Почему лёд в аккумуляторе? | АКБ-сервис
В холодное время года автомобилисты могут сталкиваются с замерзшим в аккумуляторе электролитом. Возникает вопрос, когда электролит в батарее замерз, что делать, чтобы устранить проблему и какие меры принять, чтобы этого не произошло.
Причины замерзания электролита в батарее это его состав, в котором присутствует дистиллированная вода. Плотность вещества составляет 1,27-1,28 г/см3. Если жидкость в аккумуляторе имеет такое значение, то электролит замерзнет только при температуре -70°С. Лед образуется в корпусе аккумулятора при снижении показателя плотности. Это вызвано следующими факторами: добавление дистиллированной воды свыше нормы; сильный разряд. Плотность электролита может снижаться с разной скоростью. Это может происходить при потреблении тока подключенными электрическими устройствами. При включенном свете, аккумулятор может разрядиться всего лишь за несколько часов. Старые аккумуляторы полностью разряжаются в течение 7-14 дней, даже если вы все выключили в автомобиле.
Нюансы зарядки аккумулятора, если электролит превратился в лед. Сначала нужно растопить весь лед, поставив аккумулятор в теплое место. Размороженный аккумулятор заряжается небольшим током, сила которого не превышает 10% от емкости. Если емкость составляет 60 а/ч, то для зарядки требуется ток не более 6 А. Профессионалы рекомендуют заряжать устройство с ручной регулировкой тока. При низких температурах можно повысить показатель электролита до 1,29-1,3 г / см3. Чтобы избежать замерзания жидкости, вы можете просмотреть значения в таблице:
Если жидкость в батарее замерзла, ее необходимо осмотреть. Аккумулятор должен быть без трещин и дефектов. Когда внутри батареи образуется лед, наружные пластиковые стенки и внутренние перемычки могут сломаться. Аккумулятор вынимают, следя за тем, чтобы не было повреждений, и переносят в отапливаемое помещение. Его оставляют на некоторое время и не подключают к источнику питания до тех пор, пока температура электролита не поднимется до положительного уровня.
После того как аккумулятор полностью разморозится, следует повторно проверить его на наличие утечек. Если эти условия не соблюдаются, может произойти короткое замыкание.
После начала зарядки аккумулятора проверьте плотность электролита и его прозрачность путем измерения ориометром. Мутнеет электролит из-за разрушения пластин и осыпания активной массы. В этом случае, возможно, потребуется замена аккумулятора на новый.
Что бы защитить электролит от замерзания и не столкнуться с неприятными последствиями, необходимо следовать рекомендациям:
— перед зимним периодом зарядить аккумулятор зарядным устройством, возможна дополнительная подзарядка в течении зимы;
— регулярно проверяйте аккумулятор измеряя плотность электролита;
— визуально осматривайте АКБ, на наличие вздутий корпуса.
Когда температура на улице слишком низкая, вы можете отсоединить аккумулятор и забрать его домой. Это позволит вам завести автомобиль даже после длительного холодного простоя.
Для самостоятельного обслуживания аккумулятора можете подобрать наиболее удобный вариант зарядного устроства на нашем сайте:
https://akb-s.ru/chargers/zariadnoe
Аккумулятор для зимы: гайд по выбору
Какой лучше выбрать аккумулятор для зимы? Этот вопрос актуален даже для средней полосы России, не говоря уже о более северных регионах. Не важно, когда вы покупаете его, ведь зима близко, и даже летом надо задумываться о том, как АКБ поведет себя через полгода. Незначительная разница при работе в тепле у разных аккумуляторов может стать гораздо больше для холодного климата: падение температуры сказывается и на работоспособности АКБ, и на нагрузке на батарею (холодный двигатель труднее прокручивается стартером, отсюда и большее потребление тока).
Влияние температуры
Аккумулятор «запасает» энергию с помощью чисто химического процесса на своих пластинах и благодаря обратному процессу ее отдает. Если же вспомнить, что любые химические процессы протекают с разной скоростью при разных температурах, то можно понять, что и скорость зарядки, и токоотдача у замерзающего аккумулятора зимой упадут.
Поэтому для получения максимальной отдачи зимой потребуется наибольшая активная площадь пластин — чем она больше, тем быстрее при прочих равных батарея сможет набирать и отдавать заряд. Оценить ее при сравнении разных аккумуляторов можно косвенно по параметру, обязательно указываемому на батарее — по току холодной прокрутки.
Независимо от выбранной производителем системы измерения ток холодной прокрутки всегда измеряется при отрицательных температурах, то есть прекрасно отражает именно поведение АКБ зимой. Выбирая, скажем, между АКБ с током в 570 А (EN) и 620 А (EN), отдать предпочтение стоит именно второму: при одинаковой температуре в −18 градусов он отдает заметно больший ток.
Емкость — величина нелинейная: указываемая цифра измеряется при стандартной температуре и токовой нагрузке. При охлаждении емкость АКБ снижается из-за падения скорости химической реакции в банках батареи. Поэтому в пределах размеров, заданных габаритами аккумуляторного отсека, стоит выбрать модель с емкостью выше чем у штатного АКБ (на 5 −10 а/ч).
Какого типа лучше АКБ для зимы?
Классические свинцово-кислотные
К этой категории относятся все АКБ, где между пластинами находится только жидкий электролит. Современные технологии позволили сделать такие аккумуляторы практически или полностью необслуживаемыми, обеспечив стабильность уровня и плотности аккумулятора зимой.
Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3).
Для эксплуатации в зимнее время АКБ, выполненные по кальциевой технологии, предпочтительнее более дешевых батарей с пластинами из малосурьмянистого сплава (гибридные акб). В первую очередь благодаря большей скорости набора заряда: здесь образование водорода на пластинах в разы меньше, а именно его микроскопические пузырьки снижают активную площадь пластин, замедляя скорость зарядки. Особенно это важно, если зимой Ваш автомобиль используется преимущественно для коротких поездок: медленно заряжающийся АКБ просто не будет успевать восполнить запас энергии, растраченный при запуске.
Главное при использовании зимой — это регулярный контроль его состояния: пребывая в постоянно недозаряженном виде, модель начнет подвергаться сульфатации, которая тем быстрее, чем выше степень разряда. Если за время поездок Вы не успеваете зарядить его, стоит задуматься о приобретении зарядного устройства, причем желательно с режимом десульфатации: такое ЗУ не только сможет поддержать заряд батареи, но и обеспечит ей максимальный ресурс.
Необходимо периодически проверять степень заряда. Один из методов — это нагрузочный тест: простейшая нагрузочная вилка позволит сразу увидеть, как быстро начнет падать напряжение аккумуляторе зимой под нагрузкой. Более совершенные цифровые тестеры способны выдать информацию о состоянии аккумулятора прямо в виде текстовых рекомендаций — «норма/зарядите/замените».
AGM
Аккумуляторы этого типа содержат электролит в специальном инертном наполнителе, который одновременно является элементом виброзащиты. За счет этого в те же габариты производитель может вписать большее количество пластин меньшей толщины — а, значит, модель сможет иметь большую емкость и токоотдачу.
Кроме того, такие АКБ быстрее набирают заряд — недаром для систем «старт-стоп» применяются чаще всего именно модели на основе технологии AGM.
Эти преимущества делают AGM-аккумуляторы более предпочтительными для использования зимой, чем классические свинцово-кислотные батареи. Немаловажно и то, что у AGM-аккумуляторов выше стойкость к глубокому разряду.
Гелевые
У гелевых батарей сгущен сам электролит, то есть дополнительный наполнитель, как у AGM-аккумуляторов, им не нужен. По емкости и токоотдаче гелевые АКБ являются однозначными лидерами.
Однако особенности работы сгущенного электролита делают гелевые аккумуляторы малоприменимыми в качестве стартерных: практически все представленные в продаже аккумуляторы на гелевой основе — это тяговые батареи. Распространенная ошибка — это путаница между AGM и гелевыми. Например, часто можно встретить упоминания о том, что модели Optima Red Top являются гелевыми, на самом же деле они выполнены по технологии AGM — между пластинами установлен стекловолоконный сепаратор.
Однако гелевые акб всё же встречаются в автомобилях — но как дополнительные источники питания — для аудиосистемы, например, или в «домах на колёсах». Но не следует их путать с основным автомобильным аккумулятором, т.к. они сильно отличаются.
Восстановление работоспособности
Что сделать, если устройство все же не перенесло мороза? В первую очередь нужно постараться максимально восстановить его работоспособность, проведя полный цикл заряда.
Проблема в том, что замерзший аккумулятор практически не способен принимать ток заряда. Поэтому применять для «реанимации» исключительно автоматические зарядные устройства нельзя: не получая должной нагрузки, они будут сразу отключаться. Лучше всего по возможности перенести его в теплое помещение — заряжаться он начнет гораздо быстрее.
Лучший режим для зарядки замерзшего АКБ — импульсный, называемый в инструкциях к зарядным устройствам обычно режимом десульфатации или регенерации. В этом случае ток подается с небольшими паузами, что позволяет быстрее разрушить кристаллы сульфата свинца и довести скорость заряда до максимальной.
Если же у Вас есть только простое автоматическое зарядное устройство, то для «оживления» можно прибегнуть к хитрости, имитировав нагрузку на клеммах — достаточно подключить параллельно контактам зарядного устройства лампу из фары, чтобы зарядное устройство начало давать ток. При этом напряжение, приложенное к АКБ, позволит ему постепенно начать набирать заряд, и далее Вы уже сможете отключить лампу, чтобы всю мощность зарядное устройство отдавало уже на аккумулятор. Если оживить его все же не удалось, стоит обратиться в сервис.
термодинамика — Как батареи теряют емкость зимой?
Более глубокий, физико-химический подход к вопросу:
Аккумулятор (какой бы химический состав он ни использовал) неизменно содержит твердые электроды и жидкий электролит (есть аккумуляторы, в которых все наоборот, но проблемы практически те же).
Пылинистые частицы, из которых состоит электрод, содержат какое-то вещество во всем своем объеме, но химические процессы зарядки и разрядки происходят только на границе твердой частицы и жидкого электролита.
Независимо от того, заряжаете вы батарею или разряжаете, поверхность частицы обогащается продуктом реакции и обедняется веществом, которое еще предстоит переработать. Процесс, переносящий продукт внутрь частицы, а непереработанное вещество на поверхность, называется диффузией.
Диффузия сильно зависит от температуры. Каждые несколько градусов по Цельсию скорость удваивается.
Также зависит от концентрации — чем больше непереработанной массы внутри частицы, тем быстрее пойдет диффузия.
Если заставить аккумулятор выполнять свою работу быстрее (использовать более высокий зарядный или разрядный ток), диффузия может не сработать. Это проявляется как нелинейное электрическое сопротивление всей ячейки, ограничивающее полезную мощность.
Если мы объединим это с указанными выше присущими диффузионными свойствами, мы увидим, что доступная мощность зависит как от температуры, так и от состояния заряда батареи. Если температура низкая, доступная мощность батареи быстрее падает ниже необходимой полезной мощности.
Напр.
- при 30С батарея может радовать своей расчетной емкостью.
- при 15°C аккумулятор можно использовать при уровне заряда от 5% до 95%, что дает нам ~90% полезной емкости
- при 0C батарея может быть пригодна для использования в диапазоне от 20% до 80%, поэтому у нас есть ~ 60% между ними. … и так далее.
При зарядке батареи в холодную погоду мы можем позволить себе либо использовать дополнительную энергию для нагрева батареи, чтобы она могла заряжаться с высокой скоростью до 100 %, либо — использовать более низкую скорость зарядки в конце процесса, достигая 100 %, например. с ночевкой.
С другой стороны, при разрядке аккумулятора, т.е. во время вождения электромобиля или разговора по телефону потребность в мощности обычно определяется нагрузкой, и если батарея не может ее обеспечить, она считается разряженной, даже если она может, например, разрядиться. На 30% больше энергии при более низкой скорости.
Еще два интересных свойства батареи, также связанных с диффузией:
Электролит обычно имеет такое же поведение, связанное с диффузией, но это происходит в другом временном масштабе (например, в секундах).
Проблема с твердотельной диффузией (и температурной зависимостью полезной емкости) усугубляется по мере старения батареи. Это связано с тем, что частицы в электродах имеют тенденцию к увеличению со временем, и диффузия должна переносить вещества на большие расстояния.
Как холодная погода влияет на емкость аккумулятора электромобиля?
22 октября
2022 год был незабываемым – не только лето 2022 года было самым теплым в Англии (2018), но и сам год был самым теплым за всю историю наблюдений в Великобритании.
Но когда осень подходит к концу, а зима медленно приближается, что означает смена времен года для аккумуляторов электромобилей? И как более низкие температуры повлияют на запас хода вашего электромобиля?
Давайте подключимся.
..
Чего хочет (аккумулятор)
Литий-ионные (или Li-ion) аккумуляторы являются источником питания для большинства электромобилей. Без него хранение энергии в электромобилях было бы невозможно.
Элемент литий-ионного аккумулятора содержит два типа электродов: анод и катод. Из-за их замечательной способности накапливать ионы лития (энергию) аноды и катоды являются основной причиной, по которой литий-ионные батареи используются в электромобилях. Чтобы узнать больше о том, как работает литий-ионный аккумулятор, читайте в нашем блоге: Как работают электромобили?
Для этого блога важно отметить, что оптимальная температура для элементов литий-ионных аккумуляторов составляет 15–45 градусов Цельсия. Если температура элемента батареи выходит за пределы этих параметров, элемент батареи может быть поврежден. Итак, как контролируется температура аккумуляторных батарей в электромобилях и что происходит, если температура выходит за эти параметры?
Стратегически интегрированная внутренняя система управления температурным режимом (ITMS) электромобилей отслеживает состояние батареи, определяя оставшийся запас хода (пробег) и срок службы.
Самое главное, он также регулирует температуру батареи, чтобы обеспечить ее безопасную и эффективную работу.
На температуру батареи могут влиять как внешние, так и внутренние факторы. Например, когда аккумулятор заряжается, выделяется много тепла (особенно при быстрой и сверхбыстрой зарядке), что, если его не остановить, в конечном итоге может привести к повреждению аккумулятора. Как только система ITMS фиксирует высокую температуру, электромобиль выпускает охлаждающую жидкость, чтобы уменьшить нагрев батареи. Как правило, когда электромобиль впервые регистрирует сеанс быстрой зарядки, он медленно выпускает охлаждающую жидкость, чтобы батарея никогда не достигла предела температуры. Если охлаждающей жидкости недостаточно, электромобиль снизит скорость зарядки — хотя это означает, что ваш электромобиль будет заряжаться дольше, аккумулятор будет защищен.
Итак, что происходит, когда температура падает ниже 15 градусов по Цельсию?
Как низкие температуры влияют на батареи электромобилей?
В Великобритании средняя зимняя температура составляет от 0 до 7 градусов по Цельсию, что на 8-15 градусов ниже, чем может оптимально работать литиевая батарея.
Из-за внутренней кинетики элемента батареи более низкие температуры замедляют химическую реакцию.
Что это значит в реальной жизни? На 10–15 % меньше запас хода.
Например, Tesla Model Y достигает максимума между 260 милями (летом) и 245 милями (зимой), а Mazda MX-30 падает между 105 милями (летом) и 90 милями (зимой).
Если вас интересует более научный ответ, не говорите больше. По словам наших друзей по номеру Recurent :
«…аноды аккумуляторов сделаны из таких материалов, как графит, которые имеют решетчатую структуру. Это важно, потому что, когда батарея заряжается, ионы лития перемещаются от катода к аноду и сохраняются в этой сетчатой структуре. Этот процесс называется интеркаляцией. Сила (в данном случае сила тока) необходима, чтобы протолкнуть ионы к аноду и зафиксировать их в сетке. Если этот процесс происходит на холоде, ионы попадают в анод медленнее, и накопление лития снаружи может образуют металлическое покрытие .
Некоторые из этих ионов со временем постепенно проникнут в анод, а некоторые останутся снаружи, постоянно уменьшая емкость и увеличивая внутреннее сопротивление батареи». Подобно процессу для температур выше 45 градусов Цельсия; когда температура батареи электромобиля падает ниже 15 градусов, ITMS начинает действовать и медленно нагревает батарею. Так почему бы не прогреть аккумулятор побыстрее?
Ускорение химической реакции, чтобы она заряжалась быстрее, может привести к образованию дендритов лития, что, в свою очередь, может привести к короткому замыканию элемента. Вот почему ITMS нагревает батарею постепенно.
К сожалению, более низкие температуры влияют на производительность литий-ионных аккумуляторов, но есть шаги, которые вы можете предпринять, чтобы уменьшить их влияние на запас хода и эффективность вашего электромобиля.
Способы увеличить запас хода аккумулятора электромобиля
Подготовьте свой электромобиль!
Если вы хотите, чтобы зимой (и даже летом) ваш электромобиль напоминал печной ручей, лучше всего поддерживать правильную температуру во время зарядки.
Не тратьте драгоценную батарею в дороге.Используйте обогреватели сидений и рулевого колеса вместо обогрева салона
Как и в предыдущем пункте, для обогрева всего электромобиля может потребоваться значительное количество энергии, особенно если в автомобиле находитесь только вы. Наша рекомендация? Попробуйте обогрев сидений и рулевого колеса, прежде чем переключаться на большие вентиляторы.
Переключиться в эко-режим
У большинства электромобилей есть эко-режим — используйте его! Эко-режим автоматически регулирует климатические параметры в соответствии с запасом хода электромобиля.
Паркуйте свой электромобиль подальше от холода
Если вам посчастливилось иметь гараж или крытую парковку, используйте его! Хотя в этих местах никогда не бывает тепло, это может немного повлиять на емкость аккумулятора зимой.
Зарядка, когда аккумулятор горячий (например, после движения)
Холодные батареи заряжаются не так быстро, как теплые, это факт.
Чтобы обеспечить максимально эффективную зарядку, старайтесь заряжать батарею, когда она еще теплая (т. е. сразу после вождения). Сохраняйте работоспособность аккумулятора в течение всего года, заряжая его до 85%. Последние 10-15% заряда батареи заряжаются дольше всего и потребляют гораздо больше энергии. Помня о батарее вашего электромобиля в течение всего года, вы уменьшите разряд батареи зимой.
Не забывайте о других факторах, влияющих на работу аккумулятора.
Сильное ускорение, вес полезной нагрузки и срок службы аккумулятора — это всего лишь несколько факторов, которые следует учитывать. Чтобы узнать больше об этих факторах (и о том, как они влияют на емкость и эффективность аккумулятора), посетите наш блог: The EV Toolkit .
Чтобы обеспечить максимально эффективную зарядку, старайтесь заряжать батарею, когда она еще теплая (т. е. сразу после вождения). Чувствуете просветление или вам кажется, что чего-то не хватает? Дайте нам знать, поделившись своим отзывом.
Хотите узнать больше? Загляните в нашу зону сообщества Electroverse, чтобы получить больше интересного контента.