Как поднять плотность электролита в аккумуляторе? — Блог

Сегодня без труда можно найти целую кипу материалов о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля. К сожалению, обычный пользователь в 99% случаев наталкивается на советы о доливке или замене электролита. В итоге этот метод закрепляется в памяти, как единственно эффективный, и многие применяют его на практике. В результате вернуть аккумулятор к жизни не получается такими методами ни у кого, и пользователи поголовно покупают новый. Задача этого материала — объяснить простыми словами, что такое плотность, почему она может быть низкой, как её правильно повысить, и как делать не стоит.

1. Что такое плотность электролита?
2. Основные причины низкой плотности электролита
3. Способы поднять плотность электролита

Что такое плотность электролита?

Электролит в АКБ — это растворённая в дистиллированной воде (H₂O) серная кислота (PbSO₄). Плотность воды почти равна 1 г/см³. Если измерить её автолюбительским ареометром, то его поплавок полностью всплывёт, и покажет значение близкое к единице (если вода реально чистая). Плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/см³. Если измерить её тем же ареометром, то его поплавок полностью «утонет» и покажет соответствующее значение.

Плотность электролита — это показатель того, сколько серной кислоты растворено в воде. Чем больше кислоты, тем выше плотность, и наоборот. В исправном аккумуляторе этот показатель может варьироваться в диапазоне 1,11…1,28 г/см³.

Данная цифра зависит от нескольких факторов. В первую очередь, от степени заряженности аккумулятора. Если батарея заряжена на 100%, то плотность составляет 1,26…1,28 г/см³. Соответственно, если разряжена, что называется, в ноль (но не мёртвая совсем), ареометр показывает 1,10…1,11 г/см³. Если же аккумулятор совсем дохлый, например, в нём есть закороченные «банки», то именно в них может быть практически чистая вода без кислоты. То есть, плотность стремится к единице.

Как это работает на практике, и куда «отлучается» кислота из электролита, понижая его плотность? Проще всего это объяснить по вот этой упрощённой дальше некуда формуле:

Pb + PbO + H₂SO₄ — PbSO₄ + H₂0,

где:

Pb — это чистый свинец, из которого сделаны «минусовые» пластины АКБ;

PbO — оксид свинца, или «плюсовые» пластины АКБ;

H₂SO₄ — кислота, которая есть в электролите;

PbSO₄— сульфат свинца, который образуется на пластинах АКБ в виде бело-серых кристаллов;

H₂0 — вода.

Если читать эту формулу слева направо, то мы увидим процесс разряда аккумулятора. Кислота взаимодействует с пластинами, благодаря чему с выводов АКБ мы получаем электроэнергию. На пластинах образуется сульфат свинца в виде кристаллов, а электролит постепенно «теряет» кислоту, превращаясь в воду. Его плотность, соответственно, снижается.

Если читать формулу справа налево, то мы увидим процесс заряда аккумулятора (от генератора или зарядного устройства). Под воздействием электрического тока сульфаты свинца разрушаются, и в электролит возвращается кислота. Его плотность, соответственно, повышается.

Диванные эксперты скажут, что это неполная формула и слишком примитивное объяснение процессов, происходящих в АКБ. И это тот редкий случай, когда они будут правы. Но мы не химики, а автолюбители. И сейчас наша задача — поднять плотность электролита. А изложенной информации более, чем достаточно, чтобы решить эту задачу адекватными методами.

Основные причины низкой плотности электролита

Низкая плотность электролита — это когда в нём недостаточно кислоты. Поплавок ареометра «всплывает», и не «тонет» до зелёной зоны на шкале. Где «прячется» кислота, мы уже знаем — она превращается в сульфат свинца, и откладывается в виде кристаллов на пластинах аккумулятора. Как же поднять плотность, то есть, заставить кислоту «вернуться» в электролит и раствориться в воде?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала выяснить, почему плотность электролита низкая. Если аккумулятор не переворачивали, не роняли, и из него ничего не проливалось — причин может быть только четыре. Рассмотрим их.

Аккумулятор разряжен

Разряд аккумулятора и снижение в результате плотности электролита — это нормальные процессы, благодаря которым мы и можем запускать двигатель. Чем больше энергии отдаёт АКБ, тем больше кислоты превращается в сульфат свинца, и тем сильнее падает плотность в ячейках. По плотности даже можно узнать, на сколько процентов разряжен или заряжен аккумулятор. Поэтому, первая причина низкой плотности — АКБ разряжена или заряжена неполностью (здесь как с наполовину пустым или полным стаканом).

Аккумулятор заряжен неправильно

Многие зарядные устройства имеют крайне примитивную схемотехнику, и заряжают аккумуляторы неправильно. Одни приборы завышают напряжение. Другие не умеют его поддерживать на нужном уровне. Третьи не могут ограничивать зарядный ток. В результате использования таких зарядных устройств аккумуляторы, в принципе, заряжаются. Но не на 100%.

Например, если не ограничивать ток заряда, и он будет слишком большим для конкретной модели АКБ, первая стадия зарядки пройдёт быстрее, чем положено. Но энергии аккумулятор накопит меньше, чем он вообще может. То есть, под воздействием тока не весь сульфат свинца успеет раствориться в воде, и повысить плотность электролита.

Если же в зарядном устройстве отсутствует стабилизация напряжения или оно даёт его слишком высокое, аккумулятор раньше времени начинает «кипеть». «Кипение» электролита — это процесс электролиза, в ходе которого вода распадается на кислород и водород, и эти вещества в газообразном состоянии безвозвратно покидают аккумулятор. В итоге, помимо того, что падает уровень электролита, не успевает подняться до нормы его плотность.

Хотя, если измерить плотность, не доливая сначала потерянную из-за электролиза воду, то ареометр может показать даже завышенные цифры. Также уже здесь, наверное, скажем, что сразу после доливания воды в АКБ измерять плотность бессмысленно. В верхних слоях, откуда мы берём электролит ареометром, будет априори низкая концентрация кислоты. Об этом многие не знают, или забывают, из-за чего преждевременно начинают паниковать.

Всякие дешёвые зарядные устройства, позиционирующиеся, как автоматические, поголовно прекращают процесс зарядки слишком рано. То есть, они не заряжают АКБ до 100%. В результате на пластинах ещё остаётся сульфат свинца, часть кислоты в электролит не возвращается, а значит и плотность его не поднимается до нормы.

Неправильный заряд АКБ — это одна из распространённых причин низкой плотности электролита.

Сульфатация

В принципе, сульфатация в чистом виде — это такой же нормальный процесс для АКБ, как заряд и разряд. Но чаще всего этим термином обозначают так называемую необратимую сульфатацию. Это когда сульфат свинца не разрушается, и часть кислоты не возвращается в электролит. Происходит такое сплошь и рядом, а причин может быть, как минимум, две.

Первая причина, и она более распространена, случается тогда, когда аккумулятор долгое время находится в полностью или наполовину разряженном состоянии. В результате такой эксплуатации кристаллы солей свинца увеличиваются в размерах, и в процессе последующих зарядок разрушаются неполностью. Чем чаще и глубже аккумулятор пребывал в разряженном состоянии, тем больше и твёрже на его пластинах «налипает» нерастворимые или труднорастворимые сульфаты. То есть, часть кислоты не возвращается в электролит, даже если мы заряжаем АКБ правильно. Плотность, соответственно, не поднимается до нормы. А ещё при сульфатации аккумулятор накапливает меньше энергии, а значит снижается его ёмкость. Пусковые токи, кстати, тоже «слабеют».

Вторая распространённая причина сульфатации — это длительная эксплуатация АКБ с низким уровнем электролита. То есть, когда свинцовые пластины, на которых уже, как правило, есть сульфаты, внезапно «оголяются», и долго находятся вне электролита. Понятно, что накопленные в таких зонах сульфаты там и остаются. Более того, чем дольше они там «висят», тем прочнее и труднорастворимее они становятся. В итоге, даже когда мы доливаем воду, чтобы восполнить уровень электролита, пострадавшая от «жажды» часть пластин оказывается уже нерабочей, либо крайне неэффективной.

Сульфатация — это частая причина заниженной плотности электролита.

Неравномерная плотность электролита

Последняя причина низкой плотности, о которой ещё лет 20 назад никто не сталкивался — это неравномерная плотность. На практике проблема выглядит следующим образом. Когда мы заряжаем аккумулятор, плотность электролита, который находится непосредственно возле активной зоны пластин, повышается. Над пластинами же, откуда мы набираем электролит в ареометр, плотность заниженная, так как в этой зоне вышеописанные процессы не проходят.

Раньше это не было проблемой, так как все аккумуляторы поголовно «закипали» даже при нормальном напряжении бортовой сети или ЗУ. Электролит активно бурлил, и нижние его слои смешивались с верхними. В результате плотность электролита выравнивалась по всему объёму ячеек и, набирая его в ареометр, мы получали удовлетворяющие нас показания. Проблема была только в том, что «кипение» является не очень полезным эффектом для АКБ. Как минимум потому, что из электролита в газообразном виде улетучивается водород и кислород, который до этого был водой. В итоге аккумуляторы сплошь и рядом эксплуатировались с низким уровнем электролита, что нехорошо отражалось на их ёмкости и ресурсе.

Сегодня эта проблема решена. Пластины современных АКБ сделаны так, что электролиз («кипение») в них начинается при напряжении, значительно превышающем норму. То есть, при обычном напряжении ЗУ или бортовой сети электролит «не кипит» никогда. Это позволило уменьшить случаи эксплуатации с низким уровнем электролита, и избавило автолюбителей от надобности постоянно доливать в АКБ дистиллированную воду. Более того, часть аккумуляторов и вовсе остались без заливных пробок, и в народе их окрестили необслуживаемыми.

Одну беду побороли, но вторая пришла. Электролит во время правильной зарядки АКБ теперь «не кипит», а значит и не перемешивается. Отсюда и возникает проблема с низкой плотностью. В «дебрях» аккумулятора она, может быть, и нормальная. А вот там, где мы забираем электролит ареометром, она ниже. Более того, если электролит разной плотности так и не смешивается, в аккумуляторе происходит так называемая стратификация. То есть, простыми словами, расслоение электролита. Это тоже проблема, которой раньше не было, а сегодня она уже частично решена.

Способы поднять плотность электролита

Все вышеописанные четыре причины в большинстве случаев — устраняемы. Но это только при условии, что вы знали о них, и своевременно принимали соответствующие меры. Чаще же всего на низкую плотность обращают внимание, когда поднять её адекватными, то есть, естественными методами — сложно или даже невозможно. И тогда люди начинают чудить — сливать электролит, заливать новый, доливать концентрированную кислоту, сверлить необслуживаемые АКБ, чтобы проделать всё вышеперечисленное…

Так делать не стоит. Разве только ради спортивного интереса. Положительного результата эти действия не принесут, и вы, всё равно, купите новый аккумулятор. Если же ещё не поздно, и ваш аккумулятор ещё не отдал концы, плотность электролита можно повысить нормальными методами. С ними вы сейчас и познакомитесь.

Даже если у вас ничего не получится, и всё закончится покупкой нового аккумулятора, вы будете знать, как его правильно эксплуатировать, и уже он то прослужит вам положенные 5…7 лет.

Своевременная зарядка аккумулятора

Это самое главное правило эксплуатации АКБ, которое поможет не сталкиваться никогда с низкой плотностью электролита. Заключается оно в том, что уровень заряда аккумулятора следует стараться поддерживать выше отметки в 65…75%. Как только разрядился больше указанного — подзарядите. Случился глубокий разряд? Как можно быстрее зарядите. Затем выясните и устраните причину, из-за которой батарея высадилась в ноль.

Самый простой способ контролировать уровень заряженности АКБ — это замер напряжения на клеммах. Если мультиметр или бортовой вольтметр показывает меньше 12,30 В — надо подзарядить. Всё просто. Но есть одна важная особенность. Оценивать уровень заряженности АКБ по напряжению можно только после того, как она постоит без дела 8…12 часов. Сразу после зарядки от ЗУ или генератора это делать бессмысленно, так как напряжение всегда будет завышенным и практически ни о чём не говорящим.

Обычно, если аккумулятор «живой», на борту присутствует не менее 14,2…14,7 В, машина ездит каждый день более, чем по часу, на улице не зима, а ток утечки в норме — подзаряжать ничего не приходится. Если же в вашем случае эти условия не выполняются, контролируйте уровень заряженности АКБ по утру хотя бы раз в неделю. Со временем, когда вы проделаете контрольные замеры несколько раз, вы будете на уровне интуиции знать, как часто ваш аккумулятор требует внимания.

Правильная зарядка АКБ

Правильно зарядить аккумуляторную батарею можно только двумя способами. Первый — купить реально толковое зарядное устройство, которое выдаёт нормальное стабильное напряжение, ограничивает ток, не вырубается раньше времени, обманывая, что АКБ заряжена на 100%.

Стоят такие ЗУ недёшево, а среди дорогих попадаются «пустышки». Но хорошие есть. Это точно. Второй способ — подзаряжать аккумулятор при помощи регулируемого блока питания. При таком подходе вы сами будете решать, каким током и напряжением заряжать, и когда прекращать процесс.

Что в случае с хорошими ЗУ, что с регулируемыми блоками питания — оптимальный алгоритм зарядки выглядит следующим образом:

1. На начальной стадии ток не должен превышать 10% от реальной ёмкости^* АКБ (чем ток меньше, тем лучше).
2. Напряжение на клеммах АКБ не должно превышать 14,4 В.
3. Заряжать аккумулятор надо до тех пор, пока при указанном напряжении ток заряда не снизится до 0,1 А.

Для зарядки современных кальциевых АКБ в этот алгоритм следует добавить ещё один шаг, но о нём немного позже.

^*Реальная ёмкость — это те ампер-часы, которые в действительности способен накопить ваш аккумулятор, а не те, что написаны на этикетке. Её можно измерить специальными приборами.

Делается это для того, чтобы не жарить АКБ, на которой написано 60 А*ч, током 6 ампер, когда реально в ней не более 40…50 А*ч. Такое может быть как с новым аккумулятором, и гарантированно есть, если ему несколько лет.

Десульфатация или тренировка

Десульфатация или тренировка (что одно и то же) — это принудительное разрушение сульфатов свинца, которые не растворяются в ходе нормальной зарядки АКБ. Достигается несколькими методами, в частности, путём зарядки малыми токами, циклических зарядов-разрядов, а также зарядкой с кратковременной разрядкой. К сожалению, к десульфатации прибегают уже тогда, когда она аккумулятору, как мёртвому припарки. То есть, когда кристаллы сульфата свинца настолько «бронированные», что разрушить их не может даже самое умное в мире зарядное устройство.

Как выполнить десульфатацию, если у вас в наличии нет «умной» зарядки, но есть регулируемый блок питания или ЗУ с регулировками напряжения и тока? Самый простой способ представляет собой последовательность следующих шагов:

1. Ограничьте ток заряда до 5% от реальной ёмкости АКБ (опять же, чем ток меньше, тем лучше, но процесс затянется по времени).
2. Напряжение должно быть не более 14,4 В.
3. Подготовьте обычную (не светодиодную) 12-вольтовую лампу с проводами.
4. Заряжайте АКБ, не превышая указанные напряжение и ток.
5. Раз в 10…30 минут (как позволяет время и желание) нагружайте на 3…5 минут АКБ лампой.
6. Продолжайте заряд, пока при напряжении 14,4 В ток заряда не снизится до 0,1 А.
7. Разрядите АКБ и повторите весь цикл ещё разок-другой (если сульфатация жёсткая, что видно по светло-серым пластинам).

В принципе, положительные результаты даёт даже тренировка без лампочки. То есть, обычная зарядка пониженными токами, затем разрядка и повторение процедуры. Как правило, при каждой следующей зарядке процесс будет проходить заметно дольше. Это означает, что сульфатов стало меньше, и батарея способна накапливать больше энергии (повышается ёмкость).

Если десульфатация увенчалась успехом, то и плотность неминуемо повысится. При этом всё, что придётся доливать в АКБ, это исключительно дистиллированную воду. И то, только если в этом есть необходимость.

Перемешивание электролита

Проблема эта многим известна и достаточно легко устраняется без танцев с бубном. Одни производители частично решили её внесением новшеств в конструкцию АКБ. В таких аккумуляторах есть элементы, способствующие перемешиванию электролита во время движения автомобиля. Производители кальциевых АКБ предлагают в прилагаемых инструкциях смешивать электролит принудительным «кипячением». На последнем и остановимся.

Чтобы перемешать более плотный электролит с менее плотным, надо заставить его немного «покипеть». Поскольку «кипение» в данном случае вызывается ничем иным, как электролизом (а не нагревом, как в случае с приготовлением пищи), его и будем провоцировать.

Делается правильно это следующим образом:

1. Заряжайте АКБ током 10% от реальной ёмкости.
2. Не превышайте напряжение 14,4 В.
3. Дождитесь, когда при напряжении 14,4 В ток заряда снизится до 0,1 А (первые три шага — это обычный цикл зарядки АКБ).
4. Повысьте напряжение заряда до 15,5…16,1 В.
5. Ток, при этом, не должен превышать 5% от ёмкости (для 60-ки 3 А).
6. Контролируя температуру АКБ, заряжайте в таком режиме 20…40 минут.
7. Проверяйте плотность электролита.

Если на аккумуляторе есть цветовой индикатор, то до пункта три включительно он, как правило, будет оставаться красным. Это означает, что плотность в верхних слоях АКБ не дотягивает до нормы, хотя возле пластин она, скорее всего, уже в норме. После шагов 4-5-6 индикатор позеленеет, что укажет на успешное перемешивание и выровнявшуюся плотность. Только после этого есть смысл измерять её ареометром. До «кипячения» плотность всегда будет заниженной.

Перемешаться электролит в заряженной аккумуляторной батарее может и без «кипячения» описанным способом. Плотность часто выравнивается после поездки по не очень ровным дорогам, в тот же день, или к следующему утру (индикатор внезапно зеленеет). Тем не менее, трясти АКБ в руках, чтобы смешать принудительно электролиты разной плотности, ни в коем случае нельзя. Но это уже другая история.

Итоги

Как видите, материал подошёл к концу, и в нём нет ни одного совета доливать в АКБ свежий электролит или концентрированную серную кислоту. Доливать нужно только воду, и то, если в этом есть необходимость. Если же вам ничего из вышеописанного не помогло поднять плотность, значит вашему аккумулятору пришёл конец. Вы, конечно, можете попробовать заменить электролит, долить кислоты, посверлить корпус необслуживаемой батареи, залить в АКБ воду с содой и многое другое, что советуют на просторах Интернета. Это всё будет очень интересно и познавательно, но от покупки нового аккумулятора подобные мероприятия не спасут.

Какая плотность электролита в акумуляторе должна быть зимой и летом

Для запуска двигателя внутреннего сгорания необходима аккумуляторная батарея. От ее эксплуатационных характеристик зависит то, как быстро и уверенно заведется автомобиль в любое время года и при любых внешних факторах. Достаточно распространенными являются обслуживаемые модели АКБ, в которых автовладелец может самостоятельно корректировать физико-химические параметры.

Основным параметром, влияющим на работу данного прибора, является плотность электролита. Правильно меняя ее значение, получится продлить срок службы электроприбора. Однако, плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом отличается, ведь внешние температурные условия по-разному воздействуют на химические вещества.

Содержание

• 1 Работа АКБ
• 2 Химические процессы
• 3 Инструментарий для операции
• 4 Подготовительные операции
• 5 Изменение плотности
• 6 Полная замена раствора
• 7 Правильный выбор батареи
• 8 Эксплуатация в зимний период
• 9 Заключение

Работа АКБ

Латинский перевод слова «аккумулятор» означает «накапливать», так как прибор имеет возможность набирать и сохранять электроэнергию. Ее АКБ использует для запуска силовой установки автомобиля. Генератор, также способен запитывать электроэнергией систему, но он не в состоянии накапливать ее, так как после остановки вращения ротора процесс подачи тока от генератора прекращается.

Кроме запуска мотора на аккумуляторную батарею возложена функция по поддержанию работоспособности сигнализации при выключенном двигателе и аварийное электропитание в том случае, если генератор по каким-либо причинам отказывается работать.

Для обеспечения работоспособности всех функций необходимо поддерживать достаточный заряд батареи, а также знать, как поднять плотность электролита в аккумуляторе при необходимости.

Химические процессы

Прежде чем определять, какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе, необходимо знать, что это за вещество, и из чего оно состоит. За счет качественного электролита удается удерживать нужный заряд батареи в течение долгого времени. В состав такого раствора входит дистиллированная вода и серная кислота.

Состав аккумуляторной батареи

Замеры плотности в обслуживаемых аккумуляторах проводятся специальным прибором – ареометром. Процедура должна осуществляться при нормальных температурных условиях (от +22 до +25^{С), тогда показания будут максимально верными. Нежелательно допускать превышения допустимых параметров по плотности, так как это способствует усилению коррозионных процессов. Однако, и чрезмерно низкая плотность относится к негативным факторам, ведь во время морозов слабоплотный электролит просто превратится в лед.}

Если аккумулятор разряжен, то это способствует понижению плотности электролита, поэтому проверка плотности электролита в аккумуляторе в зимний период должна проводиться чаще, чем в теплое время года. Также необходимо поддерживать высокий уровень заряда зимой, чтобы обеспечить достаточную плотность.

Нужно знать, что при низкой плотности электролита в первую очередь проводится подзарядка с помощью внешнего прибора.

Обеспечить требуемое количество кислоты в растворе можно самостоятельно в домашних условиях. Нужен определенный набор инструментов и аккуратность в исполнении, так как кислота является опасным и чрезвычайно активным веществом.

Инструментарий для операции

Текущее значение плотности определяется с помощью ареометра. Стоимость качественного прибора 2-5 $ в любом интернет-магазине или ближайшем автомагазине. Желательно в наличии иметь тарированный стеклянный стакан и среднюю по размерам медицинскую грушу. Расходными материалами являются дистиллированная вода и серная кислота.

Алгоритм достаточно простой для тех, кто не знает, что делать, если низкая плотность электролита в аккумуляторе. В некоторых случаях пригодится внешнее зарядное, дрель, пищевая сода и паяльник. Сохранить руки в безопасности при работе с кислотой помогают защитные резиновые перчатки.

Нужно знать, что бытовые китайские перчатки из латекса для работы с кислотой не подойдут, так как они вступают в химическую реакцию и приводят к нежелательным последствиям.

Подготовительные операции

Если работа с аккумулятором проводится зимой, то понадобится занести его в отапливаемое помещение и выдержать несколько часов для выравнивания его температуры с окружающей средой. После этого батарею можно заряжать. Предварительно зачищают контактные поверхности наждачной бумагой от оксидной пленки и замеряют мультиметром уровень заряда. При необходимости проводим зарядку до рабочего значения 12,6 В.

Когда АКБ готова, то проводим замер с помощью ареометра. Для этого откручиваем крышки, закрывающие шесть банок батареи. Ареометр необходимо опускать в каждую из них поочередно и ожидать пока не всплывет поплавок, чтобы по шкале замерять плотность. Нужно знать, что зимние значения плотности электролита должны быть выше летних показаний.

Изменение плотности

Устанавливать этот параметр для своего аккумулятора необходимо, учитывая сезонность и регион эксплуатации. Средняя плотность в заряженной АКБ обычно составляет 1,26-1,27 г/мл.

Нужно знать, что не допускается разбег значений плотности электролита между банками более чем на 0,1 г/мл.

Замер плотности ареометром

Значение можно брать из таблицы:

Регион и сезонность	Значение плотности заливаемого электролита	Параметр плотности из АКБ
Лето	1,25	1,27
Зима	1,28	1,30
Северный регион	1,28	1,30
Южный регион	1,24	1,26

Для выкачивания жидкости из каждой банки пользуемся медицинской грушей. На следующем этапе заливаем новый разбавленный раствор в том же объеме, который соответствует выкачанному из каждой емкости. После наполнения банок закрываем их и слегка покачаем АКБ.

Теперь еще раз нужно замерять данные ареометром. Если результат не соответствует требуемому, то снова все сливаем и выравниваем показания с помощью дистиллированной воды.

Когда плотность падает до критических значений, ниже 1,20 г/мл, то необходимо доливать кислоту, которую продают в специализированных автомагазинах. Ее плотность составляет 1,84 г/мл, а процесс доливки осуществляется таким же способом, с помощью груши и мерной емкости.

Нужно знать, что при попадании кислоты на открытые участки кожи немедленно надо промыть это место проточной водой, чтобы минимизировать последствия химического ожога.

Полная замена раствора

Абсолютно низкая плотность электролита, менее 1,1 г/мл, не допускается, особенно в холодное время года. В таком случае его необходимо его полностью заменить. Перед этим процессом полностью разряжаем батарею. Часто для этого на клеммы подсоединяют лампочку накаливания на 12 В. По ее уровню накала можно увидеть степень разряженности.

Откачиваем всю жидкость из банок и закрываем крышки с достаточным натягом. Кладем АКБ на бок и высверливаем отверстия 3-4 мм в дне каждой емкости для скачивания остатков.

Долив дистиллированной воды

При помощи дистиллята промываем емкость от остатков кислоты, а затем запаиваем технологические отверстия. Делается латка при помощи кислотоустойчивого пластика, который берется от старой батареи. Закончив герметизацию, заливаем подготовленный раствор во все банки.

Нужно знать, что раствор готовится добавлением кислоты в воду, а не наоборот!

Правильный выбор батареи

Срок службы аккумуляторной классической батареи составляет 3-5 лет в зависимости от компании изготовителя и условий эксплуатации. Важно ухаживать за батареей во время приближения холодов, чтобы обеспечить ее качественную работу.

Емкость АКБ подбирается согласно рекомендаций автопроизводителя. Желательно не устанавливать аккумулятор избыточной емкости, так как он быстрее выйдет из строя. Это связано с его постоянной недозаряженностью. Слишком слабый по емкости также будет слабоэффективным при старте двигателя, особенно дизельного. Средним показателем считается 55-65 А*ч.

Обслуживаемые батареи нуждаются в регулярной проверки уровня жидкости, который необходимо осуществлять не реже двух раз в год. Для доливки применяется дистиллированная вода, которую можно возить с собой в автомобиле.

Частая езда по некачественной дороге приводит к встряске, что является негативным фактором для АКБ. Потребуется надежно зафиксировать батарею, чтобы не повредились пластины.

Эксплуатация в зимний период

Холодный сезон является наиболее проблемным периодом для плотности аккумулятора. В это время ее показатель может значительно занижаться, особенно если авто храниться в холодном гараже или на открытой стоянке. Снизить влияние внешних факторов помогают специальные устройства – термокейсы, которые укутывают всю батарею. Также можно применять универсальное одеяло для подкапотного пространства.

Термокейс для аккумулятора

Поможет эксплуатации АКБ зимой и применение более жидких моторных масел, например, синтетических или полусинтетических марок. Пониженная вязкость обеспечит меньшее сопротивление, которое преодолевается стартером, запитанным от аккумулятора.

Слишком низкая температура для европейского региона, например, менее -20^{С должна выработать привычку у водителя не сразу заводить мотор. Сначала на несколько секунд включаются фары в режиме дальнего света, чтобы «запустить» химические процессы в банках. Стартер при таких условиях не рекомендуется долго прокручивать, ведь более 20-30 сек иногда хватает для того, чтобы до конца разрядить батарею.}

Если автомобиль имеет долгие перерывы при зимней эксплуатации, то необходимо забирать АКБ в отапливаемое помещение и хранить ее в заряженном состоянии. Для этого понадобится периодически контролировать уровень заряда с помощью мультиметра.

Заключение

Установить необходимую плотность электролита в АКБ по силам даже начинающим автомобилистам. Главное проявлять аккуратность и внимательность во время работы с раствором кислоты. Для длительной работы АКБ необходимо соблюдать правила эксплуатации, обеспечивающие нормальное и стабильное протекание физико-химических процессов в аккумуляторе.

Интересное по теме:

загрузка…

какой должен быть и как проверить, что делать если уровень низкий

Аммумуляторный электролит – раствор из дистиллированной воды и серной кислоты, который заливается в определенной пропорции в емкость батареи (АКБ). Уровень электролита в автомобильном аккумуляторе должен быть в норме, иначе возможны проблемы с работой оборудования и преждевременный выход АКБ из строя. Процедура замера проводится в домашних условиях, специальных приспособлений не требуется.

Особенности устройства АКБ, назначение электролита

Аккумулятор состоит из пластикового корпуса, пластин из свинца с разной полярностью и электролита, в который погружены рабочие элементы. В пластинах имеются токоотводящие свинцовые решетки. В основе работы батареи лежат окислительно-восстановительные реакции между раствором и пластинами с положительным и отрицательным зарядом. Серная кислота играет основополагающую роль в электротехнических процессах, которые проходят в устройстве. От плотности вещества зависит напряжение, температура замерзания, степень заряда АКБ.

Различают обслуживаемые и необслуживаемые аккумуляторы. В первом типе устройств техническую жидкость можно заменить, во втором – по исчерпанию ресурса работы аккумулятор подлежит утилизации. При отсутствии специальных инструментов, в домашних условиях можно только контролировать отметку электротехнической жидкости. Для замены электролита следует обратиться на станцию технического обслуживания автомобилей. Перед поездкой необходимо провести осмотр электрооборудования – возможны подтеки жидкости и повреждения корпуса батареи.

Определение уровня и плотности электролита

Контроль рекомендуется проводить при полном заряде батареи. АКБ необходимо достать из автомобиля и поместить на ровную поверхность. Методика проведения контроля зависит от типа аккумулятора. Как проверить уровень электролита в АКБ обслуживаемого типа:

1. Протереть корпус оборудования сухой ветошью.
2. С помощью плоской отвертки открутить верхние пробки банок.
3. Визуально оценить уровень – заглянуть в емкость, жидкость должна закрывать расположенные в АКБ пластины. Если на корпусе имеются отметки Min и Max, необходимо ориентироваться на них.
4. Поместить в отверстие мерный инструмент до упора, трубку закрыть пальцами.
5. Оценить высоту раствора в трубке – в норме – 10-12 мм. Процедуру повторить со всеми банками.
6. Для определения плотности используется ареометр. Прибор опускают в аккумуляторную банку и с помощью груши набирают раствор. Нужно провести контроль во всех банках и вывести среднее значение показателя. В норме параметр составляет 1,29-1,3 г/см³.

Если аккумулятор необслуживаемый, проверка осуществляется с помощью специального индикатора, расположенного на корпусе прибора. Уровень электролита в аккумуляторе в норме, если цвет индикатора зеленый. Если цвет изменился, действия необходимо производить в соответствии с инструкцией производителя: зарядить батарею или добавить дистиллированную воду. Если на аккумуляторе имеются наклейки GEL или AGM, герметичный бак не рекомендуется вскрывать.

Примерный объем электротехнической жидкости в зависимости от емкости аккумулятора:

Емкость, Ач	Объем, л
55	2,5
60	3
62	3,5
65	4
75	4,4
90	4,8
190	10

Рекомендации экспертов

При низком и высоком показателе электротехнической жидкости возможны проблемы с эксплуатацией аккумулятора. При высоком уровне происходит повышение давления, жидкость закипает над пластинами и выходит из пробок. На корпусе появляется налет серого цвета, окисляются клеммы. При низком уровне вследствие малого количества жидкости происходит сульфация пластин, АКБ выходит из строя. При оголении пластин уменьшается емкость батареи, что приводит к проблемам с запуском двигателя автомобиля.

В процессе эксплуатации аккумулятора испаряется вода, количество серной кислоты остается прежним. Эксперты не рекомендуют доливать в банки электролит, допускается только полная замена содержимого. Какие действия необходимо предпринять:

1. При низком уровне электролита и плотности выше нормы – долить дистиллированную воду в каждую банку аккумулятора. Нельзя использовать водопроводную или минеральную воду – наличие посторонних примесей снизит ресурс работы оборудования.
2. При нормальном уровне и низкой плотности – часть вещества отобрать из банок и долить воду.
3. Если на заряженной АКБ низкая плотность электролита, необходима замена вещества – грушей нужно откачать старую жидкость и залить новую.

Если показатель регулярно падает, необходимо проверить работу электрооборудования. Возможна неисправность реле-регулятора, которая приводит к повышению напряжения на клеммах и быстрому испарению электролита. При сильном нагревании АКБ появляются брызги от выкипающей жидкости, есть риск повреждения оборудования.

Важно!

Серная кислота – едкое вещество, работать с АКБ необходимо в средствах индивидуальной защиты. Работы проводят после отключения батареи.

Уровень электролита в аккумуляторе влияет на работоспособность автомобиля, срок и частоту обслуживания устройства. Регулярный контроль показателя поможет продлить срок службы АКБ и избежать внезапных поломок в дороге.

Литий-ионные аккумуляторы, Часть 5: Электролиты

Электролит часто является недооцененным компонентом литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов. Они просто обеспечивают электрический путь между анодом и катодом, который поддерживает ток (на самом деле, ионный) поток. Но электролиты являются ключом к характеристикам аккумуляторов, и ожидается, что достижения в области химии электролитов станут важным событием, ведущим к созданию высокоэффективных, безопасных и недорогих литий-ионных аккумуляторов для будущих поколений электромобилей, хранения энергии в масштабе сети и другие крупные системы. В зависимости от конструкции аккумулятора это может быть жидкий или пастообразный материал. Твердые электролиты могли бы повысить плотность энергии и безопасность ионов лития, но они еще не готовы к коммерциализации. В этом разделе часто задаваемых вопросов рассматриваются электролиты, широко используемые в настоящее время, и рассматриваются усовершенствованные электролиты, находящиеся в стадии разработки, включая твердотельные и гибридные твердотельные электролиты.

Литий-ионные аккумуляторы состоят из анода и катода на основе различных окислительно-восстановительных химических пар с электролитом и сепаратором между ними. Электролит проводит ионы, а не электроны, через сепаратор и между анодом и катодом (рис. 1) . Электролиты могут принимать различные формы, причем растворенные соли являются наиболее распространенной формой. Растворитель является ключевым компонентом электролита. Водные электролиты имеют высокую проводимость (σ), обычно σ = ~1 Симен/см (См/см), но имеют относительно небольшие окна электрохимической стабильности около 1,25 В. Электролиты на основе неорганических растворителей имеют меньшую электропроводность с σ < 100 мСм/см, но предлагают более широкие окна стабильности 4 В и более. Кроме того, органические растворители более дороги по сравнению с водными растворами. Иногда используют твердый неорганический или полимерный электролит, но с гораздо меньшей электропроводностью; σ <0,1 мСм/см при комнатной температуре.

Рисунок 1: Электролит переносит положительно заряженные ионы через сепаратор между катодом и анодом. (Изображение: Dragonfly Energy)

Различные химические составы первичных (неперезаряжаемых) и вторичных (перезаряжаемых) батарей основаны на разных электролитах. Серная кислота служит электролитом в большинстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Обычные щелочные первичные элементы используют гидроксид калия в качестве электролита. Соли, такие как гексафторфосфат лития (LiPF6), обычно используются в качестве электролитов в литий-ионах.

Твердые электролиты для твердых литий-ионных аккумуляторов
Твердые электролиты, изготовленные из керамики, такой как оксиды лития и металла, обещают более высокую плотность энергии и не воспламеняются, что повышает безопасность по сравнению с жидкими электролитами. Помимо риска возгорания, жидкие электролиты могут быть очень реакционноспособными, что приводит к побочным реакциям с электродами, что приводит к снижению емкости батареи с течением времени, что называется снижением емкости. Ожидается, что батареи с твердотельными электролитами не будут испытывать снижения емкости. Также ожидается, что твердотельные электролиты позволят создать литий-металлический анод большой емкости, который значительно повысит удельную энергию и мощность, а также срок службы ионов лития. Разработка твердотельных электролитов сложна и требует материала с рядом эксплуатационных характеристик:

#1 Высокая ионная проводимость в сочетании с высокой устойчивостью к электронам
#2 Высокая способность переноса катионов для поддержки высоких уровней мощности
#3 Широкий диапазон электрохимической стабильности для надежной работы
#4 Высокая термическая стабильность и высокая механическая прочность
#5 Easy и низкая себестоимость производства

Коммерчески жизнеспособный материал еще предстоит разработать: Твердотельные электролиты на основе неорганических материалов обладают высокой ионной проводимостью и хорошей механической прочностью. Полимерные электролиты гибкие, их легче обрабатывать, они сохраняют хороший контакт с электродами, снижая межфазное сопротивление. Но у каждого подхода есть свои проблемы: неорганические твердотельные электролиты могут иметь плохой контакт с электродами (так называемое сопротивление границ зерен), не обладать химической и электрохимической стабильностью, иметь тенденцию быть относительно дорогими и хрупкими. Хрупкость представляет собой серьезную проблему, поскольку неорганические твердотельные электролиты не могут компенсировать изменения объема электродов во время заряда и разряда. Полимерные твердотельные электролиты могут устранить многие ограничения производительности неорганических твердотельных электролитов. Тем не менее, они имеют очень низкую ионную проводимость, что делает их неспособными поддерживать скорости заряда и разряда, необходимые для практических литий-ионных конструкций.

Пока выбор лучшего твердотельного электролита не сужен; ведутся исследования десятков вариантов твердотельных электролитов, включая сульфиды, оксиды, фосфаты, полиэфиры, полиэфиры, полиуретаны и многие другие. В настоящее время полимеры легче обрабатывать, чем керамику, и их производство дешевле. Керамика может работать при более высоких температурах и больше подходит для суровых условий окружающей среды.

Ожидается, что ионы лития, использующие твердотельные электролиты, будут иметь очень низкую скорость саморазряда, что позволит хранить энергию в течение многих лет с незначительными потерями. Однако срок службы современных материалов составляет всего около трех лет, что делает их непрактичными практически во всех областях применения. Исследования продолжаются из-за большой выгоды, ожидаемой от разработки жизнеспособного твердотельного электролита:

Плотность энергии будет выше, поскольку твердотельные батареи более чем на 80% тоньше и имеют более высокое напряжение разложения, чем современные литий-ионные. Высокая плотность энергии позволит электромобилям (EV) преодолевать большие расстояния и сократит количество зарядных станций, необходимых для обеспечения работы электромобилей.

Так как твердотельные батареи не имеют жидкого электролита, который нагревается во время быстрой зарядки, поэтому возможна более быстрая зарядка. Ожидается, что быстрая зарядка в сочетании с более высокой плотностью энергии повысит конкурентоспособность будущих поколений электромобилей.

Твердотельные электролиты обеспечивают безопасную работу . Современные жидкие электролиты легко воспламеняются и требуют многочисленных мер безопасности для обеспечения надежной работы. Твердотельные аккумуляторы по своей природе безопасны с очень низким риском возгорания, и их можно эксплуатировать при более высоких температурах по сравнению с литий-ионными на основе жидких электролитов.

Снижение стоимости возможно при использовании твердотельных батарей. Жидкие литий-ионные аккумуляторы стоят около 220 долларов за кВтч. Хотя ожидается, что она будет продолжать снижаться, темпы снижения затрат ограничены зависимостью от использования дефицитных материалов, таких как кобальт. Ожидается, что в твердотельных батареях не будут использоваться дефицитные или редкие материалы. Использование твердотельного электролита устранит компонент сепаратора, что еще больше упростит конструкцию аккумуляторов, снизит стоимость литий-ионных аккумуляторов и сделает их более привлекательными для использования в электромобилях и крупномасштабных системах хранения энергии.

Твердые варианты
Один многообещающий твердотельный электролит изготовлен из лития, скандия, индия и хлора (рис. 2) . Он имеет высокую ионную проводимость и низкую электронную проводимость. Он имеет окно с высокой электрохимической стабильностью, которое может поддерживать разработку твердотельного литий-иона, который может работать без значительной потери емкости в течение более ста циклов при высоком напряжении (выше 4 В) и тысяч циклов при более низком напряжении. Хлоридные характеристики этого электролита позволяют ему работать при напряжении более 4 В, что делает его пригодным для использования с наиболее распространенными катодными материалами, используемыми в современных литий-ионных конструкциях.

Рис. 2: Электролиты на основе хлора могут улучшить характеристики твердотельных ионов лития. (Изображение: Аргоннская национальная лаборатория)

Большинство предыдущих разработок твердотельных электролитов были сосредоточены на сульфидах, с которыми легче работать, но они имеют более низкий диапазон электрохимической стабильности и разлагаются при напряжении выше 2,5 В. Для работы при более высоких напряжениях сульфиды требуют изолирующего покрытия. на катоде, что снижает проводимость системы. Замена сульфида хлоридом устраняет эту проблему.

В дополнение к оптимизации характеристик твердотельного электролита важным фактором является оптимизация интерфейса между электролитом и слоями анода и катода. Один из подходов заключается в использовании специальных покрытий, что увеличивает технологические процессы и стоимость.

Был предложен альтернативный метод, требующий удаления всего углекислого газа (CO2), присутствующего при спекании материалов батареи. Поскольку твердотельный электролит, анод и катод изготовлены из различной керамики, присутствие даже небольшого количества СО2 может значительно снизить производительность интерфейсов между электролитом и анодом и катодом. Работа продолжается в различных аспектах составов и изготовления твердотельных электролитов. Гибридные электролиты могут стать краткосрочной альтернативой.

Гибридные электролиты
Недавно предложенный способ устранения ограничений производительности неорганических и полимерных твердотельных электролитов заключается в гибридизации двух или более элементов. Разработка коммерчески жизнеспособного гибридного твердотельного электролита (HSE) могла бы преодолеть недостатки как неорганических, так и полимерных технологий, сочетая сильные стороны каждой технологии (рис. 3) .

Рисунок 3: Сравнение производительности полимерных, неорганических и гибридных твердых электролитов. (Изображение: Frontiers in Energy Research)

Как и в случае со всеми твердотельными электролитами, разработка HSE является сложной задачей, и коммерческое решение еще впереди. HSE имеют лучшую ионную проводимость, чем большинство полимерных электролитов, но она все же слишком низкая. Кроме того, HSE страдают плохой межфазной стабильностью (снижение надежности) и высоким межфазным сопротивлением (снижение скорости заряда/разряда), что значительно ограничивает производительность литий-ионных аккумуляторов на основе HSE.

Краткое описание
Литий-ионные аккумуляторы с различными жидкими электролитами обеспечивают хорошее сочетание производительности и безопасности. Но стоят они относительно дорого. Новые типы электролитов потребуются для улучшения производительности литий-ионных аккумуляторов, снижения затрат и повышения безопасности. В настоящее время предпринимаются многочисленные усилия по разработке твердотельных электролитов, которые обещают литий-ионы с более высокой плотностью энергии, более быстрой зарядкой, более безопасной работой и более низкой стоимостью. Появление HSE обещает ускорить разработку твердотельных литий-ионных аккумуляторов.

Ссылки
Предотвращение выбросов CO2 повышает термическую стабильность на границе электролита Li7La3Zr2O12 со слоистыми оксидными катодами, передовые энергетические материалы Разработки и вызовы в области гибридных твердых электролитов для литий-ионных аккумуляторов, передовые позиции в исследованиях в области энергетики
Ученые открыли новый электролит для твердотельных литий-ионных аккумуляторов, Аргоннская национальная лаборатория
Что такое аккумуляторный электролит и как он работает?, Dragonfly Energy

 

Транспортировка литиевых батарей | PHMSA

Литиевые элементы и батареи питают бесчисленное количество устройств, поддерживающих повседневную жизнь, от портативных компьютеров, беспроводных инструментов, мобильных телефонов, часов до инвалидных колясок и автомобилей. Наше общество стало зависеть от литиевых элементов и батарей для более мобильного образа жизни. Сегодняшние литиевые элементы и батареи обладают большей энергоемкостью, чем когда-либо, что приводит к неуклонному росту количества мощных устройств на рынке. С увеличением плотности энергии возникает больший риск и необходимость управлять им. Грузоотправители играют важную роль в снижении этого риска и предотвращении инцидентов, включая пожары на борту самолетов или других транспортных средств.

Литиевые батареи классифицируются как опасный материал в соответствии с Правилами обращения с опасными материалами Министерства транспорта США (HMR; 49 C.F.R., части 171-180). HMR применяется к любому материалу, который, по мнению DOT, может представлять необоснованный риск для здоровья, безопасности и имущества при коммерческой транспортировке. Литиевые батареи должны соответствовать всем применимым требованиям HMR, когда они предлагаются для перевозки или транспортируются по воздуху, шоссе, железной дороге или воде.

Почему литиевые батареи регулируются на транспорте?

Риски, связанные с литиевыми элементами и батареями, как правило, зависят от их типа, размера и химического состава. Литиевые элементы и батареи могут представлять как химическую опасность (например, коррозионно-активные или легковоспламеняющиеся электролиты), так и опасность поражения электрическим током. В отличие от стандартных щелочных батарей, большинство производимых сегодня литиевых батарей содержат легковоспламеняющийся электролит и обладают невероятно высокой плотностью энергии. Они могут перегреться и воспламениться при определенных условиях, таких как короткое замыкание, физическое повреждение, неправильная конструкция или сборка. После возгорания возгорание литиевых элементов и батарей может быть трудно потушить. Дополнительные, хотя и нечастые, события могут привести к тепловому выходу из строя литиевых элементов и батарей, цепной реакции, ведущей к резкому выбросу накопленной энергии и горючего газа. Этот тепловой выброс может распространяться на другие батареи или горючие материалы поблизости, что может привести к крупномасштабным тепловым событиям с серьезными последствиями.

Литиевые батареи представляют опасность возгорания, даже если они больше не используются в потребительском оборудовании/продуктах. Поврежденные, дефектные или отозванные аккумуляторы имеют большую вероятность короткого замыкания, выделения тепла или даже возгорания, чем неповрежденные литиевые аккумуляторы. Любой, кто предлагает бывшую в употреблении литиевую батарею для утилизации или переработки, должен, в дополнение к обеспечению защиты клемм от короткого замыкания, полностью оценить потенциал пожарной опасности при транспортировке.

В информационном бюллетене по безопасности обсуждаются основные требования к подготовке упаковок использованных батарей для утилизации или переработки, а также выделяются дополнительные ресурсы для получения дополнительной информации.

Полное уведомление о безопасности можно просмотреть по адресу: https://www. phmsa.dot.gov/training/hazmat/safety-advisory-notice-transportation-lithium-batteries-disposal-or-recycling.

Дополнительные ресурсы DOT для переработчиков/операторов сбора/перевозчиков:

Руководство по литиевым батареям для грузоотправителей

Веб-академия устойчивого управления материалами (SMM) Веб-семинар – Безопасная транспортировка литиевых батарей: что нужно знать в 2021 году

Информация OSHA

Управление по охране труда и здоровья (OSHA) поддерживает веб-сайт, посвященный ресурсам по утилизации батарей: https://www.osha.gov/green-jobs/recycling/batteries

Информация EPA

Агентство по охране окружающей среды (EPA) поддерживает веб-сайт, посвященный ресурсам по утилизации аккумуляторов: https://www.epa.gov/recycle/used-lithium-ion-batteries. Кроме того, EPA поддерживает часто задаваемые вопросы: https://www.epa.gov/recycle/used-household-batteries

Частные лица и домашние хозяйства

Частные лица должны утилизировать бытовые литиевые батареи через соответствующие каналы утилизации и никогда не должны выбрасывать литиевые батареи в мусор или в общую переработку из соображений безопасности. Переработчики электроники или центры сбора/сбора металлолома в вашем регионе можно найти в Интернете. Некоторые продуктовые магазины, магазины товаров для дома, крупные магазины и магазины бытовой электроники предлагают услуги по переработке литиевых батарей. Кроме того, ваш местный отдел твердых отходов может предложить программу сбора литиевых батарей или проводить регулярные мероприятия по сбору отходов. Производитель вашего электронного устройства может также предложить программу почтовой рассылки. Если вы используете программу доставки по почте, вы должны соблюдать все требования USPS (для почтовых отправлений USPS) или DOT (для отправлений другими перевозчиками). Организатор вашей почтовой программы должен предоставить вам рекомендации по отправке в соответствии с требованиями USPS и/или DOT.

Вы можете обратиться к веб-странице Агентства по охране окружающей среды, посвященной бытовым батареям, для получения дополнительной информации и советов по поиску подходящих каналов утилизации в вашем регионе: https://www. epa.gov/recycle/used-household-batteries

Независимо от того, перевозите ли вы один аккумулятор, комплект аккумуляторов на поддонах или устройство с питанием от аккумулятора, безопасность посылки и тех, кто будет обращаться с ней в пути, зависит от соблюдения HMR. Несоблюдение применимых правил может привести к штрафам или даже уголовному преследованию. См. 49CFR 173.185 и ресурсы ниже для подробных требований, связанных с поставками литиевых батарей, в том числе содержащихся в электронных устройствах.

Руководство по литиевым батареям для грузоотправителей

Уведомление о безопасности при транспортировке литиевых батарей для утилизации или переработки доступ к Публикации 52 и Руководствам по международной почте (IMM). Публикация 52 описывает типы и количество опасных материалов, которые можно отправить с помощью USPS. Кроме того, вы можете просмотреть ресурс ниже для получения полезной информации.

USPS безопасно доставляет опасные вещества

Литиевые элементы и батареи, предлагаемые для перевозки, должны пройти проектные испытания, указанные в Руководстве по испытаниям и критериям Организации Объединенных Наций (ООН), раздел 38. 3. С 21 января 2022 г. производители литиевых элементов и аккумуляторов должны предоставлять сводные документы по испытаниям по запросу. Краткий отчет об испытаниях включает стандартизированный набор элементов, обеспечивающих прослеживаемость и подотчетность, чтобы гарантировать, что конструкции литиевых элементов и батарей, предлагаемые для перевозки, соответствуют требованиям к испытаниям ООН 38.3.

Обратитесь к производителю батареи, дистрибьютору или поставщику продукта, чтобы определить, прошла ли конструкция батареи эти испытания, или получите документ с кратким описанием испытаний.

Дополнительные сведения см. в приведенном ниже ресурсе.

Сводки испытаний литиевых батарей (TS)

Федеральное авиационное управление (FAA) поддерживает веб-сайт, посвященный безопасности литиевых батарей с акцентом на транспортировку по воздуху: https://www.faa.gov/hazmat/resources/lithium_batteries

В рамках своей инициативы SafeCargo FAA предоставляет серию руководств по надлежащей перевозке опасных материалов по воздуху, включая схему перевозки ионно-литиевых и литий-металлических аккумуляторов.

Таблица литиевых батарей FAA

Для получения дополнительной информации об инцидентах с литиевыми батареями в воздухе см. интерактивную таблицу FAA.

Воздушные происшествия с литиевыми батареями

Если вы летите, вы можете взять с собой ноутбук, мобильный телефон, камеру, планшет или другие устройства с литиевыми батареями! Эти персональные электронные устройства представляют меньший риск, если соблюдаются определенные условия и ограничения, такие как предотвращение непреднамеренной активации. Запасные батареи, в том числе багаж, оснащенный литиевыми батареями, можно упаковать в ручную кладь, если приняты меры по защите от короткого замыкания.

Для получения информации об условиях и ограничениях на провоз литиевых батарей или любых других опасных материалов во время вашего следующего рейса посетите веб-сайт FAA PackSafe for Passengers перед полетом.

FAA PackSafe for Passengers

Кроме того, Управление транспортной безопасности (TSA) публикует информацию о дополнительных предметах, которые они ограничивают на рейсах. См. ресурсы TSA ниже.

TSA Что я могу принести?

Есть вопрос по перевозке литиевых аккумуляторов? Нужны разъяснения по правилам обращения с опасными материалами? Информационный центр Hazmat PHMSA предоставляет индивидуальную помощь в режиме реального времени с понедельника по пятницу с 9.00.утра — 5 вечера

1-800-HMR-4922
1-800-467-4922
202-366-4488
[email protected]

Последнее обновление: четверг, 6 октября 2022 г.

Новая концепция недорогих аккумуляторов | MIT News

По мере того, как мир строит все более крупные установки ветряных и солнечных энергосистем, быстро растет потребность в экономичных крупномасштабных резервных системах для обеспечения энергией, когда солнце садится и воздух спокоен. Сегодняшние литий-ионные батареи все еще слишком дороги для большинства таких приложений, а другие варианты, такие как гидронасосы, требуют особой топографии, которая не всегда доступна.

Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новый тип батарей, полностью изготовленных из доступных и недорогих материалов, которые могут помочь заполнить этот пробел.

Новая архитектура аккумуляторной батареи, в которой в качестве двух электродных материалов используются алюминий и сера, а между ними находится электролит из расплавленной соли, сегодня описана в журнале Nature в статье профессора Массачусетского технологического института Дональда Садовея вместе с 15 другими в MIT и в Китае, Канаде, Кентукки и Теннесси.

«Я хотел изобрести что-то, что было бы лучше, намного лучше, чем литий-ионные батареи для небольших стационарных аккумуляторов и, в конечном счете, для использования в автомобилях», — объясняет Садоуэй, почетный профессор материалов Джона Ф. Эллиотта. Химия.

Литий-ионные аккумуляторы не только дороги, но и содержат легковоспламеняющийся электролит, что делает их менее подходящими для транспортировки. Итак, Садоуэй начал изучать периодическую таблицу в поисках дешевых, распространенных на Земле металлов, которые могли бы заменить литий. По его словам, коммерчески доминирующий металл, железо, не обладает нужными электрохимическими свойствами для эффективной батареи. Но вторым по распространенности металлом на рынке — и фактически самым распространенным металлом на Земле — является алюминий. «Итак, я сказал, хорошо, давайте просто сделаем это форзацем. Это будет алюминий, — говорит он.

Затем нужно было решить, с чем соединить алюминий для другого электрода и какой тип электролита поместить между ними для переноса ионов туда и обратно во время зарядки и разрядки. Самым дешевым из всех неметаллов является сера, поэтому она стала вторым электродным материалом. Что касается электролита, «мы не собирались использовать летучие легковоспламеняющиеся органические жидкости», которые иногда приводили к опасным пожарам в автомобилях и других областях применения литий-ионных аккумуляторов, говорит Садоуэй. Они попробовали некоторые полимеры, но в итоге остановились на множестве расплавленных солей с относительно низкой температурой плавления — близкой к температуре кипения воды, в отличие от почти 1000 градусов по Фаренгейту для многих солей. «Как только вы достигаете температуры, близкой к температуре тела, становится практичным» производить батареи, не требующие специальной изоляции и антикоррозионных мер, — говорит он.

Три ингредиента, которые у них получились, дешевы и легкодоступны — алюминий, ничем не отличающийся от фольги в супермаркете; сера, которая часто является отходом таких процессов, как переработка нефти; и широкодоступные соли. «Ингредиенты дешевые, а вещь безопасная — она не может гореть», — говорит Садоуэй.

В своих экспериментах команда показала, что аккумуляторные элементы могут выдерживать сотни циклов при исключительно высокой скорости зарядки, при этом прогнозируемая стоимость одного элемента составляет примерно одну шестую стоимости сопоставимых литий-ионных элементов. Они показали, что скорость зарядки сильно зависит от рабочей температуры: при 110 градусах Цельсия (230 градусов по Фаренгейту) скорость зарядки в 25 раз выше, чем при 25 градусах Цельсия (77 градусов по Фаренгейту).

Удивительно, но расплавленная соль, выбранная командой в качестве электролита просто из-за ее низкой температуры плавления, оказалась случайным преимуществом. Одной из самых больших проблем с надежностью батареи является образование дендритов, которые представляют собой узкие металлические шипы, которые накапливаются на одном электроде и в конечном итоге перерастают в контакт с другим электродом, вызывая короткое замыкание и снижая эффективность. Но эта конкретная соль, оказывается, очень хорошо предотвращает эту неисправность.

Выбранная ими хлороалюминатная соль «по существу избавила от этих неуправляемых дендритов, а также обеспечила очень быструю зарядку», — говорит Садоуэй. «Мы проводили эксперименты с очень высокой скоростью зарядки, заряжаясь менее чем за минуту, и никогда не теряли элементы из-за короткого замыкания дендритов».

«Это забавно», — говорит он, потому что все внимание было сосредоточено на поиске соли с самой низкой температурой плавления, но катенированные хлоралюминаты, которые они получили, оказались устойчивыми к проблеме короткого замыкания. «Если бы мы начали с попытки предотвратить укорочение дендритов, я не уверен, что знал бы, как этого добиться», — говорит Садоуэй. «Думаю, это была счастливая случайность для нас».

Более того, аккумулятору не требуется внешний источник тепла для поддержания рабочей температуры. Тепло естественно вырабатывается электрохимическим путем при зарядке и разрядке батареи. «Когда вы заряжаете, вы выделяете тепло, и это предотвращает замерзание соли. И затем, когда вы разряжаетесь, он также выделяет тепло», — говорит Садоуэй. Например, в типичной установке, используемой для выравнивания нагрузки на объекте солнечной энергетики, «вы будете хранить электроэнергию, когда светит солнце, а затем получать электроэнергию после наступления темноты, и вы будете делать это каждый день. И этого заряда-холостого хода-разряда-холостого хода достаточно, чтобы вырабатывать достаточно тепла, чтобы поддерживать температуру.

Эта новая формула батареи, по его словам, была бы идеальной для установок, размер которых необходим для питания одного дома или малого и среднего бизнеса, производя порядка нескольких десятков киловатт-часов емкости.

Для более крупных установок мощностью от десятков до сотен мегаватт-часов могут оказаться более эффективными другие технологии, в том числе жидкометаллические батареи, разработанные Садовеем и его учениками несколько лет назад и ставшие основой для дочерней компании под названием Ambri, которая надеется поставить свою первую продукцию в течение следующего года. За это изобретение Садовей недавно был удостоен награды European Inventor Award этого года.

Меньшие размеры алюминиево-серных батарей также сделают их практичными для использования, например, в зарядных станциях для электромобилей, говорит Садоуэй. Он указывает, что, когда электромобили станут настолько распространены на дорогах, что несколько автомобилей будут заряжаться одновременно, как это происходит сегодня с бензиновыми топливными насосами, «если вы попытаетесь сделать это с батареями и захотите быстрой зарядки, сила тока настолько высока, что у нас нет такой силы тока в линии, которая питает объект». Таким образом, наличие такой аккумуляторной системы для хранения энергии, а затем ее быстрого высвобождения, когда это необходимо, может устранить необходимость в установке новых дорогих линий электропередач для обслуживания этих зарядных устройств.

Новая технология уже является основой для новой дочерней компании под названием Avanti, которая лицензировала патенты на систему, соучредителями которой являются Садоуэй и Луис Ортис ’96 ScD ’00, который также был соучредителем Амбри. «Первая задача для компании — продемонстрировать, что она работает в масштабе», — говорит Садоуэй, а затем подвергнуть ее серии стресс-тестов, включая сотни циклов зарядки.

Будет ли батарея на основе серы создавать неприятный запах, характерный для некоторых форм серы? Ни единого шанса, говорит Садоуэй. «Запах тухлых яиц в газе, сероводород. Это элементарная сера, и она будет заключена внутри клеток». Если бы вы попытались открыть литий-ионный аккумулятор на своей кухне, говорит он (и, пожалуйста, не пытайтесь делать это дома!), «влага в воздухе отреагировала бы, и вы начали бы производить всевозможные неприятные запахи». также газы. Это закономерные вопросы, но аккумулятор герметичный, это не открытый сосуд. Так что я бы не беспокоился об этом».

В состав исследовательской группы входили представители Пекинского университета, Юньнаньского университета и Уханьского технологического университета в Китае; Университет Луисвилля в Кентукки; Университет Ватерлоо в Канаде; Аргоннская национальная лаборатория в Иллинойсе; и Массачусетский технологический институт. Работа была поддержана MIT Energy Initiative, Центром технологических инноваций MIT Deshpande и ENN Group.

Поделиться этой новостной статьей:

Бумага

Бумага: «Быстрозарядные алюминиево-халькогеновые батареи, устойчивые к дендритному короткому замыканию»

Упоминания в прессе

The Boston Globe

Почетный профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали более безопасный и экономичный аккумулятор для хранения возобновляемой энергии, сообщает Дэвид Абель для The Boston Globe . Батарея «этически получена, дешева, эффективна и не может загореться», — говорит Садоуэй.

Полная версия The Boston Globe →

Наука

Исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новую экономичную конструкцию батареи, основанную на ионах алюминия, сообщает Robert F. Service for Наука . «Эта батарея может стать хитом, — пишет Сервис, — потому что алюминий дешев; по сравнению с литиевыми батареями стоимость материалов для этих батарей будет на 85% ниже».

Полная история через Science →

Forbes

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали батарею, в которой используются  алюминий и сера, два недорогих и распространенных материала, сообщают Алекс Кнапп и Алан Онсман для Forbes . «Батарейки можно использовать для самых разных целей», — пишут Кнапп и Онсман.

Полная история через Forbes →

The Daily Beast

Исследователи Массачусетского технологического института создали новую батарею, используя недорогие и доступные материалы для хранения и обеспечения питания, сообщает Тони Хо Тран для The Daily Beast .