Как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля в домашних условиях?

Часть автомобильных батарей из невысокой ценовой категории нуждается в регулярном обслуживании, особенно когда происходит смена сезонов. Однако далеко не все водители знают об этом, что приводит не только к сокращению службы АКБ, но и к невозможности пуска мотора в холод. Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, чтобы увеличить его эксплуатационный срок и нормально заводить машину в морозы?

Причины, по которым может снизиться плотность электролита в аккумуляторе

Сначала стоит понять принцип работы АКБ. Весь процесс образования постоянного напряжения происходит в кислотоупорном пластиковом корпусе. В нём находится шесть отдельных банок, каждая из которых выдаёт напряжение в 2,1 В. Все секции между собой соединяются в последовательную электрическую цепь. В результате на выходе получается 12,6 В. В каждой банке имеется набор плюсовых и минусовых пластин, пространство между которыми заполнено электролитом (смесью дистиллированной воды и серной кислоты в отношении 65 % и 35 %). В результате химической реакции свинца и раствора получается электрический ток. Суть работы батареи – периодические разряды и восстановление её полноценного функционирования посредством автомобильного генератора.

Сразу же стоит отметить: падение плотности в батарее вполне закономерный процесс. Если АКБ разряжается, концентрация серной кислоты в растворе падает и наоборот. Но возникают ситуации, когда аккумулятор зарядить невозможно. И одна из причин досадного явления – недостаточная плотность залитого в банки химиката. Факторов, по которым она падает, не так уж много:

1. Глубокая разрядка АКБ.
2. Непрофессионально проведённая перезарядка, в итоге которой электролит выкипает (не в прямом смысле этого слова: в результате электролиза образуются пузырьки кислорода и водорода).
3. Низкая температура наружного воздуха.
4. Саморазряд, вызываемый парами, выделяемыми аккумулятором, которые оседают на корпусе батареи, создавая замыкающую «дорожку» между плюсовым и минусовым выводом.
5. Неверно произведённый замер плотности электролита после добавления дистиллированной воды.

Если эксплуатировать аккумулятор в вышеописанном состоянии, неизбежен запуск процесса сульфатации пластин, который может стать необратимым. Возникает вопрос: как поднять плотность в аккумуляторе на зиму? В первую очередь стоит понять, что при понижении температуры до отрицательной концентрацию кислоты в электролите необходимо увеличить, а в жару, наоборот, понизить. Чтобы контролировать ситуацию, понадобится недорогой и несложный прибор с резиновой грушей на торце в виде толстой стеклянной трубки – ареометр. Так как речь идёт о зимнем периоде, то сначала необходимо подготовить АКБ.

Как повысить плотность аккумулятора с помощью корректирующего электролита?

Сначала батарею нужно снять с автомобиля, очистить, убедиться в отсутствии механических повреждений и принести в тёплое место – если нет гаража, придётся домой. На сутки после холода оставьте АКБ в покое. Как повысить плотность аккумулятора автомобиля и с чего нужно начать? Измерьте напряжение, если оно менее 12,5 В, батарею зарядите. После окончания процесса проконтролируйте ареометром плотность электролита: тестируйте каждую банку по отдельности при температуре наружного воздуха +20–22 градуса. Для этого опустите прибор в жидкую среду, нажмите на грушу и посмотрите на деления: нужный параметр для зимнего периода – 1,30–1,31 кг/куб. см. Нормальная плотность для летнего периода – 1,26–1,27. Причём в каждой банке должно быть одно и то же значение (разница не более 0,1). Если добавка дистиллированной воды и последующая зарядка проблему не решили, стоит подкорректировать раствор. Как повысить плотность электролита в аккумуляторе? Для этого нужно выкачать из банок раствор с помощью ареометра. Ни в коем случае не удаляйте химикат из АКБ путем её переворачивания: тогда присутствующие кусочки свинца могут застрять между пластинами и замкнуть их. Заливать нужно электролит с требуемой плотностью. Здесь есть два варианта, как повысить плотность аккумулятора:

1. Вы покупаете готовый химический раствор, где концентрация кислоты составляет 1,4 кг/куб. см и сразу льёте его в банки.
2. Отдельно приобретается дистиллированная вода и кислота. Согласно правилам, известным со школьной скамьи, смешиваются обе жидкости, при этом строго добавляется кислота в воду, но не наоборот. Осуществлять процедуру нужно в резиновых перчатках, чтобы не получить ожог.

После этого отправьте аккумулятор на зарядку и через пару часов проверьте плотность электролита. Если она не соответствует норме, процедуру нужно повторить.

Чтобы правильно решить проблему, как поднять плотность аккумулятора, корректирующий раствор можно использовать только в двух случаях:

1. Падение уровня жидкости в банках происходит из-за её утечки, связанной с механическими повреждениями корпуса или иными причинами.
2. В АКБ залито чрезмерное количество дистиллированной воды.

Однако перед тем как заливать новый раствор, стоит попробовать менее трудоёмкие способы. Например, популярностью пользуется метод, при котором поднять плотность в аккумуляторе можно зарядным устройством. Это сравнительно недорогой аппарат, купить который можно в любом автомагазине.

Как поднять плотность электролита с помощью зарядного устройства?

Данный вариант более простой. Но есть требование: необходим аппарат, где выходное напряжение регулируется жёстко. Дело в том, что существуют устройства, где сила тока автоматически падает при достижении полной зарядки. Как поднять плотность аккумулятора в домашних условиях? Здесь необходимо помнить:

1. При достижении нормальной ёмкости и напряжения АКБ начнёт кипеть: в этом случае силу зарядного тока нужно убавить на пару ампер.
2. Проверьте уровень электролита: если он стал меньше, измерьте плотность и добавьте дистиллированную воду или корректирующий раствор.

Что делать, если плотность электролита упала ниже критического минимума?

Если значение на ареометре менее 1,18, необходимо предпринимать меры по увеличению плотности раствора до требуемого значения. Чтобы этого добиться, придётся слить его полностью, что с помощью отсасывания химиката ареометром не получится. Что же тогда делать с низкой плотностью электролита в аккумуляторе? В этой ситуации после удаления раствора обычным способом батарею нужно перевернуть вверх дном и просверлить в ней отверстия небольшого диаметра (10–12 мм). Опять поставьте АКБ вверх ногами и полностью удалите электролит. И только после этого заполняйте аккумулятор корректирующим раствором и ставьте на зарядку. Недостаток данного метода заключается в снижении эксплуатационного срока батареи. Но, зная, как увеличить плотность электролита в аккумуляторе, целесообразнее продлить жизнь изделия на несколько месяцев, чем отправиться за покупкой нового.

На следующем этапе потребуется промыть банки с помощью дистиллированной воды. Затем просверленные отверстия нужно запаять подходящим (стойким к воздействию кислотных сред) пластиком. Здесь лучший вариант – пробки-заглушки с отработавших своё батарей. Теперь можно заполнять банки электролитом. Стоит помнить, что его чрезмерная плотность ведёт к коррозии плюсового электрода, а слишком низкая – к замерзанию раствора при отрицательной температуре.

Как видно из вышесказанного, процедура увеличения плотности электролита не отличается особой сложностью. Однако избежать ненужных действий можно, если следить за обслуживаемой АКБ (есть изделия, не требующие вмешательства в течение всего эксплуатационного срока, но стоят они дороже) и проверять вовремя её состояние. Делать это рекомендуется хотя бы раз в две недели при условии каждодневной интенсивной езды. Особенно это важно для автомобилей, возраст которых уже перевалил за 5 лет.

Как проверить и какая должна быть

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

Что такое плотность электролита

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

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

Чем можно померить плотность электролита

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

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

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

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

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

Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

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

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

Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

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

Какая должна быть плотность электролита зимой

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

При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.

Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

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

Какая должна быть плотность электролита летом

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

Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы.

Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

Как проверить плотность аккумулятора

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

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

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

Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

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

Для умельцев такая особенность конструкции не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы.

Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба.

Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

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

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

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

Как поднять плотность в аккумуляторе

Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках.

Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

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

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

Как понизить плотность АКБ

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

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

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

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 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.

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…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Замерз электролит в аккумуляторе: причины, последствия, что делать

Содержание статьи

С наступлением зимы автовладелец может обнаружить, что морозным утром автомобиль не заводится, а дальнейшее исследование  покажет, что в аккумуляторе замерз электролит. Такое может случиться и не в самый сильный мороз, хотя при минимальной плотности с завода 1,27 г/см³ замерзание электролита происходит при температуре около -68 С°, а такие условия встречаются редко. Чтобы не попасть в такую ситуацию, необходимо знать причины, по которым электролит может замерзнуть в аккумуляторной батарее.

Снижение плотности электролита

Проблеме замерзания электролита подвержены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, которые устанавливают на большинство современных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.  В них используется жидкий электролит, вода в котором и превращается в лед при низких температурах.

В новом аккумуляторе плотность электролита находится в пределах 1,27-1,30 г/см³, чего вполне достаточно для наших климатических условий.  Зависимость температуры замерзания от плотности электролита можно увидеть в таблице:

Из таблицы видно, что с увеличением плотности снижается температура, при которой электролит замерзает. Но данная зависимость не является пропорциональной, поскольку при избыточной плотности 1,40 г/см³, температура замерзания скачкообразно повышается. При этом среда в аккумуляторе становится более агрессивной, а это приводит к его ускоренному износу.

Откуда же берется низкая плотность электролита в АКБ? Большинство автолюбителей винят в этом производителя, поэтому пытаются сдать аккумулятор назад, требуя гарантийной замены. Но такие случаи встречаются редко и чаще всего проблема неправильном обслуживании аккумулятора.

Дело в том, что продавец предлагает полностью заряженный аккумулятор, а это значит, что плотность его электролита находится в допустимых пределах, и он не может замерзнуть на обычных морозах. Но при его разрядке часть кислотного компонента оседает на пластинах в виде сульфатов, соответственно, плотность электролита уменьшается, а это приводит к повышению температуры, при которой он может замерзнуть.

При этом прослеживается простая закономерность, если у электролита снижена плотность, значит, АКБ разряжена и его нужно зарядить. Большой ошибкой при этом будет доливка электролита, поскольку, повысив морозостойкость, мы никак не улучшаем электротехнические свойства батареи.

Отсюда делаем вывод: если в аккумуляторной батарее появился лед, значит, она была разряжена и ее нужно немедленно зарядить.

Важно знать, что, если АКБ слегка разряжается в теплое время года и плотность электролита при этом снижается, обнаружить это  без замера плотности невозможно, поскольку она спокойно запускает двигатель, справляясь со своей непосредственной задачей. При наступлении же морозов батарея может замерзнуть в лед. 

Как не допустить замерзание электролита

Чтобы не стать жертвой замерзшего аккумулятора, необходимо провести определенные операции, которые позволят отследить его состояние. Прежде всего, периодически нужно проверять заряд аккумулятора при помощи мультиметра. Заряженный аккумулятор будет выдавать приблизительно  12,6-12,7 вольт при заглушенном моторе.

При выходе из автомобиля недопустимо оставлять включенными габариты и нужно закрывать двери авто, поскольку горящая лампочка-индикатор, сигнализирующая о незапертой двери может разрядить аккумулятор в течение нескольких суток при длительной стоянке, и  этом случае при сильных морозах в аккумуляторе может  образоваться лед.

Чтобы не допустить преждевременной разрядки, перед зимой аккумулятор необходимо обслужить. Первое — тщательно вымыть его корпус,  поскольку осевшая пыль и грязь проводит электрический ток, а это уменьшает заряд.  Если есть доступ к банкам аккумулятора, нужно проверить плотность электролита. Далее нужно полностью зарядить АКБ,  после чего установить его в автомобиль.

Если в результате неправильной эксплуатации в АКБ образовался лед, подкуривать его нельзя. Батарею нужно снять с машины, отогреть в теплом помещении и полностью зарядить. Известно, что при замерзании жидкость расширяется, поэтому лед, образовавшийся в банках, может разорвать корпус аккумулятора,  замкнуть или повредить цепи внутри.  Поскольку такие поломки не относятся к гарантийным случаям, такую батарею никто заменять не будет.

После проведения поточного обслуживания и установки аккумулятора, необходимо проверить утечку тока, что позволит избежать преждевременной разрядки. Не нужно допускать длительных простоев автомобиля, даже если планируется длительная стоянка, автомобиль желательно заводить и прогревать, чтобы аккумулятор подзаряжался. Если это невозможно, специалисты советуют отключить минусовую клемму АКБ,  чтобы разорвать цепь аккумулятора и воспрепятствовать его разрядке.  Если планируется оставить автомобиль на всю зиму, аккумуляторную батарею нужно снять,  зарядить и поместить в сухое прохладное место, например, в погреб.

Видео: Замерз аккумулятор автомобиля. Почему? Что делать? Просто о сложном

Заключение

Чтобы не допустить ситуации, когда электролит замерзает в банках аккумулятора,  достаточно тщательно следить за его состоянием. Даже лучшие аккумуляторы не смогут выдержать неправильной эксплуатации, работать без дополнительного ухода и подзарядки  при необходимости.  Важно периодически тестировать состояние установленной на машину АКБ, что позволит существенно продлить срок ее эксплуатации и избежать ненужных финансовых трат.

Какая должна быть плотность в аккумуляторе? Как проверить плотность аккумулятора? Как повысить плотность аккумулятора?

Многим автовладельцам наверняка приходилось сталкиваться с проблемой некорректной работы аккумулятора. Бывает так, что машина простояла всего сутки, а завести ее после этого становится невозможно. При этом даже длительная зарядка батареи не помогает. Подобные симптомы свидетельствуют о снижении плотности электролита. О том, какая должна быть плотность в аккумуляторе, почему она падает, и как ее поднять до нужного уровня, мы и поговорим в этой статье.

Электролит и его плотность

Электролит – это раствор, состоящий из серной кислоты и дистиллированной воды. Эти компоненты содержатся в примерно равных частях: вода – 1 часть, серная кислота – 1,25 части. Показатель 1,25 – это и есть плотность аккумулятора автомобиля. Эксплуатационные свойства АКБ напрямую зависят от этого показателя – чем он выше,
тем ниже у нее температура замерзания, а сама она находится в удовлетворительном рабочем состоянии. Зная, какая должна быть плотность в аккумуляторе, можно судить о реальном состоянии своего устройства.

Замер плотности АКБ

Перед тем как проверить плотность аккумулятора, следует обзавестись специальным прибором под названием ареометр. Он представляет собой устройство, состоящее из нескольких резиновых и стеклянных элементов.

Т.к. электролит является опасным химическим соединением, перед замером его плотности необходимо позаботиться о мерах предосторожности, а именно работы проводить в резиновых перчатках, избегая попадания жидкости на кожу и одежду. Категорически запрещается курить!

Откройте горловину банки, вставьте в нее наконечник устройства и с помощью груши наберите немного электролита так, чтобы поплавок ареометра свободно плавал в корпусе, не задевая дно, боковые стенки и верх. Подождите, пока жидкость в приборе успокоится, и, держа его на уровне глаз, визуально считайте показания. Данную процедуру проведите со всеми банками. Если разница плотности будет превышать 0,01 г на куб. см, то обязательно долейте дистиллированную воду либо поставьте АКБ на выравнивающую зарядку. При снижении плотности до показателя 1,24 г на куб. см или ниже аккумулятор следует подзарядить.

Дополнительные рекомендации

Важно знать не только, как проверить плотность аккумулятора с помощью ареометра,
но и правила внесения поправок к показанию прибора в конкретных температурных условиях. Оптимальная температура электролита для измерения его плотности составляет +15 — +25˚С, но если приходится выполнять эту процедуру при более высокой или низкой температуре, то показания необходимо корректировать.

Температура электролита (˚С)	Поправка к показаниям ареометра
— 45	— 0,04
— 30	— 0,03
— 15	— 0,02
0	0
+ 15	0
+ 30	+ 0,01
+ 45	+ 0,02
+ 60	+ 0,03

Не следует выяснять, какая плотность в аккумуляторе, после того как туда недавно
была долита вода, или после неоднократных попыток запуска стартера. После выполнения всех процедур тщательно промойте ареометр водой.

Как поднять плотность в аккумуляторе?

Самым простым способом поддержания необходимого уровня электролита в АКБ является долив дистиллированной воды. Однако большинство автовладельцев забывают или не знают о том, что периодически необходимо замерять плотность аккумулятора, т.к. вода со временем выкипает, а вместе с ней и электролит, что влечет снижение плотности, иногда до критической отметки. Когда аккумулятор совсем
отказывается работать, то тут же возникает животрепещущий вопрос: «Как поднять плотность в аккумуляторе?»

Используя нижеизложенную инструкцию, вы сможете самостоятельно продлить жизнь АКБ. Однако помните, что эта процедура требует особого внимания и аккуратности.

Меры предосторожности

• Соблюдайте максимальную осторожность при работе с электролитом: все действия выполняйте в защитных очках и резиновых перчатках.
• При самостоятельном разведении электролита обязательно следует добавлять кислоту в воду, но не наоборот! Эти жидкости имеют разную плотность, и результатом ошибки могут стать серьезные ожоги.
• Запрещено переворачивать АКБ вверх дном, т.к. вследствие этого активная поверхность пластин может осыпаться и вызвать короткое замыкание.
• Заранее подготовьте емкости для слива старого электролита и приготовления новой смеси.
• Предварительно проверьте пластмассу, которую будете использовать для запайки отверстий, на стойкость к электролиту.
• Помните, что заряженный аккумулятор будет иметь большую плотность.

Подготовительный этап

Для того чтобы поднять плотность электролита аккумуляторе, потребуются:
• ареометр;
• мерная емкость;
• клизма-груша;
• паяльник;
• дрель;
• электролит;
• аккумуляторная кислота;
• дистиллированная вода.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: подробная инструкция

Производим замеры плотности электролита в каждой банке. Помня, какая должна быть
плотность в аккумуляторе, сопоставляем свои реальные показатели. Итак, если плотность составляет 1,25-1,28, а разброс значений в каждой банке не превышает 0,01, то аккумулятор вполне работоспособен, и каких-либо процедур ему не требуется. Если же показатели варьируются на уровне 1,18-1,20, то единственным вариантом будет долив электролита с плотностью 1,27.

• Из одной банки откачайте с помощью клизмы-груши максимальное количество старого электролита и замеряйте его объем.
• Долейте свежий раствор в количестве, составляющем половину от откачанного.
• Активно, но аккуратно покачайте аккумулятор, чтобы перемешались жидкости.
• Замеряйте плотность. Если значение не такое, какая должна быть плотность в аккумуляторе, долейте еще ½ электролита от оставшегося количества. Операцию следует повторять, пока не получите требуемые показатели.
• Остаток долейте дистиллированной водой.

Что делать при критическом уровне плотности

Если показатель плотности ниже 1,18, то данную проблему решить доливом электролита не получится. В этом случае потребуется аккумуляторная кислота, имеющая существенно большую плотность. Данный процесс производится аналогично схеме добавления электролита. Если с одного раза не удалось достичь нужных результатов, повторяйте процедуру необходимое количество раз.
Если в аккумуляторе плотность даже ниже 1,18, то необходимо прибегнуть к процедуре полной замены электролита. Для этого сразу надо откачать с помощью груши максимальное количество раствора. Затем на аккумуляторных банках герметично закройте вентиляционные отверстия пробок. Поставьте АКБ набок и поочередно просверлите 3-3,5-миллиметровые отверстия в дне каждой из банок. Перед тем как проделывать очередное отверстие, из предыдущего сливайте остатки электролита.

Далее необходимо тщательно промыть аккумуляторную батарею дистиллированной водой. После этого запаяйте высверленные отверстия кислотостойкой пластмассой (к примеру, для этого можно использовать пробки с ненужного аккумулятора).
Проделав все подготовительные процедуры, можете приступать к заливке свежего электролита. В этом случае рекомендуется использовать раствор, приготовленный самостоятельно, плотность которого будет несколько выше, чем предусмотрена для вашего климатического пояса. При этом следует учесть, что даже полная замена электролита в старом аккумуляторе не сможет обеспечить ему такой же срок службы, как у новой АКБ.

Совет: если вы хотите, чтобы аккумулятор служил вам как можно дольше, не забывайте его вовремя заряжать и проверяйте периодически его плотность.

IBM создает дышащую, легкую литий-воздушную батарею высокой плотности

Этот сайт может получать партнерские комиссионные за использование ссылок на этой странице. Условия эксплуатации.

В рамках своего проекта Battery 500 — инициативы, начатой ​​IBM в 2009 году по производству батареи, способной питать автомобиль на расстояние до 500 миль — Big Blue успешно продемонстрировала легкую литий-воздушную батарею сверхвысокой плотности.

В литий-воздушной батарее IBM кислород реагирует с литием с образованием перекиси лития и электрической энергии (на фото выше). Когда аккумулятор перезаряжается, процесс меняется на противоположный, и выделяется кислород — по словам IBM, это «дышащая» батарея. Хотя обычные батареи полностью автономны, кислород, используемый в литий-воздушной батарее, очевидно, поступает из атмосферы, поэтому сама батарея может быть намного легче.

Главное, однако, заключается в том, что плотность энергии литий-воздушных батарей намного выше, чем у обычных литий-ионных батарей: максимальная плотность энергии литий-воздушных батарей теоретически составляет около 12 кВтч / кг, что примерно в 15 раз больше, чем у обычных литий-ионных батарей. литий-ионный — а главное, сравним с бензином.

В этом и заключается суть проекта IBM Battery 500: современные технологии аккумуляторов просто не могут приблизиться к бензиновым, поэтому нас окружают электромобили, которые грохочут массивные батареи, которые могут проехать только 100 миль — и почему бензин все еще верховные правила. В конце концов (еще через 10 лет или около того) литий-ионные батареи можно будет заменить на воздушно-литиевые батареи, которые в десять раз меньше размера и веса, но служат так же долго — или, конечно же, литий-ионные батареи могут заменить бензин. .

Литий-воздушные батареи — не новая идея: они обсуждались с 1970-х годов, но необходимые технологии были далеко за пределами возможностей современного материаловедения.Сегодня, когда из наших ушей выходят графен, углеродные нанотрубки и причудливые мембраны, кажется, что у IBM — с помощью партнеров Asahi Kasei и Central Glass — теперь есть материалы, необходимые для создания литий-воздушной батареи. Ниже приведено видео, в котором подробно описывается электрохимический процесс литий-воздушной батареи.

Суперкомпьютеры также сыграли большую роль в этом прорыве; В конце концов, IBM не занимается производством аккумуляторов. Суперкомпьютеры IBM Blue Gene / P в исследовательских центрах IBM Research в Цюрихе и Аргоннской национальной лаборатории в Чикаго использовались для моделирования и оптимизации химического состава воздуха.Сами прототипы батарей строятся в IBM Research Almaden, Калифорния.

Подробнее на IBM Battery 500 Project

Мощный литий-ионный аккумулятор на основе кобальта — Battery University

ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья была помещена в архив . Пожалуйста, прочтите наши новые «Типы литий-ионных аккумуляторов» для получения обновленной версии.

Большинство литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств изготовлены на основе кобальта.Система состоит из положительного электрода из оксида кобальта (катода) и угольного графита в отрицательном электроде (аноде). Одним из главных преимуществ кобальтовой батареи является высокая удельная энергия. Длительный срок службы делает этот химический состав привлекательным для мобильных телефонов, ноутбуков и фотоаппаратов.

Широко используемый литий-ионный кобальт имеет недостатки; он обеспечивает относительно низкий ток разряда. Высокая нагрузка может привести к перегреву упаковки и нарушению ее безопасности.Схема безопасности кобальтовой батареи обычно ограничивается скоростью заряда и разряда около 1С. Это означает, что аккумулятор 18650 емкостью 2400 мАч можно заряжать и разряжать только с максимальным током 2,4 А. Еще одним недостатком является увеличение внутреннего сопротивления, которое происходит при езде на велосипеде и старении. После 2–3 лет использования аккумулятор часто выходит из строя из-за большого падения напряжения под нагрузкой, вызванного высоким внутренним сопротивлением. Рисунок 1 иллюстрирует кристаллическую структуру оксида кобальта.

Рисунок 1: Катодный кристалл оксида лития-кобальта имеет «слоистую» структуру . Ионы лития показаны связанными с оксидом кобальта. Во время разряда ионы лития перемещаются от катода к аноду. При зарядке поток меняется на противоположный.

В 1996 году ученым удалось использовать оксид лития-марганца в качестве катодного материала.Это вещество образует трехмерную структуру шпинели, которая улучшает поток ионов между электродами. Высокий поток ионов снижает внутреннее сопротивление и увеличивает нагрузочную способность. При езде на велосипеде сопротивление остается низким, однако батарея стареет, а общий срок службы такой же, как у кобальта. Шпинель обладает высокой термической стабильностью и требует меньше схем безопасности, чем кобальтовая система. Низкое внутреннее сопротивление ячейки является ключом к высокой производительности. Эта характеристика способствует быстрой зарядке и сильноточной разрядке.Литий-ионный аккумулятор на основе шпинели в ячейке 18650 может разряжаться при 20-30 А с незначительным тепловыделением. Допускаются короткие односекундные импульсы нагрузки, в два раза превышающие указанный ток. Невозможно предотвратить некоторое перегревание, и температура ячейки не должна превышать 80 ° C.

Рис. 2: Кристаллический катод оксида лития-марганца имеет «трехмерную каркасную структуру» . Эта структура шпинели, которая обычно состоит из алмазов, соединенных в решетку, появляется после первоначального образования.Эта система обеспечивает высокую проводимость, но более низкую плотность энергии.

Шпинельный аккумулятор тоже имеет слабые места. Одним из наиболее существенных недостатков является меньшая емкость по сравнению с системой на основе кобальта. Spinel обеспечивает примерно 1200 мАч в корпусе 18650, что примерно вдвое меньше, чем у кобальтового эквивалента. Несмотря на это, шпинель по-прежнему обеспечивает плотность энергии примерно на 50% выше, чем у эквивалента на основе никеля.

Рисунок 3: Формат ячейки 18650. Размеры этой часто используемой ячейки: 18 мм в диаметре и 65 мм в длину.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные батареи еще не достигли полной зрелости, и технология постоянно совершенствуется. Анод в современных элементах состоит из смеси графита, а катод — из комбинации лития и других металлов. Следует отметить, что все материалы в батарее имеют теоретическую плотность энергии. Литий-ионный анод хорошо оптимизирован, и в плане конструктивных изменений можно получить небольшие улучшения.Катод, однако, может быть усовершенствован. Поэтому исследования аккумуляторов сосредоточены на материале катода. Другая часть, имеющая потенциал, — это электролит. Электролит служит реакционной средой между анодом и катодом.

В производстве аккумуляторных батарей увеличивается емкость на 8-10% в год. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Это, однако, далеко от закона Мура, согласно которому количество транзисторов на кристалле удваивается каждые 18–24 месяца.Перевод этого увеличения на батарею означал бы удвоение емкости каждые два года. Вместо двух лет литий-ионный аккумулятор удвоил свою энергоемкость за 10 лет.

Сегодняшние ионно-литиевые добавки имеют множество «вкусов», и различия в составе в основном связаны с материалом катода. В таблице 1 ниже приведены наиболее часто используемые литий-ионные аккумуляторы на рынке сегодня. Для простоты мы суммируем химический состав в четыре группы: кобальт, марганец, NCM и фосфат.

Исследователи составляют план улучшения мультивалентных батарей

Кредит: CC0 Public Domain Литий-ионные батареи

известны своей высокой плотностью энергии во всем, от мобильных телефонов до портативных компьютеров и электромобилей, но по мере того, как потребность в хранении энергии в масштабах сети и других приложениях становится все более острой, исследователи ищут менее дорогие и более доступные альтернативы литию.

Батареи, в которых используется большее количество поливалентных металлов, могут произвести революцию в хранении энергии. Исследователи рассматривают текущее состояние исследований мультивалентных металло-ионных аккумуляторов и предоставляют план будущей работы над Nature Energy , сообщая, что лучшие кандидаты — использующие магний, кальций, цинк и алюминий — все имеют большие перспективы, но также имеют серьезные проблемы для соответствовать практическим требованиям.

«В этом обзоре мы проясняем ключевые сильные стороны, а также распространенные заблуждения о мультивалентных металлических батареях», — сказал Ян Яо, доцент кафедры электротехники и компьютерной инженерии Калленского колледжа Хьюстонского университета и соавтор книги бумага. «Многовалентные металло-ионные батареи лучше рассматривать как альтернативные решения для крупномасштабного хранения энергии, чем как прямого конкурента литиевым батареям в гонке за постоянно растущими целями плотности энергии.«

Исследователи также изучили рост металлических анодов. Хотя магний является многообещающим материалом, Яо сказал, что важно отметить, что не гарантируется универсальная пластина без дендритной морфологии. «Это происходит только в отобранных растворах электролитов, где нет побочных реакций, активная металлическая поверхность не пассивирована, а кулоновская эффективность удаления магниевого покрытия близка к единице», — сказал он.

Яо также является ведущим исследователем Техасского центра сверхпроводимости в UH (TcSUH).

Янлян «Леонард» Лян, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в UH и соавтор, сказал, что обзор существующих катодных материалов также предлагает новые идеи. «Мы также обсуждаем стратегии проектирования, которые позволят создать подлинные материалы для хранения энергии на основе многовалентных ионов металлов с конкурентоспособными характеристиками», — сказал он.

Ключевые точки исследователей включают:

• Обеспокоенность по поводу доступности и стоимости лития вызвала интерес к альтернативным технологиям батарей, в которых используются более распространенные элементы с потенциалом более высокой плотности энергии и повышенной безопасности.Основные кандидаты включают в себя магний, кальций, цинк и алюминий, все из которых известны как многовалентные металлы, или металлы с несколькими валентными электронами, чтобы дать
• Эти многовалентные металло-ионные батареи имеют много общего в принципах работы с литий-ионными батареями, предполагая, что они могут быть быстро приняты промышленностью
• Предыдущие оценки ожидаемой плотности энергии этих батарей часто учитывали только анод из многовалентного металла — всего лишь один из двух электродов в батарее — что имеет тенденцию приводить к ошибочным выводам.Исследователи провели переоценку плотности энергии как на аноде, так и на катоде, стремясь лучше позиционировать эти батареи в области хранения энергии
• Прямое использование металлов в качестве анодов является важным аспектом для обещаний безопасности и плотности энергии этих батарей , но есть неопределенности, связанные с жизнеспособностью этих анодов.
• Растворы электролитов и понимание связанных межфазных явлений улучшаются, но все еще далеки от установленных
• И поиск хороших катодных материалов требует рассмотрения, которое редко встречается в традиционных исследованиях аккумуляторов.Механизм накопления ионов в катодах мультивалентных батарей намного сложнее, чем у его литий-ионного аналога.
• Неправильная интерпретация химического состава катода в результате неожиданно широко распространена в литературе

Исследователи также выпустили список рекомендаций, чтобы гарантировать, что будущие исследования будут прямо направлены на улучшение батарей, в том числе:

• Получение лучшего понимания динамики роста металлических анодов, критический шаг в реализации предполагаемых обещаний безопасности в отношении литий-ионных аккумуляторов
• Методы правильной оценки совместимости металлических анодов с растворами электролитов и эффективности защитных покрытий
• Процедуры и методы для правильной интерпретации механизма накопления ионов на катоде
• Подходы к разработке улучшенных катодных материалов

Таблица, в которой сравниваются современные компоненты — металлические анодные, электролитные и катодные материалы — для батарей на основе Каждый из поливалентных металлических элементов, которые потенциально могут заменить литий, обнаружил, что, хотя некоторые из них продвинулись дальше, чем другие, ни один из вариантов не готов к коммерциализации.

Исследовательская группа Яо сосредоточилась на химии материалов и разработке магниевых и других поливалентных металлических батарей; он широко публиковался в ведущих журналах.

---

Создаем лучшую батарею, быстрее

---

Дополнительная информация: Yanliang Liang et al.Текущее состояние и направления развития мультивалентных металл-ионных батарей, Nature Energy (2020). DOI: 10.1038 / s41560-020-0655-0 Предоставлено Хьюстонский университет

Ссылка : Исследователи составляют план улучшения мультивалентных батарей (17 июля 2020 г.) получено 16 января 2021 г. из https: // techxplore.ru / news / 2020-07-roadmap-multivalent-battery.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Схематический символ батареи

Батарея преобразует химическую энергию в электрическую с помощью химической реакции.Обычно химические вещества хранятся внутри батареи. Он используется в цепи для питания других компонентов. Батарея производит электричество постоянного тока (DC) (электричество, которое течет в одном направлении и не переключается взад и вперед).

Использование электроэнергии из розетки в здании дешевле и эффективнее, но аккумулятор может обеспечивать электричеством в районах, где нет распределения электроэнергии. Это также полезно для движущихся вещей, например электромобилей и мобильных телефонов.

Батареи могут быть первичными или вторичными. Первичная цепь выбрасывается, когда она больше не может обеспечивать электричество. Вторичный аккумулятор можно заряжать и использовать повторно.

Батарея может состоять из одной ячейки или нескольких элементов . Каждая ячейка имеет анод, катод и электролит. Электролит — это основной материал внутри батареи. Часто это кислота, к которой прикасаться опасно. Анод реагирует с электролитом с образованием электронов (это отрицательный конец или или —).Катод реагирует с электролитом и забирает электроны (это положительный конец или + ). ^[1] Электрический ток возникает, когда провод соединяет анод с катодом, а электроны перемещаются от одного конца к другому. (Но аккумулятор может быть поврежден просто проводом, соединяющим два конца, поэтому между двумя концами также необходима нагрузка . Нагрузка — это то, что замедляет электроны и обычно делает что-то полезное, например, лампочку в фонарик, или электроника в калькуляторе). ^[2]

Батареи, подключенные параллельно — показаны на схеме и на чертеже

Электролит может быть жидким или твердым. Батарея называется аккумулятором с влажным или сухим элементом, в зависимости от типа электролита.

Химические реакции, происходящие в батарее, являются экзотермическими реакциями. Этот тип реакции вызывает тепло. Например, если вы оставите свой ноутбук включенным на долгое время, а затем коснетесь аккумулятора, он будет теплым или горячим.

Аккумуляторная батарея заряжается путем обращения вспять химической реакции, происходящей внутри батареи.Но перезаряжаемый аккумулятор можно заряжать только определенное количество раз (время зарядки). Даже встроенные батареи нельзя заряжать вечно. Более того, каждый раз, когда батарея заряжается, ее способность удерживать заряд немного снижается. Неперезаряжаемые батареи нельзя заряжать, так как могут вытечь различные вредные вещества, например гидроксид калия.

Элементы могут быть подключены, чтобы сделать батарею большего размера. Соединение плюса одной ячейки с минусом следующей ячейки называется соединением их последовательно .Напряжение каждой батареи складывается. Две батареи по шесть вольт, соединенные последовательно, будут составлять 12 вольт. ^[3]

Соединение плюса одной ячейки с плюсом другой, а минус с минусом называется соединением их параллельно . Напряжение остается прежним, но ток складывается. Напряжение — это давление, проталкивающее электроны по проводам, оно измеряется в вольтах. Ток — это то, сколько электронов может пройти одновременно, он измеряется в амперах.Комбинация тока и напряжения — это мощность (ватты = вольт x ампер) батареи.

Батареи бывают разных форм, размеров и напряжений.

Элементы AA, AAA, C и D, включая щелочные батареи, имеют стандартные размеры и форму и имеют напряжение около 1,5 В. Напряжение ячейки зависит от используемых химикатов. Электрический заряд, который он может передать, зависит от размера ячейки, а также от химических веществ. Заряд аккумулятора обычно измеряется в ампер-часах.Поскольку напряжение остается неизменным, больший заряд означает, что более крупный элемент может подавать больше ампер или работать дольше.

Первая батарея была изобретена в 1800 году Алессандро Вольта. В наши дни его аккумулятор называют гальваническим. ^[4]

В современных небольших батареях жидкость иммобилизируется в виде пасты, и все это помещается в герметичный корпус. Из-за этого ничего не может вылиться из аккумулятора. В более крупных аккумуляторах, таких как автомобильные, все еще есть жидкость, и они не герметичны.Разновидность батареи, в которой в качестве электролита используются расплавленные соли, была изобретена во время Второй мировой войны.

• Сухие элементы, элементы, не содержащие жидкости (или содержащие иммобилизованную жидкость, такую ​​как паста или гель) в качестве электролита
  • Первичная ячейка, ячейки, которые нельзя перезарядить
    • Щелочная батарея, «щелочная», неперезаряжаемая
    • Батарея ртутная, неперезаряжаемая
    • Аккумулятор Leclanche, «сверхмощный», неперезаряжаемый
    • Литиевая батарея, неперезаряжаемая, «таблетка»
    • Батарея из оксида серебра, неперезаряжаемая, батарейка для часов
    • Гальваническая батарея, первая батарея Аллесандро Вольтаса
  • Вторичный элемент, элементы, которые можно заряжать

• Влажные элементы, элементы, содержащие жидкость в качестве электролита
• Топливный элемент, перезаряжаемый за счет добавления топлива

Топливные элементы и солнечные элементы не являются батареями, потому что они не накапливают энергию внутри себя.

Конденсатор не является батареей, потому что он не накапливает энергию в химической реакции. Конденсатор может накапливать электричество и производить электричество намного быстрее, чем батарея, но обычно он стоит слишком дорого, чтобы сделать его настолько большим, насколько может быть батарея. Ученые и инженеры-химики работают над улучшением конденсаторов и аккумуляторов для электромобилей.

Небольшие электрические генераторы, управляемые руками и ногами, могут обеспечивать питание небольших электрических устройств. Радиоприемники с часовым механизмом, заводные фонари и аналогичные устройства также имеют заводную пружину для хранения механической энергии.

батарей Tesla для увеличения плотности энергии на 20% — Panasonic

Panasonic сообщает, что батареи Tesla «2170», произведенные на Gigafactory Nevada, получат 20% -ное увеличение плотности энергии в течение следующих пяти лет, что может привести к значительному повышению производительности.

Tesla в партнерстве с Panasonic производит новый аккумуляторный элемент формата 2170 на заводе Gigafactory Nevada.

Panasonic производит аккумуляторные элементы, но Tesla помогает с развитием химии и владеет заводом.

Обе компании редко комментируют разработку аккумуляторов на Gigafactory Nevada — особенно после того, как мы узнали о проекте Tesla Roadrunner, который предполагает, что Tesla в настоящее время производит свои собственные аккумуляторные элементы.

Теперь компания Panasonic отклонилась от этой политики, добавив новые комментарии о предстоящих улучшениях аккумуляторных элементов Tesla «2170».

Ясуаки Такамото, руководитель Panasonic, отвечающий за производство аккумуляторов Tesla в США, сделал несколько интересных новых комментариев в интервью Reuters:

«Корпорация Panasonic планирует увеличить удельную мощность аккумуляторных элементов« 2170 », которые она поставляет Tesla Inc, на 20% за пять лет и коммерциализировать версию без кобальта« через два-три года », — заявил глава U.Компания S. EV по производству аккумуляторов сказала.

Такое увеличение плотности энергии может означать многое для автомобилей Tesla.

Это может означать, что Tesla может увеличить запас хода своих транспортных средств без необходимости установки больших аккумуляторных блоков или увеличения веса автомобиля.

Например, Tesla может построить Model 3 с аккумулятором на 90 кВтч и дальностью почти 400 миль с примерно такими же размерами аккумулятора.

Или же автопроизводитель мог бы создать аккумуляторные батареи той же емкости и сделать свои автомобили легче для повышения производительности, эффективности и дальности действия.Он мог даже вырезать отверстия в рюкзаке для большего пространства для ног.

Батареи повышенной плотности Tesla

Если не увеличивать размер своего аккумуляторного блока, более высокая плотность энергии может также означать общее увеличение общей выходной емкости, что приведет к увеличению количества аккумуляторов для Tesla, чтобы увеличить мощность своего автомобиля.

В зависимости от стоимости увеличения плотности энергии, Tesla может также добиться некоторого снижения стоимости за счет увеличения плотности энергии.

Такамото сказал, что Panasonic планирует обновить свои линии по производству аккумуляторных элементов на заводе Tesla Gigafactory в Неваде в сентябре, чтобы начать увеличивать плотность энергии:

С сентября компания начнет преобразование линий на своем заводе в Неваде, который она работает с Tesla, поскольку она готовится к дальнейшему повышению плотности энергии ячеек, сказал Такамото.

Это обновление случайно совпадет с «днем батареи» Tesla, который должен состояться в конце сентября.

Такамото также сказал, что они планируют производить безкобальтовые батареи для Tesla в течение следующих 2-3 лет, что является целью, раскрытой Tesla в течение некоторого времени. Это устранило бы один из очень серьезных недостатков цепочки поставок при производстве аккумуляторов.

Electrek’s Take

Как я часто заявлял с тех пор, как писал о секретном проекте Tesla Roadrunner, несмотря на то, что говорили многие люди, несмотря на то, что Tesla планирует производить свои собственные аккумуляторные элементы в больших объемах, автопроизводитель по-прежнему планирует закупать батареи у других поставщиков, включая Panasonic.

Потребности в батареях

Tesla настолько велики, что компания обеспечит любую производственную мощность, которую сможет получить в обозримом будущем.

Интересно то, что некоторые достижения Tesla в области аккумуляторных элементов, вероятно, дойдут до ее партнеров по аккумуляторным батареям, точно так же, как она работает с Panasonic в течение многих лет.

Таким образом, мы можем увидеть значительное улучшение в отрасли, а не только для Tesla.

На самом деле, я даже не удивлюсь, если Tesla в конечном итоге поставит часть своего оборудования для производства аккумуляторных элементов, разработанного собственными силами, другим производителям.