Какая плотность электролита: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Эксплуатация, зарядка, хранение аккумуляторной батареи

23.12.2019

Содержание

1. Техническое отступление
2.Основные характеристики аккумуляторных батарей
2.1. Расход воды
2.2. Долговечность батареи
2.3. Рекомендации по эксплуатации
3. Терминология
4. Маркировка АКБ
5. Выбор и покупка АКБ
6. Установка АКБ
7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию
7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации
7.2. Продление жизни новой батарее
7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством
8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период
8.1. Прикуривание от другого автомобиля
9. Особенности эксплуатации АКБ в летний период
10. Вопросы безопасности
11. Хранение аккумуляторной батареи
12. Приложения
12.1. Реанимация аккумулятора
12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока

Скрыть содержание

1. Техническое отступление

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией — обеспечением запуска двигателя — мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая — реже применяемая, но от того не менее значимая — использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора. Кроме того, на современных автомобилях с инжекторным впрыском аккумулятор выполняет роль сглаживателя пульсаций напряжения, выдаваемого генератором. Из этого следует, что следует крайне осторожно относиться к отключению аккумулятора на работающем двигателе. Карбюраторному двигателю ничего не будет, а вот как поведёт себя компьютер, управляющий распределённым впрыском — одному богу известно… Можно загубить компьютер.
Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных — диоксида свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.
Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок (см. рис.1).

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6-12.8 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных — диоксид свинца.
Вес залитой АКБ ёмкостью 55 Ач составляет около 16.5 кг. Эта цифра складывается из массы электролита — 5кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений — 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.

2. Основные характеристики аккумуляторных батарей

2.0. Электродвижущая сила (ЭДС)
Зависимость ЭДС (грубо говоря, напряжение на выводах аккумулятора) от плотности электролита выглядит так:

Е = 6 * (0,84 + р) , где Е — ЭДС аккумулятора , (В) р — приведенная к температуре 5°С плотность электролита , г/мл

2.1. Расход воды
Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течении года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.
На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.

Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. гибридной технологии — замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.
Преимущества «кальциевых» АКБ — можно устанавливать в местах , не не требующих удобного доступа для обслуживания. Меньше вероятность выхода из строя из-за коррозии решеток электродов. Лучшие стартерные характеристики.
Недостаток «кальциевых» АКБ — при глубоких разрядах происходит образование нерастворимых солей кальция, и емкость АКБ необратимо теряется. Производители АКБ пытаются устранить этот недостаток добавлением в АКБ серебра и др. компонентов, результат пока окончательно не ясен.

2.2. Долговечность батареи
Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения — составляет 4-5 лет.
Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 — 1.15 г/см3, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод — необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять плотность электролита. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните — на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей). Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу, же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности, ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.

Не менее опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения. При этом электролит начинает «кипеть» — происходит разложение воды на кислород и водород, и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Ну а если его нет? В этом случае также можно довольно просто оценить зарядное напряжение. Для этого запустите и прогрейте двигатель, установив средние обороты и подключите тестер (в режиме вольтметра) между «+» и «массой» аккумуляторной батареи. Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14±0.5В. Если напряжение меньше — стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает — неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Впрочем, точно также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.5В.

В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа — т.н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя — в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.

2.3. Рекомендации по эксплуатации
Батарея, не эксплуатировавшаяся в течении длительного времени (4-5 мес.) нуждается в подзарядке. Связано это с тем, что батареям свойственно такое явление, как саморазряд. На графиках рис.2,3 показаны характеризующие саморазряд величины для различных батарей. В первом случае — это снижение плотности от времени хранения, во втором — падение напряжения.

Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена. Уменьшение плотности на 0.01 г/см3 по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 — 8%. Используя график (см. рис.4) можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная. Всем известна аксиома, тем не менее, позволим повторить ее еще раз — батарею, разряженную летом более чем на 50%, а зимой более чем на 25%, необходимо снять с автомобиля и зарядить. При этом следует помнить, что пониженная плотность зимой более опасна, т.к. кроме всего прочего может привести к замерзанию электролита. Так, при плотности электролита 1.2 г/см3 температура его замерзания составляет около -20°С.

Также необходимо подзарядить батарею, если плотность в разных банках отличается более чем на 0.02 г/см3. Оптимальной является зарядка батареи током, равным 0.05 от ее ёмкости. Для батареи с ёмкостью 55 Ач эта величина составляет 2.75 А. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе батарея просто не «закипит», к тому же время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%. Признаками окончания зарядки служит бурное выделение газа (т.н. «кипение») и неизменяющаяся на протяжении 1-2 часов плотность электролита.
Для ориентировочной оценки времени, требуемого на зарядку батареи, можно воспользоваться следующим алгоритмом.

Первоначально, используя график (рис.4) необходимо определить степень разряженности батареи, исходя из реальной плотности АКБ, замеренной ареометром. Далее по степени разряженности определяем потерянную ёмкость (или ёмкость, которую необходимо принять батарее).
Затем, выбрав величину зарядного тока, вычисляем ориентировочное время зарядки по формуле:

Тут следует отметить, что не вся энергия идет на повышение ёмкости. КПД процесса составляет 60-80%, остальное тратится на нагрев, а также связанные с этим электрохимические процессы. Потому реальное время увеличивается примерно в полтора раза от расчетного (что и учитывается коэффициентом «1.5» в формуле).

Нужно сказать, что использование данного алгоритма оправдано лишь для облегчения процедуры, но ни в коей мере не избавляет от контроля за ходом зарядки. Процесс заряда, а особенно его окончание Вам необходимо контролировать самому, дабы не прозевать начало бурного кипения.
Другой вариант — использование для этих целей автоматических зарядных устройств, отличающихся тем, что зарядка идет при постоянном напряжении, но автоматически изменяющемся в зависимости от степени заряженности батареи токе. При этом зарядное устройство перестает давать ток, если батарея полностью заряжена. Принцип, используемый в подобных устройствах аналогичен зарядке от генератора на автомобиле.
Для примера определим время зарядки батареи ёмкостью 55 Ач током в 5А, плотность которой составляет 1.25 г/см3. Как видно из графика, при данной плотности батарея разряжена на 25%, что означает потерю ёмкости на величину

Таким образом, примерное время зарядки

Каждодневным способом зарядки батареи является ее заряд от бортовой сети автомобиля (естественно, при условии исправности последней). При данном способе, во первых, невозможен перезаряд, а во-вторых, происходит постоянное перемешивание электролита и наиболее полное его проникновение во внутренние слои активной массы.
Однако было бы ошибочным полагать, что заряд батареи начинается сразу же после пуска двигателя и продолжается все время, пока двигатель в работе. Исследования показывают, что батарея начинает принимать заряд только после прогрева электролита до положительной температуры, что при эксплуатации в зимних условиях происходит примерно через час после начала движения. Именно этим и опасен довольно распространенный, по крайней мере, в нашем автомобильном городе, способ эксплуатации транспортных средств. Холодный запуск зимой с получасовым движением до работы, и затем редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться Вашей батарее. Тем самым разряженность АКБ увеличивается изо дня в день и в итоге может привести к печальному результату. Из этого следует, что зимой необходимо проверять состояние АКБ и своевременно подзаряжать ее регулярно
Физические процессы, происходящие при пуске двигателя, отличаются от процессов при разряде батареи потребителями. При пуске участвует не весь объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы. Нормальный запуск двигателя при однократном вращении стартера в течении 10с забирает ёмкость 300А х 10с = 3000 Ас = 0.83 Ач, что составляет около 1.5% от ёмкости аккумулятора.
При медленном же разряде участвуют не только поверхностные слои активной массы, но и глубинные, потому и разряд происходит более глубокий. Однако это не означает, что стартерные режимы не так губительны для батареи — стартером точно также можно разрядить батарею до критической величины.
Каковы же признаки выхода из строя батареи? Батарея не заряжается, плотность низкая и не повышается в процессе заряда. Большой саморазряд — батарея зарядилась, но не держит заряд. Можно попытаться потренировать батарею, однако если произошло осыпание активной массы пластин, либо кристаллизация сульфата свинца, то это уже не исправить.
Вообще, освоить способ оценки степени возможной разрядки батареи от каких-либо действий (в том числе и осознанных) не составит большого труда. Необходимо усвоить несколько истин и запомнить несколько цифр.
Батарея начинает принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры (как вы понимаете, при температуре воздуха -20°С температура электролита в батарее хранящегося на свежем воздухе автомобиля будет примерно такой же.)
Коэффициент полезного действия процесса зарядки составляет примерно 50%.
Каждый автомобильный генератор характеризуется следующими показателями:
ток отдачи генератора при работе двигателя на холостом ходу.
ток отдачи генератора при работе двигателя на номинальных оборотах.
Для ВАЗовских автомобилей эти цифры имеют следующие значения:

Таблица 1
Модель автомобиля…………………..2101-2106……2108-2109……2110
ток отдачи на холостом ходу…………….16………………24…………..35
ток отдачи на номинальных оборотах 42……………….55…………..80

Как видно из таблицы, на последних моделях автомобилей Волжского автозавода устанавливаются генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие по величине характеристики генераторов первых моделей.

И наконец, примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Таблица 2
потребитель……….ток, А (приблизительно)
зажигание……………..2
габариты……………….4
ближний свет…………9
дальний свет………..12
обогрев стекла……10-11
стеклоподьемник…20-30

вентилятор отопителя:
1-я скорость…………5-7
2-я скорость……….10-11
стеклоочистители…3-5
магнитола…………….5
ИТОГО……………….38-48

Таким образом, оставленные включенными габариты за три часа «съедят» 4А х 3ч= 12 Ач ёмкости батареи, что соответствует разряду приблизительно на 20%. Это не страшно для одного раза. Однако повторив это ещё раз, Вы уже рискуете не завести свою машину, особенно, если дело происходит зимой, т.к. разряд составит порядка 40% (тем более, что к тому же зимой батареи, как правило, эксплуатируются заряженными далеко не на 100%).
Аналогично можно прикинуть, что Вы имеете при продолжительной работе двигателя на холостом ходу. Как уже показано выше, ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой величины 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору (при этом помните про КПД зарядки, составляющий 50%).
Для владельцев иномарок с автоматической коробкой передач картина ещё более сложная. Обычно, стоя в пробке или на светофоре, Вы не переключаетесь на нейтраль, а давите ногой на тормоз. Это понижает обороты двигателя от стандартных 800-900 об./мин. до 600-700 об./мин., что, соответственно понизит ток, выдаваемый генератором, а стоп-сигналы добавят ещё пару ампер потребления тока. Да и обогрев заднего стекла у немцев, например, существенно мощнее, чем у отечественных автомобилей.
Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты проводимых в ГДР исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму «город-зима-ночь») аккумулятор получает порядка 1Ач в час

3. Терминология

Аккумуляторная батарея — один из основных элементов электрооборудования автомобиля, поскольку она накапливает и хранит электроэнергию, обеспечивает запуск двигателя в различных климатических условиях, а также питает электроприборы при неработающем двигателе.
Автомобильные свинцово-кислотные 12-вольтовые АКБ состоят из 6-ти последовательно соединенных элементов (банок), объединенных в общий корпус. Каждая банка имеет газоотвод, конструкции которого могут существенно отличаться.
Электролит представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде (для средней полосы России плотностью 1.27-1.28 г/см3 при t=+20°С). Кипение электролита — бурное выделение газа при электролитическом разложении воды с выделением кислорода и водорода. Это происходит во время заряда батареи.
Саморазряд — самопроизвольное снижение ёмкости АКБ при бездействии. Скорость саморазряда зависит от материала пластин, химических примесей в электролите, его плотности, от чистоты верхней части корпуса батареи и продолжительности ее эксплуатации.
Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки (ЭДС — электродвижущая сила) должно находиться в пределах 12.6-12.9 В. Напряжение в бортовой сети автомобиля при работающем двигателе несколько выше, чем на клеммах АКБ, и должно находиться в пределах 14.0-14.2 В (0,2 В от крайних значений). Значение напряжения ниже 13.8 В ведет к недозаряду батареи, а выше 14.4В — к перезаряду, что одинаково пагубно сказывается на ее сроке службы.
Полярность аккумуляторной батареи — термин, определяющий расположение токосъемных выводов на ее корпусе. На зарубежных батареях полярность может быть прямой или обратной, т. е. ориентировка положительного и отрицательного выводов относительно корпуса может быть различной. По российскому стандарту (если смотреть со стороны выводов) отрицательный (-) должен располагаться справа, положительный (+) слева.
Емкость батареи — способность батареи принимать и отдавать энергию — измеряется в ампер-часах (Ач). Для оценки ёмкости батареи принята методика 20-ти часового разряда током 0.05С20 (т.е. током, равным 5% от номинальной ёмкости). Т.е., если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75 А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.
Данная характеристика определяет возможность питать потребителей в экстремальной ситуации (при отказе генератора). Характеризуется объемом активной массы.
Значение тока холодного старта при -18°С (по DIN) — Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре -18°С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов. Сепараторы карманного типа без каких-либо других дополнений увеличивают напряжение батареи на 0.3В, одновременно улучшая стартовые характеристики. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах.
Резервная ёмкость — время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.
Корпус современных АКБ изготавливается из пластмассы, в большинстве случаев полупрозрачной, позволяющей контролировать уровень электролита.
Необслуживаемые батареи. Сразу следует оговориться, что этот термин не должен пониматься буквально и восприниматься как руководство к бездействию. Это название говорит об улучшенных потребительских свойствах батареи. Необслуживаемые АКБ требуют долива воды не чаще одного раза в год при условии использования их на автомобилях с исправным электрооборудованием и среднегодовым пробегом 15-20 тыс. км. Встречаются конструкции, исключающие всякое вмешательство на всем протяжении срока службы, но они особенно критичны к состоянию автомобильного электрооборудования.
Большинство необслуживаемых батарей выпускаются заводами-изготовителями, залитыми электролитом. Так как эти батареи имеют значительно меньший саморазряд, они могут храниться от 6 месяцев до 1 года без подзаряда. Саморазряд новых необслуживаемых батарей за 12 месяцев может составить до 50% от номинальной ёмкости.

4. Маркировка АКБ

На современные аккумуляторные батареи наносится следующая маркировка:

Некоторые батареи имеют такую маркировку:

Несмотря на то, что после ёмкости стоит значение 280А, цифра, интересующая нас и показывающая ток холодного старта по принятому у нас стандарту DIN равна 255А.
Обозначения основных характеристик на батареях различных производителей отличаются друг от друга. Большинство европейских производителей и значительная их часть в Азии руководствуются промышленным стандартом Германии DIN 43539 часть 2, который оговаривает два основных параметра: ёмкость батареи, измеряемую в ампер-часах (Ач) при +25°С, и ток стартерного разряда в амперах (А) при -18°С.
Батареи американских производителей испытываются по требованию американского стандарта SAE J537g, который включен в международный стандарт BCI и также вводит два основных параметра: резервную ёмкость, измеряемую в минутах при +27°С, и ток холодной прокрутки — в амперах при -18С. Стандарт SAE не предусматривает измерение ёмкости батареи в ампер-часах.
Первый рассматривает способность батареи к длительным разрядам меньшими токами, второй — разряд большими токами, но за меньший отрезок времени.
Пересчет значения тока стартерного разряда по европейскому стандарту DIN в ток холодной прокрутки по американскому стандарту SAE может производиться с помощью экспериментальных коэффициентов. Для батарей ёмкостью до 90Ач используется коэффициент 1.7, т. е. ISAE = 1.7 IDIN. Для батарей ёмкостью от 90 до 200 Ач используется коэффициент 1.6, т. е. ISAE = 1.6 IDIN.
В настоящее время в Европе наряду с немецким стандартом DIN введен новый единый стандарт En — 60095-1/93.
Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях «Tudor»).

5. Выбор и покупка АКБ

Убедитесь, что выбираемая батарея соответствует конструктивным особенностям вашего автомобиля (ёмкость, место установки, способ крепления, полярность, форма и размер токосъемных выводов). Специализированные торговые фирмы имеют каталоги всего ассортимента, в которых систематизирована информация о модификациях и технических характеристиках.
Нецелесообразно на автомобиль с устаревшей системой электрооборудования устанавливать батарею, исключающую долив воды. Это приведет к сокращению ее срока службы или отказу.
Емкость батареи не должна существенно отличаться от указанной заводом-изготовителем автомобиля. Несоблюдение этого условия приводит к резкому сокращению службы, как батареи, так и стартера.
Очень неплохо знать рекомендуемую величину пускового тока для Вашего автомобиля. На многих (японских) автомобилях устанавливаются стартёры с редуктором. Это позволяет существенно уменьшить величину пускового тока, а значит существенно продлить жизнь Вашего аккумулятора.
Внимательно изучите текст гарантийного талона. Обратите особое внимание на те разделы, где перечислены: случаи, исключающие гарантийное обслуживание; адреса гарантийных мастерских; условия эксплуатации.
Маркировка аккумулятора должна иметь ссылку на стандарт (DIN, SAE, En или другие). В маркировке по стандарту SAE не указывается значение ёмкости в ампер-часах (Ач). Указание ёмкости в Ач в стандарте SAE – косвенный признак подделки. Наиболее подвержены подделкам дорогие аккумуляторы известных фирм-изготовителей, поэтому приобретать их лучше в торговых фирмах, заслуживающих доверие.
Большинство фирм-изготовителей кодирует дату выпуска АКБ. Современные необслуживаемые батареи допускают достаточно длительное хранение без существенной потери своих потребительских свойств, поэтому дата изготовления менее актуальна. Предпочтительнее приобретать залитый качественным заводским электролитом аккумулятор. Он готов к работе, легко поддается проверке. Не залитый сухозаряженный аккумулятор требует дополнительного времени и затрат на подготовку к эксплуатации.
Не спешите отдать деньги! Вы вправе требовать проверки аккумулятора. Первым делом сдерите с него защитную упаковочную пленку, какой бы красивой она ни была, и убедитесь, что корпус не поврежден – такое случается довольно часто. Затем попросите продавца измерить плотность электролита – она не должна быть ниже номинальной более чем на 0,02 г/см3 и одинаковой во всех банках, что соответствует примерно 80-процентной заряженности батареи. Последнюю проверку следует провести с нагрузочной вилкой – ее вольтметр должен показать 12.5–12.9 В при отключенной нагрузке, а при включенной – не опускаться в течение 10 секунд ниже 11В.
В случае отклонения от этих значений, батарея может оказаться частично или полностью непригодной к эксплуатации.
Если вам отказывают в проверке аккумулятора, не могут подтвердить качество товара сертификатом, гарантийным талоном, то лучше отказаться от покупки.

6. Установка АКБ

Перед установкой батареи обязательно полностью удалите с нее полиэтиленовую пленку. Газоотводные отверстия должны быть открытыми. Обратите внимание на правильность подключения. Клеммы АКБ рекомендуется зачистить и после закрепления смазать Литолом-24. Это делается для предохранения контактов от попадания влаги и окисления места контактов. Особенно это касается силовых проводов с медными (а не свинцовыми) наконечниками.
Очень важно уделить внимание проводам. Клеммы необходимо зачистить не только со стороны аккумулятора, но и с другой стороны. Место, куда крепится массовый провод (-) надо тоже тщательно зачистить от краски, масла и прочей грязи. Контакт затянуть туго. Это же касается клеммы на стартёре. Невнимание к проводам и контактам может очень сильно «выйти боком» зимой на морозе.
Батарея должна стоять на своём месте жёстко. Болтание её в крепёжных элементах недопустимо. Дополнительная вибрация скажется на долговечности батареи. Замыкание и осыпание пластин в банках чаще всего происходят именно из-за вибрации.
Обратите внимание, что на многих автомобилях батарея стоит довольно близко к выпускному коллектору. То есть летом ей будет довольно жарко, а это для батареи очень плохо! На «правильных» машинах предусмотрена термоизоляция АКБ от двигателя.

7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию

Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на срок службы аккумуляторной батареи. Частые запуски двигателя и поездки на короткие расстояния, неисправности электрооборудования (стартер, генератор, реле-регулятор), дополнительные потребители электроэнергии, несвоевременное обслуживание, ненадежное крепление батареи способны сильно сократить срок ее службы.
При продолжительном движении по трассе батарея может перезаряжаться (кипеть) — в городе с малыми пробегами и «пробками» она, как правило, разряжается (см. выше).
Генератор (при холостых оборотах двигателя) не обеспечивает работу большинства штатных потребителей, не говоря о дополнительных. Зимой ситуация усугубляется. К включенным габаритным огням, ближнему свету фар, стоп-сигналам, указателям поворота, аудиоаппаратуре добавляются обогрев заднего стекла и вентилятор отопителя. Ежедневный недозаряд батареи постепенно уменьшает ее ёмкость, что в итоге приводит к невозможности запуска двигателя стартером.
Отказ аккумуляторной батареи может быть вызван и током утечки в электрооборудовании автомобиля. Это происходит, когда при отключении всех потребителей один или часть из них остается включенным в электрическую цепь (неисправны выключатель или реле). Виновником может быть и сигнализация. После глубокого разряда АКБ может не восстановить свою первоначальную номинальную ёмкость. Батарея не сможет нормально работать, если для запуска двигателя требуется продолжительное включение стартера (неисправны системы питания, зажигания).

7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации сводится к проверке и приведению в соответствие с требованиями: уровня и плотности электролита; чистоты и надежности крепления электрических соединений батареи с корпусом автомобиля, параметров электрооборудования, крепления батареи. Необходимо также следить за правильным натяжением ремня генератора, очищать и смазывать выводы и клеммы, содержать батарею в чистоте. Протирайте верхнюю поверхность водным раствором питьевой соды. Доведение плотности электролита до требуемой производится путем заряда батареи от стационарного зарядного устройства.
Значение зарядного тока в амперах (А) не должно превышать 1/10 ёмкости батареи (упрощенно).

7.2. Продление жизни новой батарее
Коротко об этом сказать трудно. В первую очередь, следует залить электролит, точно соответствующий не только климатической зоне, но и сезону эксплуатации. Если батарея будет работать только в теплое время года, то плотность электролита может быть 1.20 г/см3, а если до -15°С — 1.24 г/см3 и т.д. Такая точность, безусловно, снизит скорость сульфатации пластин, следовательно, увеличит долговечность батареи.
На срок службы АКБ значительно влияет средняя степень заряженности, которая зависит от исправности реле-регулятора. Необходимо, чтобы эта величина поддерживалась не ниже 75%.

справка:
Установлено, что отклонение регулируемого напряжения на 10…12% вверх или вниз от оптимального сокращает срок службы батареи в 2…2.5 раза.

Во-первых, отрегулируйте двигатель так, чтобы он легко заводился с пол-оборота. Это предохранит АКБ от глубокого разряда. При пуске двигателя стартером через аккумуляторную батарею проходит ток в несколько сот Ампер, что не способствует ее долговечности. Поэтому, чем легче пуск двигателя, тем лучше для АКБ: она прослужит дольше.

справка:
Сокращение времени работы стартера вдвое при шести-восьми ежедневных пусках повышает срок службы аккумуляторной батареи приблизительно в 1.5 раза.

Во-вторых, отрегулируйте при необходимости реле-регулятор, чтобы напряжение было в пределах 13.8…14.4В. Это одно из важнейших условий. В-третьих, никогда не позволяйте снизиться уровню электролита в банках ниже требуемого.

справка:
Несвоевременная доливка в аккумуляторы дистиллированной воды может снизить срок службы батареи на 30%.

Эти простые советы, продлят жизнь АКБ.

Кроме этого, специалисты советуют при наличии зарядного устройства при любой возможности (например, на ночь) ставить аккумуляторную батарею на подзарядку малым током — около 1…2А. Для этого можно АКБ не снимать с автомобиля. Только эта операция, если ее проделывать регулярно, не реже одного раза в месяц, увеличивает срок службы батареи, по крайней мере, на год.

7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством
Ну а теперь как заряжать? Зарядные устройства бывают с ручной и автоматической регулировкой (Орион PW-270, Орион PW-320) или автоматические (все остальные зарядные устройства Орион). Перед зарядкой необходимо открыть все газовые каналы: вывернуть пробки, снять крышки банок.
При зарядке важны три параметра: напряжение, ток зарядки и время. Когда аккумулятор частично процентов на 25 разряжен, то начальный ток заряда при включении выпрямителя может резко скакнуть вверх. Отрегулируйте его на зарядный ток около 1/10 ёмкости аккумулятора или меньше (это общепринятое правило заряда кислотных батарей). Т.е., если у Вас батарея имеет маркировку 55Ah — выставляем ток около 5.5А.
Если необходимо зарядить батарею в кратчайшее время, можно выставить и больший ток. В соответствии с законом Вудбриджа который гласит: сила зарядного тока (в амперах) не должна превышать величину заряда (в ампер-часах), недостающего до полной ёмкости акуммулятора. При этом зарядное устройство должно автоматически снижать ток при повышении напряжения или выключаться при достижении порогового напряжения на батарее. В противном случае (если ЗУ этого не делает) необходимо непрерывно контролировать зарядный ток и напряжение в ручную.
Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться. Считается, если ток не уменьшается в течение последних 2-3 часов, то аккумулятор заряжен. Важно помнить, что нельзя вести заряд большим током более 25 часов. Электролит сильно нагреется и выкипит, пластины от нагрева может повести и они замкнут друг на друга. Обычно нормальное время полного заряда около 15 часов.
Иногда необходимо выровнять плотность небольшим током. Например, если плотность электролита в разных банках 1.23, 1.25. Включив зарядное устройство, устанавливаем ток зарядки порядка 1-2А. Данное значение у разных АКБ- разное и зависит от многих факторов: конструкции, пассивационного материала пластин, состояния батареи и т.д. Время такой зарядки до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор разряжен в ноль бесплодными попытками завести двигатель. При чём, делать это надо сразу, пока не началась сульфатация пластин.
Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения. Несоблюдение этого условия приведет к снижению их срока службы. Конкретные требования по режиму заряда, эксплуатации и обслуживанию должны быть изложены в инструкции или гарантийном талоне, прилагаемом к батареям.
В настоящее время разные производители обозначают разное напряжение окончания заряда. Как правило, оно составляет от 15 до 16В (для батарей устаревших конструкций, с применением в качестве пассивирующего материала сурьмы — меньше). На самом деле, порог ограничения напряжения автоматического зарядного устройства 15 или 16 вольт (для батареи с прописанными, для полного заряда, 16ю вольтами, например Varta) влияет только на время заряда последних 2-4% емкости.
Для доведения уровня электролита до нормы недопустимо использовать электролит! В аккумуляторную батарею доливают только дистиллированную воду. Не используйте воду сомнительного происхождения. При частом выкипании проверьте электрооборудование автомобиля.
Необходимо знать, что при сильном снижении уровня электролита внутри корпуса аккумулятора может образоваться опасная концентрация газовой смеси. Чтобы исключить вероятность взрыва, нельзя подносить к батарее открытое пламя (даже сигарету) и допускать искрение электроконтактов. Системы газоотвода некоторых современных батарей более взрывобезопасны. В средней полосе России АКБ не требуют корректировки плотности электролита при смене сезонов.
Перед зимней эксплуатацией автомобиля сделайте обслуживание не только аккумуляторной батареи (см. выше), но и систем, влияющих на запуск двигателя. Обязательно залейте моторное масло, соответствующее сезону. Для облегчения запуска двигателя в сильные морозы занесите батарею на несколько часов в теплое помещение.
Перед длительной зимней стоянкой также обслужите батарею, но не храните ее в теплом помещении, а оставьте на автомобиле со снятыми клеммами. Чем ниже температура, тем меньше скорость ее саморазряда.
Недопустимо оставлять на морозе разряженную батарею. Электролит низкой плотности замерзнет, и кристаллы льда приведут ее в негодность. Плотность электролита разряженного аккумулятора может снизиться до 1,09 г/см3, что приведет к его замерзанию уже при температуре -7°С. Для сравнения – электролит плотностью 1.28 г/см3 замерзает при t=-65°С.
Опрокидывание аккумуляторной батареи и слив электролита могут привести к замыканию пластин и выходу ее из строя.
Для борьбы с паразитными токами утечки введите себе привычку вытирать корпус батареи насухо от всякой нечисти. Если совсем в лом, то хотя бы делайте чистый круг вокруг плюсовой клеммы, чтобы разорвать паразитные электрические связи. Ну, а если Вы любите свою машину, то разведите немного соды в воде и протрите всю поверхность корпуса батареи и вытрете ее насухо. Все тряпки, которые прикасались к аккумулятору выбросить немедленно! А заодно проверите крепление батареи, уровень электролита и его плотность. Времени это займёт минут 10-15, а сэкономить может часы и кучу нервов.

8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период

Перво-наперво замерим плотность электролита во всех банках без исключения. Норма 1.27-1.28 г/см3. У Вас далеко не так? Значит, снимаем батарею и ставим на зарядку. И это однозначно! Ни в коем случае не пытаемся повысить плотность электролита добавлением концентрированной кислоты, какая бы низкая не была его плотность. Желаемого же результата — повышения ёмкости батареи при этом не произойдет.
Далее. Обязательно провести ревизию всех силовых проводов, клемм и контактов. Клеммы зачистить мелкой шкуркой. Контакты на АКБ тоже зачистить и затянуть. Можно затем смазать литолом, чтобы к контактам не попадала влага. С другой стороны силовых проводов так же провести ревизию контактов.

8.1. Прикуривание от другого автомобиля
Для российских автовладельцев нормальная ситуация, когда сосед просит «прикурить» его аккумулятор. Для этой нехитрой процедуры помимо автомобиля с заряженным аккумулятором, необходимы ещё и правильные провода. Не забываем, что по этим проводам у нас потечёт около 200 ампер!

На что нужно обратить внимание при покупке:
1. Толщина жилы медного провода. Сняв изоляцию с крокодила (зажима) можно увидеть саму жилу. Чем толще, тем лучше. Не обращайте внимание на толщину кабеля. Главное проводник тока, а не толщина изоляции.
2. Надежность крепления жилы к крокодилу провода прикуривателя. Медная жила д.б. облужена, затем обжата и припаяна. Если эти условия соблюдены, то потерь в месте соединения будет меньше. Все стартовые провода Орион 100% паяются.
3. Изоляция. Лучший вариант — морозоустойчивая резина или силикон. Зимой такие провода остануться эластичными.
4. Длинна проводов. Провода по длинне нужно выбирать не длинее, чем нужно.
5. Крокодилы (зажимы). При покупке обращайте внимание на толщину стали из которой они сделаны и силу пружины, а не габаритные размеры.
Чтобы не навредить сложным электронным системам вашей собственной машины, эта, казалось бы, элементарная процедура требует соблюдения строгой последовательности действий.
1. Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе.
2. Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на «севшем» аккумуляторе.
3. Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе.
4. Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре.
5. Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей.
6. Попробуйте запустить автомобиль с «севшим» аккумулятором. Если двигатель не заведется, подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, дайте ему поработать несколько минут в таком положении. Если не заведется повторите попытку через 2-3 минуты.
7. При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности.

8.2 Запуск машины при помощи предпускового зарядного устройства Вымпел. Подключаете устройство, выставляете максимальный ток 18А, оживляете акумулятор в течении 10-15 мин. Затем не отключая зарядного устройства пробуете завести. Если не получилось повторяете попытку заново.

9. Особенности эксплуатации АКБ в летний перио

д Не удивляйтесь, если однажды вам будет трудно или вообще не завести машину в жаркую погоду. Теплое время года — такое же испытание, как и холод. Тепло ускоряет химические процессы. Неисправности и дефекты электрической системы автомобиля или аккумулятора незамедлительно скажутся на состоянии батареи. Но, скорее всего, узнаете вы об этом в самый неподходящий момент. Например, ночью во время дождя, когда придется включить освещение, вентиляцию и стеклоочистители. Поэтому не расслабляйтесь. Лето — самый подходящий период для покупки нового аккумулятора.
Летом автомобилист не сразу заметит, что в аккумуляторе плотность электролита и его уровень в банках недостаточные. Но чем выше температура окружающей среды, тем активнее электрохимические процессы. В результате электролиза кислород вступает во взаимодействие с пластинами, а ставший свободным водород испаряется. Таким образом, из электролита исчезает вода. Как только уровень раствора оказывается ниже уровня пластин, начинается сульфатация пластин (сульфат свинца растворяется в электролите, а затем оседает на поверхности пластин уже в виде крупных нерастворимых кристаллов и происходит изоляция пластин от электролита). Емкость батареи уменьшается. Электрохимические реакции останавливаются. Аккумулятор выходит из строя.
Имейте в виду, что во время длительного хранения аккумулятора происходит саморазряд (снижение ёмкости). Оставлять батарею в разряженном состоянии не рекомендуется: в этом случае вода испаряется, и открываются пластины. А дальше все, как описано выше.
Саморазряд увеличивается от высокой температуры, грязи и электролита (воды) на крышке батареи. Еще одна причина возникновения паразитных токов — неодинаковая плотность электролита в разных банках и на разных уровнях. Это может произойти после доливки большого количества воды. Чтобы избежать неприятностей, зарядите аккумулятор или проедьте на машине, чтобы плотность раствора сравнялась. Есть еще один совет: доливайте дистиллированную воду в аккумулятор при работающем двигателе. Это обеспечит ее перемешивание с кислотой.
Ускорение электролиза способствует уплотнению активной массы. Этой “болезнью” страдают отрицательные пластины, активная масса которых во время эксплуатации постепенно уплотняется, а ее пористость уменьшается. Доступ электролита внутрь отрицательных пластин затрудняется, что снижает ёмкость батареи. К тому же уплотнение активной массы может сопровождаться образованием трещин и отслаиванием.
Пластины коробятся при увеличении силы зарядного тока, при коротком замыкании, понижении уровня электролита, частом и продолжительном включении стартера, когда батарея нагружается разрядным током большой силы. Чаще короблению подвержены положительные пластины, при этом в их активной массе образуются трещины, и она (активная масса) начинает выпадать из решеток.
Причиной выпадения активной массы из решеток пластин может стать длительная перезарядка, плохое крепление пластин, вибрация и т.д. Осыпающийся активный слой в конце-концов замыкает пластины, сокращает мощность и срок службы. В современных аккумуляторах пластины помещаются в конверт-сепараторы; осадок выпадает, но короткого замыкания удается избежать.
Летом вентиляционные отверстия забиваются пылью. Чтобы батарея не лопнула и не взорвалась следите за чистотой аккумулятора. Пробки заливных отверстий должны быть плотно закрыты.

Как сохранить свой аккумулятор летом?
Во-первых, следите за уровнем электролита и регулярно доливайте дистиллированную воду. Во-вторых, не оставляйте батарею незаряженной. В-третьих, следите за чистотой корпуса. В-четвертых, следите за состоянием электрической системы автомобиля. Неисправный стартер и генератор совершенно незаметно “подготовят” батарею к зиме и с первыми морозами она откажет.
Если вы планируете заменить аккумулятор, лучше не ждать до осени. В сезон выбор значительно меньше, цены выше, а желающих больше. В любом случае потребуется помощь подготовленного продавца-консультанта. Летом он сможет больше уделить вам времени.

10. Вопросы безопасности

Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения), вполне реальна.
Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется.
Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв.
Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья калибра 12мм. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках.
Если вдруг позарез понадобилось отсоединить аккумулятор на машине с работающим мотором (лучше, конечно, не подвергать свой автомобиль таким испытаниям), прежде надо включить как можно больше потребителей электроэнергии: печку, фары, противотуманки, «дворники». Если этого не сделать, то может сгореть регулятор напряжения, а следом откажет электрооборудование и в том числе — системы управления двигателем. А для начала загляните в инструкции: позволяет ли она вообще производить такую операцию. Ведь на автомобилях некоторых марок, напичканных современной аппаратурой, любое отключение аккумулятора выводит из строя сложные электронные системы.

11. Хранение аккумуляторной батареи

1.снимите аккумулятор с машины (оставьте на машине со снятыми клеммами), очистите от грязи, полностью зарядите.
2.при отсутствии возможности подзарядки во время хранения АКБ можно рекомендовать следующий способ. Электролит в аккумуляторе необходимо заменить 5-процентным раствором борной кислоты. Перед заменой электролита АКБ полностью заряжают, а затем сливают электролит в течение 15 минут. Затем ее сразу же промывают дважды дистиллированной водой, выдерживая воду по 20 минут. После промывки наливают раствор борной кислоты, заворачивают пробки с открытыми вентиляционными отверстиями, вытирают батарею и ставят на хранение. Саморазряд аккумуляторов с раствором борной кислоты практически отсутствует.

Справка
Для приготовления 5-процентного раствора борной кислоты необходимо в 1 литре дистиллированной воды, нагретой до 50…60°С, растворить 50г борной кислоты. Раствор заливают в аккумуляторы при температуре 20…30°С.

Хранить батарею надо при температуре не ниже 0°С, поскольку заливаемый 5-процентный раствор борной кислоты может замерзнуть. А для ввода такой батареи в действие из нее выливают раствор борной кислоты в течение 15…20 минут и сразу же заливают сернокислый электролит плотностью 1.38…1.40 г/см3 для нашей зоны. После 40-минутной пропитки пластин электролитом АКБ можно устанавливать на автомобиль, если плотность электролита не уменьшилась ниже 1.24…1.25 г/см3. Если она стала ниже, следует откорректировать плотность отбором слабого раствора и добавлением электролита плотностью 1.40 г/см

12. Приложения

12.1. Реанимация аккумулятора
Реанимация аккумулятора. Старый фирменный аккумулятор может послужить еще, если его правильно восстановить! Итак, начнём. Имеем на руках убитый или почти убитый аккумулятор.
Нам понадобятся некоторые материалы и инструменты:
1) Свежий электролит (номинальной + желательно повышенной плотности)
2) Дистиллированная вода.
3) Измеритель плотности электролита (ареометр). Например ареометр производства НПП «Орион CПб»

4) Зарядное устройство, способное обеспечить малые (0.05-0.4А) токи зарядки.
5) Маленькая клизма (простите, надо!) и пипетка для наливных целей.
6) Нагрузочная вилка. НПП «Орион СПб» производит 4 модели: от простых и дешевых НВ-01, НВ-02, до профессиональных НВ-03, НВ-04.

Для начала определимся с возможными неисправностями:
1) Засульфатированность пластин — ёмкость аккумулятора падает почти до нуля.
2) Разрушение угольных пластин — при зарядке электролит становится черным.
3) Замыкание пластин — электролит в одной из секций аккумулятора выкипает, секция греется. (Тяжелый случай, но иногда небезнадежный)
4) Перемёрзший аккумулятор — распухшие бока, электролит при заряде сразу вскипает (многочисленные замыкания пластин) — тут уж ничем не помочь, аминь, упокой Господь его душу!

Начнем с конца списка. (п.3) При замыкании пластин ни в коем случае не пытайтесь его заряжать! Начинаем промывку дистиллированной водой. Не бойтесь переворачивать и трясти аккумулятор, хуже уже не будет. Промывайте его до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка (надеюсь, этот момент наступит, иначе прекратите этот мазохизм). При промывке часто замыкание пластин устраняется, и мы переходим от пункта (3) к пункту (2). После промывки и вытряхивания всякого мусора из недр аккумулятора приступаем к пункту (1), а именно к устранению отложений солей на пластинах аккумулятора. Следуйте инструкциям к присадке. Мой опыт может отличаться от того, что вы прочтёте в инструкции. Далее я делаю так:
1) Заливаем аккумулятор электролитом номинальной плотности (1.28 г/см3).
2) Добавляем присадку, исходя из объёма аккумулятора (см. инструкцию)
3) Даём электролиту выдавить воздух из секций, а присадке — раствориться в течении 48 часов (!), при необходимости доливаем электролит до номинального уровня. Кстати, присадку можно растворить в электролите до заливки в аккумулятор, если, конечно, она хорошо растворяется.
4) Подключаем зарядное устройство (не забудьте снять пробки!). НО МЫ НЕ БУДЕМ ЕГО ЗАРЯЖАТЬ! НЕ СЕЙЧАС! Сначала мы будем гонять его по циклу «зарядка-разрядка», иначе «тренировка», то есть заряжать и разряжать его, пока не восстановится нормальная ёмкость. Выставляем ток зарядки в районе 0.1- 0.2 А и следим за напряжением на клеммах. Не давайте электролиту кипеть или нагреться! Если необходимо, уменьшите зарядный ток, пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор! Заряжайте, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 2.3 — 2.4В на каждую секцию, т.е. для 12-вольтового аккумулятора — 13.8-14.4 В.
5) Уменьшаем зарядный ток вдвое и продолжаем зарядку. Зарядку аккумулятора прекращаем, если в течении 2 часов плотность электролита и напряжение на клеммах остаются неизменными.
6) Доводим плотность до номинальной доливкой электролита повышенной плотности (1.4) или дистиллированной воды.
7) Разряжаем аккумулятор через лампочку током примерно в 0.5А до падения напряжения на клеммах до 1.7В на элемент. Для 12-вольтового аккумулятора эта величина составит 10.2В, для 6-вольтового 5.1 соответственно. Из имеющихся величин тока разряда и времени разряда вычисляем ёмкость нашего аккумулятора. Если она ниже номинальной (4 ампер-часа), то:
Повторяем цикл заряда с начала до тех пор, пока ёмкость аккумулятора не приблизится к номинальной.
9) Добавляем в электролит ещё немного присадки и закрываем отверстия аккумулятора. ВСЁ!!! Мы имеем на руках рабочий аккумулятор, который, иногда способен проработать дольше китайского!

Дальше обращаемся с аккумулятором, как положено.

12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока.

Способ первый — простой. Электролит заменить дистиллированной водой и зарядить аккумулятор или батарею очень небольшим (примерно 0.01 ёмкости) током. При этом в банках степень сульфатации снижается и образуется электролит, который заменять не нужно. После двух часов зарядки ее прекращают на такое же время. А затем снова повторяют.
Доказано, что после одного-трех таких циклов степень сульфатации резко снижается.

Второй способ — наиболее трудоемкий, но в безвыходном положении его тоже можно применить. Он химический, включает следующие операции: заряд батареи в течение 2…3 часов, слив электролита из банок, двух-трехкратная их промывка дистиллированной водой, заправка 2.5-процентным (25 г на 1 л) раствором питьевой соды и выдержка в течение 2…3 часов, слив раствора, заправка 2…3-процентным раствором повареной соли, заряд батареи в течение 1ч, слив раствора, промывка 4-процентным раствором питьевой соды, полный (из расчета 150-процентной ёмкости) заряд батареи, третья промывка банок, заправка их электролитом, полный (150-процентной ёмкости) заряд батареи.

Плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять

Бортовая сеть автотранспортного средства объединяет в себе источники и потребители электроэнергии. АКБ и генератор выступают энергоисточниками, тогда как вторая группа включает в себя целый комплекс устройств и агрегатов. Среди них первостепенное значение имеют система зажигания и запуска, контрольно-измерительные приборы, сигнализация, лампы в фарах и габаритных огнях.

В электросети автомобиля также присутствует множество дополнительных приспособлений, обеспечивающих комфорт и безопасность водителя и пассажиров. К ним относятся подогрев стёкол и сидений, акустическая система, прикуриватель, GPS-навигатор, видеорегистратор и т.д.

В случае аварийного выхода из строя генератора или реле контроля напряжения именно аккумулятор берёт на себя поддержание работоспособности всех электропотребителей, сохраняя возможность безопасного передвижения автотранспорта до ближайшей станции техобслуживания. Также он стабилизирует напряжение в системе, когда двигатель длительное время работает на низких оборотах или холостом ходу, как это часто бывает при передвижении в городской черте.

На современном рынке автотоваров наибольшим потребительским спросом пользуется свинцово-кислотный АКБ, который нашёл самое широкое применение в транспортных средствах из-за своей надёжности, функциональности и высокой удельной мощности. Главными конструктивными элементами такого устройства являются шесть секций или попросту «банок», внутри которых находится блок свинцовых пластин.

Активной массой положительного электрода является диоксид свинца, а отрицательного – чистый свинец. Между ними расположены сепараторы, основное назначение которых заключается в разделении полублоков разной полярности и препятствии возникновению самозамыканий. Все электрохимические реакции протекают в водном растворе серной кислоты – электролите. Когда батарея разряжается, его плотность снижается из-за активного расхода кислотного агента и выделения молекул воды. При заряде происходит обратный процесс.

Когда следует проверять плотность электролита в АКБ?

Эксплуатация стартерной батареи должна сопровождаться систематическим мониторингом её состояния даже при безотказном и уверенном функционировании. Это связано с тем, что снижение резервного уровня электролита из-за утечки раствора или испарения воды приводит к увеличению кислотной концентрации. Данный фактор негативно сказывается на работоспособности и продолжительности эксплуатации АКБ.

Опытные автомеханики рекомендуют проверять техническое состояние аккумулятора каждые 15-20 тыс. км пробега. Также диагностику целесообразно провести, если он постоянно недозаряжается, плохо держит заряд или туго крутит стартер. Для этого необходимо:

визуально осмотреть корпус на наличие трещин и подтёков;
оценить уровень электролитической жидкости в банках, который должен возвышаться над верхним краем пластин на 1.2-1.4 см;
измерить её плотность с помощью контрольно-измерительного прибора.

Нередко сниженный заряд может быть следствием ослабления ремня привода генератора. Поэтому автомобилисту нужно периодически проверять его натяжение и при необходимости производить регулировку, следуя инструкции по эксплуатации ТС.

Оптимальные показатели электролитической среды

Физико-химическое состояние электролита находится в прямой зависимости от двух параметров – это температура окружающей среды и степень заряженности АКБ. При повышении температурного порога возрастает удельный вес кислоты, а при понижении — падает. Поэтому перед проведением контрольно-измерительных мероприятий аккумулятор рекомендуется выдержать в течение нескольких часов при температуре +20-25 ℃.

Типовые климатические условия региона также оказывают непосредственное влияние на плотность электролитического раствора. Так, в районах с умеренным климатом ρ= 1.27-1.28 г/см3 соответствует 100% заряда, величина 1.21 г/см3 говорит о его снижении до 60%, а 1.18 г/см3 сигнализирует о необходимости подзарядки. Измерения производятся при нормальном уровне реагента над пластинами.

В северных регионах оптимальной считается плотность электролита, равная 1.29-1.30 г/см3, а в субтропическом поясе – 1.23-1.25 г/см3. Измерение данного параметра с целью определения необходимости корректировки производится только у полностью заряженного устройства, иначе полученные результаты будут некорректными.

Алгоритм проверки плотностного состояния электролита

Определение плотности электролита осуществляется при помощи такого приспособления, как ареометр. Перед началом измерительных процедур автовладельцу следует проверить уровень спецжидкости в каждой секции АКБ и при необходимости произвести его корректировку деминерализованной водой. После этого аккумулятор необходимо полностью зарядить и по прошествии 2-3 часов приступать к тесту. Алгоритм его проведения состоит из следующих шагов:

установить устройство на ровную поверхность;
вывернуть пробку заливного отверстия на его крышке;
погрузить в раствор ареометр и втянуть жидкость резиновым наконечником на его противоположном конце;
набрать количество реагента, достаточное для свободного перемещения поплавка;
определить уровень плотности в соответствии с информацией на шкале;
записать результат и повторить манипуляции с оставшимися банками;
сопоставить полученные данные с нормированными значениями.

Значение плотности должно быть одинаковым во всех элементах, допускается отклонение на ±0.01. Если проведённый замер показал понижение плотности в одной из ячеек на 0.10-0.15, то это говорит о наличии дефекта или короткого замыкания между пластинами. Одинаково низкая плотность во всех блоках связана с глубоким разрядом аккумулятора, его сульфатацией или сильным износом, что влечёт за собой падение напряжения в сети и затруднённый пуск ДВС.

У необслуживаемых стартерных батарей есть особый встроенный индикатор. Если он показывает зелёный цвет, то это говорит о 100%-ном заряде АКБ, а чёрный – о необходимости его подзарядки. Бело-жёлтый или красный оттенок обычно соответствуют очень низкому уровню электролита.

Плотность электролита и зимние холода

Данная величина носит относительный характер, поэтому при смене времён года она не должна подвергаться каким-либо изменениям. Автомобилисту нужно лишь следить за тем, чтобы она не отклонялась от рекомендуемого значения, а также производить стабилизацию при обнаружении отклонений.

Производители стартерного оборудования считают недопустимым использование в зимний период устройств с 25%-ной потерей заряда, т.е. плотность электролитической среды которых составляет 1.24 г/см3. Данный факт обусловлен предотвращением возможности обледенения ячеек аккумулятора и снижением вредоносного воздействия глубокого разряда, вызванного саморазрушением активной массы пластин.

Продолжительная эксплуатация аккумулятора с пониженной плотностью в морозы приводит к снижению электродвижущей силы, затруднённому пуску двигателя, образованию льда и разрушению свинцовых пластин. Доливать деминерализованную воду с целью восстановления уровня реагента над блоками следует прямо перед выездом на улицу, либо при стационарной подзарядке батареи. Это исключает вероятность замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

Как поднять плотность электролита?

Каждый водитель может своими силами повысить плотность электролита в АКБ автомобиля, не обращаясь к мастерам сервисного центра. Первым делом нужно подготовить необходимые расходные материалы, среди которых деминерализованная вода, аккумуляторная кислота или уже готовый электролитический раствор, а также средства индивидуальной защиты для глаз и кожного покрова. Кроме того, следует обзавестись следующим оборудованием для работы: ареометром, спринцовкой, стеклянной ёмкостью, мерным стаканом и воронкой.

Снятый с автомобиля аккумулятор помещается на устойчивую поверхность, а пробки его заливных отверстий аккуратно откручиваются. Далее максимальный объём реагента выкачивается из банок и сливается в заранее подготовленный резервуар. Набирать нужно как можно больше вещества, измеряя его объём мерным стаканом, чтобы затем долить идентичное количество нового.

Лучше использовать самостоятельно разведённый раствор с плотностью немного выше расчётной для текущего климатического режима. При его приготовлении кислота добавляется в воду, обратный порядок смешения может вызвать серьёзные термические повреждения.

Сперва свежий электролит заполняет только ½ объёма, что был откачан. Затем АКБ нужно слегка встряхнуть из стороны в сторону, чтобы оставшаяся жидкость и новая перемешались. Если после замера плотностное значение не отвечает норме, добавляем ещё половину от оставшегося в ячейке объёма. Действия повторяются до полной стабилизации плотности, остаток доливается деминерализованной водой по уровню.

Как можно заметить из приведённой выше информации, работать с электролитом не представляет особой сложности, если выполнять все манипуляции по инструкции и соблюдать установленные меры предосторожности.

Оптимальная плотность электролита! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва

Мы часто сталкиваемся с вопросом об эксплуатации автомобильных аккумуляторов, число автовладельцев возрастает, и, конечно, весь круг автолюбителей знает, что аккумулятор не работает без электролита. Плотность данного вещества зависит от многих факторов, но принято считать, что оптимальная плотность электролита составляет 1,26 г/см3.

По плотности электролита можно установить, в каком состоянии находится батарея. В том случае, когда АКБ плохо держит заряд, нужно проверить концентрацию жидкости внутри нее. Когда батарея находится в рабочем состоянии, вода постепенно испаряется, что способствует большей концентрации электролита, а это оказывает отрицательное влияние на состояние аккумуляторной батареи.

Отрицательно влияет на АКБ как повышенная, так и пониженная плотность электролита. Излишняя плотность активирует химические процессы, протекающие в батарее постоянно. Из этого следует быстрое разрушение пластин и снижение срока службы аккумулятора.

Единой рекомендации оптимальной плотности электролита не существует, потому что его плотность зависит от критических значений температуры в определенных регионах, для каждого из которых есть свое собственное значение.

В условиях Крайнего Севера плотность электролита должна составлять не менее 1,29 г/см3;
Для большей части территории РФ приемлем показатель 1,26– 1,27 г/см3;
В теплых районах нормальная плотность составляет 1,23–1,25 г/см3;
Минимальным значением является показатель 1,23 г/см3.

Опираясь на эту статистику, можно расценивать показатель 1,26 г/см3 как оптимальный. При заливке электролита готовить раствор рекомендуется, опираясь на минимальный показатель данных диапазонов, а для щелочного аккумулятора плотность содержимого должна составлять около 1,2 г/см3.

Прибор для измерения плотности электролита называется денсиметр. Выполнить проверку плотности можно и с помощью вольтметра.

К каждой АКБ прилагается инструкция по эксплуатации, в которой описаны материалы АКБ, технология изготовления АКБ, а также, к какой категории относится данная АКБ.

Аккумуляторные батареи бывают обслуживаемыми, малообслуживаемыми (на протяжении длительного времени не требующие доливки воды) и необслуживаемые.

К сожалению, не всегда удается уследить за состоянием акб и вовремя его обслуживать. Если жидкость в аккумуляторе поменяла цвет, это значит, что упала плотность и необходимо слить и заменить электролит.

Более подробно узнать информацию об электролите и его замене можно в статье «Замена электролита в аккумуляторе».

Наша компания производит целый ряд устройств для обслуживания аккумуляторных батарей и контроля электролита. Вся продукция производства предприятия «KRONVUZ» выполнена по высоким технологиям, что способствует бесперебойной эксплуатации длительное время.

Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:
Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?
Каждый год автолюбители сталкиваются с проблемой зарядки аккумулятора, сульфатации и десульфатации. Многие измеряют плотность электролита и пытаются ее восстановить. Но почему нельзя повысить плотность аккумулятора без добавления кислоты в электролит? Давайте ответим на этот вопрос.
Рассмотрим процессы, которые протекают при заряде и разряде аккумулятора — теория аккумулятора
Классическая формула:
⇐ заряд Pb + PbO₂+ 2H₂SO₄ ⇐ ⇒ 2PbSO₄ + 2H₂ O (1) разряд ⇒
Если внимательно разобрать формулу, то очевидно, что при разряде аккумулятора у нас образуется такое вещество, как сульфат свинца. Это вещество (соль) очень плохо растворимо в воде и при определенной концентрации выпадает в осадок, иногда образуя кристаллы. Из за образования данного вещества и уменьшения концентрации кислоты в электролите, соответственно пропадает плотность. Доведя аккумулятор до абсолютного разряда, плотность в электролите станет ровна единице. В растворе, будет отсутствовать кислота.
Если мы вернемся к вопросу: «Почему нельзя повысить плотность не добавляя кислоты в электролит?», а только лишь повышением напряжения, то ответ очевиден.
Предположим у нас при плотности 1,25 г/см3, которую залили на заводе, в аккумуляторе присутствует 100 молекул кислоты при полном заряде, мы начали разряжать аккумулятор, получаем 100 молекул сульфата. Если дальше заряжать аккумулятор мы опять получим те же 100 молекул кислоты и плотность 1,25 г/см3 (если не испарилась вода).
Вывод: если мы не добавляли кислоту в электролит, и у нас повысилась плотность – мы потеряли воду.
Теперь давайте разберемся с коварным веществом сульфатом свинца. Это вещество очень плохо растворимо в воде, а это значит, что насыщенный раствор данного вещества получается при очень небольшой его концентрации в электролите. Когда мы разряжаем аккумулятор, концентрация раствора сульфата свинца возрастает. Поэтому все производители аккумуляторов пишут придельное напряжение разряда аккумулятора (для 12В аккумулятора это 10,8В). Дальнейший разряд приводит к тому, что образуется перенасыщенный раствор сульфата свинца. С перенасыщенными растворами мы встречались в школе. Например, выращивая кристаллы из медного купороса. Когда в перенасыщенный раствор попадает нить, то на ней сразу начинает расти красивый синий камень. Такой же процесс происходит в аккумуляторе, начинают расти кристаллы сульфата свинца и самая большая проблема, они уже обратно не растворяются в воде. Именно этот процесс принято называть сульфатацией. Эти кристаллы не проводят электричество, поэтому вырастание их на пластинах приводит к умиранию аккумулятора. Свойства этого кристалла можно сравнить с кристаллом оксида алюминия. Например, алюминиевая ложка не растворяется в чае, хотя алюминий, в чистом виде, очень хорошо вступает в реакцию и с водой и с воздухом. Так вот, когда мы изготавливаем алюминиевую ложку, поверхностный слой практически сразу вступает в реакцию с воздухом и ложка покрывается тончайшим слоем оксида алюминия, который мы не видим, и именно этот слой защищает нашу ложку от растворения в чае (или в частности в воде).
Так же и с сульфатом свинца в аккумуляторе, он оседает на поверхности пластин и не дает нормальному протеканию процессов.
Обратим внимание на процессы ускоряющие сулифатацию. Как раз недостаток воды, которая испаряется, очень сильно влияет на ускорение процесса. Мы только что обсудили перенасыщенный раствор сульфата. Так вот перенасыщение его произойдет быстрее, если в аккумуляторе не хватает воды, следовательно и оседание сульфата на поверхностях пластины пройдет быстрее.
Возвращаясь к нашим 100 молекулам — в связанном состоянии теряем группу SO4, далее при заряде мы уже получаем , к примеру, 50 молекул кислоты. Емкость аккумулятора изменилась в меньшую сторону.
Теперь вернемся к процессам заряда аккумулятора зарядными устройствами. Есть две (не будем сильнее углубляться в тему) основные схемы заряда аккумулятора, постоянным током (часто пишут IU) и постоянным напряжением (UI). Например, зарядные устройства Optimate используют первую схему. Она более правильная. Смысл ее в том, что в аккумулятор подается постоянный ток. Происходит та реакция, о которой мы говорили выше, оставшиеся наши молекулы, а их осталось 50, становятся снова кислотой. И так как замещать больше нечего, напряжение на пластинах повышается до 14,4В. Optimate понимает, что замещать больше нечего и переходит в другой режим работы. Дальнейший заряд не приведет к увеличению емкости, а лишь усугубит положение путем выпаривания воды из электролита.
Если мы заряжаем постоянным напряжением, то устройство не понимает, произошла ли вся замена растворенных молекул сульфата свинца на молекулы кислоты. А это ведет к тому, что дальнейшая подача тока в аккумулятор будет замещать не сульфат свинца, а непосредственно восстанавливать воду до молекул водорода и кислорода, выпаривая ее дальше из электролита. Процесс кипения аккумулятора — это активное выделение на пластинах водорода и кислорода приводит к визуальному представлению, что аккумулятор кипит. К чему приводит потеря воды мы рассмотрели выше.
Лучшие инструменты
PL-C010P
Зарядное устройство Battery Service Expert, PL-C010P
14.4/14.7/16В, ток 2,5, 6, 10А, десульфатация — импульсы/16В, SLA, GEL, AGM, Ca/Ca
8 350 ₽
Плотность электролита в аккумуляторе — какая должна быть, проверка, как повысить
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, °С Поправка, г/см³
От –40 до –26 –0,04
От –25 до –11 –0,03
От –10 до +4 –0,02
От +5 до +19 –0,01
От +20 до +30 0,00
От +31 до +45 0,01
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 плотность Отбор электролита, мл Доливка электролита, мл Доливка воды, мл
1,24 252 256
1,25 215 220
1,26 177 180
1,27 122 126
1,28 63 65
1,29
1,30 36 38
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
Какая плотность электролита считается оптимальной?
Электролит – тот самый элемент, который позволяет вырабатывать достаточное количество напряжения в аккумуляторе для эффективного запуска двигателя и работы дополнительного электрооборудования.
Как известно из предыдущих статей на нашем сайте, аккумуляторы бывают двух типов – обслуживаемые и необслуживаемые. Необслуживаемые являются более дорогими по стоимости, однако не требуют постоянного контроля за уровнем электролита и периодического долива дистиллированной воды.
Аккумулятор для автомобиля играет одну из главных ролей, так как отвечает не только за работу электрооборудования, но и за запуск двигателя. Неисправный аккумулятор может стать не только причиной поломки автомобиля и потери времени, но и может представлять собой серьезную угрозу.
Если уровень электролита является недостаточным в обслуживаемой батарее, то это может привести не только к выходу аккумулятора из строя, но и, в некоторых случаях, к детонации.
Какая плотность электролита считается оптимальной?
Первоначально необходимо понимать, что данный показатель будет различаться в зависимости от времени года. Также для каждого региона, в котором эксплуатируется автомобиль, показатель будет сугубо индивидуальный.
Например, для северных регионов показатель плотности электролита должен приравниваться к 1,29. При определении данной цифры также учитываются критические температуры, характерные для данного региона.
В большинстве материалов можно встретить информацию, что плотность электролита должна соответствовать показателям 1,26-1,27. Однако, данное значение является приемлемым исключительно для центральной части России и не может быть рекомендовано как для жителей южных, так и для северных областей.
В инструкции по эксплуатации, которая прилагается к каждой модели аккумулятора, указывается перечень рабочих параметров для батареи, в том числе и оптимальная плотность электролита.
Следить за этим показателем необходимо, чтобы не допустить сульфатации пластин и последующего выхода аккумулятора из строя.
Если вам необходимо купить новый аккумулятор для автомобиля, мотоцикла, катера и любого другого вида техники, рекомендуем обратиться в один из наших розничных магазинов. Наши специалисты помогут выбрать оптимальный вариант именно для вашего транспортного средства с учетом необходимого функционала и предполагаемого бюджета.
Адреса магазинов:
г. Нижний Новгород, ул. Березовская, 96а
г. Нижний Новгород, ул. Деловая, д.7, к.5
г. Нижний Новгород, проспект Кирова, 12
Все вопросы вы можете задать одному из наших специалистов по телефону горячей линии: (831) 416-13-13.
Плотность электролита в аккумуляторе — зимой и летом: таблица
Большая часть аккумуляторных батарей, которые продаются в России, относится к полуобслуживаемым. Это означает, что владелец может откручивать пробки, проверять уровень и плотность электролита и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Все кислотные АКБ, когда только поступают в продажу, заряжены, как правило, на 80 процентов. При покупке следите за тем, чтобы продавец выполнил предпродажную проверку, одним из пунктов которой является проверка плотности электролита в каждой из банок.
В сегодняшней статье на нашем портале Vodi.su мы рассмотрим понятие плотности электролита: что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.
В кислотных АКБ в качестве электролита применяется раствор h3SO4, то есть серной кислоты. Плотность напрямую связана с процентным содержанием раствора — чем больше серы, тем она выше. Еще один немаловажный фактор — температура самого электролита и окружающего воздуха. Зимой плотность должна быть выше, чем летом. Если же она упадет до критической отметки, то электролит попросту замерзнет со всеми вытекающими последствиями.
Измеряется данный показатель в граммах на сантиметр кубический — г/см3. Измеряют ее при помощи простого прибора ареометра, который собой представляет стеклянную колбу с грушей на конце и поплавком со шкалой в середине. При покупке нового АКБ продавец обязан измерить плотность, она должна составлять, в зависимости от географической и климатической зоны, 1,20-1,28 г/см3. Допускается разница по банкам не более 0,01 г/см3. Если же разница больше, это свидетельствует о возможном коротком замыкании в одной из ячеек. Если же плотность одинаково низкая во всех банках, это говорит как о полном разряде батареи, так и о сульфатации пластин.
Помимо измерения плотности продавец должен также проверить, как аккумулятор держит нагрузку. Для этого применяют нагрузочную вилку. В идеале напряжение должно падать с 12 до девяти Вольт и держаться на этой отметке некоторое время. Если же оно падает быстрее, а электролит в одной из банок кипит и выделяет пар, значит от покупки этой АКБ следует отказаться.
Плотность в зимний и летний период
Более детально данный параметр для вашей конкретной модели АКБ нужно изучить в гарантийном талоне. Созданы специальные таблицы для различных температур, при которых электролит может замерзнуть. Так, при плотности 1,09 г/см3 замерзание происходит при -7°С. Для условий севера плотность должна превышать 1,28-1,29 г/см3, ведь при таком показателе температура его замерзания составляет -66°С.
Плотность обычно указывают для температуры воздуха +25°С. Она должна составлять для полностью заряженной батареи:
1,29 г/см3 — для температур в пределах от -30 до -50°С;
1,28 — при -15-30°С;
1,27 — при -4-15°С;
1,24-1,26 — при более высоких температурах.
Таким образом, если вы эксплуатируете автомобиль в летний период в географических широтах Москвы или Санкт-Петербурга, плотность может быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой же, когда температуры опускаются ниже -20-30°С, плотность повышается до 1,28 г/см3.
Обратите внимание, что “повышать” ее искусственно никак не нужно. Вы попросту продолжаете пользоваться своим автомобилем в обычном режиме. А вот если АКБ быстро разряжается, имеется смысл провести диагностику и при необходимости поставить на зарядку. В случае же, если машина долго стоит на морозе без работы, АКБ лучше снять и унести в теплое место, иначе он от длительного простоя попросту разрядится, а электролит начнет кристаллизоваться.
Практические советы по эксплуатации АКБ
Самое основное правило, которое следует запомнить, — в батарею ни в коем случае нельзя заливать серную кислоту. Повышать плотность таким образом вредно, так как при повышении активизируются химические процессы, а именно сульфатации и коррозии, и уже через год пластины станут полностью ржавыми.
Регулярно проверяйте уровень электролита и при его падении доливайте дистиллированную воду. Затем АКБ нужно либо поставить на зарядку, чтобы кислота смешалась с водой, либо зарядить АКБ от генератора во время длительной поездки.
Если машину ставите «на прикол», то есть некоторое время не используете ее, то, даже если среднесуточные температуры опускаются ниже нуля, нужно позаботиться о том, чтобы АКБ был полностью заряжен. Это минимизирует риск замерзания электролита и разрушения свинцовых пластин.
При падении плотности электролита увеличивается его сопротивление, из-за чего, собственно, и затруднен запуск двигателя. Поэтому прежде, чем завести мотор, прогрейте электролит, включив на некоторое время фары или другое электрооборудование. Не забывайте также проверять состояние клемм и очищать их. Из-за плохого контакта пускового тока недостаточно для создания нужного крутящего момента.

Плотности электролитов
Плотности электролитов
Плотности электролитов: входы
Сначала на странице ввода выбирается необходимая модель. Затем входные данные вводятся в ряд полей, и параметры устанавливаются с помощью переключателей.
Температура: введите абсолютную температуру (в Кельвинах), которая находится между указанными пределы. Единственная модель, которая рассчитывает объемные свойства в диапазоне температур это H ⁺ — NH 4 ⁺ — Na ⁺ — SO 4 ²⁻ — NO 3 ^— — Класс ^— — Модель H 2 O — выбор по умолчанию.Остальные модели, которые можно выбрать, рассчитаны только на 298,15 К, а температура не необходимо ввести.
Выбор метода оценки для смесей: этот вариант предлагается только для многоионной модели. Есть четыре метода, каждый из которых предсказывает объемные свойства смеси на основе плотность, удельный объем или кажущийся молярный объем отдельных электролитов из которых он состоит. Ниже кратко излагаются методы:
Плотность (ρ): плотность смеси равна сумме плотностей растворы отдельных компонентов электролита, каждый с общей массовой долей (или массовым процентом) растворенных веществ в смеси.Доля плотности каждого электролита взвешивается в соответствии с к его массовой доле в общем растворе. Этот подход разработан Ван Дингененом и Раесом (1), как обобщено Semmler et al. (2) в их уравнении 10.
Удельный объем (1 / ρ): удельный объем смеси равен сумме конкретные объемы растворы отдельных компонентов электролита, каждый с общей массовой долей (или массовым процентом) растворенных веществ в смеси. Вклад каждого электролита взвешивается в соответствии с к его массовой доле в общем растворенном веществе.Этот подход был предложен Тангом (3), и обобщены Semmler et al. (2) в их уравнении 12.
Кажущийся молярный объем (V ^φ): кажущийся молярный объем всего растворенного вещества в смесь равна сумме кажущихся молярных объемов отдельных компонентов электролита, каждый при общей молярной ионной силе смеси. Вклад каждого электролита взвешивается в соответствии с к его эквивалентной доле в растворе. Этот подход «правила Юнга» — один из нескольких, рассмотренных Миллера (4), и соответствует его уравнению 57.
Кажущийся молярный объем (V ^φ): то же, что и (3) выше, но для кажущегося молярного объемы при общей мольной доле ионной силы смеси. Обратите внимание, что этот метод не всегда может применяться для концентраций, приближающихся к чистому расплаву (100 массовых процентов растворенное вещество). Это связано с тем, что мольная доля ионной силы чистого жидкого электролита 2: 1 или 1: 2 составляет 1,0, но только 0,5 для жидкого электролита 1: 1. Таким образом, мольная доля ионной силы некоторых чрезвычайно концентрированные смеси могут быть недоступны в чистых растворах некоторых электролитов из которых он состоит.Однако для подавляющего большинства расчетов это маловероятно. ограничение.
Что из (1-4) выше следует использовать? Правила смешивания Янга были довольно широко применены и испытаны для разбавленных растворов и для концентраций вплоть до насыщения. Итак, методы (3) и (4) являются хороший выбор для этой части диапазона концентраций. Результаты Танга (3) для плотности очень концентрированных смесей, полученные с помощью электродинамических весов, показывают, что Метод (2) дает удовлетворительные оценки для пересыщенных растворов.
Единица концентрации: концентрации ионов или солей могут быть введены как их массовые проценты. в растворе в виде молярностей или молярностей. Обратите внимание, что моляльность равна молям на кг воды, а не молей на кг раствора. Моляльность стремится к бесконечности по мере приближения к составу расплава, поэтому массовый процент или молярность — лучший выбор для систем с экстремальной концентрацией.
Концентрация: введите концентрацию электролита или ионов в выбранной единице.В последнем случае (то есть концентрации ионов) баланс заряда будет проверяться системой.
Для модели кислого сульфата аммония (H ⁺ — NH 4 ⁺ — HSO 4 ^— — SO 4 ²⁻ — H 2 O) необходимо ввести общую концентрацию. Это равно сумме значений (молярностей, молярностей или массовых процентов) два растворенных компонента H 2 SO 4 и (NH 4 ) 2 SO 4 .Запись для мольной доли кислота в растворенном веществе — используется для определения относительных концентраций H 2 SO 4 и (NH 4 ) 2 SO 4 — описывается в примечаниях к этой модели под полями ввода данных на странице ввода. Количество равно n H 2 SO 4 / ( n H 2 SO ₄ + n (NH 4 ) 2 SO 4 ), где префикс n обозначает количество молей.
Список литературы
(1) R. Van Dingenen и F. Raes (1993) J. Aerosol Sci. 24 , 1-17.
(2) М. Семмлер, Б. П. Луо и Т. Куп (2006) Atmos. Environ. 40 , 467-483.
(3) I. N. Tang (1997) J. Geophys. Res. 102 , 1883–1893.
(4) Д. Г. Миллер (1995) J. Solut. Chem. 24 , 967-987.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Существенное влияние плотности на динамику неводных электролитов
Abstract
Подвижность и сольватация ионов лития в электролитах имеют решающее значение для производительности и безопасности литий-ионных аккумуляторов.Было известно, что один тип растворителя не может одновременно удовлетворить требования как подвижности, так и сольватации электролитов. Поэтому для оптимизации обоих свойств использовались сложные смеси растворителей. Здесь мы представляем влияние плотности на динамику и сольватацию органических жидких электролитов с помощью обширного молекулярно-динамического моделирования. Наше исследование показало, что небольшое изменение плотности может существенно повлиять на подвижность электролитов, но не влияет на сольватационную структуру иона лития.Оказывается, регулировка плотности электролитов может обеспечить более эффективный способ увеличения подвижности, чем регулирование соотношения электролитов в смеси растворителей. Наше исследование показывает, что изменение плотности электролитов в основном влияет на время пребывания растворителей в первой сольватной оболочке иона лития, а не на структурные изменения сольватной оболочки. Наконец, наши результаты предлагают интригующий момент для понимания и разработки электролитов литий-ионных батарей для повышения производительности и безопасности.
Поскольку в последние годы технологии и рынки портативных электронных устройств и электромобилей стремительно развиваются, аккумуляторные батареи, такие как литий-ионные батареи, стали одной из наиболее активных областей исследований и промышленных рынков ¹ ^{, 2} ^{, 3} ^{, 4} ^{, 5}. Среди компонентов батареи электролиты играют центральную роль в производительности и безопасности литий-ионных батарей ¹ ^{, 2} ^{, 4} ^{, 5} ^{, 6} ^{, 7} ^{, 8} ^{, 9} ^{, 10}.Они позволяют ионам лития проводить между катодом и анодом батарей и вносить свой вклад в образование межфазной границы твердого электролита (SEI), которая является ключевым элементом защиты электродов от разрушения ⁶ ^{, 7} ^{, 8} ^{, 9} ^{, 10} ^{, 11} ^{, 12}.
Ионная проводимость λ — одно из основных свойств электролитов, которое количественно определяет, насколько подвижны ионы для электрохимических реакций. ¹³.Факторами, определяющими ионную проводимость, являются количество ионов n ^ion, величина заряда Q ^ion, который несут ионы, и подвижность ионов μ ^ion, то есть ¹. Поэтому для данных ионов стратегия увеличения ионной проводимости по существу включает в себя улучшение как коэффициента диффузии, так и количества ионов, участвующих в переносе зарядов ¹⁴. В то время как больший коэффициент диффузии ионов, очевидно, увеличивает ионную проводимость, образование пары катион и анион не вносит вклад в ионную проводимость из-за своей нейтральности заряда.Фактически, образование пар катионов и анионов тесно связано с уменьшением коэффициента диффузии из-за увеличения размера ионных кластеров в дополнение к уменьшению количества ионов, вносящих вклад в ионную проводимость. Следовательно, образование пар в конечном итоге связано с уменьшением ионной проводимости. Чтобы катионы и анионы не образовывали пары и даже кластеры, необходим процесс сольватации катионов растворителями. Обычно ожидается, что растворители в электролитах должны одновременно увеличивать подвижность ионов и формировать надлежащую сольватирующую оболочку катионов.
Молекула с большой диэлектрической проницаемостью может служить хорошим растворителем с точки зрения образования пар ионов, но легко не повысить подвижность ионов из-за ее большой вязкости. Напротив, молекула с небольшой диэлектрической проницаемостью имеет более низкую вязкость для увеличения подвижности, но ее выполнение в процессе сольватации не выполняется. Таким образом, вместо растворителя одного типа современные электролиты, используемые в современных литий-ионных батареях, состоят из нескольких типов растворителей, которые ухудшают оба свойства: подвижность и образование пар ионов ¹ ^{, 5} ^{, 15}.Например, этиленкарбонат (EC) имеет большую диэлектрическую проницаемость ( ε ~ 90 при 40 ° C), которая даже выше, чем у воды ( ε ~ 79 при 25 ° C) ¹ ^{, 16}. Однако его высокая вязкость ( η ~ 1,9 сП при 40 ° C) в дополнение к высокой температуре плавления ( T _м ~ 36,4 ° C) не позволяет использовать его в качестве единственного растворителя. Диметилкарбонат (ДМК) имеет низкую вязкость ( η ~ 0,59 сП при 20 ° C), но небольшую диэлектрическую проницаемость ( ε ~ 3.1 при 25 ° C). Поэтому комбинация циклических и линейных карбонатов, таких как EC и DMC, была предложена в качестве кандидата на эффективные электролиты, удовлетворяющие двум важным свойствам: ¹ ^{, 17} ^{, 18}.
В этой работе мы исследуем влияние плотности на динамику электролита, состоящего из соли гексафторфосфата лития (LiPF ₆) в бинарной смеси растворителей EC и DMC с соотношением EC: DMC = 50%. : 50% (в% об.).Обратите внимание, что для простоты мы будем обозначать соотношение растворителей и электролитов как только соотношение ЕС на протяжении всей этой работы. Для сравнения мы также исследуем динамику для случая EC 20%.
Результаты
Наша отправная точка — две системы электролитов с плотностями ρ = 1,3446 г / см ³ для EC 50% и ρ = 1,2677 г / см ³ для EC 20%, а затем мы исследуем динамику для ЕС 50% в зависимости от ρ . Эти начальные плотности соответствуют суммарным плотностям бинарных смесей EC и DMC с 1 M LiPF ₆, когда две системы имеют одинаковый объем, без учета эффекта смешивания EC и DMC.Как правило, общая плотность смешанной системы не следует простому суммированию: ρ _всего ≠ ρ _{простой} = ( ρ _EC V _EC + ρ _DMC V _DMC) / ( V _EC + V _DMC), но следует учитывать эффект перемешивания: ρ _всего = ρ _{простой} + ρ _{смешанный}.Член ρ _{смешанный} образуется в результате взаимодействия между EC и DMC, и трудно определить количественно ρ _{смешанный}. Если рассматривать смешивание EC и DMC, общая плотность будет отличаться от плотности без него ¹⁹. Например, экспериментальная плотность объемного электролита для ЕС 50% с 1 М LiPF ₆ в условиях окружающей среды, как известно, составляет около ρ = 1,30 г / см ³ ²⁰ ^{, 21}.Далее, мы рассматриваем еще пять плотностей ρ = 1,3219, 1,3028, 1,2852, 1,2709, 1,2568 г / см ³ для системы EC 50%, чтобы исследовать, как плотность может влиять на динамические свойства электролитов. Обратите внимание, что это отличается от многих исследований влияния соли на динамику электролитов, поскольку в нашем исследовании начальная концентрация соли фиксирована, но объем системы изменен.
Dynamics
Чтобы изучить, как на подвижность электролитов влияет плотность ρ , мы сначала рассмотрим константу диффузии D , используя соотношение Эйнштейна, которое характеризуется среднеквадратическим смещением (MSD), определяемым как ²² ^{, 23}
, где d — размерность системы и представляет собой среднее по ансамблю.В, мы вычисляем D каждого компонента электролита как функцию ρ для ЕС 50%. Для всех компонентов D очень чувствителен к ρ по сравнению с другими жидкими системами ²². Когда ρ уменьшается на Δ ρ = 0,0878 г / см ³ от ρ = 1,3446 г / см ³ до 1,2568 г / см ³, D иона Li ⁺ показывает увеличивается в 5,140 и 2,672 раза при T, = 300 K и 400 K соответственно.Мы также наблюдаем аналогичное увеличение в D для других компонентов: 4,554 и 2,715 для ионов PF _6, ^—, 4,007 и 2,661 для EC и 3,959 и 2,853 для DMC при T = 300 K и 400 K соответственно. Это означает, что небольшое изменение плотности может сильно повлиять на коэффициент диффузии электролитов. По мере увеличения T влияние ρ на D ослабевает.
Коэффициент диффузии электролита.
Показаны константы диффузии D каждого компонента электролита, ( a ) a Li ⁺ иона, ( b ) a PF ₆ ^— иона, ( c ) EC и ( d ) DMC, как функция плотности ρ при температурах T = 300 K и 400 K для отношения смеси растворителей EC 50%.Для сравнения мы также представляем константу диффузии D каждого компонента электролита для отношения смеси растворителей EC 20% при плотности ρ = 1,2677 г / см ³. Результаты показывают, что D демонстрирует существенную зависимость ρ при фиксированном соотношении растворителей в смеси. Как для катиона, так и для аниона D для ЕС 20% показывает сравнимую величину с D при ρ = 1,3219 г / см ³ ЕС 50% при обеих температурах T = 300 K и 400 K .
Интересно, что ρ имеет сильную чувствительность D . Например, для жидкого ацетонитрила экспериментальное исследование показало, что уменьшение ρ примерно на Δ ρ = 0,1 г / см ³ желательно для увеличения D в два раза при T = 298 К ²⁴. Для воды показано, что уменьшение ρ примерно на Δ ρ = 0,2 г / см ³ желательно для увеличения D в два раза при T = 300 K ²².Для органических жидких электролитов наши результаты показывают пятикратное увеличение D , когда ρ уменьшается менее чем на 0,1 г / см ³ при T = 300 К. Удивительно, что D быстро меняется с относительно небольшая модификация ρ . Кроме того, D для ЕС 20% при ρ = 1,2677 г / см ³ показывает сравнимую величину D для ЕС 50% при ρ = 1,3219 г / см ³. Таким образом, наши результаты показывают, что для улучшения D корректировка ρ могла бы быть лучшей стратегией, чем уменьшение доли ЕС.Последний, как известно, является традиционным методом, принятым для увеличения коэффициента диффузии (или уменьшения вязкости) электролитов. В наших результатах небольшое изменение ρ , такое как Δ ρ с ρ = 1,3446 г / см ³ до 1,3219 г / см ³, показывает большее увеличение D для Li ^+., чем изменение доли ЭК с 50% до 20%. Эта ситуация аналогична для других компонентов и более высокой температуры. Обратите внимание, что небольшое изменение плотности на самом деле требует большого изменения давления.В нашем случае давления находятся в диапазоне от менее 1 МПа до нескольких сотен МПа в соответствии с ρ . Для жидкого ацетонитрила тот же диапазон давлений был экспериментально исследован, и скорость изменения D в нашем случае намного больше, чем жидкого ацетонитрила ²⁴.
Чтобы увидеть, как ρ влияет на активационный барьер для диффузии, мы теперь исследуем температурную зависимость D для всех компонентов электролита для трех различных плотностей ¹⁹, как показано на.На графике Аррениуса D хорошо вписывается в форму Аррениуса, D = D ₀ exp (- E _a/ k _B T ) , где D ₀ — предварительный фактор, а k _B — постоянная Больцмана. Мы обнаружили, что абсолютная величина наклона подобранной линии уменьшается при уменьшении ? . В, мы вычисляем энергию активации E _a для диффузии из температурной зависимости Аррениуса D ²¹ ^{, 25}.Наши результаты показывают, что E _a при ρ = 1,3446 г / см ³ значительно больше, чем E _a при ρ = 1,2568 г / см ³. Отношение γ для E _a при ρ = 1,3446 г / см ³ до E _a при ρ = 1,2568 г / см ³ дает приблизительно γ = 1,34 для иона Li ⁺, 1.33 для иона PF ₆ ^—, 1,34 для EC и 1,37 для DMC соответственно. Кажется, что E увеличивается с той же скоростью для всех компонентов электролита, как ρ . Наши результаты показывают, что уменьшение ρ приводит к значительному уменьшению E _a для диффузии. Обратите внимание, что величины E _a для всех компонентов показывают Li ⁺> PF ₆ ^—> EC> DMC, и это объясняет, почему DMC является самым быстрым компонентом, а ион Li ⁺ самый медленный ¹³.
Температурная зависимость констант диффузии.
На графике Аррениуса показаны константы диффузии D каждого компонента электролита, ( a ) a Li ⁺ иона, ( b ) a PF ₆ ^— иона, ( c ) EC и ( d ) DMC, для EC 50% при трех плотностях: ρ = 1,2568, 1,3028 и 1,3446 г / см ³. Все данные хорошо вписываются в форму Аррениуса,. Результаты показывают, что наклон аппроксимации увеличивается с увеличением ? .Сплошные линии — ориентиры для глаз. ( e ) Энергии активации E _a для диффузии иона Li ⁺, иона PF ₆ ^—, EC и DMC в зависимости от плотности ρ для EC 50% , который рассчитывается по наклону графика Аррениуса. Ясно, что это показывает, что E _a для всех компонентов электролита уменьшается по мере уменьшения ? .
При описании самодиффузии Цванциг интерпретировал диффузию как пересечение энергетического барьера от одного локального минимума энергии до одного из других локальных минимумов энергии в энергетическом ландшафте во всем фазовом пространстве ²⁶.Энергетический ландшафт системы создается в каждый момент обновленными координатами и импульсами систем. С точки зрения энергетического ландшафта, уменьшение ρ может уменьшить энергетический барьер между локальными минимумами энергии, так что диффузия может быть усилена. По мере увеличения T влияние ρ будет уменьшаться, поскольку тепловая энергия становится достаточно большой для пересечения барьера. Наши результаты хорошо согласуются с интерпретацией Цванцига диффузии.
В дополнение к D , мы вычисляем ионную проводимость λ , определяемую как ¹³ ^{, 17} ^{, 27} ^{, 28}
, где z — заряд иона в единицах элементарный заряд e и представляет собой среднее по ансамблю. Суммирование ведется по всем ионам системы. Как показано на фиг.9, λ для EC 50% существенно увеличивается при уменьшении ρ . При понижении ρ до ρ = 1.2568 г / см ³ от 1,3446 г / см ³, λ увеличивается почти в пять раз, что на ту же величину, что и в D . В сочетании с результатами D интересно, что λ также демонстрирует сильную чувствительность на ρ . Мы также обнаружили, что когда ρ становится 1,3028 г / см, ³, λ для EC 50% показывает величину, аналогичную величине для EC 20%. Из-за конкуренции между подвижностью и ионным спариванием известно, что оптимальная доля растворителя ЭК для получения максимума в λ находится между 20% и 30% ¹.Наши результаты показывают, что существует альтернативный способ увеличения λ без изменения соотношения растворителей в смеси электролитов. А именно, регулировка ρ обеспечивает более драматический эффект на D и λ , чем изменение соотношения растворителей в смеси электролитов. Предположительно, быстрое увеличение D при уменьшении ρ приводит к неожиданной чувствительности λ на ρ .
Ионная проводимость.
На графике как функция плотности ρ показана ионная проводимость λ при температуре T = 300 K для отношения смеси растворителей EC 50%. Для сравнения мы также приводим λ для EC 20%. Подобно постоянной диффузии D, λ показывает существенную зависимость ρ. λ для EC 20% аналогична λ при ρ = 1,3219 г / см ³ для EC 50%.
Теперь остается вопрос, какие свойства могут быть связаны с чувствительностью D и λ на ρ .
Сольватационная структура
Затем мы исследуем влияние плотности на сольватационную структуру иона Li ⁺. Мы вычисляем (совокупный) координационный номер n ( r ), определенный как ¹¹ ^{, 27} ^{, 29} ^{, 30} ^{, 31} ^{, 32} ^{, 33}
где g ( r ) — функция радиального распределения (RDF). В, мы демонстрируем n ( r ) как функцию расстояния r от иона Li ⁺ для EC 50% и EC 20%.Как показано на фиг.4, сольватационная структура иона Li ⁺ сильно отличается в зависимости от соотношения растворителей EC и DMC ⁸ ^{, 29} ^{, 30} ^{, 34}. Здесь следует отметить, что графики n ( r ) для всех исследованных нами плотностей EC 50% практически перекрываются друг с другом, что позволяет предположить, что на сольватную структуру иона Li ⁺ изменение не влияет. ρ . В, сольватационное число N _c в первой сольватной оболочке, определяемое как значение n ( r ) на первом плато, остается постоянным при изменении ρ .Количество каждого компонента в первой сольватной оболочке также одинаково для всех исследованных нами плотностей. Небольшое изменение ρ не вызывает реорганизации сольватационной структуры иона Li ⁺ для данного соотношения растворителей в электролитах.
Сольватационная структура иона Li ⁺.
( a ) Кумулятивные координационные числа n ( r ) PF ₆ ^— иона, EC и DMC как функция расстояния r от иона Li ⁺ при температуре T = 300 K для соотношений смеси растворителей EC 50% при плотности ρ = 1.3446 г / см ³ и EC 20% при плотности ρ = 1,2677 г / см ³. Сплошные и пунктирные линии обозначают случаи ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Обратите внимание, что мы вычисляем n ( r ) из положений атома P для иона PF ₆ ^— и карбонильного атома кислорода O как для EC, так и для DMC. ( b ) Зависимость сольватационного числа N _c в первой сольватной оболочке иона Li ⁺ от плотности ρ при температуре T = 300 K.Закрашенные и полые символы обозначают случаи ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Затем мы представляем функцию плотности вероятности P ( n ) иона Li ⁺, которая представляет плотность вероятности для иона Li ⁺ иметь n соседей в первой сольватной оболочке для каждого соседа. из ( c ) общего количества, ( d ) a PF ₆ ^— ion, ( e ) EC и ( f ) DMC.
Затем мы изучаем функцию плотности вероятности P ( n ) для иона Li ⁺ иметь n соседей в первой сольватной оболочке.Он описывает, сколько ионов Li ⁺ имеют n соседей в сольватной оболочке. Поскольку n ( r ) и N _c являются значениями, усредненными по общему количеству ионов Li ⁺, подробное описание распределения состава в сольватной оболочке помогает лучше понять сольватационная структура. В, мы демонстрируем P ( n ) для соседей из общего числа, PF ₆ ^— иона, EC и DMC, соответственно.Следует отметить, что P ( n ) показывает одинаковое распределение для всех плотностей EC 50%, тогда как он показывает большую разницу в отношении изменения доли EC. Как для EC 50%, так и для EC 20%, большинство ионов Li ⁺ имеют в общей сложности 6 соседей в сольватной оболочке. В то время как один или два аниона расположены в первой сольватной оболочке для EC 20%, ионы Li ⁺ без анионов в оболочке становятся большинством для EC 50%. Процент ионов Li ⁺ является наибольшим при наличии одного или двух ЭК для ЭК 20%, но четырех или пяти ЭК для ЭК 50%.Для DMC P ( n ) показывает максимум на двух DMC для EC 20%, тогда как популяция ионов Li ⁺ с одним DMC составляет большинство для EC 50%. Наши результаты показывают, что сольватационная структура иона Li ⁺ сильно зависит от соотношения растворителей в смеси, но не зависит от изменения ? . Таким образом, существенное увеличение значений D и λ при уменьшении ρ не сопровождается изменением сольватационной структуры.Это означает, что можно увеличить подвижность электролитов, регулируя ρ без нарушения сольватационной структуры иона Li ⁺.
Динамика сольватации
Теперь исследуем динамические свойства в первой сольватной оболочке иона Li ⁺. Распределение времени пребывания (RTD) R ( t ) описывает долговечность первой сольватационной оболочки иона Li ⁺. Мы определяем время пребывания как время, за которое объект впервые покидает первую сольватную оболочку иона Li ⁺.Обратите внимание, что из результатов n ( r ) в, мы используем определение первой сольватационной оболочки иона Li ⁺ в виде круга с центром ионом Li ⁺ с радиусом 3,0 нм для карбонильный кислород EC и DMC. В, мы представляем RTD EC и DMC при T = 300 K для различных плотностей EC 50%. Это ясно показывает, что RTD затухает быстрее при уменьшении ρ для обоих растворителей. Это означает, что растворители в первой сольватной оболочке легче заменить другими при более низких ρ .Поскольку сольватационная структура не зависит от небольшого изменения ? , мы предполагаем, что тот же тип растворителя заменит ранее существовавший. RTD для EC 50% с плотностями ниже ρ = 1,3446 г / см ³ распадается быстрее, чем один для EC 20% как для EC, так и для DMC, что позволяет предположить, что долговечность сольватационной оболочки снижается при низких ρ в ЕС 50%, чем в ЕС 20%.
Время пребывания в сольватационной оболочке Li ⁺.
Распределение времени пребывания R ( t ) ( a ) EC и ( b ) DMC в первой сольватной оболочке иона Li ⁺ при температуре T = 300 K .Сплошные линии обозначают случаи ЕС 50% для различных плотностей, а пунктирная линия представляет случай ЕС 20% при плотности = 1,2677 г / см ³. Далее показаны характерные времена пребывания τ _R ( c ) EC и ( d ) DMC в зависимости от плотности ρ при температурах T = 300 K и 400 K. Для сравнения , мы также представляем τ _R для EC 20%.
Поведение RTD можно понять по характерному времени пребывания τ _R, определяемому ³⁵ как
При T = 300 K характерное время пребывания при ρ = 1.3446 г / см ³ для ЕС 50% составляют примерно 44,7 пс и 38,4 пс для ЕС и DMC, соответственно, и уменьшаются до 21,5 пс и 17,5 пс при уменьшении плотности до ρ = 1,2568 г / см ³, как показано в . При T = 400 K, τ _R уменьшается с 15,0 пс и 13,2 пс до 9,7 пс и 8,2 пс для EC и DMC соответственно. Для обеих температур τ _R показывает значительную зависимость от ρ , указывая на то, что чувствительность D к ρ тесно связана с продолжительностью сольватационной оболочки в дополнение к энергии активации E _a для распространения.
Поскольку RTD описывает быструю кинетику динамики сольватации ³⁵, теперь мы исследуем медленную кинетику длительности сольватационной оболочки иона Li ⁺. Чтобы охарактеризовать динамику сольватации в долгосрочном масштабе, мы определяем функцию корреляции резиденций (RCF) C ( t ) ¹⁷ ^{, 35} как
, где h ( t ) равно единице, когда объект находится внутри первой сольватационной оболочки иона Li ⁺, и в противном случае h ( t ) равно нулю.В то время как RTD представляет собой непрерывное время пребывания, в течение которого растворитель в сольватной оболочке постоянно остается нетронутым, RCF описывает прерывистое время пребывания с точки зрения того, что растворитель в сольватной оболочке остается неизменным только в момент времени t , при условии, что он был неповрежденным. в момент времени t = 0. В, мы представляем RCF EC и DMC при T = 300 K для различных плотностей EC 50%. RCF показывает поведение, аналогичное RTD, в отношении ρ .Это просто показывает, что RCF спадает быстрее при меньших ρ .
Время корреляции пребывания в сольватационной оболочке Li ⁺.
Корреляционные функции резиденций C ( t ) ( a ) EC и ( b ) DMC в первой сольватной оболочке иона Li ⁺ при температуре T = 300 K Сплошные линии обозначают случаи ЕС 50% для различных плотностей, а линия с кружками представляет случай ЕС 20% при плотности ρ = 1.2677 г / см ³. Далее показаны характерные времена корреляции пребывания τ _C ( c ) EC и ( d ) DMC в зависимости от плотности ρ при температурах T = 300 K и T. = 400 К для ЕС 50%. Для сравнения мы также приводим τ _C для EC 20%.
Теперь мы определяем время корреляции пребывания τ _C как время, необходимое для распада C ( t ) с коэффициентом e ³⁵.При T, = 300 K время корреляции пребывания EC составляет от 3 нс до 10 нс, а для DMC оно находится в половинном значении τ _C EC. При T = 300 K время корреляции пребывания EC уменьшается с τ _C = 9,3 нс до 3,0 нс при уменьшении плотности с ρ = 1,3446 г / см ³ до 1,2568 г / см ³. При повышении температуры до T = 400 K значение τ _C становится меньше 1 нс во всем исследованном нами диапазоне плотностей.Для DMC поведение τ _C по отношению к ρ такое же, как и для EC, даже несмотря на то, что τ _C DMC меньше, чем τ _C ЕС для обеих температур. Уменьшение τ _C при уменьшении ρ означает, что разрушение и преобразование сольватной оболочки иона Li ⁺ происходит чаще при уменьшении ρ .Поскольку медленная кинетика динамики сольватации тесно связана с диффузионной динамикой ³⁵, это указывает на то, что чувствительность D на ρ связана с долговечностью сольватной оболочки.
Обсуждение
Повышение подвижности электролитов имеет решающее значение для работоспособности аккумулятора. Обычным способом увеличения подвижности при заданной температуре было увеличение доли линейных карбонатов в бинарных растворителях электролитов ¹⁷.Однако увеличение количества линейных растворителей ограничивается ионным образованием пар солей, вызывая снижение ионной проводимости. Поэтому было очень интересно найти оптимальное соотношение смесей растворителей, обеспечивающее максимальную ионную проводимость. В этом аспекте наши результаты показывают, что плотность электролитов может оказывать сильное влияние на динамику электролитов. Даже влияние плотности может иногда приводить к более впечатляющим результатам, чем соотношение растворителей в смеси.
Наше исследование фундаментальных свойств объемных электролитов показывает, что органические жидкие электролиты, состоящие из ЭК и ДМК, имеют большую чувствительность диффузионной динамики к плотности, чем другие жидкости ²² ^{, 24} ^{, 36}.Хотя небольшое изменение плотности значительно изменяет энергию активации диффузии, оно не вызывает реорганизации сольватационной структуры иона Li ⁺. Скорее, уменьшение плотности вызывает более быструю динамику сольватации как в краткосрочном, так и в долгосрочном масштабе. Это указывает на то, что разрушение и преобразование сольватной оболочки иона Li ⁺ происходит быстро при уменьшении плотности. Уменьшение плотности, то есть увеличение молярного объема, дает больше возможностей для диффузии и больше шансов прервать сольватную оболочку растворителями вне оболочки.Связывание растворителей с катионом обычно является одной из основных причин придания вязкости системе ³⁷ ^{, 38} ^{, 39}. Таким образом, частое преобразование сольватной оболочки будет способствовать увеличению коэффициента диффузии. Это объясняет чувствительность коэффициента диффузии к плотности.
Несмотря на то, что плотность может существенно повлиять на мобильность системы, мы хотели бы отметить, что она не приводит к прямому улучшению производительности батареи. Например, число переноса, доля общего тока, переносимого данной ионной разновидностью, является одним из основных свойств, характеризующих эффективность электролитов ⁴⁰ ^{, 41}.В этом случае число переноса не увеличивается быстро при уменьшении плотности, поскольку константы диффузии как катионов, так и анионов растут с одинаковой скоростью. Наши результаты, однако, указывают на тот факт, что плотность может играть роль в повышении мобильности. Наконец, наше фундаментальное исследование объемных электролитов предложит интригующий момент для понимания и проектирования электролитов литий-ионных аккумуляторов.
Методы
Мы провели обширное молекулярно-динамическое моделирование неводных электролитов литий-ионных аккумуляторов, состоящих из раствора 1 M соли LiPF ₆ в бинарной смеси растворителей EC и DMC.Мы провели все моделирование с помощью пакета моделирования MD, LAMMPS ⁴². Мы реализовали силовое поле OPLS / AA для описания молекулярного взаимодействия растворителей. Мы вычислили дальнодействующие взаимодействия, используя алгоритм частицы-частицы (PPPM). Моделирование выполняется в ансамбле NVT , где N, V  и T — количество молекул, объем и температура соответственно. Линейный размер симулятора составляет от L = 5.От 2672 нм до 5,3872 нм в зависимости от плотности. Во время моделирования мы поддерживали постоянную температуру с помощью термостата Нозе-Гувера. Мы применяли периодические граничные условия во всех трех направлениях окна моделирования. Мы использовали 1 фс в качестве временного шага моделирования.
Мы исследовали соотношение смеси растворителей EC: DMC = 50%: 50% и 20%: 80% (в об.%). Если две системы имеют одинаковый объем и одна не учитывает эффект смешения двух систем, конечные плотности двух смесей растворителей на основе индивидуальных плотностей EC и DMC ¹ ^{, 5} равны ρ = 1.3446 г / см ³ и 1,2677 г / см ³ (включая соль LiPF ₆) для ЕС 50% и ЕС 20% соответственно. Поскольку смешанная плотность бинарных растворителей, используемых в экспериментах, оказывается ниже, чем указанная выше плотность ²¹, мы выбрали еще пять случаев более низких плотностей ? = 1,2568, 1,2709, 1,2852, 1,3028 и 1,3219 г / см ³ для ЕС 50%, чтобы исследовать, как плотность влияет на динамику системы, и сравнить с результатами для смеси растворителей с ЕС 20%.
Электролиты с высокой плотностью энергии для проточных окислительно-восстановительных батарей h3 / Br2, их полибромидный состав и влияние на пределы цикличности батарей
Водородно-бромные проточные батареи окислительно-восстановительного потенциала (H ₂ / Br ₂ -RFB) представляют собой многообещающее решение для стационарного накопления энергии с плотностью накопления энергии до 200 Вт / ч. ⁻¹ . В этом исследовании используются электролиты с высокой плотностью энергии концентрированной бромистоводородной кислоты до 7.7 млн. Конкретные концентрации полибромид-иона (Br _{2 n +1} ^— ; n = 1–3) в электролите при различных состояниях заряда, их влияние на электролитическую проводимость и пределы работы ячейки: исследованы впервые. Концентрации индивидуальных полибромидов в электролитах определяют с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Трибромид (Br ₃ ^— ) и пентабромид (Br ₅ ^— ) преимущественно присутствуют в равных концентрациях во всем диапазоне концентраций.Помимо Br ₃ ^— и Br ₅ ^— , гептабромид (Br ₇ ^— ) присутствует в растворе электролита при более высоких концентрациях брома. Показано, что полибромидные равновесия и их константы Br ₃ ^— и Br ₅ ^— из литературы неприменимы для высококонцентрированных растворов.Электропроводность электролитов зависит в первую очередь от высокой концентрации протонов. Присутствие полибромидов с более высоким содержанием приводит к более низкой проводимости. Растворимость брома непропорционально увеличивается с увеличением концентрации бромида, поскольку полибромиды с более высоким содержанием, такие как Br ₇ ^— или Br ₅ ^— , предпочтительно образуются с увеличением концентрации бромида. Циклические эксперименты с электролитом в отдельной ячейке проводятся с ограничениями из-за проводимости электролита и растворимости брома.На основании этих результатов определены концентрации электролита для потенциальной работы в H ₂ / Br ₂ -RFB в диапазоне 1,0 M < c (HBr) <7,7 M и c ( Br ₂ ) <3,35 M, что приводит к теоретической плотности энергии 196 Вт · ч L ^-1 .
Эта статья в открытом доступе
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?
Измерение локальной плотности поверхностного заряда в растворах электролитов с помощью сканирующего силового микроскопа
Biophys J. 1992 Aug; 63 (2): 578–582.
Max-Planck-Institut für Biophysik, Kennedyallee 70, 6000 Frankfurt a. M. 70, Германия
Эта статья цитируется в других статьях в PMC.
Abstract
Чтобы показать, что локальные поверхностные плотности заряда могут быть измерены с помощью сканирующего силового микроскопа, фиолетовые мембраны, адсорбированные на оксиде алюминия, были отображены в растворах электролитов. Кривые зависимости силы от расстояния были измерены на пурпурных мембранах и на чистом оксиде алюминия со стандартными наконечниками из нитрида кремния. Путем сравнения электростатической силы, измеренной на обоих веществах, плотность поверхностного заряда пурпурных мембран может быть рассчитана на основе известной плотности заряда оксида алюминия.Плотность заряда пурпурных мембран составила -0,05 Кл / м ².
Полный текст
Полный текст доступен в виде отсканированной копии оригинальной печатной версии. Получите копию для печати (файл PDF) полной статьи (1.0M) или щелкните изображение страницы ниже, чтобы просмотреть страницу за страницей. Ссылки на PubMed также доступны для Избранные ссылки .
Изображения в этой статье
Щелкните изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде.
Избранные ссылки
Эти ссылки находятся в PubMed.Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.
Барабас К., Дер А., Данчхази З., Ормос П., Кестхейи Л., Марден М. Электрооптические измерения водной суспензии пурпурной мембраны из Halobacterium halobium. Biophys J., июль 1983 г., 43 (1): 5–11. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Binnig G, Quate CF, Gerber C. Атомно-силовой микроскоп. Phys Rev Lett. 3 марта 1986 г., 56 (9): 930–933. [PubMed] [Google Scholar]
Brouillette CG, Muccio DD, Finney TK.Зависимость теплового разворачивания бактериородопсина от pH. Биохимия. 17 ноября 1987 г .; 26 (23): 7431–7438. [PubMed] [Google Scholar]
Butt HJ. Электростатическое взаимодействие в атомно-силовой микроскопии. Biophys J., 1991, октябрь; 60 (4): 777–785. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Carmeli C, Quintanilha AT, Packer L. Изменения поверхностного заряда в пурпурных мембранах и цикл фотореакции бактериородопсина. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1980, август; 77 (8): 4707–4711. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Эренберг Б., Березин Ю.Поверхностный потенциал на пурпурных мембранах и его односторонность изучены с помощью зонда с резонансным комбинационным красителем. Biophys J. 1984, апрель; 45 (4): 663–670. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Кестхейи Л. Ориентация фрагментов мембраны электрическим полем. Biochim Biophys Acta. 6 июня 1980 г., 598 (3): 429–436. [PubMed] [Google Scholar]
Хорана Г.Г., Гербер Г.Е., Херлихи В.К., Грей С.П., Андерегг Р.Дж., Нихей К., Биман К. Аминокислотная последовательность бактериородопсина. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1979, октябрь; 76 (10): 5046–5050.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Кимура Ю., Фудзивара М., Икегами А. Анизотропные электрические свойства пурпурной мембраны и их изменение во время цикла фотореакции. Биофиз Дж. Март 1984, 45 (3): 615–625. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Кушмитц Д., Гесс Б. О соотношении протонного и фотохимического циклов в бактериородопсине. Биохимия. 1981, 13 октября; 20 (21): 5950–5957. [PubMed] [Google Scholar]
Oesterhelt D, Stoeckenius W. Выделение клеточной мембраны Halobacterium halobium и ее фракционирование на красную и пурпурную мембраны.Методы Энзимол. 1974; 31: 667–678. [PubMed] [Google Scholar]
Oesterhelt D, Tittor J. Два насоса, один принцип: перенос ионов в галобактериях под действием света. Trends Biochem Sci. 1989 Февраль; 14 (2): 57–61. [PubMed] [Google Scholar]
Овчинников Ю.А., Абдулаев Н.Г., Фейгина М.Ю., Киселев А.В., Лобанов Н.А. Структурные основы функционирования бактериородопсина: обзор. FEBS Lett. 1979, 15 апреля; 100 (2): 219–224. [PubMed] [Google Scholar]
Пакер Л., Аррио Б., Йоханнин Г., Вольфин П.Поверхностный заряд пурпурных мембран, измеренный с помощью лазерной доплеровской велосиметрии. Biochem Biophys Res Commun. 18 июля 1984 г .; 122 (1): 252–258. [PubMed] [Google Scholar]
Папп Э., Фричовски Г., Месена Г. Электродихроизм пурпурной мембраны: зависимость от ионной силы. Биофиз Дж. Май 1986, 49 (5): 1089–1100. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Рентал Р. Плотность поверхностного заряда пурпурной мембраны. Biophys J. 1989 Mar; 55 (3): 581–583. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Renthal R, Cha CH.Асимметрия заряда пурпурной мембраны, измеренная по тушению дансильной флуоресценции уранилом. Биофиз Дж. Май 1984, 45 (5): 1001–1006. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Terris BD, Stern JE, Rugar D, Mamin HJ. Контактная электрификация с помощью силовой микроскопии. Phys Rev Lett. 1989 Dec 11; 63 (24): 2669–2672. [PubMed] [Google Scholar]
Статьи из Biophysical Journal любезно предоставлены The Biophysical Society
Метод расчета плотности смешанных растворов сильных электролитов
1
Davis, W., Лоусон, П.С., ДеБруин, Х.Дж., Мрочек, Дж., Активности трех компонентов в системе вода-азотная кислота-гексагидрат уранилнитрата при 25 °, J. Phys. Chem. , 1965, т. 69, стр. 1904.
CAS Статья Google Scholar
2
Очкин А., Гладилов Д., Нехаевский С., Меркушкин А., Коэффициенты активности нитрата уранила и азотной кислоты в смесях, Procedure Chem., 2016, т. 21, стр.87–92.
Артикул Google Scholar
3
Очкин А.В., Меркушкин А.О., Нехаевский С.Ю., Тюпина Е.А. Расчет активности нитрата уранила и азотной кислоты в H ₂ O – HNO ₃ –UO ₂ (NO ₃) ₂ –TBP – разбавитель по правилу Здановского, Радиохимия, 2016, т. 58. С. 280–286. https://doi.org/10.1134/S1066362216030097
CAS Статья Google Scholar
4
Очкин, А.В., Меркушкин А.О., Нехаевский С.Ю., Гладилов Д.Ю. Моделирование активности нитрата уранила и азотной кислоты в смешанных растворах // Радиохимия. . 60. С. 534–540. https://doi.org/10.1134/S1066362218050107
CAS Статья Google Scholar
5
Менделеев Д.И., Дистилляция, в Энциклопедический словарь . СПб .: Брокгауз Ф.А. и Ефрон И.А, 1902, т. 11, стр. 466.
6
Менделеев Д.И., Растворы (Решения), М .: Акад. АН СССР, 1959.
Google Scholar
7
Здановский А.Б., Ляховская Е.И., Щлеймович Р.Е., Справочник по растворимости солевых систем. Л .: Госхимиздат, 1953.
900
. Зависимости в изменении свойств смешанных растворов, Труды соляной лаборатории, Всесоюзный институт Галургии АН СССР (Труды солевой лаборатории Всесоюзного института изучения солей АН СССР). Москва: Акад.АН СССР, 1936, т. 6.
9
Микулин Г.И. и Вознесенская И.Е. Теория смешанных растворов электролитов, подчиняющихся правилу Здановского: I. Растворы двух солей с общим ионом, Вопросы физической химии растворов электролитов , Микулин Г.И. Под ред. Л .: Химия, 1968. С. 304–329.
Google Scholar
10
Микулин Г.И., Вознесенская И.Е. Теория смешанных растворов электролитов, подчиняющихся правилу Здановского: II. Растворы трех солей с общим ионом, Вопросы физической химии растворов электролитов, , Под ред. Микулина Г.И., Ленинград: Химия, 1968, с. 330.
Google Scholar
11
Микулин Г.И. , Вознесенская И.Е. Теория смешанных растворов электролитов, подчиняющихся правилу Здановского. III.Четырехкомпонентные водные взаимные системы, Вопросы физической химии растворов электролитов, , Под ред. Микулина Г.И., Ленинград: Химия, 1968, с.

Разное

Температура электролита, °С	Поправка, г/см³
От –40 до –26	–0,04
От –25 до –11	–0,03
От –10 до +4	–0,02
От +5 до +19	–0,01
От +20 до +30	0,00
От +31 до +45	0,01

Измеренная плотность	Отбор электролита, мл	Доливка электролита, мл	Доливка воды, мл
1,24	252	256
1,25	215	220
1,26	177	180
1,27	122	126
1,28	63	65
1,29
1,30	36		38