоевывают все большую популярность, но АКБ традиционной конструкции с возможностью обслуживания все так же можно увидеть под капотом автомобиля. Контроль уровня и состояния электролита увеличивает ресурс аккумулятора, а самое главное – страхует от проблем зимой, что «рукастому» владельцу только в плюс.

Принцип действия аккумулятора

Говоря о плотности аккумуляторного электролита, нужно начать с самого принципа работы автомобильных аккумуляторов. Во время заряда-разряда в аккумуляторе протекают около 60 реакций, как утверждают исследования еще советских времен,но основной из них является только одна: в процессе разряда оксид свинца на катоде (отрицательном электроде) и свинец на аноде (положительном электроде) «забирают» сульфат-ионы из раствора серной кислоты, превращаясь в сульфат свинца, причем на катоде дополнительно образуется вода, а при заряде сульфат свинца, напротив, «отдает» сульфат-ионы в электролит.

Таким образом, во время разряда плотность электролита падает, при полном разряде между пластинами фактически остается дистиллированная вода, а во время заряда она возрастает. Тогда почему падает плотность раствора в аккумуляторе со временем, если эти процессы зеркальны?

Причина в том, что сульфат свинца, образующийся при разряде аккумуляторной батареи, не всегда полностью расходуется в ходе заряда. Особенно это заметно на морозе и после длительного пребывания батареи в разряженном состоянии: пластины покрываются сначала белыми разводами крупнокристаллического сульфата свинца, а затем эти кристаллы постепенно осыпаются вниз и в дальнейшей реакции, проходящей при зарядке, практически не участвуют.


Поэтому сульфатация пластин аккумулятора является однозначно вредным явлением. Снижается емкость аккумулятора, прочность пластин, а из-за падения плотности электролита батарея хуже набирает заряд: чем ниже плотность раствора, тем хуже проводимость. Полностью разряженный аккумулятор практически не принимает заряд – сопротивление электролита между его пластинами слишком велико.

Однако плотность может со временем и вырастать. Так как электролит – это не чистая серная кислота, а ее водный раствор, то при зарядке АКБ протекает еще одна реакция: банальный электролиз воды, малозаметный в начале цикла, но к концу идущий по нарастающей. Поэтому старые рекомендации по заряду обслуживаемых АКБ советовали дождаться «кипения» аккумулятора – резкого роста выделения кислорода и водорода в банках. Теряя воду, со временем электролит снизит свой уровень, а плотность его неизбежно возрастет – даже с учетом постепенного связывания серной кислоты на пластинах и в осыпи вода при «кипении» теряется быстрее.

Нормальная плотность электролита

Чистая серная кислота в аккумуляторах не используется – это чрезмерно опасно, значительно возрастает скорость сульфатации пластин даже при нормальной эксплуатации. Из эксплуатационных соображений плотность электролита аккумулятора выбрана такой, чтобы обеспечить возможность уверенной работы при отрицательных температурах, достаточную удельную емкость и скорость заряда.


При нормальных условиях (под которыми в физике принято понимать, среди прочего, температуру +20° С) плотность электролита в полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28-1,3 г/см3. Как можно видеть на приведенной иллюстрации, именно такая плотность обеспечивает наибольшую морозоустойчивость. Заодно заметно, что у полностью разряженного аккумулятора риск замерзания зимой очень велик – достаточно температуре опуститься ниже -5, как в электролите образовываются кристаллики льда.

Зимняя и летняя плотность электролита

Однако на практике измерение плотности электролита в аккумуляторе при строго заданной температуре невозможно: зимой в гараже плотность у исправного и заряженного аккумулятора увеличится, а летом, да еще и сразу после поездки, напротив, будет ниже. Поэтому принята система поправок при измерениях в зависимости от температуры аккумулятора, которая отображена в таблице ниже.:

Температура электролита, °СПоправка, г/см 3
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 +300,00
От +31 до +450,01

Таким образом, если Вы измеряете плотность зимой во время легкого заморозка (до -10), то у заряженного аккумулятора она должна составлять 1,3-1,32 г/см3, так как с поправкой -0,02 мы и получим «стандартные» 1,28-1,3. На жаре же уже нормой плотности будут 1,27-1,29 г/см3.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Порядок измерения плотности аккумулятора

Для начала аккумулятор необходимо установить на ровную горизонтальную плоскость и очистить крышку от пыли и грязи. Лучше для этого использовать ткань, смоченную слабым раствором соды, как самой доступной щелочи: она нейтрализует возможное отпотевание электролита вокруг пробок.

Теперь проверяем уровень электролита. Проще это сделать на аккумуляторах с полупрозрачными стенками – на стенках есть риски, с помощью которых можно сразу понять, находится ли уровень в пределах допустимого. Важна не только сама высота уровня, но и равномерность по банкам: там, где уровень электролита заметно меньше, возможна неисправность (негерметичность стенок или днища, быстрое «выкипание» электролита из-за его чрезмерной изначальной плотности и так далее). Если стенки у аккумулятора непрозрачные, воспользуйтесь прозрачной трубкой, опуская ее в отверстия пробок до упора в набор пластин и затыкая после этого верхний конец пальцем: вытащив трубку, Вы увидите, насколько электролит выше пластин. Нормой считается высота уровня в 10-15 мм над пластинами.

Если в какой-то банке уровень электролита ниже нормы, доведите его до нужного, аккуратно доливая дистиллированную воду. Как мы уже писали выше, чаще всего уровень снижается из-за потери воды за счет электролиза, поэтому восполнять уровень готовым электролитом нельзя.

Перед проверкой плотности обеспечьте батарее состояние стопроцентной заряженности – подсоедините зарядное устройство до момента «кипения» или до его отключения, если используете автоматическую модель. Это нужно и для того, чтобы плотность в банке выровнялась после доливания дистиллированной воды, иначе измерение даст ошибочный результат.

Распространенный прибор для контроля плотности – это ареометр, представляющий собой прозрачную колбу с грушей для набора жидкости. Внутри этой колбы находится грузик с делениями – в набранный электролит он погрузится на высоту, зависящую от плотности аккумулятора, и риска, по которую он погрузится, и укажет на результат измерения.

Однако есть и более удобный и универсальный прибор – речь идет об оптическом рефрактометре, который способен также измерять температуру замерзания охлаждающей жидкости и «омывайки». Для измерения достаточно капнуть на нужное место из пипетки и прижать каплю прозрачным стеклом-крышкой. Посмотрев на свет через рефрактометр, вы увидите по риске плотность электролита. Это быстрее, да и точнее, чем привычный способ с ареометром.


Как повысить или понизить плотность в аккумуляторе

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе или, наоборот, понизить ее, если измерения показали, что она выходит за пределы нормы? Сразу предупредим: придется повозиться.

Для начала нужно запастись электролитом повышенной (и заранее известной!) плотности. Для удобства возьмем электролит с плотностью 1,4 г/см3 – он достаточно безопасен при работе. Далее необходимо узнать, каков объем одной банки аккумулятора, полностью слив ее в стеклянную градуированную емкость. Отнимая некоторое количество электролита и доливая заранее запасенный «крепкий» (или, наоборот, дистиллированную воду), можно соответствующим образом довести плотность до необходимой. Ориентируйтесь на следующую таблицу для объема в 1 литр:

Измеренная плотностьОтбор электролита, млДоливка электролита, млДоливка воды, мл
1,24252256
1,25215220
1,26177180
1,27122126
1,286365
1,29
1,303638

В результате вы получите 1 литр электролита с плотностью 1,29 г/см3 – эта величина находится ровно посреди допуска.

Приведем пример: из банки слилось 0,8 литра раствора с плотностью 1,24 г/см3. Из простейшей пропорции можно вычислить, что нам нужно отлить 201 мл из этого объема и добавить 204 мл «крепкого» электролита. Почему различаются объем доливки и удаляемый объем? Любой бывалый самогонщик подскажет: раствор серной кислоты в воде, как и в случае со спиртом, меняет свой объем в зависимости от процентного соотношения компонентов, и 100 мл кислоты в смеси со 100 мл воды дадут отнюдь не 200 мл раствора.

Можно ли избежать этой возни? Естественно. Раз уж вам приходится сливать электролит из банки, то гораздо быстрее сразу залить туда свежий электролит нормальной плотности. Не помешает и промыть перед этим его дистиллированной водой: это лишний плюс для ресурса батареи.

Видео: Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

Таблица составления электролита с требуемой плотностью для автомобильных аккумуляторов



Данные для точной подгонки плотности электролита для автомобильных аккумуляторных батарей Интернет-журнал по ремонту бытовой техники и автоэлектроники Времонт.su

Для точной подгонки плотности электролита при его заливке в батарею необходимо иметь дистиллированную воду и электролит с повышенной плотностью 1,4 г/см3.

Если приготовленный электролит имеет плотность ниже требуемой, то в него доливается не аккумуляторная кислота, а электролит с повышенной плотностью.

При необходимости понизить плотность в электролит доливают дистиллированную воду.

Для удобства составления электролита с требуемой плотностью приведена таблица:

Плотность электролита в аккумуляторе,
г/см3
Корректировка плотности электролита в объеме 1 л
До 1,25 г/см3 До 1,27 г/см3 До 1,29 г/см3 До 1,31 г/см3
Количество
отбираемого
электролита
Добавки см3 Количество
отбираемого
электролита
Добавки см3 Количество
отбираемого
электролита
Добавки см3 Количество
отбираемого
электролита
Добавки см3
Электролита
плотностью
1,40 г/см3
Дистилли-
рованной воды
Электролита
плотностью
1,40 г/см3
Дистилли-
рованной воды
Электролита
плотностью
1,40 г/см3
Дистилли-
рованной воды
Электролита
плотностью
1,40 г/см3
1,24 61 62 173 175 252 256
1,25 118 119 215 219
1,26 39 40 65 66 174 180 290 294
1,27 78 80 122 124 246 249
1,28 117 120 40 42 63 64 198 201
1,29 157 161 75 78 143 145
1,30 109 113 36 37 79 81
1,31 143 148 72 76
Примечание: плотность электролита увеличивается на 0,0007 г/см3 при понижении температуры на 1°С

Как приготовить и залить электролит в автомобильный аккумулятор. Простые правила.

© Обслуживание автомобильных аккумуляторов — учебное пособие для самостоятельной подготовки специалиста

Замена обычных добавок к электролиту для батарей производными диоксолона для литий-ионных батарей с высокой плотностью энергии

  • Goodenough, J. B. & Kim, Y. Проблемы перезаряжаемых литиевых батарей. Хим. Матер. 22 , 587–603 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Тараскон, Дж. М. и Арманд, М. Проблемы и проблемы, связанные с перезаряжаемыми литиевыми батареями. Природа 414 , 359–367 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Арико, А. С., Брюс, П., Скросати, Б., Тараскон, Дж. М. и ван Шалквейк, В. Наноструктурные материалы для передовых устройств преобразования и хранения энергии. Нац. Матер. 4 , 366–377 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья КАС Google ученый

  • Лю, К., Ли, Ф., Ма, Л.П. и Ченг, Х.М. Усовершенствованные материалы для хранения энергии. Доп. Матер. 22 , E28–E62 (2010 г.).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Чае С., Чой С. Х., Ким Н., Сун Дж. и Чо Дж. Интеграция графитовых и кремниевых анодов для коммерциализации литий-ионных аккумуляторов высокой энергии. Анжю. хим. Междунар. Эд. 58 , 2–28 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Лю, В.и другие. Слоистый оксид переходного металла лития с высоким содержанием никеля для высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 54 , 4440–4457 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Мантирам А., Найт Дж. К., Мён С. Т., О, С. М. и Сун Ю. К. Слоистые оксидные катоды с высоким содержанием никеля и лития: прогресс и перспективы. Доп. Энергия Матер. 6 , 1501010 (2016).

    Артикул КАС Google ученый

  • Kasavajjula, U., Wang, C. & Appleby, A.J. Вставные аноды на основе нано- и объемного кремния для литий-ионных вторичных элементов. J. Источники питания 163 , 1003–1039 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Макдауэлл, М. Т., Ли, С. В., Никс, В. Д. и Куи, Ю. Статья, посвященная 25-летию: понимание литирования кремния и других легирующих анодов для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 25 , 4966–4985 (2013).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Чен З., Шеврие В., Кристенсен Л. и Дан Дж. Р. Разработка электродов из аморфного сплава для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Твердотельное письмо. 7 , А310–А314 (2004 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Чой, Н.-С. и другие. Влияние добавки фторэтиленкарбоната на межфазные свойства кремниевого тонкопленочного электрода. J. Источники питания 161 , 1254–1259 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Shobukawa, H., Alvarado, J., Yang, Y. & Meng, Y.S. Электрохимические характеристики и межфазные исследования кремниевого композитного анода для литий-ионных аккумуляторов в полном элементе. J. Источники питания 359 , 173–181 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Чжао, Х. и др. Пленкообразующие электролитные добавки для аккумуляторных литий-ионных аккумуляторов: достижения и перспективы. Дж. Матер. хим. А 7 , 8700–8722 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Сюй, Г. и др. Назначение функциональных добавок для устранения плохих характеристик высоковольтного (класса 5 В) LiNiO.5 литий-ионных аккумуляторов Mn1.5 O4 /MCMB. Доп. Энергия Матер. 8 , 1701398 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Хан, Дж. Г. и др. Несимметричный фторированный малонатоборат как амфотерная добавка для литий-ионных аккумуляторов высокой плотности энергии. Энергетика Окружающая среда. науч. 11 , 1552–1562 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Харегевойн, А.М., Вотанго А.С. и Хванг Б.Дж. Электролитные добавки для электродов литий-ионных аккумуляторов: прогресс и перспективы. Энергетика Окружающая среда. науч. 9 , 1955–1988 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Чой Н.-С. и другие. Проблемы, стоящие перед литиевыми батареями и электрическими двухслойными конденсаторами. Анжю. хим. Междунар. Эд. 51 , 9994–10024 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • Джо, Х.и другие. Стабилизация межфазного слоя твердого электролита и циклирование анода кремний-графитового аккумулятора с помощью бинарной добавки фторированных карбонатов. J. Phys. хим. C 120 , 22466–22475 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Nguyen, C.C. & Lucht, B.L. Улучшение характеристик циклирования анодов с наночастицами кремния за счет включения метиленэтиленкарбоната. Электрохим.коммун. 66 , 71–74 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен, Л., Ван, К., Се, X. и Се, Дж. Влияние виниленкарбоната (VC) в качестве добавки к электролиту на электрохимические характеристики Si-пленочного анода для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 174 , 538–543 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Далави С., Guduru, P. & Lucht, B.L. Добавки к электролиту, повышающие производительность для литий-ионных аккумуляторов с кремниевыми анодами. Дж. Электрохим. соц. 159 , А642–А646 (2012 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Этачери, В. и др. Влияние фторэтиленкарбоната (FEC) на рабочие характеристики и химический состав поверхности Si-nanowire анодов литий-ионных аккумуляторов. Ленгмюр 28 , 965–976 (2012).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Сюй, К. и др. Улучшенные характеристики кремниевого анода для литий-ионных аккумуляторов: понимание механизма модификации поверхности фторэтиленкарбоната как эффективной добавки к электролиту. Хим. Матер. 27 , 2591–2599 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Яуманн, Т.и другие. Срок службы по сравнению с производительностью: понимание роли FEC и VC в высокоэнергетических литий-ионных батареях с анодами из нанокремния. Материал для хранения энергии. 6 , 26–35 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Ким, К. и др. Понимание термической нестабильности фторэтиленкарбоната в электролитах на основе LiPF6 для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 225 , 358–368 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Шиле А. и др. Критическая роль фторэтиленкарбоната в газовыделении кремниевых анодов литий-ионных аккумуляторов. ACS Energy Письмо. 2 , 2228–2233 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Швенке К.У., Солхенбах С., Демо Дж., Лухт Б.Л. и Гастайгер Х.A. Воздействие CO 2 , выделенного из VC и FEC при формировании графитовых анодов в литий-ионных батареях. Дж. Электрохим. соц. 166 , А2035–А2047 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Аурбах, Д. и др. Об использовании виниленкарбоната (ВК) в качестве добавки к растворам электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 47 , 1423–1439 (2002).

    КАС Статья Google ученый

  • Бука, Х.и другие. Формирование пленки SEI на высококристаллических графитовых материалах в литий-ионных батареях. J. Источники питания 153 , 385–390 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Michan, A.L. et al. Восстановление фторэтиленкарбоната и виниленкарбоната: понимание добавок к электролиту литий-ионных аккумуляторов и межфазного образования твердого электролита. Хим. Матер. 28 , 8149–8159 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Уширогата, К., Содеяма, К., Окуно, Ю. и Татеяма, Ю. Аддитивный эффект на восстановительное разложение и связывание растворителя на основе карбоната по отношению к межфазному образованию твердого электролита в литий-ионном аккумуляторе. Дж. Ам. хим. соц. 135 , 11967–11974 (2013).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Ота, Х., Саката Ю., Иноуэ А. и Ямагути С. Анализ слоев SEI, полученных из виниленкарбоната, на графитовом аноде. Дж. Электрохим. соц. 151 , A1659–A1669 (2004 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Ван Ю., Накамура С., Тасаки К. и Бальбуэна П. Б. Теоретические исследования для понимания химии поверхности угольных анодов литий-ионных аккумуляторов: как виниленкарбонат играет роль добавки к электролиту? Дж.Являюсь. хим. соц. 124 , 4408–4421 (2002).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Herstedt, M., Andersson, A.M., Rensmo, H., Siegbahn, H. & Edström, K. Характеристика SEI, образованного на природном графите в электролитах на основе ПК. Электрохим. Acta 49 , 4939–4947 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжан С.С., Сюй, К. и Джоу, Т.Р. Исследование EIS формирования границы раздела твердого электролита в литий-ионном аккумуляторе. Электрохим. Acta 51 , 1636–1640 (2006 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Son, H.B. et al. Влияние восстановительных циклических карбонатных добавок и линейных карбонатных сорастворителей на способность к быстрой зарядке элементов LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2/графит. J. Источники питания 400 , 147–156 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Денг Б. и др. Влияние потенциала отсечки заряда на добавку к электролиту для полных ячеек LiNi0.6Co 0.2Mn0.2O2 — мезоуглеродных микробусин. Энергетика. 7 , 1800981 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Zuo, X. et al. Влияние трис(триметилсилил)бората на сохранение емкости LiNiO при высоком напряжении.5Co0.2Mn0.3O2/графитовые ячейки. J. Источники питания 229 , 308–312 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Денг Б. и др. Исследование влияния высоких температур на циклическую стабильность катода LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2 с использованием инновационной добавки к электролиту. Электрохим. Acta 236 , 61–71 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Хан, Дж.-Г., Ким, К., Ли, Ю. и Чой, Н.-С. Продувочные материалы для стабилизации электролитов на карбонатной основе, содержащих LiPF6, для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 31 , 1804822 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Фэн, П., Ли, К. Н., Ли, Дж. В., Чжан, К. и Нгай, М. Ю. Доступ к новому классу синтетических строительных блоков посредством трифторметоксилирования пиридинов и пиримидинов. Хим. науч. 7 , 424–429 (2016).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Альпегиани М., Зарини Ф. и Перроне Э. О получении 4-гидроксиметил-5-метил-1,3-диоксол-2-она. Синтез. коммун. 22 , 1277–1282 (1992).

    КАС Статья Google ученый

  • Лю, Дж. Б. и др. Окислительное трифторметилирование фенолов с помощью серебра: прямой синтез арилтрифторметиловых эфиров. Анжю. хим. Междунар. Эд. 54 , 11839–11842 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Farlow, M.W., Man, E.H. & Tullock, D.W. Карбонилфторид. Inorganic Syntheses (Rochow, EG ed.) Vol. 6, 155–158 (McGraw-Hill Book Company, Inc., 1960). https://doi.org/10.1002/9780470132371.ch58.

  • Avataneo, M., De Patto, U., Galimberti, M. & Marchionni, G. Синтез α,ω-диметоксифторполиэфиров: механизм реакции и кинетика. Дж. Флуор. хим. 126 , 631–637 (2005).

    Артикул Google ученый

  • Петцольд, Д. и др. Опосредованное видимым светом высвобождение и преобразование фторофосгена in situ. Хим. Евро. J. 25 , 361–366 (2019).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Сюй В., Вегунта С.С.С. и Флаке Дж.К.Поверхностно-модифицированные кремниевые нанопроволочные аноды для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 196 , 8583–8589 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Zhang, J. et al. Прямое наблюдение неоднородной межфазной фазы твердого электролита на аноде MnO с помощью атомно-силовой микроскопии и спектроскопии. Нано Летт. 12 , 2153–2157 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Ван Г.и другие. Подавление дендритного роста лития за счет образования на месте химически стабильной и механически прочной твердой электролитной межфазной фазы. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10 , 593–601 (2018).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Снеддон И. Н. Связь между нагрузкой и проникновением в осесимметричной задаче Буссинеска для штампа произвольного профиля. Междунар. Дж. Инж. науч. 3 , 47–57 (1965).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google ученый

  • Колле Дж. П., Шуман Х., Леджер Р. Э., Ли С. и Вайзел Дж. В. Эластичность отдельного волокна фибрина в тромбе. Проц. Натл акад. науч. США 102 , 9133–9137 (2005 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Жан, К., Ву, Т., Лу, Дж. и Амин, К. Растворение, миграция и отложение ионов переходных металлов в литий-ионных батареях на примере катодов на основе марганца – критический обзор. Энергетика Окружающая среда. науч. 11 , 243–257 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Гилберт Дж. А., Шкроб И. А. и Абрахам Д. П. Растворение переходных металлов, миграция ионов, электрокаталитическое восстановление и потеря емкости в литий-ионных полных элементах. Дж. Электрохим. соц. 164 , А389–А399 (2017 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Равдель Б. и др. Термическая стабильность электролитов литий-ионных аккумуляторов. J. Power Sources 119–121 , 805–810 (2003).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Ко, М. и др. Масштабируемый синтез графита с кремниевым нанослоем для высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов. Нац. Энергия 1 , 16113 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Делли, Б. Всеэлектронный численный метод решения функционала локальной плотности для многоатомных молекул. J. Chem. физ. 92 , 508–517 (1990).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Делли, Б. От молекул к твердым телам с подходом DMol 3 . J. Chem. физ. 113 , 7756–7764 (2000).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Кламт, А. и Шюрманн, Г. COSMO: новый подход к диэлектрическому экранированию в растворителях с явными выражениями для энергии экранирования и ее градиента. J. Chem. соц. Перкин Транс. 2 , 799–805 (1993).

    Артикул Google ученый

  • Холл, Д.С., Селф, Дж. и Дан, Дж. Р. Диэлектрические постоянные для квантовой химии и литий-ионных аккумуляторов: смеси растворителей этиленкарбоната и этилметилкарбоната. J. Phys. хим. C 119 , 22322–22330 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Луенга, Х. Диэлектрические постоянные гетерогенных смесей. Physica 31 , 401–406 (1965).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Электролиты на основе ионных жидкостей для аккумуляторных батарей

    Введение

    Ионные жидкости при комнатной температуре (RTIL) представляют собой расплавленные соли с температурой плавления значительно ниже 100 °C.Большинство RTIL представляют собой органические соли с высокой степенью изменчивости, которые можно контролировать с помощью молекулярного дизайна. Ионные жидкости (ИЖ) обладают многими полезными свойствами, включая низкое давление паров, широкий температурный диапазон жидкого состояния, высокую химическую и термическую стабильность, широкий диапазон электрохимических напряжений, негорючесть, высокую ионную проводимость и хорошую растворимость в различных органических или неорганических материалах. . 1 Уникальные свойства ИЖ делают их особенно многообещающими кандидатами в качестве (1) экологически безопасных или «зеленых» альтернатив органическим растворителям для химического синтеза, катализа, разделения и экстракции, (2) универсальных электролитов для электрохимии и фотогальваники и ( 3) новые функциональные материалы для смазки, микрофлюидики, пропеллентов и датчиков. 1

    В последние годы большой интерес вызывает потенциальное использование ИЖ в качестве новых электролитов для различных вторичных перезаряжаемых батарей. ИЖ использовались для ускорения разработки аккумуляторов на основе алюминия, 2–9 снижают воспламеняемость аккумуляторов на основе лития, 10–13 и повышают циклическую стабильность и кулоновский КПД двойных графитовых аккумуляторов. 14–16 Алюминиевые аноды недороги, маловоспламеняемы и обладают уникальными трехэлектронными окислительно-восстановительными свойствами.В результате перезаряжаемые алюминиевые батареи обещают экономию средств и более высокую безопасность, что может привести к новому направлению в технологии хранения энергии. 2 ИЖ являются идеальными электролитами для разработки алюминиевых аккумуляторов, позволяющих избежать проблемы пассивации гидроксида алюминия на поверхности алюминия в водных электролитах. Несколько катодных материалов, включая графит 2–6 и оксиды переходных металлов 7–9 , были изучены для использования в алюминиевых батареях в электролитах IL. С другой стороны, вторичные батареи на основе лития, которые состоят из графитовых или чистых литиевых анодов и электролитов с органическими растворителями, обладают потенциалом для высокого рабочего напряжения, высокой плотности энергии и хорошей циклической стабильностью, но имеют недостаток легковоспламеняющихся электролитов, который может привести к опасности безопасности. 10–13 ИЖ также изучались на протяжении многих лет для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов. Батареи с двойным графитом, в которых используется недорогой графит как для анода, так и для катода, а также негорючие ионные жидкие электролиты, могут принести пользу окружающей среде, повысить безопасность и снизить затраты. 14–16 лет

    Здесь мы представляем краткий обзор ионных жидких электролитов, используемых в современных перезаряжаемых батареях, включая высокопроизводительные и недорогие алюминиевые батареи, негорючие батареи на основе лития, а также устойчивые к циклированию и стабильные двойные графитовые батареи. батареи.Мы также обрисовываем ключевые изученные вопросы, чтобы определить будущее направление развития IL. Далее мы обсудим, как универсальность ионных жидких электролитов может ускорить разработку перезаряжаемых батарей для хранения энергии.

    Синтез ионных жидкостей

    ИЖ

    состоят из объемных и асимметричных катионов, таких как имидазолий, пирролидиний, пиридиний, пиперидиний, аммоним и фосфоний, и различных неорганических или органических анионов, включая галогениды (хлорид [Cl ], бромид [Br ] , йодид [I ]), ацетат [ACO ], тетрафлюороборат [BF 4 ], гексафлурофосфат [PF 6 66666666666666666.6666....6666666666.66666...... .. .666666666666666666666. 6 ] 6 ] , бис(трифторметансульфонил)имид [TFSI ], этилсульфат [EtSO 4 ], дицианамид [N(CN) 2 ] и тиоцианат [SCN –]. 1 На рис. 1 показана молекулярная структура катионов и анионов нескольких ионных жидкостей при комнатной температуре, обычно используемых для перезаряжаемых батарей.

    Последние достижения в области высоковольтных и высокоплотных водных аккумуляторных батарей

    Водные перезаряжаемые литиевые батареи (ARLB)

    Водные перезаряжаемые литиевые батареи (ARLB) разрабатываются с 1994 года [4]. Они имеют среднее напряжение разряда около 1,5 В и функционируют обратимо.Они могут обеспечивать удельную энергию 75 Втч·кг·−1· (в пересчете на общую массу активных материалов), что сравнимо с показателями свинцово-кислотных и никель-кадмиевых аккумуляторов. Как указано в этой новаторской исследовательской статье, окислительно-восстановительные потенциалы эволюции водорода (HER) и кислорода (OER) являются важными контрольными факторами при выборе двух электродных материалов для ARLB. То есть рабочий потенциал материала электрода должен быть между OER и HER, чтобы избежать реакции электролиза воды.Совсем недавно появилось много всесторонних обзоров материалов электродов ARLB [3, 5, 6, 7, 8, 9]. Поэтому мы не будем подробно останавливаться на них здесь. В этой части мы только суммируем текущую работу по ARLB высокого напряжения и плотности энергии.

    Для создания высоковольтных и высокоплотных ARLB существует несколько стратегий: (1) улучшение электролита, например, использование сверхконцентрированных электролитов, и (2) использование материалов отрицательного электрода (таких как сера, литий, цинк и графит) с высокой удельной емкостью и/или низким окислительно-восстановительным потенциалом [10].

    Суперконцентрированные электролиты
    Электролиты «вода-в-соли»/«вода-в-бисальте»

    Электролит «вода-в-соли» (WiS) впервые был использован в ARLB в 2015 году Ваном и его коллегами, что расширило окно электрохимической стабильности до ок. 3,0 В (1,9–4,9 В по сравнению с Li + /Li) и открыли новые возможности в водной электрохимии [11]. Бис(трифторметансульфонил)имид лития (LiTFSI) был выбран в качестве соли из-за его высокой растворимости в воде (> 20 м; в этой статье единица м относится к моль кг -1 ), а также из-за его высокой концентрации с гидратированная вода, обладающая высокой гидролитической стабильностью.Определение WiS применяется, когда вес и объем соли превышают вес и объем растворителя в бинарной системе. Когда концентрация LiTFSI достигает 21 м, окно его электрохимической стабильности расширяется до 3 В (рис. 2а). В этом отчете LiMn 2 O 4 и Mo 6 S 8 использовались в качестве материалов отрицательного электрода для сборки ARLB, что подтвердило возможность использования 21-метрового электролита WiS. Стоит отметить, что окислительно-восстановительные потенциалы этих электродных материалов сдвигаются к положительному потенциалу с увеличением концентрации соли.Согласно уравнению Нернста, это в основном связано с изменением в нем активности Li + . Эти ARLB могут выдавать напряжение до 2,3 В и имеют среднее напряжение разряда 1,83 В, что значительно выше, чем у традиционных ARLB или ARLB 1-го поколения, использующих обычные водные растворы электролитов. Есть две причины, по которым электролит WiS имеет такой широкий диапазон напряжений (см. рис. 2b). С одной стороны, свободных молекул воды достаточно для полной гидратации ионов лития в разбавленном водном растворе.С увеличением концентрации соли становится доступным меньше некоординированных молекул воды, и резко меняется сольватация или гидратированный слой иона лития. Когда концентрация увеличивается до 21 м, отношение воды к иону лития составляет всего 2,6, что означает, что Li + частично обезвожен, и электростатическое поле, создаваемое формальным зарядом на ионе лития, больше не может быть нейтрализовано путем координации с водой. В результате ионы TFSI попадают в сольватный слой Li + .Поскольку восстановительный потенциал TFSI ниже, чем у воды, TFSI разлагается на поверхности материала отрицательного электрода с образованием плотного защитного слоя SEI (в основном LiF) перед разложением водой. С другой стороны, активность воды снижается из-за небольшого количества свободных молекул воды после высокой концентрации, что способствует повышению электрохимической стабильности положительных и отрицательных электродов. Таким образом, можно видеть, что взаимодействие этих двух факторов значительно расширяет окно напряжения электролита.Однако материалы положительного и отрицательного электродов, выбранные для батареи, не полностью используют окно напряжения электролита LiTFSI WiS. Батарея Mo 6 S 8 /LiFePO 4 [12] и батарея TiS 2 /LiMn 2 O 4 [13] ведут себя аналогично. Следовательно, необходима дальнейшая оптимизация материалов положительного и отрицательного электродов для дальнейшего повышения напряжения и плотности энергии ARLB. Для материалов положительного электрода могут быть выбраны материалы с более высоким потенциалом и/или более высокой удельной емкостью, такие как LiVPO 4 F, LiCoO 2 и LiNi 0.5 Мн 1,5 О 4 . Для отрицательных электродов также могут быть выбраны материалы с более низким потенциалом и/или более высокой удельной емкостью, такие как LiVPO 4 F, TiO 2 и сера.

    Рис. 2

    a Окно электрохимической стабильности электролитов LiTFSI-H 2 O с различными концентрациями. b Схематическая диаграмма эволюции первичной сольватной оболочки Li + в разбавленном растворе и электролите «вода в соли».Воспроизведено с разрешения Ref. [11]. Авторское право 2015, АААС. c Профили напряжения заряда и разряда полных элементов LiVPO 4 F при различных скоростях. d Длительная цикличность полных элементов LiVPO 4 F при 20°C. Воспроизведено с разрешения Ref. [14]. Copyright 2017, John Wiley and Sons

    LiVPO 4 F таворитового типа может использоваться как в качестве материала положительного, так и отрицательного электрода для ARLB [14]. Кривая заряда-разряда при постоянном токе (рис.2в) видно, что LiVPO 4 F имеет два набора плато заряда и разряда, которые соответствуют интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития соответственно. Группа с высоким потенциалом соответствует окислительно-восстановительной паре V 4+ /V 3+ (около 4,26 В по сравнению с Li + /Li), а группа с низким потенциалом соответствует V 3+ /V . 2+ окислительно-восстановительная пара (около 1,8 В против Li + /Li). Используя этот материал в качестве как положительного, так и отрицательного электродов, соответственно, и гелевый электролит LiTFSI «вода-в-соли», была собрана гибкая симметричная батарея с 2.Выходное напряжение 46 В (среднее напряжение разряда до 2,4 В), демонстрирующее отличные характеристики скорости.

    Характеристики симметричной ячейки с электролитом LiTFSI WiS длиной 21 м плохие, а кулоновская эффективность составляет 96 % уже после 50 циклов. Гелевый электролит LiTFSI WiS (25 мкМ) был приготовлен путем добавления ПВС, а окно стабильности напряжения было расширено. Собранная таким образом симметричная батарея циклировалась с низкой скоростью 0,2°С. Уже через десять циклов кулоновская эффективность достигла 100%.При температуре 20°C емкость батареи по-прежнему составляла 87 % после 4 000 циклов, а кулоновская эффективность была близка к 100 % в течение всего цикла (рис. 2d). Также впервые установлено, что пленка SEI на поверхности материала положительного электрода в электролите LiTFSI WiS представляет собой смесь 49 % Li 2 CO 3 и 51 % LiF. Это открытие раскрыло секрет того, как Li + может транспортироваться в SEI, поскольку LiF является изолятором как для ионной, так и для электронной проводимости.Если SEI состоит в основном из LiF, очевидно, что он не будет способствовать передаче Li + . Поскольку Li 2 CO 3 имеет лучшую проводимость, чем LiF, область носителей со сверхвысокой концентрацией создается объемным зарядом на границе между Li 2 CO 3 и LiF, которая является каналом быстрого Li . + ионный транспорт. Следовательно, даже в плотной пленке SEI ионы Li + все же могут быстро транспортироваться вдоль границы зерен LiF/Li 2 CO 3 , что объясняет хорошие характеристики LiVPO 4 F.Результаты испытания импеданса переменным током показывают, что сопротивление интерфейса отрицательного электрода увеличивается только на 50 % после 20 циклов, что показывает, что LiF–Li 2 CO 3 –SEI по-прежнему обеспечивает высокую проводимость для ионов Li + . .

    Слоистый LiCoO 2 Электроды обеспечивают удельную емкость 140 мА·ч·г −1 при зарядке до 4,2 В (по сравнению с Li + /Li), что соответствует 50% извлечению Li до Li 0,5 CoO 2 , который считается относительно стабильным материалом положительного электрода в ARLB [15,16,17,18].В органических электролитах при зарядке до 4,5 В (по сравнению с Li + /Li) достигается более высокая удельная емкость 180 мА·ч г -1 (соответствует 70% извлечению Li). Однако при циклировании в водных электролитах емкость электрода сильно снижается из-за растворения Со и побочной реакции между Li 0,3 CoO 2 и электролитом. Трис-(триметилсилил)борат (TMSB) вводился в электролит WiS в качестве добавки и непрерывно окислялся и разлагался с образованием стабильной межфазной пленки катодного электролита (CEI) на поверхности положительного электрода LiCoO 2 в процессе заряда. .Ван и др. обнаружили, что после окисления ТМСБ образует защитную межфазную границу на положительном электроде LiCoO 2 [19]. При высоком напряжении отсечки LiCoO 2 с межфазной защитой обеспечивает высокую емкость 170 мА·ч g −1 с замечательной циклической стабильностью. ARLB, соединяющий положительный электрод LiCoO 2 с отрицательным электродом Mo 6 S 8 , показал напряжение холостого хода 2,50 В и среднее напряжение 1,95 В, достигнув плотности энергии до 120 Втч кг -1 и низкой скорость снижения емкости 0.013% за цикл, так как защитная межфазная фаза эффективно подавляла ОЭС и растворение кобальта из положительного электрода в раствор электролита.

    Товарная шпинель LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 имеет две кристаллические структуры: P4332 и fd-3 m. Среди них P4332 LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 имеет более высокое плато окислительно-восстановительного потенциала литирования/делитирования, а из-за высокой концентрации соли в электролите WiS платформа окислительно-восстановительного потенциала интеркалирования/делитирования ЛиНи 0.5 Mn 1,5 O 4 имеет положительный сдвиг примерно на 0,2 В до 4,8–5,0 В (по сравнению с Li/Li + ), что находится за пределами окна стабильности электролита WiS. Окислительно-восстановительный потенциал fd-3 m LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 ниже, чем у P4332 LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 . Окислительно-восстановительный потенциал fd-3 m LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 отличается от потенциала P4332 LiNi 0,5 Mn 1.5 O 4 из-за небольшого количества Mn 3+ в fd-3 m LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 , а ионный радиус Mn 3+ больше, чем у Mn 4+ , что вызывает расширение решетки и увеличение диффузии Li + . В электролите WIS две платформы напряжения fd-3 m LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 переходят к 4,8–5,0 В. Хотя они выходят за пределы диапазона стабильности напряжения электролитов, они могут в полной мере использовать свои возможности. емкость, регулируя значение рН электролитов, чтобы ингибировать реакцию выделения кислорода.Хорошо известно, что с уменьшением рН потенциал ВВ и ОВР в водных электролитах будет сдвигаться в сторону более высокого напряжения. При добавлении 0,1% (в объемных долях) 1 м бис(трифторметилсульфонил)имида (HN(SO 2 CF 3 ) 2 , HTFSI) к электролиту WiS значение pH электролита WiS уменьшилось до 5, и окно сместилось на 0,1 В. Однако самый низкий окислительно-восстановительный потенциал (2,1 В) Mo 6 S 8 все еще выше, чем у HER (1,9 В) электролитов WiS (pH доведен до 5).Положительный материал fd-3 m LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 можно заряжать до 5,05 В (по сравнению с Li + /Li) и он может стабильно работать. Следовательно, можно собрать полные элементы Mo 6 S 8 //LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 , которые имеют среднее напряжение разряда до 2,35 В и плотность энергии 126 Втч кг −1 [20].

    При непрерывном добавлении 7 мл LiOTf (трифторметансульфоната лития) к 21 мл электролитов LiTFSI WiS (обратите внимание, что первоначальный термин «растворять» неуместен, поскольку невозможно получить такой реальный водный раствор) для получения «вода-в-бисоли». ” (WibS), в которых концентрация ионов Li + — достигала 28 м, соответствующее отношение молекул воды к ионам соли составляло около 2 [21].Из-за более высокой концентрации соли плотность слоя SEI увеличилась, а активность воды еще больше снизилась, так что он имел более широкое окно электрохимической стабильности около 3,1 В (рис. 3а). На основе этого электролита WibS был приготовлен ARLB с TiO 2 в качестве отрицательного электрода и LiMn 2 O 4 в качестве положительного электрода с напряжением холостого хода 2,5 В, плато напряжения 2,07 В и энергией плотностью 100 Втч кг -1 (рассчитана на основе общей массы электродов) (рис.3б). Электролит WibS на основе ацетата был создан путем смешивания неорганических солей LiOAc и KOAc, которые имели отношение воды к катиону всего 1,3 [22]. Результаты показывают, что традиционные материалы отрицательного электрода, такие как Li 4 Ti 5 O 12 и TiO 2 , могут обратимо интеркалировать/деинтеркалировать Li + в этом электролите WibS, а собранный TiO 2 /Mn 2 O 4 ARLB имеет плоское плато разряда 2,10 В (рис.3с). Электролит недорогой, экологически чистый, легко регулируется, легко адаптируется и универсален.

    Рис. 3

    a Электрохимические окна электролитов WibS и WiS при скорости сканирования 10 мВ с −1 и первые кривые CV активных электродов (C-TiO 2 и LiMn 2 5 O 4 ) при скорости сканирования 0,1 мВ с -1 в электролитах WibS. b Профили заряда-разряда аккумуляторов C-TiO 2 /LiMn 2 O 4 в 5-м и 100-м циклах.Воспроизведено с разрешения Ref. [21]. Copyright 2016, Wiley–VCH. c Профиль заряда-разряда батарей c-TiO 2 /LiMn 2 O 4 при 0,5 C в электролитах WibS на основе ацетата. Воспроизведено с разрешения Ref. [22]. Copyright 2018, Royal Society of Chemistry

    Электролиты расплава гидратов

    Определение плавления гидратов аналогично определению WibS. Фактически, дизайн электролита WibS был вдохновлен электролитом расплава гидрата [23].Гидратно-расплавный электролит фактически является продолжением сверхконцентрированного электролита в системе, в которой вода является растворителем. Сверхконцентрированные электролиты используются в литий-ионных батареях. Было установлено, что они могут не только улучшить стабильность аккумуляторов, но и повысить рабочее напряжение (4 В). Эта концепция была впервые применена Yamada et al. к водным системам хранения энергии и известен как «гидрат-расплав». Исследовали эвтектический состав солей лития Li(SO 2 CF 3 ) 2 (LiTFSI) и солей лития Li(SO 2 C 2 F 5 ) 29026 , оба из которых имеют органический имидный анион.Результаты показывают, что когда состав представляет собой Li (TFSI) 0,7 (BETI) 0,3 , растворимость смеси с водой является самой высокой, может быть получен стабильный прозрачный раствор, а концентрация молекул воды составляет всего 10,1 м ( Рис. 4а). Большое количество анионов TFSI/BETI изолирует свободные молекулы воды друг от друга, и все молекулы воды могут участвовать в гидратной оболочке ионов лития, что снижает активность молекул воды и расширяет окно электрохимической стабильности электролитов.В этом растворе все молекулы воды координированы ионами лития, а внутримолекулярные водородные связи практически отсутствуют (рис. 4б). Кроме того, было обнаружено, что равновесный потенциал реакции внедрения/деламинирования ионов лития составлял 0,25 В в электролите гидратного расплава, что было больше, чем значение в 22 м LiTFSI (рис. 4c). Термодинамический механизм (который снижает уровень ВЗМО) и кинетический механизм (пассивация, вызванная анионами) еще больше увеличивают разность потенциалов между анодом и катодом, тем самым расширяя окно напряжения до 3.8 В (рис. 4г). На основе электролита гидрата, LI 4 TI 5 O 12 // LICOO 2 и LI 4 TI 5 O 12 5 /LIN .6666666666666666666666666666666666666666666666666666666664 /6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666664 / 5 О O 4 полных ARLB, которые демонстрировали высокие плато напряжения разрядной ячейки при 2,26 В и 3,10 В соответственно. До сих пор имеется несколько других исследований по применению гидратно-расплавных электролитов в батареях на водной основе. Недавно Ву и соавт. применили электролиты к батареям Li–O 2 , которые, как было показано, эффективно предотвращают разложение растворителем и образование побочных продуктов, тем самым улучшая срок службы батарей Li–O 2 [24].Для дальнейшей оценки и улучшения практичности электролита необходимы все более и более глубокие исследования.

    Рис. 4

    a Линия ликвидуса смесей LiTFSI + LiBETI в воде. b DFTMD из первых принципов моделирует снимок равновесной траектории Li(TFSI) 0,7 (BETI) 0,3 ·2H 2 O расплав гидрата и разбавленного LiTFSI/H 2 c O. изменение равновесного потенциала интеркаляции лития и Li + — концентрации электролитов. д Окна напряжения обычного LiTFSI / H 2 О электролиты и гидратированные электролиты расплава, а окислительно-восстановительный потенциал Li 4 Ti 5 О 12 , LiCoO 2 , LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 в гидратированных расплавах электролитов. Воспроизведено с разрешения Ref. [23]. Copyright 2016, Nature Publishing Group

    Гибридный водный/неводный электролит (HANE)

    Путем введения неводного растворителя, диметилкарбоната (DMC), в электролит WiS, гибридный водный/неводный электролит (HANE) с расширенным электрохимическим окном 4.1 В. Это нейтральный растворитель, который менее чувствителен к отталкиванию отрицательного электрода и, следовательно, легче участвует в межпространственной химии, чем анионы [25]. На основе этого гибридного электролита был создан ARLB, состоящий из положительного электрода LiNi 0,5 Mn 1,5 O 4 и отрицательного электрода Li 4 Ti 5 O 12 . Этот АРЛБ с плоским разрядным плато при 3,2 В (рис. 5а) имел плотность энергии до 165 Втч·кг -1 и циклическую стабильность более 1000 циклов (рис.5б). В аналогичном подходе также сообщалось о гибридной системе электролита «ацетонитрил (AN) / вода в соли» (AN-WiS), обеспечивающей повышенную ионную проводимость, сниженную вязкость и расширенные диапазоны температур [26]. Увеличение концентрации соли LiTFSI в AN-WiS до уровня сверхконцентрации (15,3 м) расширяет окно электрохимической стабильности до 4,5 В [27]. Это AN-Wise включена ARLBs, такие как Li 4 Ti 5 12 O / LiMn 2 O 4 и Ли 4 Ti 5 12 O / LiNi 0.8 Co 0,15 Al 0,05 O 2 полные батареи с высоким напряжением, высокой плотностью энергии и отличными циклическими характеристиками.

    Рис. 5

    a Кривые разряда ячейки LTO-LNMO при различных скоростях. b Циклическая характеристика полных ячеек LTO-LNMO при 6 C. Воспроизведено с разрешения из Ref. [25]. Copyright 2018, Elsevier B.V. c Сравнение напряжения окончания зарядки различных солей для ARLB. d Кривые зарядки-разрядки элемента TiO 2 /LiMn 2 O 4 при 5°С; вставленный график представляет собой цикл работы батареи [28].Воспроизведено с разрешения Ref. [28]. Copyright 2018, Nature Publishing Group

    Электролит вода-в-иономере

    Новый тип электролитов «вода-в-иономере» был представлен He et al. [28]. Электролит «вода-в-иономере», содержащий 50 мас.% иономера, имеет окно электрохимической стабильности 2,7 В (рис. 5с). Полный элемент A LiTi 2 (PO 4 ) 3 /LiMn 2 O 4 на основе этого электролита показал отличные циклические характеристики и обеспечил среднее напряжение разряда > 1.5 В и удельной энергии 77 Втч·кг −1 . Кроме того, с использованием алюминиевого токосъемника была получена полная батарея TiO 2 /LiMn 2 O 4 со средним выходным напряжением 2,1 В и начальной удельной энергией 124,2 Вт·ч·кг -1 (рис. 5г). .

    Роль SEI.
    Разложение добавок к электролиту. Добавки должны отвечать следующим требованиям: (1) обладать химической стабильностью, то есть устойчивостью в данном растворе электролита, и (2) иметь электрохимическую стабильность, чтобы при разложении мог протекать электрохимический процесс с образованием межфазных компонентов.

    Гель LiTFSI-HFE (высокофторированный эфир) наносили на поверхности отрицательных электродов в качестве межфазного прекурсорного покрытия, которое расходовалось для получения твердой межфазной границы, состоящей как из органических фторированных углеводородов, так и из неорганических фторидов, что позволяло создавать высокоемкие/низко- потенциальные материалы отрицательного электрода (такие как кремний, графит и металлический литий) для обратимого цикла в 21 м LiTFSI + 7 м LiOTf WibS гелевых полимерных электролитах (GPE) (рис. 6a) [29]. Соединение отрицательных электродов с покрытием с различными материалами положительных электродов, серия из 4.Были получены ARLB 0 В с высокой эффективностью и обратимостью, сравнимые с коммерческими литий-ионными батареями (рис. 6b–d). Кроме того, был разработан ARLB со сверхвысокой плотностью энергии 460 Вт⋅ч·кг -1 путем соединения гелевого графитового отрицательного электрода HFE и положительного электрода конверсионно-интеркаляционного типа (LiBr 0,5 Cl 0,5 )-графит (LBC –G) (рис. 6д, е) [30].

    Рис. 6

    a Кривые зарядки-разрядки графитовых электродов, предварительно покрытых гелем LiTFSI-HFE.Профили напряжения батарей b Li/LiVPO 4 F, c графит/LiVPO 4 F батарей и d Li/LiMn 2 O 4 батарей C. Типичные кривые заряда-разряда (третий цикл) графитовых//LiBr/LiCl аккумуляторов (синие) или графитовых//LiBr/LiCl моногидратных аккумуляторов (красные). f Стабильность этих полных аккумуляторов при циклировании. Воспроизведено с разрешения Ref. [29]. Copyright 2017, Эльзевир Б.V. г Схематическое изображение металлического лития LISICON с пленочным покрытием. ч Кривая постоянного тока заряда-разряда Li/LiMn 2 O 4 аккумуляторов в первом цикле. Воспроизведено с разрешения Ref. [31]. Copyright 2013, Исследования природы. i Кривые постоянного тока заряда-разряда во втором и десятом циклах Li/LiCoO 2 аккумулятора. Воспроизведено с разрешения Ref. [32]. Copyright 2013, Royal Society of Chemistry

    Искусственный SEI

    Для реализации функционального литий-металлического электрода в системе водного электролита на его поверхность может быть нанесен тонкий и компактный защитный интерфейсный слой или искусственный SEI.Этот искусственный SEI должен не только иметь высокую ионную проводимость, чтобы можно было проводить электрохимический процесс, но также предотвращать проникновение воды, чтобы молекулы воды не могли пройти, чтобы избежать реакции между молекулами воды и металлическим литием.

    Наша группа представила пленку литиевого суперионного проводника (LISICON) на отрицательном электроде из металлического лития (рис. 6g) [31]. В этом исследовании ЛИСИКОН служил комбинированным сепаратором и твердым электролитом с ионной проводимостью около 0 при комнатной температуре.1 мСм см -1 . При использовании LiMn 2 O 4 в качестве положительного электрода и 0,5 М Li 2 SO 4 (единица М является традиционной молярной концентрацией, которая равна моль л -1 ) в качестве электролитов транспортируются ионы лития. через водный электролит со стороны положительного электрода, пройти через слой покрытия LISICON и достичь отрицательного электрода из металлического лития. Благодаря низкому потенциалу зачистки/осаждения металлического лития рабочее напряжение полученных ARLB увеличилось до более чем 4 В с плато на уровне 4 В.06 В и 3,85 В (рис. 6з). Также были разработаны аналогичные высоковольтные АРЛБ с высокой плотностью энергии на основе гелевой полимерной мембраны с литий-графитовым отрицательным электродом с покрытием LISICON и положительным электродом LiCoO 2 /LiFePO 4 [32, 33]. Однако неудовлетворительная ионная проводимость LISICON может стать проблемой для достижения хороших показателей скорости. Ионная проводимость электрода из титанита лития-лантана, замещенного алюминием (A-LLTO) со структурой перовскита, разработанного Ле и его сотрудниками, была увеличена до 0.317 мСм см -2 , что намного выше, чем 0,1 мСм см -2 , полученных с помощью LISICON [34]. Когда A-LLTO применяли в качестве искусственного SEI к отрицательному электроду из металлического лития в сочетании с положительным электродом LiCoO 2 , полученный ARLB имел напряжение холостого хода почти 4,2 В и высокую удельную емкость 164 мА·ч·г. -1 при 0,1°С (рис. 6i). Тем не менее, его производительность по-прежнему была несопоставима с показателями обычных ARLB, и проблема низкой ионной проводимости искусственного SEI все еще требует решения.Кроме того, для создания искусственного SEI на поверхности металлического лития обычно требуется дополнительный слой для предотвращения прямого контакта между металлическим литием и проводящим разделительным слоем (LISICON, A-LLTO, LATP и т. д.), поскольку в противном случае последний будет восстанавливается металлическим литием из-за их химической нестабильности. Дополнительный слой обычно представляет собой гелеобразный полимерный электролит, состоящий из такого тонкого полимерного слоя (ПВДФ/ПММА/ПВДФ, ПЭО и т. д.), насыщенного органическими электролитами (1 M LiClO 4 в EC/DMC).

    Система перезаряжаемых никель-литиевых батарей была изготовлена ​​с 1 M LiClO 4 в этиленкарбонате/диметилкарбонате (EC/DMC) в качестве органических электролитов для металлического литиевого отрицательного электрода и 1 M LiOH + 1 M KOH в качестве водных электролитов. для положительного электрода Ni(OH) 2 [35]. Органический и водный электролиты были разделены тонкой пленкой LISICON. Батарея имела напряжение плато 3,47 В и удельную емкость 268 мА·ч·г -1 , что приводило к очень высокой плотности энергии 935 Втч·кг -1 в расчете на совокупную массу активных материалов.В этой батарее использовались положительный электрод NiO/CNT конверсионного типа и отрицательный электрод из металлического лития с гибридным органо-водным электролитом, разделенные пленкой LATP, проводящей ионы лития (Li 1+ x + y Al x Ti 2− x Si y P 3− y O 12 )9036 [5]. У него было стабильное плато разряда при напряжении 3,38 В, но необходимы дальнейшие разработки, чтобы повысить его стабильность при циклировании.

    Использование отрицательных материалов с высокой удельной емкостью или низким окислительно-восстановительным потенциалом

    Водная перезаряжаемая гибридная батарея (ARHB) с использованием положительного электрода LiMn 2 O 4 и отрицательного электрода из металлического цинка была впервые предложена в 2012 г. и работает при температуре около 2 В, демонстрирующий приемлемую плотность энергии (50–80 Втч·кг −1 ) и хорошую цикличность (95% сохранение емкости после 4000 циклов) [37]. Однако его электрохимические свойства, такие как кулоновская эффективность, нуждаются в дальнейшем улучшении.До сих пор были приняты следующие меры: (1) модификация поверхности и защита материалов положительного электрода; (2) улучшение электролитов; и (3) обработка цинкового отрицательного электрода.

    Из-за низкой проводимости LiMn 2 O 4 и структурных изменений, вызванных ян-теллеровским искажением, гибридная батарея Zn/LiMn 2 O 4 имеет плохие энергетические характеристики и серьезно снижается емкость. Поскольку углерод в целом можно использовать для получения композитов, было установлено, что использование графеновых пленок в качестве искусственного SEI на поверхности LiMn 2 O 4 эффективно подавляет структурные искажения LiMn 2 O 4 . и значительно увеличивает ионную проводимость LiMn 2 O 4 , тем самым улучшая цикличность и скорость работы гибридной батареи [38, 39].

    Из-за ограничения окна электрохимической стабильности, образования цинковых дендритов и коррозии отрицательного цинкового электрода модификация электролита является еще одним эффективным способом улучшения электрохимических характеристик водного Zn/LiMn 2 O 4 гибридных аккумулятора . Для улучшения электрохимических батареи.Несмотря на некоторые улучшения, результаты все еще неудовлетворительны и требуют дальнейшего улучшения.

    Недавно Ван и его коллеги сообщили об электролите WiS, состоящем из 1 м Zn(TFSI) 2  + 20 м LiTFSI, в котором отрицательный цинковый электрод имеет высокую степень обратимости. Гибридная батарея Zn/LiMn 2 O 4 достигла наивысшей плотности энергии, когда массовое соотношение Zn/LiMn 2 O 4 было уменьшено до 0,25:1. Кроме того, кривые заряда/разряда разных циклов гибридной батареи сильно совпадают, что свидетельствует о ее хорошей электрохимической обратимости.При норме 4 C сохранение емкости после 4000 циклов составило 85 %, а CE достигает 99,9 %, что лучше, чем все работы по Zn-Li батареям, о которых сообщалось ранее [44]. Однако высокая стоимость использования большого количества органической соли может препятствовать применению смешанных ионно-цинковых/литиевых батарей в крупномасштабных системах накопления энергии.

    Сообщалось о новом электролите «вода в глубоком эвтектическом растворителе (WiDES)», который может ингибировать реакцию отрицательного цинкового электрода, уменьшать коррозию и пассивацию цинкового отрицательного электрода, увеличивать коэффициент использования цинка, и улучшить срок службы [45].Таким образом, гибридная батарея Zn/LiMn 2 O 4 , в которой используется этот электролит WiDES, демонстрирует превосходные циклические характеристики.

    В дополнение к LiMn 2 O 4 другие коммерческие материалы положительного электрода для литий-ионных аккумуляторов, такие как LiFePO 4 , LiNi 1/3 Co 1/3 O

    26/3 O 26/390 26/3 2 , LI 3 V 2 (PO 4 ) 3 (LVP) и Limn 0,8 Fe 0,2 PO 4 Fe 0,2 PO 4 Fe 0,2 PO 4 , Fe 0,2 . Гибридные батареи Zn–Li.Поскольку в нескольких статьях были рассмотрены соответствующие работы в этой области, мы не будем здесь подробно останавливаться. Эти работы обобщены в таблице 1 и на рис. 7а.

    Таблица 1 Электрохимические свойства различных АРЛБ с высоким напряжением и плотностью энергии Рис. 7

    Плотность энергии и средняя разрядная емкость различных АРЛБ а , б АСИБ, АКИБС и АНИБ с высоким напряжением и плотностью энергии

    Водные натрий-ионные батареи

    Разработка водных натрий-ионных батарей (ASIB) в основном связана с тем, что ресурсы натрия в земной коре намного больше, чем ресурсы лития.Кроме того, для ASIB доступно множество материалов для положительных и отрицательных электродов, которые демонстрируют очень хорошие электрохимические характеристики [49, 50, 51, 52]. Отзывов о ходе исследований электродных материалов много, и они также носят комплексный характер [3, 6, 9]. Однако систематических исследований по созданию ASIB с высокой плотностью энергии не проводилось. В таблице 2 и на рис. 7b представлены сведения об эффективности ASIB, о которых сообщалось на сегодняшний день.

    Таблица 2 Электрохимические свойства различных ASIB, AKIBS и ANIB с высоким напряжением и плотностью энергии

    Как упоминалось выше, существует два способа улучшить плотность энергии в химическом составе водной батареи.Один из них заключается в расширении диапазона напряжений, а другой заключается в выборе соответствующих материалов отрицательного электрода и положительного электрода с большой разностью потенциалов и высокой удельной емкостью.

    Суперконцентрированные электролиты

    Разработка подходящих натриевых электролитов WiS остается серьезной проблемой для разработки натриевых ионных батарей в водных растворах, поскольку существующие натриевые электролиты еще не отвечают требованиям высокой растворимости солей, SEI, содержащих химические источники (фтор -содержащие соли), высокой химической и электрохимической стабильностью в воде.Подобно ARLB, электролиты WiS также могут применяться к ASIB для расширения электрохимического окна. Обнаружено, что сила между Na + и TFSI намного сильнее, чем между Li + и TFSI , поэтому, хотя водный раствор соли NaTFSI может достигать только 9,26 м, он может образовывать SEI проводимости Na + , а окно электрохимической стабильности может достигать 2,5 В [53]. На основе этого электролита NaTi 2 (PO 4 ) 3 //Na 0.66 [Mn 0,66 Ti 0,34 ]O 2 полная батарея была собрана со стабильными циклическими характеристиками и плотностью энергии 31 Втч кг -1 . При комнатной температуре концентрации растворов трифторида натрия (NaOTf) и бис(трифторметансульфонил)имида (NaTFSI) низкие (9–10 м), и преимущество сверхконцентрированных электролитов не может быть полностью использовано. Следовательно, для дальнейшей разработки высоковольтных ASIB необходимы соответствующие соли натрия для производства высококонцентрированных электролитов WiS.Установлено, что NaFSI обладает высокой растворимостью (до 37 м) в водном растворе и стабильным электрохимическим окном 2,6 В при концентрации до 35 м. Дальнейшие исследования показывают, что катоды NaTi 2 (PO 4 ) 3 и катоды Na 3 (VOPO 4 ) 2 F могут быть использованы в АСИБ с напряжением более 2 В [54] . Смешанные катионные динатриевые смеси можно использовать для приготовления электролитов более высоких концентраций, таких как 9 м NaOTf + 8 м KOTf и 22 м KOTf + 4 м NaOTf.Однако присутствие нескольких катионов может привести к внедрению смешанных катионов в материал электрода, что повлияет на работу элемента. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали новый класс электролитов WiS с активным взаимодействием, содержащих соли трифторида тетраэтиламмония (TEAOTf), которые из-за большого ионного радиуса TEA + трудно интеркалировать в большинство электродных материалов [включая прусские Аналог синего (PBA)], что позволяет избежать коинтеркаляции мультикатионов в циклическом процессе [55].Этот электролит WiS с активным взаимодействием имеет концентрацию до 31 м (9 м NaOTf–22 м TEAOTf) и окно электрохимической стабилизации до 3,3 В (рис. 8а). A Na 1,88 Mn[Fe(CN) 6 ] 0,97 ·1,35H 2 O//IC-WiS//NaTiOPO на основе Na 4 полная батарея с высоким напряжением отсечки и (2,5 В) была установлена ​​высокая плотность энергии 71 Втч·кг -1 , которая продемонстрировала выдающуюся стабильность при циклировании как на низких, так и на высоких скоростях (рис. 8b–e).

    Рис.8

    a Окно электрохимической стабильности 9 моль кг −1 Электролиты NaOTf и электролиты Na IC-WiS (9 м NaOTf + 22 м TEAOTf) при скорости сканирования 10 мВ с −1 , в которых Ti и Al используются как положительный и отрицательный коллекторы соответственно. b Кривые заряда-разряда первого цикла положительных электродов NaMnHCF (1 Кл) и отрицательных электродов NaTiOPO 4 (0,2 Кл) в электролитах 9 м NaOTf и 9 м NaOTf + 22 мTEAOTf соответственно. c CV-кривые отрицательных электродов NaTiOPO 4 и положительных электродов NaMnHCF при 1 мВ с -1 в электролитах 22 м TEAOTf и 9 м NaOTf + 22 м TEAOTf соответственно. d Кривые заряда-разряда аккумуляторов NaMnHCF//NaTiOPO 4 в первом, четвертом и десятом циклах. e Цикличность батареи NaMnHCF//NaTiOPO 4 при 1 C [55]. Воспроизведено с разрешения Ref. [55]. Copyright 2019, Wiley–VCH

    Теоретические расчеты показали, что осаждение пленки Al 2 O 3 на Al или пленки TiO 2 на Ti может повысить энергетический барьер расщепления воды (рис.9а) [56]. При толщинах около 3 нм и 5 нм соответственно для пленок Al 2 O 3 и TiO 2 окно электрохимической стабильности расширяется до 3,5 В, когда металлы, покрытые этими оксидными пленками, используются в качестве коллекторы, а в качестве электролита используется 15 м водного раствора NaClO 4 (рис. 13б). Кроме того, в концентрированных электролитах (15 м NaClO 4 ) на поверхностях TiS 2 образуется плотная межфазная граница электрод-электролит.Таким образом, TiS 2 , обладающий низким реакционным потенциалом, впервые был продемонстрирован в качестве материала отрицательного электрода в водной батарее (рис. 9c). Полученный в результате ASIB с использованием TiS 2 в качестве отрицательного электрода и MFCN (гексацианоферрат натрия-марганца) в качестве положительного электрода обеспечивает плотность энергии 100 Втч·кг -1 при напряжении холостого хода (OCV) до 2,6 В и был циклически с почти 100% кулоновской эффективностью до 1000 циклов (рис. 9d).

    Рис.9

    a Окно электрохимической стабильности 15 м NaClO 4 водный раствор при использовании Pt, Ti, Al, покрытых Al 2 O 3 с различной толщиной и Ti, покрытой TiO 2 с различной толщиной как токосъемники. b Энергия адсорбции O* и HO* на поверхности Ti или TiO 2 и H 2 O* и H* на поверхности Al или Al 2 O 3 соответственно. c CV-кривая отрицательных электродов из TiS 2 при использовании алюминиевой фольги с переменным временем термообработки в качестве токосъемников. d Цикличность батарей TiS 2 /MFCN при 5°C [56]. Воспроизведено с разрешения Ref. [56]. Copyright 2019, Elsevier B.V.

    Zn-Na Hybrid Batteries

    Поскольку соли натрия менее дороги, чем литиевые соли, водная Zn-Na гибридная ионная батарея является очень многообещающей перспективой замены водных Zn-Li гибридных батарей и стала привлекательной. устойчивый накопитель энергии. Наша группа сообщила о первой водной гибридной ионно-ионной батарее Zn-Na, которая состояла из стержнеобразного Na 0.95 MnO 2 материала положительного электрода и металлического цинка отрицательного электрода, которые показали среднее напряжение разряда 1,4 В и плотность энергии до 78 Втч кг -1 (рис. 10а, б) [57].

    Рис. 10

    A CV Кривые Zn и NA 0,95 MNO 2 в 0,5 м Zn (CH 3 COO) 2 +0,5 M CH 3 . с -1 ). b Цикличность Zn//Na 0.95 MnO 2 ASIB при скорости 4 C [56]. Воспроизведено с разрешения Ref. [57]. Copyright 2014, Королевское химическое общество. c ЦВА Na 2 MnFe(CN) 6 положительных электродов в электролитах с добавлением SDS (5 мВ с -1 ). d Кривые зарядки/разрядки Na 2 MnFe(CN) 6 положительных электродов в электролитах с добавлением SDS (0,5 C) [59]. Воспроизведено с разрешения Ref. [59]. Copyright 2017, Royal Society of Chemistry. g -1 стал новым потенциальным кандидатом в качестве положительного электрода для гибридных батарей Na-Zn на водной основе.Гибридная батарея Zn-NVP может обеспечивать удельную энергию 67 Втч·кг −1 . Однако емкость Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 в гибридных Zn-Na водных перезаряжаемых батареях остается серьезной проблемой. Помимо материалов положительного электрода NVP/C, другие полианионные соединения [такие как Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 с углеродным покрытием] рассматривались в качестве положительных электродов для дальнейшего улучшения напряжение водных Na-Zn гибридных аккумуляторов [58].Гибрид Zn–Na 3 V 2 O 2 x (PO 4 ) 2 F 3−2 x обладает высоким выходным напряжением и энергией aes. плотность 84 Втч кг −1 .

    Берлинская лазурь и ее аналоги являются наиболее привлекательными материалами для гибридных батарей на водной основе из-за их больших каналов и открытой структуры каркаса, что способствует быстрой диффузии ионов. Рабочее напряжение гибридных батарей Na-Zn на водной основе высокое, и на срок службы батареи сильно влияет побочная реакция выделения водорода или кислорода.Установлено, что окно электрохимической стабильности электролита можно увеличить с 1,8 до 2,55 В за счет добавления в смешанный электролит поверхностно-активных веществ (рис. 10а, б) [59]. Путем моделирования теории функционала плотности обнаружено, что энергетический барьер для молекул воды, проходящих через адсорбционный слой ДСН, выше, чем для ионов натрия, проходящих через адсорбционный слой ДСН. Ионы натрия легче проходят через гидрофобный слой, чем молекулы воды, что препятствует разложению воды, тем самым улучшая окно электрохимической стабильности электролита.На основе этого электролита была успешно собрана перезаряжаемая смешанная цинк-натрий-ионная батарея на водной основе с нанокубами Na 2 MnFe(CN) 6 в качестве катодов и листами цинка в качестве отрицательных электродов. Аккумулятор имеет рабочее напряжение до 2 В и высокую плотность энергии 170 Втч·кг −1 (рис. 10в, г). Стратегия разработки, заключающаяся в улучшении окна электрохимической стабильности электролитов путем добавления добавок, обеспечивает эффективность, близкую к эффективности электролитов WiS, и низкую стоимость.Это дает новое понимание для дальнейшего развития недорогих и высоковольтных аккумуляторов на водном растворе в будущем.

    Водные K-ионные батареи (AKIB)

    Высокий потенциал ионизации и большой ионный радиус (0,138 нм) K являются основными причинами ограниченного развития высокоэффективных электродных материалов AKIB. На сегодняшний день наиболее перспективными материалами для положительного электрода для AKIB являются аналоги берлинской лазури (PBA).

    Среди различных материалов для положительных электродов PBA имеет широкую перспективу применения благодаря своей стабильности в воде, простоте приготовления и отличным электрохимическим характеристикам.В AKIB сообщалось о множестве положительных электродов PBA, но лишь немногие материалы обладают полностью удовлетворительными свойствами. Из-за отсутствия материалов-кандидатов с подходящим окислительно-восстановительным потенциалом сообщалось о нескольких многообещающих материалах в качестве материала отрицательного электрода AKIB. Описанный ранее электролит WiS на основе ацетата калия имеет широкий диапазон электрохимической стабильности, но pH электролита слабощелочной (pH = 9), что не подходит для материалов положительного электрода.Поэтому очень важно исследовать новый тип электродов с лучшей совместимостью с электролитом WiS на основе К + . В целом, из-за ограничений электродов и электролитов имеется мало сообщений о разнообразии AKIB. Недавно был изготовлен полный AKIB, состоящий из Fe-замещенного богатого Mn ПБА {K x Fe y Mn 1− y [Fe(CN) 5 90] w · z H 2 O} положительный электрод, отрицательный электрод из органического 3,4,9,10-перилентетракарбонового диимида (PTCDI) и 22 м KCF 3 SO 3 902 [60].Электролит WiS 22 м KCF 3 SO 3 WiS имеет широкий диапазон напряжений 3 В, что не только предотвращает растворение как положительных, так и отрицательных электродов во время циклирования, обеспечивая хорошую циклическую стабильность полной батареи, но также позволяет полная батарея для работы выше 2 В при низком уровне 0,1 C (рис. 11a). Более того, как положительные, так и отрицательные электроды обладают высокой емкостью, высокой производительностью и хорошей циклической стабильностью. Таким образом, полная батарея достигла высокой плотности энергии 80 Втч·кг·-1 и отличной циклической стабильности с сохранением емкости на 73% в течение 2000 циклов при 4°C (рис.11б). Хотя эта аккумуляторная система имеет много преимуществ, остается еще много областей для дальнейшего улучшения, чтобы способствовать ее практическому применению. Прежде всего, для электродных материалов, хотя Fe является лучшим выбором для замены богатого марганцем PBA положительного электрода, материалы отрицательного электрода должны быть оптимизированы с высокой емкостью и низким окислительно-восстановительным потенциалом для дальнейшего увеличения плотности энергии AKIB. Кроме того, чтобы снизить стоимость всей батареи и в то же время обеспечить ее превосходные характеристики высокой мощности и высокое рабочее напряжение, следует изучить менее дорогие соли с высокой растворимостью, такие как снижение концентрации электролита путем изменения интерфейса и использования. смешанные вода/неводные растворители.

    Рис. 11

    a Окно электрохимической стабильности 1 м и 22 м KCF 3 SO 3 электролитов при скорости сканирования 10 мВ с -1 при использовании сетки Ti в качестве токосъемника. B Производительность циклирования PTCDI/K x Fe Y MN 1- Y [FE (CN) 6 ] W. 6966666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666669н. Полные клетки O при 4 C. Воспроизведено с разрешения из ссылки.{ + } \) ионная батарея, о которой Ву и его коллеги сообщили в 2017 году, с (NH 4 ) 1,47 Ni[Fe(CN) 6 ] 0,88 в качестве положительного электрода и PTCDI (3,4 ,9,10-перилентетракарбоновый диимид) в качестве отрицательного электрода (рис. 12) [61]. Эта батарея имела среднее рабочее напряжение всего 1,0 В и низкую плотность энергии 43 Втч·кг −1 . Водно-аммиачная двухионная батарея с максимальным рабочим напряжением 1,9 В и высокой плотностью энергии 51,3 Втч·кг -1 была сконструирована с использованием электродов из органического полимера [62].{ + } \) положительные электроды имеют более высокие окислительно-восстановительные потенциалы.

    Рис. 12

    a Схематическая диаграмма принципа работы водных NH 4 + ионных батарей на основе положительных электродов берлинской белизны и отрицательных электродов PTCDI. b Кривые заряда-разряда водной батареи NH 4 + -ion в первом, втором, пятом и десятом циклах (60 мА g −1 ). c Показатели цикличности при скорости 3 C [61].Воспроизведено с разрешения Ref. [61]. Copyright 2017, Wiley–VCH. d Окно электрохимической стабильности электролитов AmAc 1 M и 25 m (1 мВ с -1 ). e Циклическая характеристика TiO 1,85 (OH) 0,30 ·0,28H 2 Электрод O в 25 м AmAc (1 A g -1 ) [63]. Воспроизведено с разрешения Ref. [63]. Copyright 2017, Wiley–VCH. (f) CV-кривые электродов Zn и Na-FeHCF в 1 М водном растворе (NH 4 ) 2 SO 4  + 20 мМ ZnSO 4 при скорости сканирования 3 мВ с −1 г Кривые зарядки-разрядки гибридных батарей Zn/Na-FeHCF. Воспроизведено с разрешения Ref. [64]. Copyright 2019, Джон Уайли и сыновья. ч Кривые зарядки-разрядки при различных плотностях тока и i циклические характеристики гибридных батарей Zn/CuHCF при плотности тока 1800 мА·г −1 . Воспроизведено с разрешения Ref. [65]. Copyright 2019, American Chemical Society

    Как и в случае с ARLB, электролиты WiS можно использовать для расширения диапазона напряжений.Недавно в AAIB был использован новый электролит WiS (25 м CH 3 COONH 4 ), который имеет потенциальное окно 2,95 В (рис.{ + } \) также является эффективным способом увеличения плотности энергии батареи. ААИБ [64, 65].Наша группа была первой, кто сообщил о водной перезаряжаемой аммонийно-цинковой гибридной батарее (ARAHB), состоящей из высокопрочного гексацианоферрата натрия и железа NaFe III Fe II (CN) 6 (Na-FeHCF) нанокубического положительного электрода и низкого стоимость цинкового отрицательного электрода, с рабочим напряжением 1,3 В и высокой плотностью энергии 81,7 Втч -1 кг (в расчете на общую массу активных материалов) (рис. 12е, ж). Затем мы дополнительно увеличили плотность энергии ARAHB до 114 Втч·кг·-1·, используя наночастицы CuHCF в качестве материала положительного электрода (рис.12ч, и).

    Водные Zn-ионные батареи (AZIB)

    Цинк является наиболее идеальным материалом отрицательного электрода для водных батарей из-за его низкого окислительно-восстановительного потенциала (- 0,76 В по сравнению с SHE), высокой удельной емкости (820 мА·ч · г −1 ) , обильные запасы и нетоксичные свойства. Он широко используется в качестве отрицательных электродов в щелочных батареях на основе Zn (таких как щелочные батареи цинк-MnO 2 [66], цинк-никелевые батареи [67, 68] и Zn//Co 3 O 4 ). батареи [69, 70], воздушно-цинковые батареи [71, 72], ионно-цинковые батареи и гибридные цинковые батареи.В последнее время появилось много обзоров по этим аспектам, поэтому мы не будем подробно останавливаться на них с точки зрения электродных материалов [73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85]. ,86]. Здесь мы суммируем недавний прогресс в области батарей на основе цинка с высоким напряжением и высокой плотностью энергии. В таблице 3 и на рис. 13 представлены сведения об эффективности AZIB, о которых сообщалось на сегодняшний день.

    Таблица 3 Электрохимические свойства различных AZIB, AMIB, ACIB и AAIB с высоким напряжением и плотностью энергии Рис.13

    Энергоемкость и средняя разрядная емкость различных AZIB, AMIB, ACIB и AAIB с высоким напряжением и плотностью энергии

    Zn–MnO 2 Аккумуляторы на основе мягких водных электролитов на основе солей цинка в настоящее время являются важной темой исследований [87, 88,89]. Несмотря на значительный прогресс, механизм реакции накопления Zn 2+ в материалах на основе Mn остается спорным. В предыдущем обзоре были обобщены три механизма накопления заряда [73]: (а) обратимое внедрение/извлечение ионов Zn из объемных материалов; б) обратимые протонные реакции, сопровождающиеся осаждением сульфата гидроксида цинка; и (c) H + и Zn 2+ , последовательно внедренные/извлекаемые на разных стадиях заряда-разряда.На основе этих механизмов (рис. 14а) батарея Zn–MnO 2 использует только емкость и напряжение, обеспечиваемые окислительно-восстановительной реакцией пары Mn 4+ /Mn 3+ , что ограничивает емкость батареи и выходную мощность. Напряжение. Это выдвигает новые требования к электрохимии цинка и марганца. Поскольку ион Mn многовалентен (+2, +3 и +4), двухэлектронная реакция Mn 4+ /Mn 2+ с мощностью 616 мА g −1 и платформа с более высоким напряжением можно постулировать.Недавно был предложен новый механизм, включающий обратимое осаждение/растворение Mn 2+ /MnO 2 , химическое превращение (между MnO 2 и MnOOH) и внедрение Zn 2+ [90]. На основе уникальной двухэлектронной окислительно-восстановительной реакции Mn 4+ /Mn 2+ была собрана высоковольтная электролитическая цинкомарганцевая батарея, которая имела высокое плато разряда 1,95 В, высокую плотность энергии 409 Втч·кг. -1 и отличные циклические характеристики (92% сохранение емкости после 1800 циклов) (рис.14б, в).

    Рис. 14

    a Схема трехступенчатого гальваностатического разряда. b Кривые гальваностатического разряда. c Цикличность при 30 мА см −2 . Электролизеры Zn–MnO 2 заряжают при постоянном напряжении 2,2 В (против Zn/Zn 2+ ) [91]. Воспроизведено с разрешения Ref. [91]. Copyright 2017, Американское химическое общество.Недавно наша группа сообщила о батарее Zn//MnO 2 со щелочной (1 M NaOH и 0,01 M Zn(Ac) 2 )-нейтральной (2 M ZnSO 4  + 0,1 M MnSO 4 гибрид) электролит и мембрана Na + –Nafion от DKJ Co. Ltd. Принцип ее работы показан на рис. 15a. Использование Zn/Zn(OH) 2− 4 Отрицательный электрод в щелочном растворе, имеющем относительно низкий окислительно-восстановительный потенциал, значительно увеличивает напряжение батареи.Собранная батарея имеет плато среднего напряжения разряда 1,7 В и плотность энергии 487 Втч·кг -1 [92]. Кроме того, путем объединения двух окислительно-восстановительных реакций электрода растворения/осаждения MnO 2 /Mn 2+ и Zn/Zn(OH) 2– 4 с использованием двойных кислотно-щелочных электролитов и ионоселективной мембраны была сконструирована высокоэнергетическая батарея Zn–MnO 2 [93]. Рабочий механизм показан на рис. 15b.При зарядке Zn(OH) 2− 4 восстанавливается до Zn, а Mn 2+ окисляется до MnO 2 . При этом катионы (К + ) и анионы (SO 4 2− ), запасенные в БПМ, возвращаются к положительному и отрицательному электродам соответственно, достигая баланса заряда. В процессе разряда эти два процесса развиваются в противоположном направлении. Батарея Zn–Mn 2+ имела высокое рабочее напряжение 2.44 В, высокий кулоновский КПД 98,4 % и сохранение разрядной емкости 97,5 % после 1500 циклов. В частности, его плотность энергии чрезвычайно высока (≈ 1503 Втч · кг −1 , рассчитано на основе материала положительного электрода), что является самым высоким показателем среди всех известных до сих пор водных батарей на основе цинка и даже сравнимо с таковыми у Zn- воздушные батареи.

    Рис. 15

    а Принципиальная схема разработанной водной цинк-марганцевой батареи [92]. Воспроизведено с разрешения [92].Copyright 2020, Американское химическое общество. b Принципиальная схема и механизм батареи Zn–MnO 2 с использованием двойного кислотно-щелочного электролита в условиях заряда и разряда. [93] Воспроизведено с разрешения из Ref. [93]. Авторское право 2020, Wiley–VCH

    PBA имеют трехмерный открытый каркас и структуру с большим зазором и считаются обратимыми Zn 2+ исходными материалами интеркаляции/деинтеркаляции с возможностью быстрого заряда и разряда, высоким рабочим потенциалом и идеальными электрохимические свойства.В электродных материалах PBA обычно только один ион переходного металла (в большинстве случаев железа) считается электрохимически активным в системе водного электролита, что приводит к его ограниченной удельной емкости в водном растворе Zn 2+ (≈ 60 мА·ч г −1 ), тогда как в большинстве случаев напряжение низкое (~ 1,2 В Zn/Zn 2+ ) и, следовательно, плотность энергии батареи низкая. Недавно был разработан новый вид кубов PBA Co/Fe (гексацианоферрат кобальта, CoFe(CN) 6 ), в котором ионы Co и Fe, как ожидается, будут эффективно способствовать двухэлектронному процессу накопления энергии, что приведет к повышению удельной емкости [94].Как показано на рис. 16а, вакансии, образованные удалением ионов K из скелета CoFe(CN) 6 , имеют тенденцию отдавать предпочтение интеркаляции Zn 2+ . Интеркаляция/деинтеркаляция Zn 2+ требует двух стадий из-за разной энергии активации активных пар Co(III)/Co(II) и Fe(III)/Fe(II), что подтверждается ЦВА-кривыми (рис. . 16б). Собранная батарея Zn/CoFe(CN) 6 не только имела отличную скорость и цикличность, но также работала на плато 1.75 В (рис. 16c) и показал плотность энергии 250 Втч·кг -1 .

    Рис. 16

    a Схематическая диаграмма обратимой интеркаляции/деинтеркаляции Zn 2+ в каркас CoFe(CN) 6 во время процессов зарядки и разрядки. b Первые три цикла CV-кривых (1 мВ с −1 ). c Кривые постоянного тока заряда-разряда при различных плотностях тока [94]. Воспроизведено с разрешения Ref. [94]. Copyright 2019, Wiley–VCH. d Схематическая диаграмма связи между энергией и плотностью состояний (DOS) в Co 0,247 V 2 O 5 ·0,944H 2 O и V 2 0 O 5 H 2 O положительные электроды. Воспроизведено с разрешения Ref. [102]. Copyright 2019, Wiley–VCH

    Оксиды на основе ванадия, обладающие несколькими степенями окисления и высокой емкостью (> 300 мА·ч · г −1 ), широко используются в качестве материалов положительного электрода для водных цинк-ионных аккумуляторов.Интенсивно изучались различные оксиды на основе ванадия, обладающие значительной емкостью и превосходной циклической стабильностью, такие как V 2 O 5 · n H 2 O [95], NaV 3 O 8 · 1,5H 2 O [96], CA 0,24 V 2 O 5 · 0,83H 2 O [97], H 2 V V V V V V V V V V V . [98, 99], ванадат алюминия [101].Однако неприятным моментом является то, что 80% их емкости находится ниже 1,0 В, что приводит к низкой плотности энергии (< 250 Втч·кг 90 562 −1 90 563), что резко контрастирует с их большой емкостью. Чжи и его коллеги сообщили о цинк-ионной батарее на основе Co 0,247 V 2 O 5 ·0,944H 2 O нанопоясного положительного электрода, который обеспечивает 52,5% от общей емкости выше 1,0 В, и, следовательно, была получена высокая плотность энергии 432 Втч·кг -1 [102].Результаты показывают, что большая емкость Co 0,247 V 2 O 5 ·0,944H 2 O обусловлена ​​более высокой адсорбционной способностью Zn 2+ , а высокое напряжение батареи в основном за счет взаимодействия между орбиталями Co 3d и V 3d , которое перемещает относительный окислительно-восстановительный потенциал пары V 5+ /V 4+ на более высокий уровень (рис. 16г).

    Материалы типа NASICON имеют большие каналы и способность к быстрой диффузии ионов и очень привлекательны в качестве накопителей ионов Zn 2+ -.Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 был зарегистрирован как положительный электрод водной цинк-ионной батареи с напряжением 1,1 В, емкостью 97,5 мА·ч g -1 , но неадекватной циклируемостью (сохранение емкости 74%). после 100 циклов) [103]. Недавно в качестве высоковольтного положительного электрода (более 1,6 В) для батарея с окислительно-восстановительным потенциалом 0.на 5 В выше, чем у Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 [104]. Собранная ионно-цинковая батарея имеет высокий потенциал 1,62 В и высокую плотность энергии 97,5 Втч·кг −1 (рис. 17а). Что еще более важно, при плотности тока 1 А г -1 ионно-цинковый аккумулятор показал очень стабильную работу при циклировании, сохраняя 95% емкости в течение 4000 циклов (рис. 17b).

    Рис. 17

    a Кривые заряда-разряда первых трех циклов CFF-Zn//Na 3 В 2 (ПО 4 ) 6 3 @ F батареи 0.08 А г -1 ). b Цикличность CFF-Zn (углеродная пленка, функционализирующая Zn)//Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 @C аккумуляторы (1 A g

    2 −1 9) [104]. Воспроизведено с разрешения Ref. [104]. Copyright 2018, Elsevier B.V. Сравнение производительности батарей Zn/Co(III) с высоким содержанием Co 3 O 4 в 1 М KOH и 2 М ZnSO 4 с 0,2 М CoSO 4 : заряд-разряд кривые, б циклов производительность первых 500 циклов (1 А г -1 ) [105].Воспроизведено с разрешения Ref. [105]. Copyright 2018, Royal Society of Chemistry

    Как правило, в цинково-кобальтовых батареях используется щелочной электролит, который демонстрирует плохую стабильность при циклировании и вызывает загрязнение окружающей среды. Окислительно-восстановительная реакция между CoO и Co 3 O 4 была обнаружена в батарее Zn/Co 3 O 4 с мягким водным электролитом [105]. Слой CoO, образующийся в процессе разряда, свидетельствует о процессе превращения внедрения ионов H + в Co 3 O 4 .Батарея Co 3 O 4 , богатая Zn/Co(III), с использованием мягкого водного электролита показала окно напряжения около 2,2 В (рис. 17c, d), что намного шире, чем у батареи с щелочными электролитами ( около 1,9 В).

    Водные магниево-ионные батареи (AMIB)

    Магниево-ионные батареи постепенно становятся еще одной популярной областью исследований, поскольку ресурсы Земли богаты магнием, который недорог и подходит для разработки устройств хранения энергии.Ион магния подобен иону лития. Однако основные проблемы неводных перезаряжаемых Mg-ионных аккумуляторов сдерживают их разработку: (а) их электролит чувствителен к воде и имеет сложные химические свойства; (b) отсутствие высокоэффективных электродных материалов также ограничивает практичность батарей Mg из-за медленной диффузии Mg 2+ в твердых телах. Напротив, водные магниево-ионные батареи (AMIB) имеют много преимуществ, таких как низкая стоимость, отсутствие коррозии, хорошая безопасность и хорошая проводимость.Однако из-за отсутствия подходящих материалов для отрицательного и положительного электродов большинство из опубликованных электродных материалов для AMIB оценивались только в установке с половинной ячейкой. Ограниченные окном стабильности напряжения традиционных водных электролитов (1,23 В), напряжение и плотность энергии AMIB также очень ограничены [106]. Общеизвестно, что Mg вряд ли может обратимо осаждаться и десорбироваться в водном растворе, потому что Mg является активным металлом и имеет низкий окислительно-восстановительный потенциал (-2,37 В по сравнению сОНА). Недавние исследования показали, что обратимое осаждение/отделение металлического магния в электролите, содержащем H 2 O, возможно за счет введения искусственной твердой поверхности раздела. Наша группа сообщила о гибридной батарее Mg/LiFePO 4 , в которой реактив Гриньяра на основе Mg применялся в качестве отрицательного электрода для неводного электролита, а LISICON служил комбинированным сепаратором/твердым электролитом. Эта гибридная батарея показала среднее напряжение разряда 2,1 В со стабильным плато разряда и хорошим циклическим поведением (рис.18а–в) [107].

    Рис. 18

    a Схематическое изображение водной батареи Mg/LiFePO 4 . b Кривая заряда-разряда первого цикла (50 мА·ч g −1 , 1,7–3,4 В). c Циклическая производительность (50 мА·ч g −1 , 1,7–3,4 В) [107]. Воспроизведено с разрешения Ref. [107]. Copyright 2015, Издательская группа Nature. d Сравнение циклических характеристик Mg/V 2 O 5 и Mg (с межфазной защитой)/V 2 O 5 в 0.5 M Mg(TFSI) 2 /PC электролиты без/с водой. e Кривые зарядки-разрядки Mg/V 2 O 5 и Mg (межфазная защита)/V 2 O 5 в 0,5 M Mg(TFSI) 2 H 6 H 3/PC 2 электролита O (0,5–2,5 В, 29,4 мА г -1 ). Воспроизведено с разрешения Ref. [108]. Copyright 2018, Nature Publishing Group

    Недавно путем термоциклирования полиакрилонитрила и Mg(OTf) 2 была синтезирована искусственная проводящая межфазная фаза Mg 2+ на поверхности Mg отрицательного электрода.Искусственная межфазная фаза позволила осуществить обратимое циклирование полной ячейки Mg/V 2 O 5 в водосодержащем электролите на карбонатной основе (рис. 18г, д) [108]. В Таблице 3 и на Рисунке 18 перечислены сведения об эффективности AMIB, о которых сообщалось на сегодняшний день.

    Водные ионно-кальциевые батареи (ACIB)

    Химические свойства Ca 2+ очень похожи на свойства Mg 2+ . Хотя радиус катиона Ca 2+ (0,100 нм) больше, чем у Li + (0,100 нм).076 нм) и катионов Mg 2+ (0,072 нм), его окислительно-восстановительный потенциал низок (–2,87 В по сравнению с SHE), богат запасами и имеет низкую плотность ионного заряда, что делает его альтернативным материалом анода для постлитий- ионные аккумуляторы. ACIB также является потенциальной электрохимической системой. Известно несколько электродных материалов с интеркаляцией кальция, в основном из-за медленной диффузии Ca 2+ . В настоящее время немногочисленные материалы положительных электродов для ACIB представляют собой в основном PBA [включая NiHCF [109], K 2 BaFe(CN) 6 [110] и CuHCF [111]], а отрицательные материалы, о которых сообщалось, в основном органические. электродные материалы, такие как PNDIE {поли-[N,N’-(этан-1,2-диил)-1,4,5,8-нафталинтетракарбоксиимид]} [112].

    До сих пор сообщалось только об одном ACIB, состоящем из отрицательного электрода PNDIE и PBA, гексацианоферрата меди {CuHCF, K 0,02 Cu[Fe(Cu) 6 ] 0,66 ·3,7H 2 O } в качестве положительного электрода и водный раствор Ca(NO 3 ) 2 в качестве электролита (рис. 19) [112]. Полная батарея показала удельную емкость 40 мАч·г −1 при 1 C (1 C = 40 мА·ч ······································································································ · 1 и 88% сохранение емкости при почти 100% кулоновской эффективности после 1000 циклов при 10°C.

    Рис. 19

    a Принципиальная схема заряда и разряда ионно-кальциевой аккумуляторной батареи на водной основе (PNDIE//Ca 0,3 CuHCF). b CV-кривые электродов и электрохимическая стабильность электролита [2,5 М Ca(NO 3 ) 2 , 1 мВ с -1 ]. c Кривая напряжение-время для батарей PNDIE//Ca 0,3 CuHCF (450 мА·ч g −1 ). d Цикличность PNDIE//Ca 0.3 батареи CuHCF (400 мА·ч g −1 ). Воспроизведено с разрешения Ref. [112]. Copyright 2017, Wiley–VCH

    Водные алюминиево-ионные батареи (AAIB)

    Алюминий обладает высокой удельной объемной емкостью (8046 мА·ч·см −3 ) и высокой гравиметрической емкостью (2980 мА·ч·г −1 ), что составляет сравним с содержанием металлического лития, имеет большое содержание (около 8% массы земной коры) и является самым дешевым в производстве, за исключением железа. Кроме того, металлический алюминий лучше стабилен на воздухе, чем литий, что снижает потенциальные риски для безопасности, а также безвреден для окружающей среды.Внедрение ионных жидкостей при комнатной температуре (RTIL) с широким диапазоном электрохимической стабильности улучшило обратимость процесса зачистки/покрытия Al — прорыв, открывающий жизнеспособный путь для перезаряжаемых алюминий-ионных батарей (AIB) [113, 114, 115]. В последние годы успешное получение новых электролитов и лучшее понимание природы SEI привели к разработке AAIB [116, 117]. Многие исследователи исследовали новые электродные материалы для AAIB, такие как TiO 2 [118, 119, 120, 121], MoO 3 [122, 123], WO 3 [124], FeVO 4 [125] и ПВА [126, 127]. , а в некоторых обзорах эта работа исчерпывающе резюмирована [129, 130, 131, 132].Поэтому мы обсудим этот аспект лишь вкратце и сосредоточимся на недавнем прогрессе в исследованиях высокоэнергетических перезаряжаемых AAIB на основе металлического алюминия. В таблице 3 представлены сведения об эффективности AAIB, о которых сообщалось на сегодняшний день.

    Использование алюминия в качестве отрицательного электрода AAIB — захватывающий прорыв. Сообщается, что 5 мл водного раствора трифторметансульфоната алюминия [Al(OTf) 3 ] является электролитом с потенциальным окном от − 0,3 до 3,3 В (по сравнению с Al 3+ /Al) и способностью обеспечивать обратимое осаждение/удаление алюминий (рис.20) [116]. На основе этого электролита был собран ААИБ с отрицательным электродом из металла Al и положительным электродом Al x MnO 2 · n H 2 O, который имел средний потенциал (1,1 В) и выдающаяся плотность энергии 481 Втч·кг −1 [117].

    Рис. 20

    a Окно электрохимической стабильности 5 м водного раствора Al(OTF) 3 (стеклоуглерод, 10 мВ с -1 ). b Кривая постоянного тока заряда-разряда симметричного элемента Al-Al (5 м Al (OTF) 3 ). c Кривая зарядки-разрядки первых пяти циклов батареи Al-MnO 2 . d Цикличность батареи Al–MnO 2 . Воспроизведено с разрешения Ref. [117], Copyright 2019 Nature Publishing Group

    Хорошо известно, что пассивирующий слой Al 2 O 3 быстро и необратимо образуется на поверхности металлического Al в воздухе, что затрудняет попытки сделать высокообратимые водо- электрохимические элементы на основе алюминия.Недавно сообщалось, что обогащенная ионной жидкостью (ИЖ) интерфаза на поверхности алюминия может быть получена путем погружения алюминия в кислый электролит ИЖ, состоящий из AlCl 3 -[EMIm]Cl, более чем на 1 день, что вызывает коррозию пассивирующей пленки Al 2 O 3 и предотвратившей ее последующее образование [117]. Кроме того, этот тип интерфейса является постоянным и способствует миграции Al 3+ . Используя этот искусственный SEI, водная батарея T-Al (алюминиевый анод, обработанный IL)//MnO 2 была создана с использованием водных электролитов Al(CF 3 SO 3 ) 3 , которые могли быть переработаны и не показали значительного выделения водорода.Этот AAIB показал напряжение в средней точке 1,37 В и напряжение плато 1,40 В, обеспечивая удельную энергию около 500 Втч·кг -1 (рис. 21). Производительность была дополнительно улучшена за счет предварительного добавления 0,5 м MnSO 4 в водный электролит Al(OTf) 3 , который аналогичен батарее Zn/MnO 2 , где соль Mn 2+ улучшает как емкость и цикличность электрода из оксида марганца [133]. Эта батарея T-Al/0,5Mn/Bir-MnO 2 показала замечательную плотность энергии (620 Втч кг -1 в расчете на массу MnO 2 бирнесситового типа) и высокое сохранение емкости.

    Рис. 21

    a SEM-изображение алюминиевой фольги (слева) и T-Al-фольги (справа). b Кривая постоянного тока заряда-разряда симметричных элементов Al-Al и T-Al/T-Al [2 м Al(CF 3 SO 3 ) 3 ]. Воспроизведено с разрешения Ref. [116]. Copyright 2018, АААС. c Кривые гальваностатического разряда/заряда алюминиевых батарей на водной основе [2 м Al (CF 3 SO 3 ) 3 , 100 мА g -1 ]. d Вторые кривые разряд-заряд постоянным током для Al/Bir-MnO 2 , T–Al/Bir-MnO 2 и T–Al/0.Батареи 5Mn/Bir-MnO 2 (100 мА·ч g −1 ). e Цикличность аккумуляторов T-Al/Bir-MnO 2 и T-Al/0,5Mn/Bir-MnO 2 . Воспроизведено с разрешения Ref. [133]. Copyright 2019, Wiley–VCH

    Водный раствор WiS AlCl 3 в качестве электролита применялся для создания AAIB на основе металлического алюминия, рецептура которого позволила снизить начальный потенциал реакции выделения водорода прибл. –2,3 В (по сравнению с Ag/AgCl), что позволило Al 3+ осаждаться на алюминиевом отрицательном электроде и расширить окно электрохимической стабильности AAIB примерно до 4 В [134].На основе этого электролита была успешно собрана алюминиево-графитовая батарея с высокой удельной емкостью до 165 мА·ч·г −1 , отличной стабильностью с почти 99% сохранением емкости и удельной энергией 220 Втч·кг· −1 . (Рис. 22).

    Рис. 22

    a Принципиальная схема алюминиево-графитовой батареи во время разрядки. b Кривые постоянного тока заряда-разряда алюминиево-графитовых элементов при различных плотностях тока. c Циклическая характеристика алюминиево-графитовых батарей (500 мА g −1 ).Воспроизведено с разрешения Ref. [134]. Copyright 2019, Royal Society of Chemistry

    Из-за ограниченной растворимости Al(OTf) 3 в воде очень сложно получить аналогичный электролит WiS для AAIB. Однако другие хорошо растворимые соли, такие как LiTFSI, могут быть введены для образования электролитов WiS. Например, смешанный электролит, содержащий 1 м Al(OTf) 3  + 17 м LiTFSI + 0,02 м HCl, использовался для создания перезаряжаемой водной батареи Al–S [135]. В этом смешанном электролите сверхконцентрированный LiTFSI не только ингибировал гидролиз полисульфида на положительном электроде, но и уменьшал побочную реакцию выделения водорода на отрицательном электроде, а добавка HCl предотвращала образование пассивирующего слоя на поверхности отрицательного электрода.Собранная батарея Al-S давала начальную емкость 1410 мАч·г -1 (в пересчете на массу серы) и сохраняла обратимую емкость 420 мА·ч·г -1 после 30 циклов с приемлемым кулоновским КПД 97 % ( Рис. 23).

    Рис. 23

    a Кривые гальваностатического заряда-разряда первых двух циклов батарей Al‖Al(OTf) 3  + LiTFSI + HCl‖S/C (200 мА г −1). b Циклическая характеристика батарей Al‖Al(OTf) 3  + LiTFSI + HCl‖S/C (200 мА g −1 ).Воспроизведено с разрешения Ref. [135]. Copyright 2020, Royal Society of Chemistry

    В одном элементе батареи низкий уровень электролита. Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

    Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за запуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно запустить двигатель, а значит, автомобиль не сможет двигаться своим ходом. Именно поэтому батарея требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершения запланированной поездки.При этом следует отметить, что для поддержания работоспособности этого важного источника питания не требуется предпринимать никаких сверхусилий, а достаточно лишь небольшого комплекса профилактических мероприятий.

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

    Измерение плотности электролита в аккумуляторе

    Измерить плотность электролита, залитого в свинцово-кислотный аккумулятор, не так уж и сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы аккумулятора.Вот несколько важных моментов, которые следует учитывать:

    1. Провести процедуру измерения плотности можно будет только в случае так называемого обслуживаемого аккумулятора, который обеспечивает доступ к банкам (секциям) с электролитом через заливные отверстия, закрытые крышками. Именно через эти отверстия (обычно их количество равно шести, как и количество секций) берется состав для измерения плотности.
    2. В процессе эксплуатации автомобильный аккумулятор постоянно заряжается и разряжается.Разрядка происходит при прокручивании стартера, а зарядка — когда двигатель уже работает от генератора. Плотность электролита также изменяется в зависимости от состояния заряда. Значения могут колебаться в пределах 0,15-0,16 г/см 3 . Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумулятор. При нормальной работе на машине потенциал аккумулятора используется только на 80-90%. Полную зарядку может обеспечить только внешнее зарядное устройство, которым обязательно придется воспользоваться перед измерением плотности электролита.
    3. Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно измерение производят при температуре +25°С, в противном случае вносят поправки.

    Допустим, все вышеперечисленные условия учтены, и можно переходить непосредственно к измерению плотности. Для этого понадобится специальный прибор — плотномер, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Устройство вставляется в аккумуляторную батарею через заливное отверстие, а затем с помощью резиновой груши засасывается электролит.Это продолжается до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания снимаются после прекращения колебаний ареометра и становится возможным определить точное значение. Показания отсчитывают по шкале, при этом взгляд должен быть на уровне поверхности жидкости.

    Полученное значение должно быть в пределах 1,25-1,27 г/см 3 , если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодном климатическом поясе (среднемесячная температура января ниже -15°С) показатель должен быть в пределах 1.27-1,29 г/см 3. Нужно проверить плотность электролита на соответствие этим цифрам в каждой из шести ячеек аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0,01 г/см 3 , иначе их потребуется корректировать.

    Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется с температурой. Это означает, что зимой и летом жидкость в одном и том же полнофункциональном аккумуляторе будет иметь разную плотность. Приведенная ниже таблица дает представление о том, насколько будут отличаться показания.

    Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности приведена в другой таблице. На основании этих данных можно определить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница выбранного интервала должна обеспечивать, чтобы электролит не замерзал даже в самые суровые морозы и обеспечивал усилие, необходимое для проворачивания стартера. При этом слишком сильно завышать плотность также нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

    Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25°С, г/см 3 Температура замерзания, °С
    1,09 -7 1,22 -40
    1,10 -8 1,23 -42
    1.11 -9 1,24 -50
    1,12 -10 1.25 -54
    1,13 -12 1,26 -58
    1,14 -14 1,27 -68
    1,15 -16 1,28 -74
    1,16 -18 1,29 -68
    1,17 -20 1,30 -66
    1.18 -22 1,31 -64
    1,19 -25 1,32 -57
    1,20 -28 1,33 -54
    1,21 -34 1,40 -37

    Причины изменения плотности электролита

    Значения, зафиксированные в результате измерений плотности, не всегда соответствуют требуемым значениям.Расхождения могут относиться как к отдельным элементам батареи, так и ко всем вместе. Если плотность слишком высокая, то нужно обратить внимание в первую очередь на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случаев является следствием электролиза, приводящего к разложению воды в электролите на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении пузырьков на поверхности жидкости, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипячение» может привести к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается простым ее добавлением.Доливать аккумулятор следует только дистиллированной водой, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о регулировке плотности электролита поговорим ниже.

    Если с большей плотностью все понятно, то с меньшей плотностью дело обстоит несколько сложнее. Теоретически одной из причин снижения плотности может быть то, что по какой-то причине уменьшилась доля серной кислоты в электролите. Однако на практике это маловероятно, так как он сам имеет высокую температуру кипения, что препятствует испарению даже при интенсивном нагреве, что происходит, например, при зарядке аккумулятора.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, который происходит при каждой разрядке аккумулятора. Но дело в том, что при нормальной работе после разряда аккумулятора его необходимо зарядить (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным превращением сульфата свинца в свинец (на катоде) и диоксида свинца (на аноде) — в те активные вещества, которые составляют основу электродов и принимают непосредственное участие в химическом процессе внутри аккумулятора.Если аккумулятор длительное время находится в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор не может быть полностью заряжен даже при использовании внешнего зарядного устройства из-за того, что в работе задействована не вся площадь пластины. Поскольку батарея заряжена не полностью, плотность электролита также не восстанавливается до исходных значений. По сути, здесь речь уже идет об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

    Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в зарядке, а затем разрядке аккумулятора до определенного уровня. Эта функция есть у большинства современных зарядных устройств, поэтому есть смысл ею воспользоваться, особенно если аккумулятор по каким-то причинам долгое время находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации очень длительная и может занимать до нескольких дней. Если не получится, то крайняя мера — увеличить плотность добавлением корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3). Этот метод можно рассматривать только как временное решение проблемы, ведь причина как таковая не устраняется.

    Как повысить плотность электролита

    Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно, откачав определенное его количество и заправив вместо него дистиллированной водой или электролитом повышенной плотности (корректирующим). Эта процедура занимает много времени, так как цикл «насос-заполнение» может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение.После каждой регулировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (не менее 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 повышения (или понижения) плотности электролита не забывайте о контроле его уровня. Осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до упора в защитную сетку. Затем верхний конец закрывают пальцем, а саму трубку осторожно приподнимают вместе со столбиком жидкости внутри.Высота этой полосы указывает на расстояние от верхнего края пластин до поверхности залитого электролита. Он должен быть 10-15 мм. Если на аккумуляторе есть индикатор (трубка) или прозрачный корпус с отмеченными минимумом и максимумом, то контролировать уровень намного проще.

    Не забывайте, что все операции с электролитом необходимо проводить осторожно, используя защитные перчатки и очки.

    Добрый день! Все читатели блога знают, что обслуживаемый аккумулятор требует периодических проверок.Ведь концентрация серной кислоты в нем со временем уменьшается. Поэтому каждый уважающий себя автомобилист должен знать, как повысить плотность электролита в аккумуляторе. Об этом мы и поговорим с вами.

    Почему падает плотность электролита?

    Прежде чем разбираться, как повысить плотность электролита в аккумуляторе, давайте выясним причины его падения.

    Для любого аккумулятора изменение плотности является нормальным явлением. То есть батарея разряжена — ее номинал уменьшился.Заряжено — увеличено. Но в некоторых ситуациях батарея просто не держит заряд. Это говорит о том, что концентрация слишком сильно упала и пора ее поднять.

    Почему аккумулятор становится малоплотным:

    • аккумулятор просто разряжен;
    • аккумулятор был перезаряжен, в результате чего выкипел электролит;
    • В банки добавляют
    • дистиллированной воды, замеры концентрации не проводят. В результате плотность электролита постепенно снижается;

    Кстати, если аккумулятор проработает в таком состоянии длительное время, это приведет к сульфитации пластин.Поэтому лучше его не запускать.

    Обучение

    Итак, если в результате проверки ареометром обнаружена низкая плотность электролита в аккумуляторе, ее необходимо поднять. Но, прежде чем это сделать, нужно убедиться, что выполняются некоторые условия:

    • Аккумулятор заряжен;
    • температура электролита в банках находится в пределах 20-25°С;
    • во всех банках, уровень жидкости в норме;
    • батарея цела.На аккумуляторе часто появляются трещины возле токоподводов, из-за ослабления контактов. Поэтому не нужно стучать и прилагать лишние усилия. Лучше потратить немного больше времени и сделать это аккуратно.

    Если автомобильный аккумулятор разряжен, то его заряжают, а затем измеряют плотность. Это почему? Дело в том, что при низком заряде концентрация кислоты в банках снижается.

    Если в незаряженный аккумулятор залить корректирующий раствор, то концентрация серной кислоты может увеличиться до такой степени, что пластины в банках будут крошиться.

    Нужно учитывать и то, что автомобильный генератор заряжает аккумулятор только на 85-90%. Поэтому перед измерениями аккумулятор необходимо зарядить в обязательном порядке.

    Корректирующая зарядка аккумулятора

    Иногда может возникнуть ситуация, что после полной зарядки плотность электролита в банках разная. В целом допускается разница в плотности не более 0,01 кг/см3. В противном случае требуется его выравнивание.

    Для этого можно провести корректирующую подзарядку аккумулятора.Сила тока (относительно номинального значения) уменьшается в 2-3 раза и аккумулятор заряжается за 1-2 часа. Если это не помогло выровнять плотность электролита, потребуются более кардинальные меры.

    Корректирующий электролит

    Корректирующий – электролит плотностью 1,40 кг/см3. Помните, ни в коем случае нельзя просто заливать его в аккумулятор. Те. сначала нужно выяснить причину падения уровня жидкости, а затем поднять его.

    Нередко возникает ситуация, когда начинающие автолюбители неправильно трактуют название «корректор». Например, когда из банок испарялась вода. Те. нужно поднять уровень жидкости, а тут как раз корректирующий раствор. Логика проста:

    • электролит залит в аккумулятор, и его уровень упал;
    • корректирующий раствор, а значит предназначен для регулировки уровня жидкости.

    К сожалению, эта точка зрения в корне неверна.В большинстве случаев в аккумулятор заливают дистиллированную воду для выравнивания уровня.

    Корректирующий электролит заливают в таких случаях:

    • если жидкость вытекла из банок;
    • , если вы залили в аккумулятор слишком много дистиллята и уменьшили плотность.

    Поэтому не надо его лить, если, например, батарея просто разряжена, и, соответственно, концентрация ниже требуемой.

    Повышение плотности электролита в аккумуляторе

    Итак, давайте разберемся, как увеличить плотность батареи.Скажу сразу, что хоть это и не хитрое дело, но достаточно трудоемкое и к тому же занимает много времени. Поэтому лучше запастись терпением заранее.

    Нормальная плотность электролита должна быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Причем это значение должно быть одинаковым для всех банок. Для повышения концентрации электролита в банках аккумуляторов используется корректирующий раствор. Если вы хотите приготовить смесь самостоятельно в домашних условиях, запомните последовательность:

    В емкость заливают дистиллят
    • , а в него уже добавляют серную кислоту.Если сделать наоборот, раствор начнет бурно кипеть.

    Дополнительно вам потребуется:

    • аэрометр с грушей для откачки жидкости из банок;
    • стеклянная емкость для слива старого электролита;
    • стакан ;
    • защитные очки, перчатки.

    Также важно помнить, что жидкости в канистрах могут иметь разную плотность. Поэтому имеет смысл сделать простенькую табличку, куда заносить результаты измерений по каждому банку — иначе можно запутаться.

    Сразу сделаю одно важное уточнение. Некоторые товарищи, советуя, как повысить плотность в аккумуляторе, предлагают полностью слить электролит и залить новый. А для этого рекомендуют просто перевернуть батарею, вылить жидкость и промыть все дистиллированной водой. И в результате таких манипуляций одна или несколько банок перестают работать.

    Почему это происходит? Дело в том, что на дне собирается осадок свинца.А если аккумулятор перевернуть, кусочки свинца могут попасть между пластинами и вызвать их короткое замыкание. Те. баночка перестает работать.

    Итак, когда плотность электролита упала, есть несколько эффективных способов безболезненно ее повысить. Давайте посмотрим на них.

    Добавление корректирующего электролита

    Для этого требуется концентрированный электролит.

    Как увеличить плотность:

    • жидкость откачивается из баллончика с помощью аэрометра или обычного шприца;
    • вместо него заливают такой же объем корректирующего раствора;
    • Аккумулятор ставится на зарядку на полчаса — час, после чего выдерживается 2-3 часа;
    • Проведено
    • контрольных измерений;
    • при необходимости процедура повторяется.

    При откачивании необходимо соблюдать осторожность, чтобы не обнажить поверхность пластин.

    Выравнивание с зарядным устройством

    Здесь все просто. Единственное условие — нужен зарядник для автомобиля с жесткой регулировкой выходного напряжения. Автоматические зарядные устройства, снижающие силу тока при полной зарядке, не подойдут.

    Как восстановить плотность:

    • Аккумулятор полностью заряжен;
    • когда заряжается и начинает кипеть — ток снижается до 1-2 Ампер;
    • логика проста — аккумулятор закипает, вода испаряется, концентрация электролита повышается;
    • время испарения
    • зависит от конкретного случая и может длиться более суток;
    • при понижении уровня — доливается электролит и замеряется плотность;
    • при необходимости операция повторяется.

    Из минусов стоит отметить что долго.

    Если плотность слишком низкая

    Как выровнять плотность, если она слишком низкая? Например, если его значение ниже 1,18, описанные способы не сработают. Вам придется полностью слить кислоту.

    Давайте разберемся, что делать в этом случае:

    • электролит максимально выкачан из банок;
    • Аккумулятор аккуратно переворачивается, и в каждой банке просверливаются отверстия в дне.
    • Желательно это делать в какой-нибудь емкости, например, в тазике;
    • после этого аккумулятор ставится в вертикальное положение, и выливается из него оставшаяся жидкость;
    • батарея промывается дистиллированной водой;
    • отверстия запломбированы и залит новый раствор.

    Пластмасса для герметизации отверстий, должна быть устойчива к серной кислоте.

    Иногда бывают ситуации, когда в старых аккумуляторах вообще нет плотности.Это указывает на глубокую сульфатацию. В этом случае потребуются более серьезные меры по восстановлению.

    На самом деле, если плотность электролита в вашем аккумуляторе упала, это не такая уж большая проблема. И поднять его можно без особого труда. Но, только если вовремя определить падение концентрации. Если за аккумулятором не следить, он просто выйдет из строя.

    Почему плотность электролита в аккумуляторе падает?

    Автомобильный аккумулятор состоит из корпуса, контейнеров с электродами, заполненными электролитом, датчика уровня плотности этой жидкости и клемм.Подключение простое — к выходам на электросхеме автомобиля. Если заряд устройства снижается, автомобиль невозможно завести. При полной зарядке возникновение такой проблемы свидетельствует о снижении плотности электролита и неспособности аккумулятора отдавать ток нужных параметров. Диагностировать это можно с помощью соответствующего щупа в обслуживаемых батареях или специального индикатора, вмонтированного в одну из банок.

    Почему падает плотность электролита?

    Нормальная работа аккумуляторов подразумевает постоянную подзарядку и высокотемпературные химические процессы на электродах и в электролите.Результат – постоянное уменьшение жидкости в банках АКБ, которая пополняется дистиллированной водой. Среди наиболее частых причин снижения плотности раствора в аккумуляторе:

    1. Уровень концентрации раствора в емкостях с электродами не контролируется после каждого пополнения дистиллята. При каждом новом разведении концентрата доля электролита уменьшается за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости;
    2. Многократная зарядка аккумулятора приводит к закипанию и испарению раствора, что снижает его количество и увеличивает концентрацию.В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно уменьшается и плотность жидкости;
    3. Батарея разрядилась.

    ВАЖНО: Длительная работа аккумулятора в режиме пониженной плотности электролита – путь к сульфатации пластин и выходу устройства из строя.

    Для установления причины низкого заряда аккумуляторов измеряется концентрация раствора в банках аккумуляторов с помощью ареометра.Оптимальная температура для этой процедуры от 22 до 25°С. Плотность электролита может быть выше или ниже нормы. В первом случае возрастает вероятность коррозионного разрушения электродов с положительным зарядом. Во втором опасность подстерегает в холодные периоды года, когда раствор электролита способен остывать и затвердевать. Поэтому контроль уровня плотности зимой – первостепенная задача любого автовладельца.

    Подготовка перед повышением плотности электролита

    Для измерения концентрации электролита в аккумуляторе необходимо выполнение следующих условий:

    1. На аккумуляторе нет сколов и трещин, корпус абсолютно цел и клеммы не повреждены;
    2. Нормальный уровень жидкости в каждой из канистр;
    3. Температурный режим раствора электролита в пределах от 20 до 25°С;
    4. Аккумулятор полностью заряжен.

    При наличии повреждений клемм или корпуса данные могут быть неточными, и причина невозможности произвести требуемый разряд для запуска автомобиля вовсе не в низкой плотности электролита. Низкий уровень жидкости является более концентрированным, чем обычное количество, разбавленное дистиллятом. При низких температурах измерения значительно отличаются от реальных значений в нормальных условиях. В разряженной батарее плотность раствора всегда ниже, так как большая часть ионов скопилась на пластинах.

    ВАЖНО: Добавление концентрата серы для корректировки плотности электролита необходимо производить очень осторожно, так как более высокие значения способствуют растрескиванию пластин и повреждению аккумулятора.

    Аккумулятор заряжается от автомобильного генератора не полностью, а только на 80-90%, что требует подзарядки прибора для измерения концентрации раствора.

    Подготовительные работы по повышению плотности электролита включают:

    • Снятие аккумуляторной батареи с автомобиля;
    • Хранение в теплом помещении до приобретения аккумулятором температуры 20-25°С;
    • Проверка степени насыщения раствора;
    • Зарядите и зачистите клеммы по мере необходимости перед повторным заполнением баков жидкостью.

    Для определения нормы существуют специальные таблицы, согласно которым эксплуатационный показатель для теплого периода должен быть не менее 1,27 г/куб. см, а на зиму — 1,3 г/куб. см.

    Повышение плотности электролита в аккумуляторе

    Для увеличения концентрации активного раствора в банках аккумуляторов необходимо приготовить:

    • Средства индивидуальной защиты при работе с агрессивными веществами: старая одежда, защитные очки, респиратор или защитная маска, резиновые перчатки;
    • Стакан;
    • Емкость, в которую будет сливаться старый раствор;
    • Аэрометр с резиновой грушей для откачки жидкости из канистр;
    • Дрель со сверлом диаметром 3-4 мм;
    • Паяльная лампа или паяльник;
    • Кислотный пластик.

    Электролит содержит серную кислоту, которая может разъедать кожу или одежду, поэтому следует позаботиться о личной защите и стараться выполнять все манипуляции очень аккуратно. Повышение плотности раствора достигается несколькими способами:

    • Полная замена электролита в баллончиках при концентрации ниже 1 г/куб.см. см;
    • Добавляя в раствор аккумуляторную кислоту;
    • Заливка дистиллята и серной кислоты до нужного уровня и плотности.

    Полная замена электролита

    Это крайняя радикальная мера в случае полного выработки электролитом его ресурса при снижении его плотности до 1 г/куб.м. см. Действия выполняются в следующем порядке:

    1. После подготовки аккумулятор полностью откачивают от раствора из банок при помощи груши;
    2. Повернув аккумулятор на бок, необходимо в дне каждой емкости просверлить отверстия с электродами и слить остатки жидкости;
    3. В таком положении нужно удерживать прибор и промыть внутренние полости дистиллятом;
    4. Очищенный аккумулятор снова делают герметичным, заделывая проделанные ранее отверстия дрелью кислотным пластиком.Для этого используйте паяльную лампу или паяльник;
    5. В каждую банку наливается необходимое количество дистиллята, которое рассчитывается по отношению к общему объему банки и необходимому количеству аккумуляторной кислоты для раствора с концентрацией 1,25-1,27 г/куб. см;
    6. Банки хорошо запаяны, батарея слегка качается без сильного отклонения от вертикали.

    ВАЖНО: Сначала в банки заливают дистиллят, а потом добавляют кислоту, иначе жидкость закипит.

    Добавление аккумуляторной кислоты

    При плотности раствора ниже 1,2 г/куб. см. необходимо применять кардинальные меры по повышению стоимости электролита. Приобрести аккумуляторную кислоту плотностью 1,84 г/куб. см, и заливают так же, как и для обычного электролита.

    Добавление дистиллята и серной кислоты

    Сначала необходимо откачать имеющийся раствор из каждой банки с аккумулятором. Затем залить новую жидкость плотностью 1,25-1,27 г/куб.видеть. Наполнив банки до отметки «Нормально», хорошо закройте крышки и слегка встряхните батарею.

    ВАЖНО: Запрещается переворачивать батарею. При такой манипуляции кусочки свинцовой соли могут отколоться от решетки и упасть на соседний электрод, закрыв таким образом банку. После этого поврежденный контейнер станет непригодным для использования.

    Измерение концентрации предложит вам повторить процесс замены электролита.Если показатель ниже 1,25 г/куб. см, затем операцию следует повторять до получения желаемого результата.

    Корректирующая зарядка аккумулятора

    После замены или манипуляций по увеличению плотности электролита в банки АКБ заливается раствор с другим показателем. Допускается интервал в пределах 0,01 г/куб.см. см. Для выравнивания этого значения необходимо выполнить корректирующую перезарядку. Суть метода заключается в подаче тока в течение 1-2 часов при заряде в 2-3 раза ниже номинального.

    При отсутствии положительного результата используются более радикальные методы выравнивания. Зарядка используется с устройствами, оснащенными регуляторами, обеспечивающими стабильное входное напряжение.

    Инструкция по восстановлению густоты корректирующей подпиткой:

    1. Аккумулятор полностью заряжен;
    2. В момент достижения максимального заряда при наблюдении за кипением электролита сила тока снижается до уровня 1-2 А;
    3. В процессе кипения дистиллят испаряется и плотность жидкости увеличивается;
    4. Для каждого отдельного случая время испарения может быть разным и иногда достигать 1 суток;
    5. Когда плотность падает ниже 1.25 г/куб.см. см добавляется электролит, концентрация измеряется при остывании прибора до 25°С;
    6. При необходимости операция повторяется.

    Единственным недостатком процедуры является ее длительность.

    Под корректирующей смесью понимается электролит плотностью 1,4 г/куб.см. см. Простое добавление такого раствора недопустимо, следует предварительно измерить имеющийся уровень плотности жидкости. Определение причины поможет выбрать наиболее подходящий метод нанесения корректирующего электролита.Назначение такого решения:

    • Откорректировать уровень электролита при вытекании раствора;
    • Поднимите уровень плотности жидкости в банке, налив дистиллята больше, чем необходимо.

    Как использовать корректирующий электролит:

    1. С помощью шприца или аэрометра откачать жидкость из полости баллончика;
    2. Заменить откачанный раствор аналогичным объемом корректирующего состава;
    3. Заряжайте аккумулятор в течение от 30 минут до часа;
    4. По окончании зарядки выдержать устройство в спокойном состоянии 2-3 часа;
    5. Провести контрольный замер в каждой из банок;
    6. При необходимости повторите процедуру.

    ВАЖНО: При откачивании электролита необходимо оставлять поверхность пластин покрытой жидкостью.

    Заключение

    В заключение отметим, что работа с аккумуляторами и электролитом не из легких. Поэтому если у вас мало опыта обслуживания своего автомобиля, то лучше всего обратиться в сервис и доверить это дело профессионалам. В любом случае следите за плотностью электролита для надежной работы аккумулятора хоть летом, хоть зимой.

    Поиск по сайту

    Поиск по сайту

    Если батарея села буквально за ночь, а зарядное устройство долго не заряжается, не спешите с ним расставаться. Да, возможно, аккумулятор вышел из строя и его необходимо заменить. Но причина может быть и проще — плотность электролита уменьшилась. И сегодня мы расскажем вам о том, как увеличить плотность в аккумуляторе.

    Сначала нужно измерить плотность тока жидкости в аккумуляторе.

    При этом плотность электролита следует измерять в каждой отдельной банке. Для этого вам понадобится обычный ареометр, который можно купить в любом автомагазине.

    Будьте осторожны при выполнении описанных ниже работ, соблюдайте технику безопасности. Надевайте только очки и резиновые перчатки. При попадании жидкости на тело немедленно промойте это место водой.

    Оптимальный индекс плотности зависит от региона. Так, для южных регионов показатель плотности считается равным 1.25. Для северных районов — 1,29. Разница показаний по отдельным банкам должна быть не более 0,01.

    Если плотность в аккумуляторе находится между 1,18 и 1,20, то ситуацию можно спасти, просто долив электролит. Но доливать его нужно с соблюдением нескольких простых правил.

    Откачайте большую часть жидкости из одной из банок. Эту операцию удобно выполнять «грушей». Измерьте откачиваемый объем и добавьте около половины этого объема электролита.Аккуратно встряхните батарею в разные стороны, затем снова измерьте плотность. Если плотность не достигла необходимого значения, долейте электролитом еще ¼ ранее откачанного объема. Таким образом, электролит следует доливать, каждый раз уменьшая его количество вдвое.

    Если уровень плотности упал ниже 1,18, то для увеличения плотности потребуется аккумуляторная кислота. Это вещество, из которого готовят электролит, смешивая его с дистиллированной водой. Порядок работы такой же, как и в первом случае.

    Важные тонкости

    1. В связи с тем, что кислота и вода имеют разную плотность, при разбавлении электролита или кислоты водой следует добавлять кислоту в воду, а не наоборот.

    2. Обращайтесь с аккумулятором очень осторожно. Ни в коем случае нельзя его переворачивать вверх дном. Это может привести к растрескиванию пластин и последующему выходу аккумулятора из строя.

    Надо сказать, что в разных источниках можно найти разные способы, как увеличить плотность в аккумуляторе.

    Плотность батареи

    В частности, можно найти описания полной замены электролита на новую жидкость. С одной стороны, это крайняя мера, когда батарея уже на последнем издыхании. Дело в том, что после полной замены электролита батарея долго не протянет. Но если нет крайней необходимости, то лучше обойтись частичной заменой электролита.

    Коррекция плотности электролита.

    На многих сайтах и ​​форумах пишут, что если плотность электролита в аккумуляторе уменьшилась, то необходимо срочно долить электролит и повысить его плотность.Также есть мнения, что при зарядке из аккумулятора выливается электролит.

    На самом деле при зарядке выделяются пузырьки газа — молекулы кислорода и водорода, то есть воды. Сера из аккумулятора никуда не исчезает.

    Поэтому не нужно сразу бегать за электролитом, чтобы повысить его плотность. Лучше выяснить причину снижения плотности.

    Включенные днем ​​фары, музыкальная аппаратура, современная сигнализация, обогреватели и другое дополнительное оборудование не дают полностью зарядиться аккумулятору.

    Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

    часть энергии от генератора идет не на зарядку аккумулятора, а на обслуживание этих устройств. Поездки по городу тоже играют роль, когда машины еле передвигаются в пробках. Аккумулятор на автомобиле нормально заряжается при езде на высокой скорости, а в пробках на холостом ходу зарядки аккумулятора практически нет, вся энергия уходит на питание электроприборов Авто.

    Постоянный недозаряд аккумулятора приводит к сильной сульфатации.Часть серы не успевает раствориться в процессе загрузки и кристаллизуется на дне пластин. При этом образуется плотный твердый слой сульфата свинца с крупными кристаллами, что затрудняет работу этой части пластин. Плотность электролита уменьшается из-за того, что часть серы осела на пластинах и превратилась в труднорастворимые кристаллы. Чем глубже сульфатация, тем ближе плотность электролита к 1,0, т.е. плотности воды.

    Когда ситуация не очень плохая, ситуацию можно исправить полной зарядкой аккумулятора.А еще лучше сделать несколько циклов зарядки-разрядки при полной зарядке аккумулятора.

    Если у вас регулируемое зарядное устройство, то установите его на зарядный ток 0,05С от номинальной емкости и заряжайте аккумулятор от 12 часов до 2-3 дней. В процессе зарядки необходимо постоянно проверять плотность и уровень электролита.

    Для полной зарядки аккумулятора настройка зарядного устройства должна составлять не менее 2,65 В на элемент или 15,9 В для 12-вольтовых аккумуляторов. Те. в процессе заряда должно происходить газовыделение (кислород и водород) — «кипение» аккумулятора.

    Современные автоматические зарядные устройства для стартерных аккумуляторов настроены на конечное зарядное напряжение 14,4 В (2,4 В на элемент), точно так же, как настраиваются реле-регуляторы на автомобилях. Это напряжение защищает автомобиль от бурного выброса газов, но также предотвращает зарядку аккумулятора на 100%.

    Поэтому производители стартерных аккумуляторов рекомендуют раз в полгода проверять плотность электролита и полностью заряжать аккумулятор.

    Если в этом случае добавить электролит, то количество серы в аккумуляторе увеличится, и естественно увеличится и плотность.Но свинцовые кристаллы, соединяющие пластины, не дадут им работать полностью. Кроме того, высокая концентрация серы облегчит разделение активной массы на пластинах.

    Нормальная плотность электролита свинцовой аккумуляторной батареи в средней полосе и температуре электролита +25 градусов С должна быть 1,28+-0,01 г/см3.

    Доливать электролит в свинцово-кислотный аккумулятор можно только в том случае, если точно известно, что из него вытек электролит. При этом доливается электролит той же плотности и температуры, что и в аккумуляторе.

    Выравнивание плотности свинцового аккумулятора производится в конце заряда, когда происходит хорошее перемешивание электролита за счет бурного газовыделения. Если нет, продолжайте зарядку после повторного заполнения в течение 30 минут, чтобы добиться лучшего перемешивания, а затем через 30 минут измерьте плотность и температуру, чтобы повторно определить пониженную плотность. Довести плотность электролита до нормы обычно не получается с первого раза, тогда ее следует повторить. Интервалы между приемами подтяжки должны быть не менее 30 с… 40 минут, чтобы батарея остыла.

    Чтобы не превысить уровень, часть электролита нужно предварительно отобрать из аккумулятора.

    Выравнивание можно проводить только в полностью заряженной батарее, когда электролит плотный. Уровень электролита должен быть на 10-15 мм выше пластин, а температура электролита должна быть около 25°С.

    Если при измерении плотности электролита обнаруживается, что она чрезмерно высокая (1,3 г/см3 и выше), то необходимо срочно ее уменьшить, отняв грушей часть электролита и добавив дистиллированную воду там.

    Причиной низкой плотности электролита может быть просто старость аккумулятора и осыпавшаяся сера на пластинах или короткое замыкание в одном из элементов аккумулятора.

    Подумайте, не следует ли вам отрегулировать плотность электролита.

    Подробнее о батареях:

    Аккумулятор не держит заряд.

    Короткое замыкание в аккумуляторе.

    Переполюсовка батареи.

    Производственный брак батареи — признаки — причины.

    Эксплуатационные дефекты аккумуляторной батареи — симптомы — причины.

    Причины неисправности стартерных аккумуляторов.

    Что добавить в аккумулятор.

    Почему батареи взрываются?

    Гарантийное обслуживание аккумулятора.

    Что такое гелевая батарея?

    Технология AGM

    Тест батареи с нагрузочной вилкой.

    Обслуживание батареи.

    Полярность батареи.

    Способы подключения батареи.

    Саморазряд аккумуляторной батареи.

    Плотность электролита.

    Батарейки кальциевые.

    Назад к

    Как увеличить плотность аккумулятора с помощью зарядного устройства

    Мало кому из водителей не приходилось сталкиваться с такой проблемой, поэтому многим будет полезно узнать, как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов. Есть такие владельцы, которые вообще не знают, что батарея тоже нуждается в периодическом обслуживании. Помимо того, что его необходимо периодически подзаряжать от внешнего источника питания, следует также проверять уровень и плотность электролита в его банках.Только внимательное отношение к аккумулятору обеспечит его долгий срок службы. Как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов, мы постараемся донести до всех вполне доступным языком, чтобы даже далекий от «техники» владелец смог самостоятельно выполнить такую ​​операцию. Для этого не требуется никаких особых требований или условий; легко выполняется в гараже.

    Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

    Далее поговорим о том, зачем нужна регулировка плотности, как правильно ее выполнять.
    Несколько слов о конструкции аккумуляторов Много лет прошло с тех пор, как появились первые аккумуляторы. Несмотря на то, что она постоянно совершенствовалась, разрабатывались принципиально новые типы аккумуляторов, самым популярным устройством по-прежнему остается «старушка» свинцово-кислотная батарея. Наверное, уже из названия стало понятно, что в его основе свинец для изготовления пластин, и серная кислота для электролита для пропитки этих пластин. АКБ состоит из пластикового корпуса, в котором размещены шесть отдельных аккумуляторных банок.Каждая такая секция способна выдавать напряжение 2,1 вольта, при последовательном соединении на выходе получаем 12,6 вольта. Каждая такая банка содержит своеобразный пакет из отрицательных и положительных пластин. Между ними должен быть небольшой зазор для свободного доступа раствора электролита. Изготавливается на основе концентрированной серной кислоты путем добавления к ней дистиллированной воды. Никакую другую воду использовать нельзя, только химически чистую. При смешивании кислоты и воды получают раствор электролита, плотность которого должна быть равна 1.27 г/см3. Работа аккумулятора состоит из циклов разрядки и последующей подзарядки от работающего автомобильного генератора.
    Причины снижения плотности Причин этому много, рассмотрим некоторые из них. С приходом холодов для аккумулятора начинается период более интенсивного использования. Запуск двигателя занимает больше времени, движение с включенными фарами приводит к тому, что генератора уже не хватает для восстановления своей мощности. Но еще более «коварная» причина кроется в токах саморазряда аккумулятора.Не путайте их с токами потребления часов или автомагнитолы в дежурном режиме, они несравнимо малы по сравнению с саморазрядом. В процессе подзарядки от автомобильного генератора из банок с парами электролита выделяется газ. При этом неизбежно происходит конденсация этих паров и выпадение осадков, в том числе и на корпусе аккумулятора. В результате этого появляются токопроводящие дорожки от «минуса» аккумулятора к его «плюсу», приводящие к саморазряду аккумулятора.
    Как скорректировать плотность? Для проведения такой операции необходимо иметь следующие приспособления и материалы:

    • Зарядное устройство для аккумулятора;
    • Вода дистиллированная;


    Далее необходимо открутить все пробки с банок и измерить плотность в каждой из них денсиметром. Он может быть высоким или низким, что одинаково плохо для аккумулятора и срока его службы. После этого с помощью стеклянной трубки в отдельную посуду отбирают определенное количество жидкости из баночек.Если плотномер показывает значение выше рекомендуемого, то нужно добавить такой же объем воды, а если ниже, то доливается корректирующий электролит. Теперь нужно поставить аккумулятор на 30 минут заряжаться номинальным током, а потом дать ему отстояться пару часов. В это время жидкости в банках полностью перемешаются и станут однородными. Опять же нужно проверить плотность и уровень электролита в банках и при необходимости потом провести коррекцию еще раз.Как видно из описания, операция достаточно проста и может быть выполнена всеми автовладельцами. Надеемся, что все, кто дочитал эту статью до конца, поняли, как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов. Чтобы проводить такую ​​операцию как можно реже, почаще обращайте внимание на состояние аккумулятора вашего автомобиля.

    Почему закипает электролит при зарядке аккумулятора? Исследуя и избегая его

    После нескольких лет эксплуатации аккумулятора у автовладельцев иногда возникает вопрос, почему закипает электролит при зарядке аккумулятора.Чаще всего это происходит с аккумуляторами, которые находятся в эксплуатации несколько лет, но не всегда. Работа аккумулятора невозможна без подзарядки стационарным зарядным устройством. Особенно часто это происходит с наступлением зимних холодов, когда на батарею негативно влияет низкая температура наружного воздуха. Почему закипает электролит при зарядке аккумулятора. Почти всегда это указывает на то, что процесс зарядки скоро подойдет к концу. В некоторых случаях кипение может быть сигналом для владельцев о том, что в аккумуляторе назревают проблемы.
    Когда закипит? Чтобы понять, что происходит внутри батареи, нужно вспомнить школьный курс химии. На самом деле этот процесс вряд ли можно назвать буквально кипением, так как существенного повышения температуры электролита не происходит. В банках аккумуляторов происходит процесс, который химики называют электролизом. При перезарядке аккумулятора выделяется газ, его называют «взрывчатым». Каждая батарея имеет свою ограниченную электрическую емкость. Этот показатель указывает, сколько «химической» энергии он может в себе накопить.При достижении максимальной скорости заряда и неотсоединенном зарядном устройстве начинается повышенное газовыделение. Это должно быть остановлено, так как это может повредить батарею. Обильное газовыделение приводит к тому, что объем электролита в банках уменьшается, но это еще не весь вред, так как может начаться процесс разрушения пластин. Некоторые водители предпочитают заряжать аккумулятор на ночь. Такой процесс возможен, но только если ток зарядки не превышает 2-3 ампер, это позволит без проблем произвести полную зарядку.Слишком быстрое начало закипания электролита может свидетельствовать о проблемах с аккумулятором. При сульфатации в аккумуляторе покрытие пластин начинает осыпаться на дно банок, тем самым закрывая их в нижней части. В результате емкость аккумулятора снижается, заряд происходит раньше времени с обильным газовыделением. Установлено, что причиной сульфатации является именно большой зарядный ток, это может происходить при выходе из строя реле регулятора автомобильного генератора, либо по недосмотру владельца при зарядке стационарным зарядным устройством.Статья на тему «Десульфатация аккумулятора своими руками».
    Как заряжать аккумулятор Рекомендуемый зарядный ток для аккумуляторов не должен превышать одной десятой емкости аккумулятора. Например, емкость аккумулятора 50 А/ч, значит, зарядный ток не должен быть более 5,0 Ампер. В том случае, если батарея полностью разряжена, этот метод использовать нельзя. Процесс необходимо проводить с уменьшенным до 2 ампер током, зарядка продлится дольше, но позволит избежать проблем с аккумулятором.Перед началом процесса зарядки «мертвой» батареи необходимо подготовить место, где будет происходить такой процесс. Это можно сделать вне гаража на открытом воздухе или в помещении с принудительной вентиляцией. Это поможет избежать отравления выделяющимися газами и возможного взрыва их скопления. Выделяющийся при зарядке водород смешивается с воздухом и становится взрывоопасным. Аккумулятор устанавливают на горизонтальную площадку, тщательно протирают его поверхность и открывают банки.Здесь необходимо учитывать тот фактор, что батареи могут быть обслуживаемыми, малообслуживаемыми и необслуживаемыми. В батареях первого типа на каждой банке есть заглушка, а в остальных типах имеется отверстие для отвода газов, которое необходимо прочищать. Теперь нужно проверить уровень электролита в каждой банке, он как минимум должен покрывать пластины, а как максимум находится на уровне контрольной метки. Если есть такая необходимость, отрегулируйте ее, добавив необходимый объем дистиллированной воды.Затем можно подключить зарядное устройство. Важный! Не допускайте неправильного подключения клемм зарядного устройства, иначе можно полностью разрушить аккумулятор.
    Еще несколько советов Процесс зарядки необходимо постоянно контролировать. Это делается путем проверки зарядного тока и плотности электролита. Процесс кипячения не должен длиться более 2-3 часов. Современные зарядные устройства оснащены контрольными устройствами, с помощью которых можно контролировать зарядный ток и напряжение. Плотность электролита проверяют денсиметром.Как только его значение достигнет уровня 1,28, заряд аккумулятора следует прекратить. Исключите возможность попадания воды или других атмосферных осадков на аккумулятор при проведении процесса на открытом воздухе. Также нельзя пользоваться открытым огнем возле батареи во избежание взрыва. Напоследок хотелось бы еще раз напомнить о соблюдении всех правил безопасности. Мы постарались доступно объяснить, почему закипает электролит при зарядке аккумулятора. Теперь вы «во всеоружии» и этот процесс не окажет на вас устрашающего воздействия.АвтоФлит.ру

    Правильный уход за АКБ на все автомобили ВАЗ

    Как правильно обслуживать батарею? 1) Первоначальная подготовка к обслуживанию аккумулятора: 2) Заливка дистиллированной воды в аккумулятор: 3) Измерение плотности электролита в аккумуляторе: 4) Зарядка аккумулятора:

    Первоначальная подготовка к обслуживанию батареи:

    1) Сначала наденьте на руки перчатки, так как в аккумуляторе содержится кислота, которая при попадании на кожу может привести к травме.2) Далее очистите всю поверхность аккумулятора от грязи чистой, или слегка загрязненной мелкой тряпкой, чтобы при откручивании пробок в батарейные отсеки не попала разного рода грязь.

    Внимание! Попадание грязи в аккумуляторные отсеки может привести к повреждению аккумулятора!

    3) Далее проверьте насколько хорошо сидит батарея на своем месте, если батарея болтается, то примите все меры для устранения этой проблемы.

    Внимание! Если аккумулятор не сидит плотно на своем месте, то есть болтается, то при движении автомобиля возникает неприятная вибрация, которая может повредить аккумулятор!

    4) Затем проверьте, хорошо ли прилегают хомуты к аккумулятору, плохо затянутые хомуты также могут привести к поломке электрики в автомобиле.

    Заливка дистиллированной воды в аккумулятор:

    1) Сначала с помощью пятирублевой монеты, либо толстой отвертки откручиваем абсолютно все заглушки, закрывающие батарейные отсеки.

    2) А затем проверить уровень дистиллированной воды в каждом отсеке аккумулятора, но если уровень в каком-либо отсеке аккумулятора слишком низкий, то долить в этот отсек дистиллированной воды до нужного уровня.

    Измерение плотности электролита в аккумуляторе:

    1) Для проведения такого измерения используйте ареометр, для этого: 1.Сначала надавите руками на верхний резиновый бачок ареометра, а затем вставьте наконечник ареометра в батарейный отсек, а затем сразу же отпустите резиновый бачок, в результате чего электролит из аккумулятора пойдет в колбу. .

    2. После того, как электролит окажется в колбе, осторожно выньте колбу из батарейного отсека и проверьте плотность электролита с помощью ареометра в этой колбе.

    Внимание! Плотность электролита считается хорошей, когда отметка на ареометре находится в зеленой зоне!

    Зарядка аккумулятора:

    1) Чтобы зарядить аккумулятор, сначала снимите оба зажима с клемм аккумулятора.(см. Снятие клемм с клемм аккумулятора)

    Внимание! Сняв клеммы, проверьте клеммы на предмет окисления, по возможности используйте щетку с металлической щетиной, или наждачную бумагу, и аккуратно удалите окисление с клемм аккумулятора!

    2) Затем подключите оба зажима от зарядного устройства к клеммам аккумулятора.

    Внимание! Клеммы нужно подключать строго плюс к плюсу, а минус к минусу!

    Важно! 1) Ни в коем случае не заливайте электролит в аккумуляторные отсеки, в них следует заливать только дистиллированную воду! 2) При удалении кислоты с клемм аккумулятора рекомендуется смочить щетку или наждачную бумагу в воде, причем в этой воде обязательно должна быть разведена сода!

    Как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов? Если не хотите покупать новый

    Мало кому из водителей не приходилось сталкиваться с такой проблемой, поэтому многим будет полезно узнать, как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов.Есть такие владельцы, которые вообще не знают, что батарея тоже нуждается в периодическом обслуживании.

    Помимо того, что его необходимо периодически подзаряжать от внешнего источника питания, следует также проверять уровень и плотность электролита в его банках. Только внимательное отношение к аккумулятору обеспечит его долгий срок службы.

    Как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов мы постараемся донести до всех вполне доступным языком, чтобы даже далекий от «техники» владелец смог самостоятельно выполнить такую ​​операцию.Для этого не требуется никаких особых требований или условий; легко выполняется в гараже. Далее поговорим о том, зачем нужна регулировка плотности, как ее правильно выполнять.

    Несколько слов об аккумуляторе устройства

    Прошло много лет с тех пор, как появились первые аккумуляторные батареи.

    Несмотря на то, что он постоянно совершенствовался, разрабатывались принципиально новые типы аккумуляторов, самым популярным устройством по-прежнему остается «старушка» свинцово-кислотный аккумулятор.Наверное, уже из названия стало понятно, что в его основе свинец для изготовления пластин, и серная кислота для электролита для пропитки этих пластин.

    Аккумулятор состоит из пластикового корпуса, в котором размещены шесть отдельных аккумуляторных банок. Каждая такая секция способна выдавать напряжение 2,1 вольта, при последовательном соединении на выходе получаем 12,6 вольта. Каждая такая банка содержит своеобразный пакет из отрицательных и положительных пластин. Между ними должен быть небольшой зазор для свободного доступа раствора электролита.

    Изготавливается на основе концентрированной серной кислоты путем добавления к ней дистиллированной воды. Никакую другую воду использовать нельзя, только химически чистую. При смешивании кислоты и воды получают раствор электролита, плотность которого должна быть 1,27 г/см3. Работа аккумулятора состоит из циклов разрядки и последующей подзарядки от работающего автомобильного генератора.

    Причины снижения плотности

    Причин тому много, рассмотрим некоторые из них.С приходом холодов для аккумулятора начинается период более интенсивного использования. Запуск двигателя занимает больше времени, движение с включенными фарами приводит к тому, что генератора уже не хватает для восстановления своей мощности.

    Но еще более «коварная» причина кроется в токах саморазряда аккумулятора. Не путайте их с токами потребления часов или автомагнитолы в дежурном режиме, они несравнимо малы по сравнению с саморазрядом. В процессе подзарядки от автомобильного генератора из банок с парами электролита выделяется газ.При этом неизбежно происходит конденсация этих паров и выпадение осадков, в том числе и на корпусе аккумулятора. В результате этого появляются токопроводящие дорожки от «минуса» аккумулятора к его «плюсу», приводящие к саморазряду аккумулятора.

    Как корректировать плотность правильно?

    Для проведения такой операции необходимо иметь следующие приспособления и материалы:

    • Зарядное устройство для аккумулятора;
    • Корректирующий электролит, его плотность должна быть от 1.33 до 1,4 г/см3;
    • Вода дистиллированная;
    • Термометр для измерения его температуры;
    • Плотномер, прибор для определения плотности;
    • Стеклянная трубка для сбора жидкости из банок.

    Регулировку проводить после, когда после зарядки стационарным устройством плотность электролита ниже 1,27 г/см3. Для проведения этой операции необходимо снять аккумулятор с машины, а работу производить на открытом воздухе или в проветриваемом помещении.В первую очередь осматривают и очищают поверхность аккумулятора, особенно в тех местах, где в его банках установлены пробки.


    Далее необходимо открутить все пробки с банок и измерить плотность в каждой из них денсиметром.

    Как увеличить плотность в батарее

    Может быть высоким или низким, что одинаково плохо для аккумулятора и срока его службы. После этого с помощью стеклянной трубки в отдельную посуду отбирают определенное количество жидкости из баночек.Если плотномер показывает значение выше рекомендуемого, то нужно добавить такой же объем воды, а если ниже, то доливается корректирующий электролит.

    Теперь нужно поставить батарею на 30 минут заряжаться номинальным током, а потом дать отстояться пару часов. В это время жидкости в банках полностью перемешаются и станут однородными. Опять нужно проверить плотность и уровень электролита в банках и при необходимости провести коррекцию заново.

    Как видно из описания, операция достаточно простая и может быть выполнена всеми автовладельцами. Надеемся, что все, кто дочитал эту статью до конца, поняли, как выровнять плотность электролита в банках аккумуляторов. Чтобы проводить такую ​​операцию как можно реже, почаще обращайте внимание на состояние аккумулятора вашего автомобиля.

    Наверняка большинство автомобилистов сталкивались с ситуацией, когда оставленный на время автомобиль перестает заводиться.В этом случае стартер может вообще не подавать признаков жизни. Основная причина этого, скорее всего, аккумулятор, который полностью разрядился за несколько дней. Попытка зарядить его в этом случае не приведет к положительному результату. Подобная проблема является следствием снижения плотности электролита, который залит в аккумуляторные банки…

    Ведь эта жидкость, по сути, является катализатором электрохимического процесса, без нее батарея наборная и пластиковая, работать не будет.Как мы знаем, он состоит из (примерно 65%) и (35%), эта жидкость имеет определенную плотность, которая может уменьшаться и увеличиваться в зависимости от заряда.

    Почему плотность электролита уменьшается?

    Чаще всего, чтобы поддерживать количество жидкости внутри автомобильного аккумулятора на необходимом уровне, автовладельцы добавляют туда дистиллированную воду. При этом плотность полученного раствора проверяют редко. В то же время, когда количество дистиллированной воды достаточно велико, электролит будет выкипать вместе с этой жидкостью при перезарядке, что приводит к уменьшению ее плотности.

    Рано или поздно этот показатель упадет ниже критического уровня, и завести транспортное средство будет уже невозможно.

    В этом случае возникает необходимость увеличить этот параметр раствора в аккумуляторе, что восстановит его работоспособность.

    Подготовка к восстановлению аккумулятора

    Перед тем, как самостоятельно повысить уровень плотности батареи, следует тщательно подготовиться к этому процессу. Во-первых:

    • Этот основной показатель автомобильного аккумулятора измеряется при температуре около 22 градусов.Это можно сделать с помощью специального прибора – ареометра. При этом работать можно только в перчатках и защитных очках во избежание возможных ожогов.

    • При приготовлении нового электролита в воду добавляют кислоту. Если сделать наоборот, жидкость, которая может привести к кислотным ожогам.
    • Категорически запрещается переворачивать аккумулятор при работе с ним, так как это может осыпать его пластины, что приведет к выходу из строя устройства.
    • Заранее следует подготовить емкости, в которые будет сливаться старая жидкость и готовиться новая.
    • Потребуются точные расчеты необходимого объема кислоты, так как в процессе зарядки плотность жидкости в аккумуляторе будет увеличиваться.

    Увеличение плотности электролита

    В батарее несколько банок, в каждой из них раствор электролита. Необходимо проверить и при необходимости увеличить уровень плотности в каждой банке.

    Нормальный уровень этого показателя зависит от нескольких факторов, прежде всего от температуры воздуха.Нормальным считается значение 1,25-1,29 г/см3. Разница между такими показателями между банками не должна превышать 0,1.

    Если измерение этого показателя ниже нормы, необходимо увеличить плотность электролита в аккумуляторе.

    С помощью шприца из каждой банки откачивается раствор. В этом случае нужно набрать как можно больше жидкости, замерив ее объем, чтобы затем добавить точно такое же количество свежего электролита.

    Заливаем столько же свежего раствора, сколько было извлечено старого, хорошо прокачиваем аккумулятор, чтобы размешать новый и старый электролит.

    После этого снова измеряется этот показатель: если он по-прежнему ниже нормы, все действия повторяются до тех пор, пока не будет достигнуто нужное значение плотности. По окончании в банки автомобильных аккумуляторов при необходимости доливается дистиллированная вода.

    Плотность ниже минимального значения

    Бывают случаи, когда уровень этого индикатора опускается ниже 1,18. В этом случае вышеописанный способ не поможет.

    Для восстановления работоспособности аккумулятора вместо раствора электролита нужно использовать кислоту, плотность которой выше, чем у электролита.В этом случае все действия выполняются так же, как и в предыдущем случае до момента, когда индикатор придет в норму.

    Можно ли увеличить минимальную плотность?

    Если уровень плотности раствора, проводящего ток в аккумуляторе автомобиля, упал значительно ниже 1,18 г/см3, повышать его нет смысла. В этом случае необходимо слить весь раствор, заменив его свежим.

    Сначала из банок с помощью шприца откачивается как можно больше электролита.Далее аккумулятор помещается в большую емкость, аккуратно переворачивается на бок, в дне каждой банки просверливается небольшое отверстие. Перевернув прибор, из него сливают все излишки оставшейся жидкости.

    Сделав это, в аккумулятор заливается свежий раствор, после чего устройство будет готово к работе. Недостаток этого способа в том, что конечным результатом является то, что срок службы устройства сокращается, но оно еще какое-то время проработает до покупки нового.

    Как увеличить мощность с помощью зарядного устройства

    Здесь тоже все просто, нам нужно зарядить аккумулятор малым током, на длительный период времени.Суть в том, что при достижении полного заряда электролит начнет кипеть, пойдут пузыри, он распадется и вода испарится. Чтобы увеличить плотность, нам нужно, чтобы лишняя вода испарилась, а кислота осталась. Конечно, уровень в аккумуляторах уменьшится — но вместо пропавшего уровня добавляем необходимую плотность электролита. Процесс этот долгий и муторный (выкипание — прибавление), но примерно через пару дней можно нагнать до плотности 1,27 — 1,29 г/см3, что уже нормально.

    Что делать, если удельный вес батареи низкий Причины и последствия _ Аккумулятор Greenway

      Как вы, возможно, хорошо знаете, аккумулятор — это устройство, которое используется для хранения заряда для последующего использования. Батареи имеют множество применений в ситуациях, когда требуется хранение. Примеры областей, где используются батареи, включают электронные устройства, такие как электроника, мобильные телефоны и часы, батареи также используются в механических целях, например, в транспортных средствах, генераторах, заводских двигателях и других областях.Аккумуляторы широко используются в этих областях, потому что они хранят заряд, необходимый для запуска двигателей, и помогают подавать питание, когда его нет. Батареи также используются в сочетании с солнечной энергией для накопления энергии. поскольку батареи необходимы, важно иметь подробную информацию об их работе, о том, как решать проблемы, связанные с батареями, и что делать в случае определенных обстоятельств.

      В частности, здесь вы получите всю информацию об удельном весе батареи, что делать, когда она разряжена, а также о причинах и результатах.Удельный вес батареи — это отношение тестируемой жидкости батареи к плотности воды. Ареометр используется при измерении удельного веса батареи, и он делает это, проверяя состояние электролита батареи. Чем выше концентрация кислоты в электролите батареи, тем выше удельный вес батареи. С другой стороны, низкая концентрация кислоты в электролите означает, что удельный вес батареи низкий. Низкий удельный вес батареи — это нехорошо, поэтому нужно что-то делать.

       Что может быть лучшим средством, если удельный вес батареи слишком низкий?

      Если вы проверили удельный вес вашей батареи и обнаружили, что она разряжена, для этого есть средства, чтобы батарея могла вернуться в нормальное состояние функционирования. Целью измерения удельного веса батареи является определение количества оставшегося заряда. Это означает, что чем ниже удельный вес батареи, тем слабее она будет с точки зрения накопления заряда, в то время как чем она более концентрированная, тем она более прочная и способная.Низкий удельный вес батареи означает, что что-то не так и что нужно что-то делать, чтобы избежать более серьезных проблем.

      Когда удельный вес батареи становится низким, лучшим средством является увеличение концентрации электролита. Увеличение удельного веса батареи также повысит эффективность ее электролита для повышения производительности. Тем не менее, вам нужно быть осторожным, потому что, когда мощность батареи слишком высока, это может быть опасно для батареи, поэтому важно поддерживать концентрацию электролита батареи в оптимальном состоянии.В случае, если концентрация станет слишком высокой, вам придется уменьшить ее, добавив в нее немного аккумуляторной воды. Эта вода нейтрализует кислоту и, следовательно, снижает предельную концентрацию электролита. Лучшим и наиболее рекомендуемым средством для восстановления удельного веса батареи является увеличение концентрации кислоты в ее электролите. Важно знать, что наиболее точный способ определения удельного веса аккумулятора на каждой его ячейке — использование ареометра.

       Что происходит, если гравитация батареи низкая?

      Удельный вес батареи должен находиться в пределах 1,180-1,240. низкий удельный вес снижает емкость аккумулятора. Помните, что цель наличия батареи состоит в том, чтобы хранить заряд и иметь его в нужном количестве, когда вам это нужно. Когда гравитация батареи низкая, батарея, скорее всего, разряжается быстрее, чем обычно, а также теряет способность удерживать заряд. Когда аккумулятор полностью заряжен, уровень кислотности его электролита повышается, а когда он разряжается, уровень кислотности снижается.Существует оптимальный уровень кислотности, который необходимо поддерживать, чтобы батарея могла эффективно функционировать. Когда это происходит и способность батареи накапливать заряд ухудшается, это влияет на мощность батареи, и поэтому она не может функционировать так же эффективно, как раньше. Если батарея предназначена для питания фонарей, свет будет ярким только в течение короткого времени, а затем останется тусклым в остальное время. Кроме того, период, в течение которого батарея, как ожидается, будет сохранять заряд, уменьшится, что будет означать, что это поставит под угрозу деятельность, для которой она предназначена.В автомобилях аккумулятор может быть не в состоянии запустить автомобиль несколько раз, прежде чем он полностью зарядится, и он может легко потерять весь свой заряд, если автомобильный радиоприемник, кондиционер или любое другое электронное устройство используется в автомобиле, когда двигатель не работает. Низкая плотность батареи снизит эффективность батареи с точки зрения ее зарядной емкости и степени ее разрядки. Однако вы также должны понимать, что высокая гравитация приведет к износу батареи и разрушению ее пластин, поэтому вы должны поддерживать гравитацию батареи между 1.180-1.240.

       Что может вызвать низкий удельный вес батареи?

      Низкий удельный вес вызван двумя причинами: перезарядкой и добавлением воды в элементы батареи. Однако оба случая ожидаемы, потому что они происходят в зависимости от обстоятельств. Перезарядка происходит со временем, и в течение этого периода физические свойства сульфата свинца в аккумуляторе становятся непреклонными, что затрудняет его преобразование в процессе зарядки.В результате снижается удельный вес аккумулятора из-за нарушения химической реакции из-за неадамантивного состояния сульфата свинца. С другой стороны, добавление воды в батарею для компенсации утечек или потерь со временем, таких как испарение, может привести к снижению удельного веса батареи. Добавление воды со временем уменьшит удельный вес батареи, поскольку со временем будет изменяться концентрация электролита. Чтобы избежать низкого удельного веса, необходимо со временем проверять удельный вес аккумулятора и повышать концентрацию, добавляя кислоту в аккумулятор, чтобы восстановить его до оптимальных уровней удельного веса.

     

     

     

     

    литий-ионный аккумулятор  аккумулятор для электровелосипеда литиевый аккумулятор

    Советы по рассказам: кризис цепочки поставок, более безопасное тесто

    image: Рабочее колесо турбины с широкой головкой доставлено на плотину Гувера в Неваде. посмотреть больше 

    Кредит: Бюро мелиорации

    Гидроэнергетика — кризис цепочки поставок

    В новом отчете Министерства энергетики, подготовленном Национальной лабораторией Ок-Риджа, определены несколько обязательных элементов цепочки поставок для поддержания ключевой роли, которую гидроэнергетика будет играть в обезуглероживании национальной энергосистемы.

    «Глубокая оценка цепочки поставок гидроэнергетики» является частью серии отчетов о готовности энергетического сектора, в которых освещаются последствия обремененной цепочки поставок — от старения рабочей силы до отсутствия внутренних источников для таких компонентов, как микрочипы и большие стальные отливки. для турбин.

    В то время как цепочка поставок адекватно поддерживает существующий парк гидроэлектростанций США, сектор готовится к более длительным срокам поставки компонентов для нового строительства и модернизации в ответ на растущий спрос на гидроэнергетику.

    «Было поучительно видеть, как мало общедоступных данных доступно для отслеживания цепочек поставок гидроэлектроэнергии», — сказал Росио Уриа-Мартинес из ORNL. «Но этот анализ объединил все стороны, чтобы лучше информировать политику и разрабатывать действенные решения.— Мими Макхейл

    Контакт для СМИ: Кимберли А. Аски, 865.576.2841, [email protected]

    Изображение: https://www.ornl.gov/sites/default/files/2022-03/turbine_nevada.jpg

    Надпись: Рабочее колесо турбины с широкой головкой доставлено на плотину Гувера в Неваде. Кредит: Бюро мелиорации

    Изображение: https://www.ornl.gov/sites/default/files/2022-03/turbine.jpg

    Надпись: Большой генератор установлен на ГЭС Мелдал в Кентукки.Энергетический сектор ожидает более длительных сроков поставки таких крупных компонентов для увеличения строительства и модернизации гидроэлектростанций США. Предоставлено: Американская муниципальная власть

    .

     

    Передача технологий — более безопасные аккумуляторы при ударе

    Несколько технологий электролитов и тонкопленочных покрытий, разработанных в Окриджской национальной лаборатории, получили лицензию от BTRY, компании по производству аккумуляторов, базирующейся в Вирджинии, для производства аккумуляторов с повышенной плотностью энергии, по более низкой цене и с улучшенным профилем безопасности в сбои.

    Вспомогательные технологии, называемые безопасными ударопрочными электролитами или SAFIRE, особенно подходят для применения в электромобилях и аэрокосмической промышленности.

    «В литий-ионном аккумуляторе тонкий кусок пластика разделяет два электрода», — сказал Габриэль Вейт из ORNL. «Если батарея повреждена и пластиковый слой выходит из строя, электроды могут соприкоснуться и вызвать возгорание жидкого электролита батареи».

    Технология

    ORNL смешивает добавку с обычным электролитом для создания ударопрочного электролита.Он затвердевает при ударе, предотвращая соприкосновение электродов в случае повреждения батареи. Эта новая стабильность снижает потребность в громоздком защитном экранировании.

    Контакт для СМИ: Карен Данлэп, 865.341.1582, [email protected]

    Видео: https://youtu.be/Q4hpdUi-BKU

    Подпись: Компания BTRY, занимающаяся производством аккумуляторов из Вирджинии, лицензировала несколько технологий электролитов и тонкопленочных покрытий, разработанных в Окриджской национальной лаборатории, для производства аккумуляторов с повышенной плотностью энергии, с меньшими затратами и с улучшенным профилем безопасности при авариях.Предоставлено: Карлос Джонс/ORNL, Министерство энергетики США

    .

     

    Визуализация — литиевая светлая яркая

    Исследователи Окриджской национальной лаборатории продемонстрировали метод электронной микроскопии для визуализации лития в материалах для хранения энергии, таких как ионно-литиевые батареи, в атомном масштабе.

    Свойства материалов для хранения энергии проистекают непосредственно из их атомной структуры, которую можно увидеть только с помощью электронной микроскопии. Современные передовые электронные микроскопы способны отображать тяжелые элементы с атомарным разрешением.Одной из задач является одновременное наблюдение за легкими элементами, включая литий, натрий и калий, которые необходимы для современных батарей.

    Ученые из Центра наук о нанофазных материалах ORNL использовали сканирующую просвечивающую электронную микроскопию с «центром масс», или CoM-STEM, для наблюдения лития вместе с более тяжелыми элементами в материалах аккумуляторов с атомным разрешением.

    «Визуализация легких и тяжелых элементов вместе важна для продвижения материалов для хранения энергии, но многие методы требуют значительных знаний или дают данные, которые трудно интерпретировать», — сказал Майкл Захман из ORNL.«CoM-STEM — это простой метод, который теперь станет более доступным для исследовательского сообщества».

    Контакт для СМИ: Эшли Хафф, 865.241.6451, [email protected]

    Изображение: https://www.ornl.gov/sites/default/files/2022-03/X2200362_Ashley%20Huff_PressReleaseIllustration_CM-04.png

    Подпись: Исследователи из Окриджской национальной лаборатории продемонстрировали сканирующую просвечивающую электронную микроскопию центра масс для наблюдения лития вместе с более тяжелыми элементами в материалах батарей с атомарным разрешением.Предоставлено: Чад Мэлоун/ORNL, Министерство энергетики США



    Метод исследования

    Экспериментальное исследование

    Предмет исследования

    Неприменимо

    Название статьи

    Надежная визуализация лития в материалах батареи с атомарным разрешением с помощью сканирующей трансмиссионной электронной микроскопии с центром масс

    Дата публикации статьи

    9 января 2022 г.

    Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

    Патент США на аккумулятор с устройством перемешивания электролита Патент (Патент № 10 096 816, выданный 9 октября 2018 г.)

    ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

    Настоящая заявка представляет собой национальную стадию международной заявки США № PCT/DE2013/000092, поданной 20 февраля 2013 г., в которой указаны Соединенные Штаты и которая была опубликована как международная публикация № WO 2014. /082612 и которая претендует на приоритет заявки на патент Германии, серийный номер 10 2012 023 314.0, поданной 28 ноября 2012 г. в соответствии с 35 U.S.C. 119(а)-(г).

    ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Изобретение относится к батарее с жидким электролитом, предпочтительно для использования в движущихся транспортных средствах, таких как, например, в автомобилях, лодках или самолетах, и с устройством для перемешивания электролита.

    Стремление автомобильной промышленности к облегчению конструкции также связано с уменьшением веса аккумулятора. В то же время возрастает потребность в большей мощности аккумуляторов, поскольку помимо обычной энергии, необходимой, например, для запуска автомобиля, энергия для дополнительных агрегатов, таких как электрические ручки стеклоподъемников, управляющие двигатели для изменения положения сидений или также электрический обогрев мест, требуется.Кроме того, желательно поддерживать мощность батареи на постоянном высоком уровне в течение всего срока службы батареи, поскольку функции, связанные с безопасностью, такие как рулевое управление и торможение, все чаще управляются и управляются электрически. Мощность батареи, используемая в дальнейшем, понимается как емкость батареи, а также емкость батареи, относящаяся к подаче или потреблению электрического тока. На мощность батареи влияют различные факторы, известные специалистам в данной области техники.

    Из уровня техники известны средства для увеличения мощности аккумулятора с жидким электролитом, такого как, например, свинцово-кислотный аккумулятор. Специфической проблемой свинцово-кислотных аккумуляторов является так называемое расслоение кислоты, то есть концентрация кислоты не соответствует поверхности электрода. Это приводит к коррозии электродов в точках электрода, где концентрация кислоты слишком высока, что сокращает срок службы батареи, а в точках электрода, где концентрация кислоты слишком низкая, батарея не достигает полной мощности.

    В дальнейшем электролит всегда обозначается как кислота, поскольку большинство вариантов применения настоящего изобретения относятся к свинцово-кислотным батареям. Однако настоящее изобретение применимо к любой батарее с жидким электролитом, электролит которой склонен к расслоению.

    Соответственно, были разработаны различные устройства и методы для перемешивания кислоты, чтобы концентрация кислоты была однородной. Например, в стационарных батареях в электролит вдувается воздух.

    Для автомобильных аккумуляторов известны некоторые перемешивающие устройства, которые используют инерцию массы кислоты при ускорении движения. Эта технология известна специалистам в данной области техники, так что патент США No. 4963444 и DE 29718004.5 упоминаются только как образцы документов.

    Стартерные батареи особой высокой конструкции. В этих стартерных батареях кислота, находящаяся в восходящем канале, должна выдавливаться вверх снизу за счет ускорения на большое расстояние и требует довольно большого количества энергии.Поскольку энергия для перемещения кислоты в канале генерируется за счет ускорения транспортного средства, это количество ограничено.

    СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Таким образом, целью настоящего изобретения является создание батареи с устройством для перемешивания электролита, которое является настолько эффективным, что даже батареи более высокой конструкции могут хорошо перемешиваться.

    Задача решается с помощью батареи, при этом батарея включает в себя:

      • корпус батареи с боковыми стенками, дно корпуса и крышку.Такое расположение образует аккумуляторную ячейку. Обычно несколько таких аккумуляторных элементов собираются в батарею с многокорпусным корпусом. В предпочтительно прямоугольном корпусе батареи пластинчатые электроды расположены вертикально. Электроды полностью покрыты кислотой.

    Не менее чем на одной боковой стенке корпуса аккумуляторной батареи на определенном расстоянии и параллельно ей расположена пластина проточного канала таким образом, чтобы между стенкой корпуса аккумуляторной батареи образовывался вертикальный и непроницаемый для жидкости проточный канал и пластину канала потока.В качестве альтернативы этой конструкции проточный канал также может быть выполнен в виде пластины проточного канала с двойными стенками, то есть в виде сильно сжатой трубы с полым поперечным сечением в форме порта.

    Таким образом, верхний конец проточного канала представляет собой выпускное отверстие. Рядом с выпускным отверстием предусмотрен смесительный желоб, который включает в себя вертикальную боковую стенку и горизонтальное дно. Боковая стенка, примыкающая к выпускному отверстию, образует переливную кромку выпускного отверстия. Дно смесительного желоба всегда находится ниже предусмотренного для эксплуатации минимального уровня кислоты и снабжено по меньшей мере одним отверстием в дне заданного диаметра.

    Как еще более подробно описано в примерном варианте осуществления, при ускорении транспортного средства и, следовательно, аккумулятора определенное количество кислоты выдавливается вверх через вертикальный проточный канал, так что кислота выходит из выпускного отверстия через переливную кромку и попадает в смесительный впадина. Поскольку пластина проточного канала доходит до нижней трети объема кислоты, а кислота там имеет более высокую плотность, кислота с более высокой плотностью, таким образом, направляется в смесительный лоток.

    Одновременно с поступлением кислоты большей плотности в смесительный корыто, при разгоне, легкая кислота, т.е. кислота меньшей плотности, находящаяся ниже смесительного корыта, также выдавливается через нижнее отверстие в смесительный корыто.

    Таким образом, в смесительном корыте происходит перемешивание кислоты большей плотности и кислоты меньшей плотности.

    Другими словами, в положении покоя батареи кислота меньшей плотности находится в смесительном желобе, так как смесительный желоб через нижнее отверстие соединяется с кислотным объемом батареи. При разгоне дополнительная кислота меньшей плотности выдавливается через нижнее отверстие в смесительный лоток и одновременно с этим более плотная кислота из меньшего объема корпуса батареи направляется по проточному каналу в смесительный лоток.Соответственно, при ускорении автомобиля и, следовательно, аккумулятора в смесительном желобе больше кислоты, чем в состоянии покоя.

    Перемешанная кислота, которая находится в смесительном желобе после процесса ускорения, далее называемая смешанной кислотой, имеет немного более высокую плотность, чем кислота, которая втекала через нижнее отверстие, и кислота, которая уже находилась в смесительном желобе. При снижении ускорения до нулевого значения смешанная кислота, находящаяся теперь в смесительном желобе, большее количество проходит через нижнее отверстие, а меньшее количество проходит через проточный канал обратно в корпус батареи до тех пор, пока снова не восстановится нормальный уровень кислоты.

    При перемешивании объемов кислоты разной плотности в смесительном желобе, даже с батареями большей высоты конструкции, достигается существенно лучшее перемешивание по сравнению с обычными решениями предшествующего уровня техники.

    Более быстрая рециркуляция электролита приводит к более быстрой регулировке температуры внутри элемента батареи, что увеличивает срок службы батареи. Этот аспект важен, например, когда батарея установлена ​​в моторном отсеке автомобиля и нагревается с одной стороны за счет теплового излучения двигателя.Таким образом, настоящее изобретение оказывает положительное влияние также на стандартные батареи в дополнение к более высокому сроку службы батареи, а также улучшенной емкости в отношении потребления электрического тока, а также выходного электрического тока.

    Дальнейшее улучшение перемешивания достигается, когда нижнее отверстие смесительного желоба предусмотрено в месте слива кислоты большей плотности на дно смесительного желоба, то есть непосредственно рядом с выпускным отверстием. Поскольку перелив более плотной кислоты сверху в смесительный желоб и приток более тонкой кислоты снизу происходит почти одновременно, объемы кислоты, непосредственно соприкасаясь друг с другом, закручиваются друг относительно друга и хорошо перемешиваются.

    Внутренняя стенка смесительного лотка имеет отверстие, что еще больше улучшает перемешивание.

    Предусмотрен второй смесительный лоток, соединяющий внутреннюю стенку первого смесительного лотка, причем, наконец, одно отверстие предусмотрено в дне второго смешивающего лотка. Это дополнительно улучшает перемешивание.

    Дно второго смесительного лотка расположено на уровне максимального уровня кислоты, то есть дно второго смесительного лотка выше дна первого смесительного лотка.Таким образом, перемешивание дополнительно улучшается.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

    Настоящее изобретение более подробно описано посредством следующего примера варианта осуществления.

    РИС. 1 показан вид в поперечном сечении элемента корпуса батареи и уровни кислоты в первой фазе.

    РИС. 2 показывает предмет согласно фиг. 1, и уровни кислоты во второй фазе.

    РИС. 3 показывает предмет согласно фиг. 1, и уровни кислоты в третьей фазе.

    РИС. 4 показывает предмет согласно фиг. 1, и уровни кислоты в четвертой фазе.

    РИС. 5 показывает предмет согласно фиг. 1, и уровни кислоты в пятой фазе, которая идентична первой фазе.

    РИС. 6 a,b показывает предмет согласно фиг. 1 в модифицированном варианте осуществления и его вид сверху.

    РИС. 7 показан вид в перспективе смесительного устройства с двумя смесительными желобами.

    РИС. 8 показан вид в перспективе смесительного устройства с двумя смесительными желобами по второму варианту осуществления.

    РИС. 9 показан вид в перспективе пустого корпуса батареи с 6 элементами.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

    РИС. 1 показан вид в поперечном сечении элемента корпуса батареи. Ячейка корпуса батареи 1 имеет прямоугольное поперечное сечение с днищем 2 и четырьмя боковыми стенками, при этом на этом рисунке показаны только боковые стенки 3 и 4 . Ссылочный номер 5 обозначает пластинчатые электроды, а ссылочный номер 6 обозначает аккумуляторную кислоту, уровень которой 7 находится между максимальным уровнем 7 a и минимальным уровнем 7 b 9004.Как видно на чертеже, показанный там уровень находится на отметке максимального уровня 7 а.

    Между боковой стенкой 3 и электродами 5 вертикально расположена пластина проточного канала 8 , образующая проточный канал 9 . Таким образом, конец проточного канала 9 образует выпускное отверстие 9 a.

    Смежны выпускное отверстие 9 , смесительный желоб ( 10 ) предусмотрены, имеющие боковые стенки 11 , 11 б , 11 с и нижними 12 , причем боковые стенки 11 a , 11 b видны только на виде в перспективе на фиг.8. Верхний конец пластины канала потока 8 образует переливную кромку 13 . Дно 12 смесительного лотка 10 всегда расположено ниже установленного эксплуатационным путем минимального уровня 7 b аккумуляторной кислоты 7 и снабжено по меньшей мере одним отверстием в дне 14 заданного поперечного сечения. Рядом с смесительным желобом 10 для улучшения перемешивания может быть дополнительно предусмотрен дополнительный смеситель 15 с нижним отверстием 16 .

    Ниже приводится описание функции перемешивающего устройства.

    РИС. 1 показан аккумулятор в состоянии покоя с горизонтальным уровнем электролита 7 . Предполагается, что в аккумуляторе произошло расслоение кислоты, то есть кислота на дне аккумулятора имеет большую плотность, чем кислота в верхней части аккумулятора, а также в смесительном желобе.

    РИС. 2 показано движение кислоты при положительном ускорении автомобиля вправо по стрелке.Тот же эффект возникает при отрицательном ускорении влево, то есть при торможении автомобиля, движущегося в направлении стрелки. Таким образом, в смесительном желобе 10 возникает наклонный уровень кислоты 7 . По проточному каналу 9 кислота с большей плотностью стекает вверх и через переливную кромку 13 стекает в смесительный лоток 10 . В этой фазе движения кислота меньшей плотности поступает через нижнее отверстие 14 и в смесительный желоб 10 .В результате в смесительном желобе 10 теперь находится смешанная кислота, плотность которой ниже плотности кислоты на дне батареи, но выше плотности кислоты в области уровня кислоты.

    Из дополнительного смесительного бака 15 из-за наклонного уровня кислоты часть кислоты направляется вверх через нижнее отверстие 16 .

    РИС. 3 иллюстрирует ситуацию, когда постоянное ускорение все еще действует, но выравнивающие потоки больше не возникают.На это указывает отсутствие стрелок потока.

    РИС. 4 иллюстрирует ситуацию, когда ускорение равно нулю, то есть транспортное средство либо движется с постоянной скоростью, либо стоит на месте. Соответственно, уровни кислоты горизонтальны. Стрелки потока показывают, что выравнивание уровня кислоты происходит через все три отверстия 9 a , 14 и 16 . Особо подчеркивается, что благодаря пространственному распределению отверстий, через которые кислота втекает и выходит из этих различных точек, осуществляется более быстрое перемешивание.

    РИС. 5 иллюстрирует ситуацию, как на фиг. 1, где уровни выровнялись, хотя кислота теперь перемешана.

    РИС. 6 a и 6 b показывают вариант осуществления настоящего изобретения в виде сбоку и в виде сверху. В смесительном желобе 10 нижнее отверстие 14 расположено рядом с выпускным отверстием 9 a . Это приводит к особенно эффективному перемешиванию перетекающих друг в друга объемов кислоты разной плотности, что обозначено кольцевой стрелкой.Кроме того, во втором смесительном желобе предусмотрены три нижних отверстия 16 . Эти отверстия выполнены в виде небольших трубок, наклонно вставленных в дно, чтобы создать сопротивление потоку и, таким образом, вызвать дополнительную турбулентность и перемешивание кислоты. Этот эффект еще больше усиливается за счет наклонного расположения маленьких трубок 17 .

    РИС. 7 показан вид в перспективе смесительного устройства с двумя смесительными лотками 10 и 15 , при этом дно 18 второго смесительного лотка 15 лежит в той же плоскости, что и максимальный уровень аккумуляторной кислоты, и показывает углубление 19 .

    Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.