Почему зимой АКБ работает хуже? Подготовка аккумулятора на зиму. | АКБ-сервис

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер и быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

    Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

• внутреннее сопротивление
• напряжение
• емкость
• отдача

1. Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры:

Температура, °С	Удельное сопротивление электролита Ом·см
+ 40	0,89
+ 25	1,28
+ 18	1,46
0	1,92
–  18	2,39

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза.

2. Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С  дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках. 

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.

12,24 В — заряде 50%,

11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

 

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1. 20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

3. Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp, где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

 

4. Отдача по емкости

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

 

Выводы

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч  до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством, в котором есть буферный режим — данные зарядные устройства имеют режим хранения и не требуют отключения от акб после окончания процесса зарядки акб.

 

 

 

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством.  

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее — это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Как хранить аккумулятор зимой и при какой температуре

К началу зимы многие автомобилисты реже пользуются своим авто, а некоторые ставят его на длительную стоянку. При этом не каждый…

https://citysklad24.ru/blog/kak-hranit-akkumulyator-zimoj/ https://citysklad24.ru/wp-content/uploads/2023/01/kak-hranit-akkumulyator-1-1024×770.jpeg Где хранить аккумулятор зимой

К началу зимы многие автомобилисты реже пользуются своим авто, а некоторые ставят его на длительную стоянку. При этом не каждый…

MainAdminMainAdmin 10.01.2023 21.04.2023 MainAdminMainAdmin https://citysklad24.ru/wp-content/themes/citysklad/assets/images/logo.png https://citysklad24.ru/wp-content/uploads/2023/01/kak-hranit-akkumulyator-1-1024×770.jpeg

10.01.2023

Содержание

К началу зимы многие автомобилисты реже пользуются своим авто, а некоторые ставят его на длительную стоянку. При этом не каждый автовладелец задумывается о том, каким образом может отразиться простой на его аккумуляторной батарее, а последствия таковы:

• АКБ полностью разрядится;
• спровоцирует сульфатацию — если устройство разряжено, плотность электролита близка к плотности воды. Кристаллы сульфата оседают на поверхности свинцовой пластины, уменьшая тем самым его рабочую поверхность. Из-за чего емкость устройства снижается, а его ресурс падает;
• в разряженной батарее шанс замыкания «банок» между собой особенно велик, а это уже чревато полным выходом из строя.

После прочтения вы будете знать о том, как сохранить источник электроэнергии в целостности до нового сезона.

Как хранить аккумулятор зимой правильно

Правильное хранение зависит от обстоятельств:

• будете ли вы хотя бы изредка пользоваться автомобилем или он простоит до поздней весны;
• насколько сурова зима в вашем регионе;
• где будет стоять машина все это время — в гараже или на улице.

3 этих момента будут определяющими факторами при решении того, как правильно и где лучше хранить аккумулятор зимой.

Подготовка АКБ к хранению

Если зима не слишком сурова или транспорт стоит в гараже, достаточно будет снять минусовую клемму с батареи, чтобы не допустить разряда источника. Время от времени нужно будет следить за уровнем его заряда.

Если вы не планируете пользоваться машиной всю зиму, снимите АКБ и унесите его домой. Но перед тем, как отправить устройство на хранение, подготовьтесь:

1. Очистите корпус от грязи, пыли и остатков масла.
2. Техническим вазелином смажьте клеммы — это исключит окисление.
3. Проверьте уровень электролита в батареях: жидкость должна скрывать пластины на 10-15 миллиметров. Если уровень ниже, долейте дистиллированной (!) воды.
4. Проверьте плотность электролита в батарее. Плотность указывает на то, в каком состоянии находится устройство. Если оно теряет способность держать заряд, проверьте уровень и состояние электролита в банках. Делается это с помощью ареометра.

Условия хранения

При какой температуре хранить аккумулятор:

1. При плюсовой, но не выше +15° С. Чем выше отметка, тем быстрее происходит саморазряд.
2. При низкой влажности. Высокая влажность провоцирует ускоренный саморазряд.

Держите аккумулятор там, куда не просачиваются ультрафиолетовые лучи — они могут деформировать корпус, в дальнейшем это скажется на его работе.

Еще один момент — помещение должно проветриваться. Если есть кондиционер, то еще лучше. Он поможет избежать накопления взрывоопасной смеси из водорода и кислорода в воздухе, которая выделяется при саморазряде.

Подходящее место для хранения: темное, сухое, хорошо проветриваемое помещение. Располагать устройство нужно горизонтально на стеллаже или полу. Обратите внимание: батареи нельзя ставить друг на друга, если их несколько!

Можно ли хранить аккумулятор на морозе

Нет, нельзя. Чем ниже температура электролита, тем сложнее восполняется энергия. Поэтому и нужно защитить аккумулятор от сильного охлаждения.

Как сохранить тепло?

1. Сделать термоизоляцию корпуса своими силами или купить термочехол.
2. Изолировать место под капотом от холодного воздуха.
3. Укрыть источник электроэнергии с двигателем, чтобы использовать остаточное тепло.

Хранение аккумулятора зимой предполагает использование электролита большей плотности.

Заряжать ли аккумулятор перед хранением

Да, обязательно. Если бы в разряженном состоянии батарея не теряла своего функционала, то и о хранении не было бы речи. Но разряженный источник питания, это:

• его преждевременный выход из строя;
• «сульфатационная» болезнь;
• безвозвратная потеря части емкости.

Перед тем, как спрятать АКБ, проверьте его заряд — он должен быть максимальным. В течение всего сезона не допускайте полной потери заряда.

Типы хранения аккумуляторов

Как лучше хранить источник электрической энергии зимой, зависит от его разновидности: сухой он или мокрый.

Сухой

Сухими называют устройства, в которых нет жидкой среды. Такой тип батарей предусматривает заливку электролита только перед непосредственной эксплуатацией. А до этого они годами хранятся в упаковке, не утрачивая своих свойств. При этом условия хранения (температура, влажность, способ размещения, отсутствие палящего солнца, целостность упаковки) не должны игнорироваться!

Мокрый или заправленный

Если устройство уже заправлено жидкой средой, то и убрать его нужно в таком же состоянии. Не нужно сливать электролит на время бездействия — это провоцирует сульфатацию и уменьшит срок службы устройства. Наоборот, обеспечьте нормальный уровень раствора, чтобы не допустить «оголение» пластин.

Срок хранения аккумулятора

Скорость саморазряда батареи зависит от ее типа, условий содержания, срока службы и остаточной емкости. При нормальных условиях новые устройства, чей срок службы не превышает года, можно проверять на уровень остаточного заряда не чаще 1 раза в 3 месяца.

Чем дольше прослужило устройство, тем меньше времени должно пройти между его проверками.

Заключение

Если вы еще не придумали, где будете хранить устройство, предлагаем свой вариант — сдать аккумулятор на хранение в «СитиСклад». Ваш АКБ будет храниться в сухом, проветриваемом помещении, в котором поддерживается нормальная температура, не попадают ультрафиолетовые лучи, есть круглосуточное видеонаблюдение и охрана. Забрать его можно в любое время, ключи от бокса будут только у вас.

Литий-ионные аккумуляторы, которые служат дольше в условиях сильного холода

«Риманова поверхность на угольном аноде позволяет хранить литий-ионные аккумуляторы при температуре -35 °C»
ACS Central Science

Когда температура опускается ниже нуля, мобильные телефоны необходимо часто подзаряжать , а электромобили имеют более короткий запас хода. Это связано с тем, что аноды их литий-ионных аккумуляторов становятся вялыми, удерживают меньше заряда и быстро расходуют энергию. Чтобы улучшить электрические характеристики в условиях сильного холода, исследователи сообщают в Компания ACS Central Science заменила традиционный графитовый анод в литий-ионных батареях шероховатым материалом на основе углерода, который сохраняет свою перезаряжаемую емкость до -31 F.

Литий-ионные батареи отлично подходят для питания перезаряжаемой электроники, потому что они могут хранить много энергии и имеют долгую продолжительность жизни. Но когда температура падает ниже нуля, электрические характеристики этих источников энергии снижаются, а когда условия достаточно холодные, они могут перестать передавать заряд. Вот почему некоторые люди, живущие на Среднем Западе США, испытывают проблемы со своими электромобилями в разгар зимы, и почему опасно использовать эти батареи в космических исследованиях. Недавно ученые установили, что плоская ориентация графита в аноде ответственна за падение емкости литий-ионного аккумулятора на холоде. Итак, Си Ван, Цзяннянь Яо и их коллеги хотели изменить структуру поверхности углеродсодержащего материала, чтобы улучшить процесс переноса заряда на аноде.

Чтобы создать новый материал, исследователи нагрели кобальтсодержащий цеолит-имидазолатный каркас (известный как ZIF-67) при высоких температурах. Полученные 12-сторонние углеродные наносферы имели неровные поверхности, которые продемонстрировали отличные возможности переноса электрического заряда. Затем команда проверила электрические характеристики материала в качестве анода с металлическим литием в качестве катода внутри батареи в форме монеты. Анод демонстрировал стабильную зарядку и разрядку при температурах от 77 F до -4 F и поддерживал 85,9% емкости хранения энергии при комнатной температуре чуть ниже точки замерзания. Для сравнения, литий-ионные батареи, изготовленные с другими углеродными анодами, включая графит и углеродные нанотрубки, почти не сохраняли заряд при отрицательных температурах. Когда исследователи понизили температуру воздуха до -31 F, анод, сделанный из неровных наносфер, все еще был перезаряжаемым и во время разрядки высвобождал почти 100% заряда, заложенного в батарею. Исследователи говорят, что включение материала неровных наносфер в литий-ионные батареи может открыть возможности для использования этих источников энергии при экстремально низких температурах.

Авторы выражают благодарность Фонду фундаментальных исследований центральных университетов (Китай), Национальному фонду естественных наук Китая, Министерству науки и техники Китая, Научно-техническому проекту провинции Гуандун, Химическому и химическому машиностроению. Лаборатория Гуандун и Пекинский университет Цзяотун.

Новый электролит может помочь батареям электромобилей противостоять холоду

Увеличивающаяся с годами плотность энергии литий-ионных батарей привела к появлению электромобилей с увеличенным запасом хода. Но этот запас хода резко падает вместе с температурой зимой. Это падение производительности батареи является одной из причин, по которой клиенты часто не хотят покупать электромобиль.

Изменив электролит батареи, исследователи создали батарею, которая работает при температурах до -20 °C. По сравнению с другими батареями для холодной погоды, о которых до сих пор сообщали исследователи, у этой батареи рекордный срок службы — более года.

Современные батареи хорошо работают при температуре от 0 °C до 40 °C. Для более широкого распространения разработчики стремятся создавать аккумуляторы, работающие в более широком диапазоне температур, от -40 °C до 60 °C. «Высокая плотность энергии и долгий срок службы литий-ионных аккумуляторов при низких температурах являются ключом к разработке всепогодных электромобилей», — говорит Чонг Ян из Пекинского технологического института.

Аккумуляторы увеличенной емкости сокращают запас хода электромобиля на холоде

Сегодня, чтобы аккумуляторы работали на холоде, производители добавляют внешнюю изоляцию и обогрев. Но это также увеличивает габариты, а перенос этого дополнительного веса снижает дальность пробега. Кроме того, он не идеален для аккумуляторов для работы в холодную погоду в приложениях, чувствительных к весу, таких как высотные дроны и спутники.

Многие исследователи пытаются улучшить характеристики батареи при низких температурах, сосредоточив внимание на электролитах, которые перемещают ионы лития между электродами батареи. Низкие температуры загущают эти электролиты, поэтому ионы движутся медленнее, что приводит к потере емкости и медленной зарядке. Некоторые команды недавно использовали низкотемпературные растворители для изготовления электролитов или тестировали химические добавки в электролитах, которые помогают улучшить их устойчивость к холоду. Другие разработали совершенно новые электролиты, способные выдерживать широкий диапазон температур.

Ян вместе с Цян Чжаном из Университета Цинхуа и их коллегами сосредоточились на низкотемпературном растворителе. Хотя такие растворители помогают работать в холодную погоду, известно, что при высоких температурах они выделяют газы, которые сокращают срок службы батареи. «Тем не менее, механизм газообразования и соответствующая стратегия ингибирования остаются неизвестными», — говорит Ян.

В своей статье, опубликованной в журнале Matter , исследователи раскрывают механизм образования газа и предлагают новый высококонцентрированный электролит, разработанный ими в качестве решения проблемы.

Они обнаружили, что литиевое покрытие — накопление металлического лития на поверхности графитового анода батареи — является причиной газообразования. При зимних температурах из-за того, что ионы лития движутся медленно, они, как правило, скапливаются при входе из электролита в графит, поэтому некоторое количество металлического лития в конечном итоге накапливается на поверхности. Исследователи обнаружили, что обычно используемый низкотемпературный растворитель этилацетат бурно реагирует с этим гальваническим литием, что приводит к образованию газообразных водорода и этана. Давление скопившегося газа в конечном итоге приводит к растрескиванию электродов и выходу батареи из строя.

Подход к холодной погоде использует новый электролит

Для борьбы с образованием газа исследователи изготовили электролит, растворив большее, чем обычно, количество солей лития в растворителе, состоящем из 90 процентов этилацетата и 10 процентов фторэтиленкарбоната.

Затем исследователи изготовили элемент батареи с этим электролитом, графитовым анодом и катодом NMC811, состоящим из 80 процентов никеля, 10 процентов кобальта и 10 процентов марганца. Катоды NMC811 используются в современных высокоэффективных литий-ионных батареях из-за их высокой плотности энергии и минимального использования дорогого кобальта.

«Все материалы, которые мы используем, коммерчески доступны, и предлагаемый электролит разумно производить в больших масштабах», — говорит Ян, что делает новый подход легко применимым к современным распространенным химическим веществам аккумуляторов и производственным процессам.

Исследователи показали, что использование этилацетата в качестве основного растворителя обеспечивает работоспособность элемента батареи при температурах до -40 °C. Между тем литиевая соль реагирует с фторэтиленкарбонатом, образуя твердый слой на аноде, который проводит ионы лития, но также защищает любой металлический литий, который неизбежно покрывает поверхность.