Чем проверяют плотность аккумулятора: Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе?

Содержание

Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе?

При эксплуатации автомобиля его владелец неизменно сталкивается с необходимостью обслуживания и замены аккумулятора. На такую батарею приходится повышенная нагрузка, поэтому со временем аккумулятор начинает хуже держать заряд, требуя соответствующей замены. На эффективность работы такого автомобильного аккумулятора напрямую оказывает влияние показатель плотности электролита. Необходимо на регулярной основе проверять показатели плотности у электролита, что и позволит гарантировать беспроблемный пуск двигателя, а сам аккумулятор прослужит максимально долго, не доставляя каких-либо хлопот. В этой статье мы расскажем вам как проверить плотность аккумулятора.

Устройство аккумулятора


Перед тем как рассказывать непосредственно о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, поговорим об устройстве стандартных автомобильных батарей. Такая АКБ состоит из:

  • Корпуса, состоящего из шести банок.

  • Плюсовых и минусовых свинцовых пластин, расположенных внутри каждой банки.

  • Плюсовой и минусовой шины, которые соединяют каждый герметичный отсек.

  • Последовательного соединения, что позволяет получать на выходе необходимую мощность заряда.

Своей способностью отдавать и накапливать электрический заряд аккумулятор обязан именно электрохимическим показателям электролита. Такой электролит залит в каждую из герметичных банок и имеет определенные показатели плотности. В процессе эксплуатации машины показатель плотности может изменяться, поэтому автовладельцу необходимо знать, как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях и при необходимости увеличить или уменьшить этот показатель.


 

Как правильно обслуживать аккумулятор


Беспроблемность эксплуатации такой АКБ автомобиля зависит от своевременности и правильности обслуживания батареи. Такие работы включают:

  • Визуальный осмотр.

  • Анализ уровня электролита.

  • Проверка плотности батареи.

  • Измерение уровня напряжения.

  • Проверка аккумулятора нагрузочной вилкой.

Такую проверку аккумулятора необходимо выполнять дважды в год - весной и осенью. Это и позволит обеспечить качественную работу батареи как летом, так и в мороз зимой. Обслуживание и правильный уход за аккумулятором не представляет особой сложности. Если плотность электролита выше нормы, необходимо доливать дистиллированную воду. Если же отмечается низкая плотность, то следует просто зарядить аккумулятор.

Принцип работы аккумулятора


Батарея в автомобиле работает циклично, то есть сначала аккумулятор накапливает заряд, после чего отдаёт его, когда требуется завести двигатель. Во время таких циклов внутри АКБ происходит химическая реакция, когда из серной кислоты выпадают различные соли, которые оседают на пластинах из свинца, а в банках из электролита выделяется вода. Со временем концентрация и плотность электролита изменяется, что приводит к неправильной работе АКБ. Периодический замер плотности, позволит избежать разряжения батареи, которая будет служить максимально надолго. Поговорим поподробнее о том, как проверить плотность аккумулятора ареометром.

Внимание. Если показатель плотности оказался ниже нормы, то доливать в аккумулятор электролит не следует. Необходимо провести подзарядку батареи, что и позволит обеспечить необходимый показатель плотности.


Как и зачем измеряют плотность электролита?


Многие автовладельцы попросту не знает для чего следует измерять плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, электролит состоит на 35% из серной кислоты и на 65% из дистиллята. Такое соотношение позволяет с легкостью накапливать заряд, при этом не причиняется какой-либо вред свинцовым пластинам. В процессе эксплуатации показатели плотности электролита могут изменяться, что объясняется испарением дистиллированной воды и химическими реакциями при работе АКБ. В результате повышается содержание серной кислоты, что в свою очередь ухудшает заряд и может нанести вред свинцовым пластинам, вплоть до полного прихода в негодность аккумулятора.


 

Что плохого в высокой и низкой плотности?


Низкая плотность приводит к разряду батареи, что не позволяет использовать автомобиль. Высокая плотность, то есть повышенное содержание серной кислоты, разъедает пластины, которые быстро приходят в негодность.

Проверяем уровень электролита


Перед тем как проверить плотность аккумулятора без ареометра необходимо установить его уровень. В том случае, если сам аккумулятор выполнен из полупрозрачного пластика, то проверка уровня электролита не представляет сложности. Если же аккумулятор выполнен из непрозрачного темного пластика, то для проверки уровня электролита потребуется специальная стеклянная трубка, имеющая диаметр около 5 миллиметров. Такая трубка опускается в банку до упора, после чего ее верхнее отверстие закрывают пальцем. Трубку аккуратно достают из аккумулятора. В ней останется электролит, который сливают в колбу и проверяют уровень. Считается, что норма жидкости в колбе составит 10-15 миллиметров. В том случае, если уровень больше или меньше необходимо его выровнять, после чего измерять плотность электролита.

Как выполнять замер плотности электролита


Если вы задаетесь вопросом, как правильно проверить плотность аккумулятора, то можем сказать, что такая работа не представляет особой сложности. Помните лишь о том, что банки внутри батареи не соединяются между собой, поэтому следует проверять плотность в каждой из емкостей. Переворачивать аккумулятор и смешивать между собой электролит для выравнивания плотности запрещается. Крышка и пробки аккумулятора должны быть чистыми и не иметь каких-либо загрязнений. Проверку плотности выполняют исключительно на заряженной батарее, в противном случае показатели такого измерения будут некорректными.

Перед тем как проверить плотность необслуживаемого аккумулятора его необходимо снять с машины и выдержать в течение нескольких часов при комнатной температуре. Оптимальным диапазоном температуры при измерении плотности является показатель 20-30 градусов.

Для измерения плотности потребуется использовать ареометр, который еще называют денсиметром. В продаже можно найти разнообразные ареометры, которые имеют схожую конструкцию, но при этом отличаются своей стоимостью. При выборе такого устройства для измерения его необходимо проверить на калибровочной жидкости, что позволит быть полностью уверенным в точности таких измерений.

Большинство ареометров имеют одинаковую конструкцию и обеспечивают необходимую точность показателей. И всё же приобретать самые дешевые китайские образцы не следует, так как их качество и точность измерений будет соответствовать стоимости.

Измерение плотности электролита при использовании ареометра не представляет сложности. Необходимо выполнить следующие:

  • Наконечник ареометра протирается.

  • Его опускают в колбу для измерения.

  • Грушей набирают электролит и заполняют им колбу.

  • Ожидают несколько минут, после чего проверяют показания.

  • Сливают электролит обратно.

  • Аналогичная работа проводится с каждой из банок в аккумуляторе.

Оптимальные показатели плотности электролита

При эксплуатации аккумулятора и замере плотности электролита следует помнить о том, что показатели могут колебаться в зависимости от климата в регионе.

  • Для юга России оптимальный показатель плотности составляет 1,25.

  • Для средней полосы - 1,27.

  • Для севера - 1,29.

При изготовлении аккумуляторов в батарею заливают стандартный электролит, который замерзает при температурах ниже 60 градусов и имеет плотность порядка 1,26-1,27 грамм на сантиметр кубический.

Если проведённый замер показал повышенную плотность электролита, в аккумулятор необходимо долить дистиллированную воду. Приобрести такой дистиллят можно на автомобильных заправках или в специализированных магазинах. Использовать обычную воду из-под крана запрещается. Доливают дистиллят на глаз, после чего вновь проверяют плотность электролита.

Важно. Свинцовые пластины аккумулятора должны быть погружены в жидкость полностью. Исходя из этого и следует доливать дистиллят или же проводить дополнительную зарядку аккумулятора.

Изменение плотности электролита внутри аккумулятора происходит по естественным причинам. Однако если вы замечаете, что батарея быстро теряет заряд, а показатели плотности изменяются буквально спустя неделю после их выравнивания и доливки дистиллята, это свидетельствует о серьезных проблемах с аккумулятором, который в скором времени потребует замены.

Как измерить плотность в необслуживаемых аккумуляторах?


Если проверка плотности и уровня электролита в обслуживаемых батареях не вызывает сложности, то как проверить плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе. Такие батареи имеют в верхней крышке небольшой глазок, который можно выкрутить и через появившееся отверстие проверить плотность аккумулятора автомобиля. Помните лишь о том, что в необслуживаемых аккумуляторах можно будет провести замер плотности электролита в одной банке, поэтому вы получите усредненный показатель. Выполнить точные замеры по каждой из банок у вас не получится.

Заключение


В этой статье мы рассказали вам как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе. Такое обслуживание батареи автомобиля должно выполняться на регулярной основе. Поддерживая оптимальные показатели плотности и уровень электролита, вы сможете обеспечить качественный запуск двигателя автомобиля при любых температурах, а сам аккумулятор прослужит вам максимально долго. Если у вас появились какие-либо сложности с выполнением данной работы, то в сети интернет вы можете найти многочисленные тематические видео, где наглядно показывается как проверить плотность электролита в аккумуляторе ареометром.

27.07.2017

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель  Kongter BT-3915  для измерения внутреннего сопротивления батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

  • Прибор позволяет измерять следующие параметры:

  • Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

  • Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

  • Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

  • Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).


 


 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей

 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Как проверить плотность аккумулятора и поднять ее?

Каждый автомобильный аккумулятор – это, прежде всего, мощный накопитель электрической энергии. Его роль в автомобиле незаменима, поэтому очень важно контролировать процесс работы всех его составляющих и следить за нормальным функционированием каждой детали. Название одной из характеристик, которая обеспечивает эффективную работу АкБ, звучит как плотность. Данный материал поведет повествование о том, что это такое, как проверить плотность аккумулятора и каким образом ее можно увеличить.

Содержание статьи

Какая должна быть плотность?

Плотность является одним из наиболее важных параметров электролита. Ее уровень в процессе эксплуатации авто терпит постоянные изменения. Автоэксперты выделяют обратимое изменение данной характеристики – это разряд батареи и нормальный интервал заряда. Говоря о новом АкБ, то показатель, характеризирующий изменения в плотности электролита (то есть от полного разряда до полного заряда), равняется 0,15-0,16 г/см3.

Существует также такое явление, как необратимое изменение ранее упомянутого параметра, что случается, например, в связи с испарением воды в процессе кипения электролита. Как следствие – увеличение плотности.

В этом деле, как и во многих других, должна быть некая «золотая середина», так как из-за высоких показателей плотности срок службы аккумулятора может снизиться, а низкий уровень этого показателя станет причиной снижения напряжения и затруднительного процесса запуска двигателя.

Что касается идеальной плотности, то она должна равняться 1,30 г/см3. Но этому показателю свойственно трансформироваться в зависимости от климатических особенностей и состояния батареи. Так, если речь идет о холодных макроклиматических районах, то плотность заливаемого электролита может быть в пределах 1,24-1,28 г/см3, а для заряженной батареи – 1,26, 1,29 и/или 1,30 г/см3. Для умеренного климата соответственно заливаемый электролит – 1,20 и 1,24 г/см3, заряженный аккумулятор – 1,22 и 1,26 г/см3. И для жарких сухих районов рекомендуется следующие показатели плотности соответственно: 1,22 и 1,24 г/см3.

Инструкция проверки

Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.


В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра. 

Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.

Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:

  1. Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
  2. При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.
  3. Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
  4. Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
  5. Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
  6. Остаток долить дистиллированной водой.

Как поднять плотность

Может случиться и так, что плотность будет иметь слишком низкие показатели. В этом случае одним электролитом уж точно не обойдешься, а на помощь придет аккумуляторная кислота. Процесс с этим веществом нужно проводить при помощи той же схемы, которая была приведена ранее, и повторять процедуру до тех пор, пока показатели не нормализируются.

Если же в результате проверки были получены совершенно низкие цифры, я советуют осуществить его полную замену. Инструкция этого процесса:

  • Откачать как можно больше раствора с использованием клизмы-груши.
  • На банках АкБ герметично закрыть все вентиляционные отверстия пробок.
  • Положить батарею на бок и при помощи сверла для каждой банки поочередно сделать отверстия диаметром около 3-3,5 мм. При этом нужно сливать электролит.
  • Промыть аккумулятор дистиллированной водой.
  • Запаять высверленные отверстия кислостойкой пластмассой. Это, к примеру, могут быть остатки от пробок другой батареи.
  • Залить свежий электролит. Рекомендуется использовать для этого самостоятельно приготовленный раствор, плотность которого чуть выше оптимального для той климатической зоны, в которой планируется эксплуатация авто. При этом следует понимать и то, что в связи с химическими процессами, которые протекают в АкБ, срок его службы может быть уже не таким длительным после абсолютной замены электролита. 

И напоследок немного тонких деталей: во-первых, плотности воды и кислоты существенно отличаются, поэтому в процессе разведения водой кислоты или же электролита, нужно именно кислоту добавлять в воду и никак иначе; во-вторых, обращение с аккумулятором должно быть максимально аккуратным, его нельзя ставить вверх дном, так как это может стать причиной коротких замыканий; в-третьих, без острой на то необходимости не рекомендуется производить полную замену электролита, желательно обойтись частичной. Любите свой автомобиль и ухаживайте за ним, не жалея на него времени и сил.

Видео “Как измерить плотность электролита в аккумуляторе”

На записи показан процесс измерения плотности аккумулятора.

как проверить и повысить плотность электролита

Плотность электролита в аккумуляторе является важнейшим параметром для кислотных АКБ. От плотности электролита напрямую зависит срок службы и общая работоспособность батареи, емкость аккумулятора, способность накапливать и удерживать с заряд, а также работать под нагрузкой.

При этом в процессе эксплуатации  плотность в аккумуляторе может меняться, что указывает на необходимость проверки. Далее мы рассмотрим, какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе, как проверить плотность аккумулятора, а также как повысить плотность в аккумуляторе при такой необходимости в рамках обслуживания АКБ.

Содержание статьи

Какая плотность должна быть в аккумуляторе автомобиля

Итак, прежде чем рассматривать, какая должна быть плотность электролита и как правильно поднять плотность аккумулятора, важно понимать, что под самой такой плотностью следует понимать удельный вес кислоты в растворе, который залит в банки АКБ. 

Прежде всего, проверка плотности является важным этапом в рамках обслуживания АКБ. Так вот, в свинцовых батареях плотность измеряется в граммах на см3. Показатель плотности пропорционален концентрации раствора, а также зависит от температуры. Чем сильнее нагрет раствор, тем меньшей будет плотность.

При этом плотность электролита указывает на то, в каком состоянии находится АКБ. Как правило, если аккумулятор теряет способность держать заряд, необходимо проверять уровень и состояние электролита в банках. Такая проверка осуществляется ареометром, при этом температура должна быть около 25 градусов Цельсия. Если температура другая, необходимо внести отдельные поправки (можно использовать таблицу).

Идем далее. В процессе эксплуатации АКБ важно, чтобы показатель плотности электролита соответствовали норме, причем с учетом климатических условий.  Это значит, что плотность электролита зимой и летом отличается. Если климат умеренный (нет большой жары и холода), плотность электролита должна быть 1.25-1.27 г/см3. Если в регионе морозы больше -30, тогда значение повышают на 0,01 г/см3 больше, если же стоит сильная жара выше +30, тогда показатель уменьшают на 0,01 г/см3.

Если же морозы сильные (температура опускается до -50 °С), чтобы электролит в АКБ не замерз, в таком случае нужно повышать плотность электролита в аккумуляторе зимой до 1.29 г/см3.

Для наглядности, таблица плотности электролита в аккумуляторе позволяет понять, какой должна быть плотность аккумулятора зимой или летом, в условиях сильной жары или холода, в умеренном климате и т.д. При этом важно учитывать, что чем меньшей будет плотность, тем большим оказывается общий срок службы аккумулятора автомобиля. Это значит, что без необходимости повышать плотность не рекомендуется.

Еще нужно учитывать, что АКБ, установленная на машину, заряжена не на 100%, а на 85-90% от номинальной ёмкости. Это значит, что плотность электролита при замерах зачастую оказывается ниже по сравнению с полностью заряженной АКБ. По указанным выше причинам нужно выбрать значение, которое немного выше (на 0.01), чем приведено в таблице плотности. Такой подход  будет означать, что аккумулятор не замерзнет зимой.

Однако если речь идет о лете, слишком высокая плотность может привести к закипанию электролита в АКБ. Важно соблюдать баланс, так как повышение плотности сокращает срок службы батареи, тогда как понижение приводит к снижению напряжения, аккумулятор хуже крутит стартер, быстрее разряжается и т.д.

Еще добавим, что если зимой температура не падает ниже -30 и летом не повышается выше + 30, тогда изменять стандартное значение плотности аккумулятора не следует. Главное, следить, чтобы это значение постоянно сохранялось.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Итак, номинальная плотность электролита в аккумуляторе зимой составляет 1,27. Если температуры ниже -35, тогда плотность повышается до 1.28 г/см3. При этом дальнейшее увеличение плотности  также не рекомендуется.

Если же плотность снижена, например, до 1.09, тогда электролит замерзнет уже при -7 градусах по Цельсию. Однако, если зимой обнаружено, что плотность понизилась, вместо того, чтобы сразу ее поднимать, нужно сначала хорошо зарядить АКБ от зарядного устройства.

На деле, зимой часто во время коротких поездок аккумулятор не успевает зарядиться, плохо накапливает заряд и т.д. В результате снижается заряд АКБ, а также падает и плотность. При этом плотность  путем доливки кислоты изменять самостоятельно не рекомендуется.

Допускается изменение разве что путем использования дистиллированной воды для коррекции уровня (норма 1.5 см над пластинами в АКБ легковых авто или 3 см. в грузовых авто). При этом если АКБ новая или полностью работоспособная, изменение плотности электролита при  полном разряде и полном заряде должно быть на отметке 0.15-0.16 г/см3.

Еще важно учесть, что нельзя использовать разряженный аккумулятор при минусовой температуре, так как электролит замерзает и разрушаются свинцовые пластины.  На практике, если аккумулятор разряжен на половину зимой и больше чем на четверть летом, АКБ нужно подзарядить.

Что касается плотности аккумулятора летом, обычно банки пересыхают и плотность повышается. С учетом того, высокая плотность плохо влияет на пластины, лучше держать показатель на 0.02 г/см3 ниже оптимального значения в регионах с жарким климатом.

На деле, летом вода из банок АКБ активно испаряется, так как наружная температура воздуха и нагрев под капотом (где зачастую и стоит батарея) также приводят к сильному повышению температуры аккумулятора. В результате аккумулятор «кипит».

При этом понижение плотности не сказывается на качестве отдачи тока при нагреве АКБ. Например, даже при 1,22 г/см3 батарея будет хорошо крутить стартер. Получается, если на улице жарко, уровень электролита понижается и повышается плотность. В свою очередь, высокая плотность «убивает» батарею.

Чтобы этого не произошло, нужно проверять уровень электролита и доливать воду в аккумулятор, понижая плотность и поддерживая нужный уровень раствора в банках, чтобы предотвратить перезаряд и осыпание пластин. При этом следует помнить, что постоянные доливки воды в аккумулятор приводят к тому, что плотность падает.  При низкой плотности дальше пользоваться батареей нельзя, так как требуется повысить плотность электролита в аккумуляторе.

Как проверить плотность в аккумуляторе

Разобравшись с тем, на что влияет плотность в АКБ и какой она должна быть, перейдем к тому, как проверяется плотность в аккумуляторе. Такую проверку нужно выполнять каждые 20-25 тыс. км. пробега, а также  перед наступлением лета и зимы.

Для замера нужен прибор, который называется ареометр (денсиметр). Фактически, это стеклянная трубка с ареометром внутри. На одном конце есть наконечник из резины, а на другом груша.

Для проверки следует поочередно выкручивать крышки банок обслуживаемого аккумулятора, затем погрузить резиновый наконечник в раствор, грушей втянуть электролит. Далее ареометр со шкалой покажет, какова плотность раствора. Чем меньше плотность, тем ниже заряд батареи.

Кстати, еще добавим, что необслуживаемые АКБ проверить данным способом не удается, так как нет прямого доступа к банкам. При этом на таких АКБ есть особый цветовой индикатор  заряда (индикатор плотности) необслуживаемого аккумулятора.

Фактически, если индикатор зеленый, тогда это указывает, что АКБ заряжена на 65 или 100%. Если же плотность низкая и батарею нужно заряжать, тогда индикатор будет черным. Более того, если цвет, например, красный,  тогда это указывает на выкипание воды и необходимость долива. Кстати, на самой АКБ должна быть наклейка, указывающая, о чем говорит цвет индикатора в том или ином случае. 

Теперь вернемся к проверке. Проверка плотности электролита должна производиться на полностью заряженном аккумуляторе. При этом заряжать АКБ можно только тогда, когда уровень в банках в норме.  Другими словами, порядок следующий:

  • сначала корректируется уровень электролита, затем АКБ заряжается полностью;
  • после окончания зарядки и отключения ЗУ также следует дать батарее «устояться» около 2-3 часов.
  • после выполняется проверка плотности электролита в аккумуляторе.

Если долить воду или зарядить АКБ и сразу мерить плотность, данные будут не точными. Также важно измерять плотность при оптимальной температуре воздуха. Если имеют место отклонения, тогда  нужно сверяться с приведенной выше таблицей и вносить поправки.

Когда делается забор электролита, ареометр должен быть в покое и плавать, при этом не касаться стенок. Замеры из каждой банки АКБ следует записать. Важно, чтобы плотность электролита была приблизительно одинаковой во всех банках.

Если замечено, что плотность сильно понизилась в одной банке или нескольких, но не во всех, тогда это указывает на дефекты. Как правило, речь идет о коротком замыкании пластин аккумулятора. Если же плотность упала во всех банках, это указывает на то, что АКБ в глубоком разряде, пластины осыпались или старая батарея отработала свой ресурс.

Для точного определения причины нужно проверить напряжение аккумулятора мультиметром и с нагрузочной вилкой. В случае, когда плотность высокая, это также говорит о проблемах. Как правило, плотность повышается, когда электролит закипает.

Так или иначе, нужна корректировка с использованием корректирующего раствора или дистиллированной воды, после чего выполняется зарядка АКБ номинальным током (около 30 мин), а также затем батарея выдерживается нескольких часов в состоянии покоя. Это нужно, чтобы выровнять плотность в банках. Давайте рассмотрим,  как повысить плотность электролита в аккумуляторе, более подробно.

Как поднять плотность аккумулятора

Прежде всего, важно знать, как правильно поднимать плотность в аккумуляторе. Прежде всего, при работе с электролитом нужно быть предельно осторожным, так как в составе раствора есть серная кислота.

Кислота может вызывать ожоги кожи, слизистых и дыхательных путей. Работать с электролитом нужно в хорошо проветриваемом помещении, надевать перчатки, маску и т.д. Еще нужно учитывать все нюансы и знать, как поднять плотность в аккумуляторе.

Обратите внимание, необходимость это делать возникает в том случае, когда уровень электролита в банках несколько раз корректировался водой  или замеры плотности указывают, что плотность слишком низкая для зимы.

Также повышать плотность нужно после длительных перезарядок аккумулятора. Как правило, поднимать плотность нужно, если интервал заряда и разряда заметно сократился. Для понятия плотности АКБ можно использовать концентрированный электролит (корректирующий раствор электролита) или просто добавить кислоты.

В любом случае, нужно иметь ареометр, мерный стакан, емкость для разведения электролита, корректирующий  раствор электролита или кислоту, дистиллированную воду.

  • В общих чертах, из банки аккумулятора грушей откачивается немного электролита, затем в таком же количестве добавляется корректирующий электролит для поднятия плотности или дистиллированная вода для понижения;
  • Затем АКБ на 30 минут ставится на зарядку от ЗУ, заряжать нужно номинальным током, чтобы жидкость смешалась;
  • Далее батарея отключается от ЗУ, выдерживается пауза около 2-3 часов, чтобы за это время плотность во всех банках выровнялась, вышли пузырьки газов, снизалась температура;
  • Теперь можно снова проверить плотность электролита, при необходимости, повторить процедуру, уменьшая или увеличивая количество;
  • При замерах разница плотности во всех банках не должна быть больше 0,01 г/см3. Если такой плотности не удается добиться, тогда нужно снова делать так называемую выравнивающую зарядку, причем током, который в 2-3 раза меньше номинального тока заряда.

Чтобы было удобнее, рекомендуется заранее изучить, какой объем в см3 в каждой банке конкретного АКБ. Сам электролит имеет состав в следующих пропорциях: 40% серной кислоты на 60% дистиллированной воды. Кстати, пропорции и плотность можно рассчитывать и по формуле, однако на практике проще воспользоваться таким методом:

  • из банки откачивается жидкость и сливается в мерный стакан, что позволяет определить объем;
  • затем сливается половина от полученного количества, а другая заполняется электролитом (стакан нужно покачать для перемешивания).

Если значения плотности все равно низкие, тогда можно долить еще ¼  электролита от выкачанного из банки объема. Такой долив можно производить неоднократно, уменьшая количество в два раза.

При этом, если плотность в аккумуляторе слишком низкая (ниже 1.18), в этом случае недостаточно обычной доливки электролита. В подобной ситуации нужно добавлять кислоту (1.8 г/см3).

Сама процедура аналогична добавке электролита. Единственное, добавлять кислоту в раствор нужно шаг за шагом, так как можно сразу залить большое количество и превысить необходимые показатели. Обратите внимание, во время приготовления раствора в обязательном порядке нужно заливать кислоту в воду. Вливать воду в кислоту запрещается!

Советы и рекомендации

Как показывает практика, срок службы  АКБ (средних по цене) составляет 3-4 года, дорогие аналоги могут  прослужить на 1-2 года больше. При этом такие показатели возможны только в том случае, если соблюдаются правила эксплуатации  и обслуживания, а также оборудование исправно.

Прежде всего, важно не допускать перезаряда аккумулятора или, наоборот, глубокого разряда батареи. Как правило,  сильно посадить аккумулятор может сам владелец. Также к разряду приводят неисправности электрооборудования или ошибки при подключении. Так или иначе, потребители «тянут» заряд даже тогда, когда машина не используется, АКБ садится.  Что касается перезаряда, это может происходить в результате поломок реле-регулятора и т.д.

В любом случае, если аккумулятор необслуживаемый и/или старый (отработал больше 3-х или 4-х лет), тогда пытаться восстановить его работоспособность путем замены электролита не стоит.  Зачастую, в этом случае в банках уже осыпались пластины (частично или полностью). Результат- батарея не будет работать нормально даже со свежим электролитом.

Зачастую, если электролит в аккумуляторе стал коричневым или бурым, в морозы такая батарея если и будет работать, то плохо. Если же электролит почернел,  это указывает на то, что произошло осыпание  пластин и частицы попали в раствор. На деле, площадь поверхности пластин стала меньше. Получается, даже после обслуживания и зарядки получить  необходимые характеристики АКБ не представляется возможным. В таком случае  батарею лучше сразу поменять.

Что в итоге

Как видно, плотность электролита, уровень и его состояние в аккумуляторе  является важнейшими показателями. По этой причине даже не нормально работающих батареях нужно следить за уровнем электролита в банках АКБ, а также  проверять и корректировать плотность при  отклонении от нормы, с учетом климатических условий в регионе и т.д.

Напоследок отметим, что только правильное обслуживание, зарядка и соблюдение правил эксплуатации позволяет максимально повысить эффективность работы и увеличить срок службы аккумулятора автомобиля.

Читайте также

Все способы как проверить плотность электролита в аккумуляторе

Автор Акум Эксперт На чтение 7 мин Просмотров 5.5к. Опубликовано Обновлено

Аккумуляторная батарея постоянно работает в режиме разряда-заряда. Чтобы продлить время её эксплуатации, следует поддерживать её заряд на максимальном уровне. А для этого время от времени необходимо проверять уровень заряда АКБ. Сделать это можно разными способами, но самый надёжный — измерить плотность электролита. Поэтому многие водители задаются вопросом, как проверить плотность аккумулятора.

Ареометр в работе

Что такое плотность и на что она влияет

Обязательным элементом свинцово-кислотной батареи является электролит. Это серная кислота, разбавленная дистиллированной водой. Плотность воды составляет 1 грамм на миллилитр (г/мл). У серной кислоты она выше, чем у воды, и составляет 1,84 г/мл. Концентрированная кислота способна растворить многие металлы, в том числе и свинец, поэтому её следует разбавлять водой. Разбавленная водой кислота называется электролитом. Разбавляют её до пропорции, при которой она неспособна растворить свинец, но позволяет протекать химическому процессу, называемому электролитической диссоциацией (разновидность электролиза).

Чем выше плотность, тем сильнее электролиз, но тем быстрее идёт разрушение свинца. Наиболее оптимальная плотность для аккумуляторов 1,27 г/мл для районов умеренного климата со средней температурой от -20 до +30°С.  Такую плотность имеет полностью (100 %) заряженный новый аккумулятор. Для северных регионов это значение составляет 1,29 г/мл, для южного жаркого климата — 1,25 г/мл.

Таблица с рекомендуемыми значениями плотности электролита для полностью заряженной батареи

В продажу поступает серная кислота уже в виде электролита плотностью 1,3 г/мл. С учётом условий эксплуатации аккумулятора её доводят до нужных параметров.

Как уже отмечалось выше, чем больше плотность электролита, тем сильнее электролиз и тем выше потенциал на выводах батареи. Новая АКБ имеет плотность 1,27 г/мл и напряжение на клеммах 12,8 В. За время эксплуатации батареи при регулярном недозаряде на её свинцовых пластинах образуется нерастворимый сульфат свинца, соединение серной кислоты со свинцом. Называется это сульфатацией пластин. При заряде батареи уже не вся кислота высвобождается, и плотность электролита снижается. А следовательно, снижается и интенсивность электролиза. Напряжение на клеммах будет уже меньше 12,8 В. А попытка зарядить батарею до начального значения напряжения лишь приводит к кипению электролита — активному выделению пузырьков водорода и кислорода. Это процесс разложения воды. Потеря воды приводит к повышению плотности.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Слишком высокая или низкая плотность одинаково недопустимы и значительно снижают срок эксплуатации АКБ.

В условиях эксплуатации автомобиля с частыми пусками двигателя и коротким пробегом происходит ускоренная сульфатация пластин и снижение плотности электролита. При эксплуатации машин в дальних рейсах с длительной работой двигателя происходит перезаряд батареи и разложение воды на газы, а плотность электролита повышается. Напряжение на клеммах уже не отражает степень заряженности батареи. И чтобы точно узнать состояние аккумулятора, нужно произвести измерение плотности электролита. Для этого используют ареометр.

Наиболее популярный тип ареометра

Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, принцип работы которого основан на Законе Архимеда.

Как пользоваться ареометром — подробная инструкция

Ареометр представляет собой стеклянную колбу (пипетку) с помещённым внутрь измерительным грузом-поплавком (ареометром), на котором нанесены деления с указанием величин от 1,1 в верхней точке поплавка до 1,3 и даже 1,32 г/мл внизу шкалы. Нижняя часть колбы имеет тонкую трубку, которую легко можно опустить через отверстие аккумулятора в его банку для забора электролита. На верхнюю часть колбы надевается резиновая груша, которая применяется для всасывания раствора в колбу.

Устройство ареометра

У некоторых ареометров несколько поплавков разного веса, которые всплывают при заполнении колбы. Плотность будет соответствовать поплавку, всплывшему частично или не всплывшему первому после всплывших. Встречаются дешёвые пластиковые изделия иной формы, но принцип их действия такой же.

Другие разновидности ареометра

Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра.

Поправки к показаниям ареометра при измерении электролита разной температуры

Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях. Чтобы проверить плотность аккумулятора, необходимо выполнить следующие действия:

  1. Подготовить ареометр, собрать прибор, если он находится в разобранном виде в футляре.
  2. Подготовить аккумулятор, выкрутить пробки из отверстий в крышках банок, либо снять общую планку с пробками на ней.
  3. Подготовить стеклянную банку или пластиковый сосуд с дистиллированной водой для промывки и продувки ареометра между замерами.
  4. Опустить носик прибора в банку аккумулятора до касания с пластинами сепаратора.
  5. Сжать грушу для выдавливания воздуха из колбы.
  6. Освободить грушу для принятия начальной формы и забора электролита из банки батареи в колбу.
  7. Наполнить колбу жидкостью так, чтобы поплавок всплыл.
  8. Отметить визуально уровень шкалы поплавка на границе поверхности электролита в колбе. Указанное на шкале значение соответствует плотности электролита.
  9. Выдавить жидкость обратно в банку батареи.
  10. Ареометр опустить в сосуд с дистиллированной водой и пару раз промыть остатки электролита в колбе путём нажатия и отпускания груши.
Визуальная фиксация отметки на шкале ареометра

Следует добавить, что при помощи ареометра можно корректировать плотность электролита, добавляя дистиллированную воду или электролит плотностью 1,3 г/мл. по необходимости в банки и произведя измерения. Только для выравнивания плотности в банке требуется время после каждой добавки, а такую корректировку проводят на полностью заряженном аккумуляторе с температурой электролита около +25 °C.

Можно ли измерить без ареометра

Измерить плотность без ареометра не получится. Но можно изготовить ареометр самому, самым важным элементом которого является измерительный поплавок-грузик. Изготовить можно из полой пластиковой трубки, например соломинки для напитков, в которую помещается груз. Точность измерения будет зависеть от точности нанесения шкалы на грузик и известной плотности измеряемых эталонов жидкости. Сначала поплавок помещается в дистиллированную воду и отмечается линия окружности поверхности воды на поплавке. Эта линия соответствует 1,0 г/мл. Затем поплавок помещается в электролит, купленный в магазине с удельным весом, например, 1,3 г/мл. Линия поверхности электролита на поплавке будет соответствовать плотности 1,3 г/мл. Расстояние между двумя полученными значениями измеряется в мм и делится на разницу значений — 30. Теперь на поплавок можно нанести шкалу с любым шагом, но лучше для значений 1,27; 1,25; 1,23; 1,2; 1,15; 1,1.

Отбор электролита можно произвести обычной резиновой грушей в стеклянный стакан, куда помещается изготовленный поплавок-грузик.

Самодельный ареометр из пластиковой трубки для соков

Можно ли проверить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

У необслуживаемых аккумуляторов нет откручиваемых пробок на банках. Однако при изготовлении батареи отверстия присутствуют. После заполнения электролитом эти отверстия закрываются одноразовыми пробками, иногда расположенными на общей планке, и запаиваются или заклеиваются. При необходимости можно аккуратно эти пробки снять, и аккумулятор превратится в обслуживаемую батарею. В некоторых случаях отверстия в месте расположения пробок выполняют при помощи сверла, что также позволяет произвести забор электролита и его корректировку.

Сверлятся отверстия 12 мм под резиновые пробки для аптечных пузырьков

Важно в ходе таких действий заранее понимать, как после окончания обслуживания эти отверстия вновь надёжно закрыть. Это можно сделать с применением того же пластика, из которого изготовлен корпус батареи, или подобного. Пластик легко клеится, плавится и спаивается.

Если вскрыть необслуживаемую батарею удалось, то проверить плотность электролита в аккумуляторе можно так же, как описывалось выше.

Аккумулятор превратился в обслуживаемыйСпасибо, помогло!8Не помогло

какая должна быть, как проверить, как поднять плотность

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

Добраться до электролита, измерить плотность и отрегулировать показатель можно только в обслуживаемых аккумуляторах. Они изготавливаются по технологии WET или иначе мокрых банок. Представляют собой пластиковый корпус, поделенный на 6 отсеков (банок). В отсеках находятся пакеты пластин, залитые электролитом. Каждая банка это отдельный маленький аккумулятор напряжением 2,1 вольт, соединённые последовательно. Поэтому на крайних контактах в сумме получается 12,5 – 12,6 В. Сверху отсеки закрыты крышкой с пробками. Через эти пробки можно контролировать состояние электролита. Внешне всё выглядит как пластиковая коробка с ручкой, пробками и двумя контактами плюс и минус.

Залитые свинцово – кислотные батареи до сих пор остаются самыми распространёнными АКБ (аккумуляторными батареями). Их используют в легковых и гольф автомобилях, газонокосилках и другой садовой технике, грузовиках и на водном транспорте. Имеют две отличительные особенности – низкую цену и необходимость обслуживания. В составе электролита никаких секретов нет, это водный раствор обыкновенной серной кислоты h3SO4.

Показатель плотности измеряют в весе одного кубического сантиметра раствора. В продаже имеется электролит для заливки плотностью - 1,28 г/см3 и так называемый, корректирующий - 1,33. Для изготовления электролита плотностью 1,28 при температуре 25 °С смешивают 0,285 мл кислоты с 0,781 лм дистиллированной воды.

Оптимальная плотность очень важна для стабильной и долговечной работы аккумулятора. Она зависит от уровня заряда и температуры окружающей среды при измерении. Достоверные данные можно получить только на полностью заряженной батарее с температурой электролита 25 °С.

Немаловажным фактором являются условия эксплуатации. Для жаркого и холодного климата используют батареи с различной плотностью. В условия Крайнего Севера при сильных морозах она должна быть 1,3 и снижаться до 1,23 в жарком климате при высокой температуре. Это связано с поведением электролита при различных температурах. На морозе он должен не замерзнуть и не закипеть в жару. Для эксплуатации в средних климатических условиях допускается плотность 1,27 полностью заряженной АКБ. На разряженной показатель снижается до 1,11 и ниже.

Как проверить плотность электролита аккумулятора

Обслуживаемые АКБ требуют повышенного внимания. Они склонны к выкипанию и разбрызгиванию электролита. Плотность в банках может разнонаправленно меняться. Поэтому замеры необходимо проводить через каждые 15 – 20 тыс. км пробега или весной и осенью.

Для измерения необходим ареометр, очки, резиновые или силиконовые перчатки и старая одежда. Электролит очень агрессивен. В зависимости от чувствительности, при попадании на кожу его можно не почувствовать. А вот глаза и слизистые оболочки нужно беречь. Попадание на одежду на первый взгляд незаметно. Но даже небольшие капли проявят себя. После стирки обнаружатся большие и маленькие дырки на любимых джинсах, рубашке или куртке.

Ареометр – единственный прибор для измерения плотности электролита. Состоит из стеклянной колбы с помещенным внутрь денсиметром. Сверху находится резиновая груша. Денсиметр, это запаянная стеклянная трубка с металлическими шариками в нижней части и утончённым верхом. В утонченной части расположена шкала.

Для измерения нужно открутить пробки. Нажать на грушу и поместить в заливное отверстие кончик ареометра. Отпустить грушу и набрать электролит до всплывания денсиметра. Он не должен касаться донышка и стенок колбы. Ареометр нужно держать в вертикальном положении. Денсиметр будет плавать, на плотность укажет шкала на уровне электролита. Предварительный замер укажет на состояние аккумулятора. Обычно крайние банки разряжены сильнее и плотность в них меньше средних. После замера надо проверить уровень электролита, если необходимо долить дистиллированную воду.

Состояние батареи можно оценить только полностью зарядив её. Заряжаем АКБ и даём отдохнуть пару часов. Зарядка сопровождается кипением и повышением температуры электролита. Для достоверного замера газы должны выйти, температура упасть. После остывания можно проводить измерение. В зависимости от этих результатов можно сделать выводы о состоянии АКБ.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Состояние можно оценить сопоставив плотность и напряжение аккумулятора, это делают руководствуясь данными таблицы:

Плотность электролита, г/см3

Напряжение без нагрузки, В

Напряжение под нагрузкой 100 А, В

Уровень заряда, %

1,11

11,7

8,4

0

1,12

11,75

8,5

6

1,13

11,8

8,6

12

1,14

11,85

8,8

19

1,15

11,9

9

25

1,16

12

9,2

31

1,17

12

9,3

37

1,18

12,1

9,4

44

1,19

12,2

9,6

50

1,2

12,25

9,7

56

1,21

12,3

9,9

62

1,22

12,35

10

69

1,23

12,4

10,2

75

1,24

12,47

10,3

81

1,25

12,5

10,5

87

1,26

12,6

10,6

94

1,27

Не менее 12,66

10,8

100

Не всегда возможно создать идеальные условия для зарядки и измерения плотности электролита. В большинстве случаев применяют поправки. Для этого пользуются таблицей приведения полученных измерений.

Температура электролита от и до, °С

Температурная поправка, г/см3

+ 47 + 50

+ 0,02

+ 33 + 46

+ 0,01

+ 18 + 32

0

+ 4 + 17

- 0,01

+ 3 – 10

- 0,02

– 11 – 25

- 0,03

– 26 – 39

-0,04

– 40 – 50

-0,05

На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

При повышенной бурный химический процесс ведет к выкипанию воды и разрушению пластин. Необходимо постоянно доливать дистиллированную воду. Срок эксплуатации АКБ резко снижается.

Низкая затрудняет пуск двигателя, а при отрицательной температуре электролит может попросту замерзнуть. В теплый период года затруднения можно не заметить, но зимой стартер не сможет прокрутить двигатель. Электролит плотностью 1,11 замерзает при температуре всег лишь - 10 °С. Аккумулятор с пониженной плотностью полностью не заряжается, что провоцирует сульфатацию пластин.

Соблюсти баланс помогает утвердившаяся практика использования электролита различной плотности в зависимости от климата:

  • Очень холодный и в условиях Крайнего Севера 1,3
  • Умеренный климат - большая часть РФ от 1,26 до 1,27
  • Южные районы страны от 1,23 до 1,25
  • Минимально возможное значение 1,23 г/см3

Как следствие, ненормированная плотность приводит к преждевременной сдаче аккумулятора в утиль.

Как поднять плотность электролита

Первое, что необходимо сделать - попробовать поднять плотность полностью зарядив аккумулятор. Открыть пробки, при необходимости долить дистиллированной воды и подключить зарядное устройство. Полная зарядка может привести к следующим результатам:

  1. Плотность во всех банках одинакова.
  2. Во всех ниже нормы.
  3. Различается более на 0,1 г/см3 и более.

В первом случае каких либо действий не требуется.

Во втором случае потребуется специфическая зарядка. На поверхности свинцовых пластин уже хорошо потрудившихся аккумуляторов откладывается сульфат свинца. В таком состоянии батарею невозможно зарядить полностью. Её необходимо разрядить и провести зарядку импульсным устройством автоматически переключив его на Десульфатацию.

Обычным устройством это сделать труднее и процесс длится дольше. Для этого на 2 часа установить ток зарядки в 1/10 от ёмкости АКБ. Например для аккумулятора 65 Ач, ток зарядки выставить 6,5 А. После этого снизить ток до 2 А и заряжать 8 – 12 часов. Дать отстояться батарее до комнатной температуры измерить плотность. Если не пришла в норму, опять разрядить и провести ступенчатую зарядку.

Десульфатация обычно проводится в два – три цикла. Отрицательный результат говорит о том, что с АКБ придётся расстаться. Можно ещё попробовать полностью слить электролит, промыть дистиллированной водой и залить новый. Но этого обычно хватает ненадолго.

В третьем случае, когда плотность в банках разница более чем на 0,1 надо попробовать провести десульфатацию. Не помогло – откорректировать. Для этого приобрести корректирующий электролит плотностью 1,33 – 1,4 и дистиллированную воду. В банках с ненормальной плотностью откачать по 20 мл электролита. Для повышения добавить корректирующий, для снижения дистиллят. Зарядить 30 минут, дать отстояться ещё полчаса и замерить. Скорее всего к успеху приведут несколько корректировок.

Усилия ни к чему не приведут, а аккумулятор окажется непригоден при буром цвете электролита. В этом случае можно не предпринимать никаких действий.

Не сильно изношенным аккумуляторам десульфатация и корректировка значительно продлевает жизнь. Если усилия не увенчались успехом, то с батарей нужно расстаться немедленно и без сожаления. Иначе непредвиденный отказ станет неприятным сюрпризом.

Срок службы АКБ при условии соблюдения элементарных правил до пяти лет. В автомобиле нужно контролировать напряжение, не допускать чрезмерного и нулевого заряда батареи. Периодически заряжать и следить за плотностью электролита. При таком отношении аккумулятор служит долго и безотказно.

Как проверить плотность аккумулятора и уровень электролита

Иногда владельцы автомобилей спрашивают о том, как проверить плотность аккумулятора. Если выражаться корректнее и точнее, речь идет о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, уровень электролита в батарее измеряется в том случае, если АКБ относится к категории обслуживаемых. Для того чтобы научиться делать это самостоятельно, как в гараже, так и в домашних условиях, нужно знать о том, что представляет из себя жидкий электролит и как устроена внутри обслуживаемая автомобильная батарея.

Что находится внутри АКБ

Внутри аккумуляторной батареи автомобиля в определенной последовательности расположены шесть отсеков, или «банок». Каждый отсек имеет свинцовые пластины с положительными и отрицательными зарядами. «Банка» устроена герметично, и ее контакт с другими элементами происходит через общее полярное соединение.

Уровень напряжения в каждом отсеке АКБ составляет 2, максимум — 2,1 вольт. Все элементы соединяются друг с другом в последовательную электрохимическую цепь, имея на выходе общее напряжение 12 вольт.

Благодаря тому, что каждая «банка» заполнена особым химическим соединением, имеющим жидкую консистенцию, автомобильный аккумулятор обладает способностью накопления и отдачи электрического заряда. Эта жидкость получила название «электролит», а такие простые теоретические знания из области физики и химии помогут разобраться в том, как проверить плотность аккумулятора (точнее, электролита) правильно.

Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости

Любой электролит представляет собой не что иное, как химическую смесь, состоящую из дистиллированной воды и серной кислоты в определенной пропорции: вода 65%, 35% — кислота. Именно такое процентное соотношение и позволяет электролиту осуществлять накопление электрического заряда без нанесения урона чувствительным свинцовым пластинам АКБ.

В процессе постоянной эксплуатации батареи происходят постоянные изменения плотности электролита, что определенным образом может сказаться на ее рабочих функциях. Само понятие плотности, кстати, означает не что иное, как процентное соотношение серной кислоты к дистилляту.

Если уровень серной кислоты внутри аккумулятора становится слишком высоким, это может печально закончиться для его пластин. Бывают ситуации, когда кислота попросту разъедает свинец, и пластины разрушаются.

Если же кислоты слишком мало, это означает, что АКБ разряжена или близка к тому, чтобы разрядиться полностью. Аккумулятор не может работать в режиме той емкости, которая указана в его технических характеристиках. Например, энергии может просто не хватить в условиях холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.

Также, если водитель долго пытается ездить на разряженном аккумуляторе, процесс оседания сульфатов на пластинах неизбежен. На них образуется плотный белый налет, убрать который порой бывает весьма проблематично. При критичном уровне сульфатов произойдет либо разрушение пластин, либо короткое замыкание. Потребуется десульфатация аккумулятора.

Принцип работы аккумуляторной батареи

Чтобы знать, как правильно измерять уровень электролита, важно помнить — любая АКБ работает по цикличному принципу. Вначале она осуществляет накопление заряда внутри, а затем, при запуске двигателя, начинает его постепенно отдавать автомобилю, приводя его в движение. При отдаче заряда аккумулятором кислота выделяет те самые сульфаты (соли), оседающие на пластины «банок». А в «банках» происходит образование воды. Это приводит к тому, что уровень электролита значительно снижается.

Что потребуется сделать в данном случае:

  • когда уровень плотности выше требуемого, нужно разбавить электролит дистиллированной водой;
  • когда плотность снижается, батарея срочно нуждается в полноценной зарядке в течение, как минимум, 10-12 часов.

Как проверить электролит и измерить его плотность

Перед тем как проверить электролит в аккумуляторе, очистите его поверхность от грязи и пыли, чтобы при снятии крышек с батарейных отсеков они не попали внутрь. Возьмите тонкую трубку из стекла, ее диаметр может составлять от 4 до 5 миллиметров. Теперь нужно опустить трубку в отсек до конца, так, чтобы она коснулась его дна. Отверстие можно закрыть с помощью пальца (предварительно не забудьте обезопасить себя, надев технические перчатки!).

Достаньте из банки трубку: в нее должно попасть небольшое количество электролитической жидкости. Ориентируйтесь на ее высоту — сколько места она занимает в трубке. Если высота жидкости 10-15 миллиметров — плотность в пределах нормы, а когда уровень больше, либо меньше — плотность необходимо откорректировать.

Перед тем как приступить к корректировке плотности, нужно произвести ее точные замеры — в каждом аккумуляторном отсеке по отдельности, так как они между собой не сообщаются. Обязательно зарядите АКБ перед измерением, иначе результаты могут оказаться неверными. Кроме этого, незадолго до процесса батарею нужно на 3-4 часа оставить в помещении с комнатной температурой (от 20°С, можно чуть выше). Ведь химическая жидкость имеет прямую зависимость от температурного фактора.

Для измерения уровня плотности электролита применяется такой простой инструмент, как ареометр. Его еще иногда называют более сложным словом — денсиметр. Но по сути это одно и то же. Ареометр состоит из наконечника, поочередно опускаемого в аккумуляторные отсеки, колбы, резиновой груши для отсасывания жидкости и шкалы измерений, которая расположена внутри колбы.

Алгоритм действий проверки будет таким:

  • вытрите наконечник насухо чистой тряпочкой;
  • опустите его в аккумуляторный отсек;
  • резиновой грушей наберите небольшое количество жидкости;
  • следите за «поведением» электролита: когда он перестанет двигаться — замерьте плотность по шкале;
  • слейте жидкость обратно в «банку».

Как видите, техника снятия показаний очень проста. Главное — не забывать защитить руки с помощью перчаток.

Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

Поскольку химическая составляющее АКБ напрямую зависит от температурных факторов, существуют общепринятые цифровые показатели, обозначающие уровень оптимальной концентрации электролита. На юге РФ это 1,25, в районах средней полосы — 1,27, а в северных регионах — 1,29 гр/см3.

Итак, как проверить уровень электролита в аккумуляторе и его плотность? Отнесите батарею в помещение с комнатной температурой, удалите с нее загрязнения, откройте банки и воспользуйтесь стеклянной трубочкой и ареометром. Не забудьте надеть перчатки. Проверку аккумулятора нужно осуществлять регулярно для обеспечения наилучшего уровня его работы.

Как измерить удельный вес

Что такое удельный вес и как его проверить?

Удельный вес используется для проверки состояния заряда аккумулятора, по сути, это отношение веса раствора к весу равного объема воды. Проверка удельного веса ячейки выполняется с помощью ареометра, лучший из которых автоматически компенсирует температуру. Поскольку соотношение воды и серной кислоты внутри батареи изменяется в зависимости от активности, изменяется и плотность электролита, это то, что измеряет ареометр.Еще один тест, который следует выполнить вместе с тестами на удельную плотность, - это проверка напряжения холостого хода вашей батареи. Trojan Battery рекомендует следующие шаги для проведения тестов на удельный вес своих аккумуляторов:

  1. Проверка удельного веса
  2. (используется только для залитых батарей)
    1. Не добавляйте воду в это время.
    2. Перед взятием пробы наполните и слейте воду из ареометра 2–4 раза.
    3. В ареометре должно быть достаточно пробы электролита, чтобы полностью поддерживать поплавок.
    4. Снимите показания, запишите их и верните электролит обратно в ячейку.
    5. Чтобы проверить другую ячейку, повторите 3 шага выше.
    6. Проверьте все элементы в аккумуляторной батарее.
    7. Установите на место вентиляционные колпачки и вытрите пролившийся электролит.
    8. Исправьте показания до 80 ° F:
      1. Добавить 0,004 к показаниям на каждые 10 ° выше 80 ° F
      2. Вычтите 0,004 на каждые 10 ° ниже 80 ° F.
    9. Сравните показания.
    10. Проверьте уровень заряда по таблице ниже
    Показания должны быть на уровне 1,277 +/- .007 или выше заводской спецификации. Если какое-либо значение удельного веса окажется низким, выполните следующие действия.
    1. Проверить и записать уровни напряжения.
    2. Полностью зарядите аккумулятор (и).
    3. Снова снимите показания удельного веса.
    Если какие-либо значения удельного веса по-прежнему низкие, выполните следующие действия.
    1. Проверить уровень (и) напряжения.
    2. Выполните уравнительный заряд. Обратитесь к разделу «Уравновешивание батарей», чтобы узнать о правильной процедуре.
    3. Снова снимите показания удельного веса.
    Если какое-либо значение удельного веса по-прежнему ниже заводской спецификации 1,277 +/- .007, то может существовать одно или несколько из следующих условий:
    1. Батарея старая, срок ее службы подходит к концу.
    2. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии.
    3. Электролит был потерян из-за пролива или перелива.
    4. Развивается слабая или плохая клетка.
    5. Аккумулятор перед тестированием был чрезмерно полив.
    Батареи в условиях 1–4 должны быть доставлены к специалисту для дальнейшей оценки или сняты с эксплуатации.
  3. Проверка напряжения холостого хода
  4. Для получения точных показаний напряжения батареи должны оставаться в режиме ожидания (без зарядки и разрядки) не менее 6 часов, предпочтительно 24 часа.
    1. Отключите все нагрузки от аккумуляторов.
    2. Измерьте напряжение с помощью вольтметра постоянного тока.
    3. Проверьте уровень заряда по Таблице 1.
    4. Зарядите аккумулятор, если уровень заряда составляет от 0% до 70%.
    Если уровень заряда батареи ниже значений, указанных в таблице 1, могут существовать следующие условия:
    1. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии.
    2. Батарея неисправна.

    Батареи в этих условиях следует доставить к специалисту для дальнейшей оценки или снять с эксплуатации.

ТАБЛИЦА 1.Состояние заряда в зависимости от удельного веса и напряжения холостого хода

Процент заряда Удельный вес с поправкой на
80 ° F
Напряжение холостого хода
12 В 24 В 36V 48 В
100 1,277 6,37 8,49 12,73 25,46 38,20 50.93
90 1,258 6.31 8,41 12,62 25,24 37,85 50,47
80 1,238 6,25 8,33 12,50 25,00 37,49 49,99
70 1,217 6,19 8,25 12,37 24,74 37,12 49.49
60 1,195 6,12 8,16 12,24 24,48 36,72 48,96
50 1,172 6,05 8,07 12,10 24,20 36,31 48,41
40 1,148 5,98 7,97 11,96 23,92 35,87 47.83
30 1,124 5,91 7,88 11,81 23,63 35,44 47,26
20 1,098 5,83 7,77 11,66 23,32 34,97 46,63
10 1,073 5,75 7,67 11,51 23,02 34,52 46.03

Как использовать аккумуляторный ареометр

Как использовать аккумуляторный ареометр (никогда не вставляйте металлический термометр в аккумулятор!)

Аккумуляторный ареометр используется для проверки состояния заряда аккумуляторной ячейки. Это выполняется путем измерения плотности электролита, что достигается путем измерения удельного веса электролита. Чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.
Удельный вес - это измерение жидкости, которое сравнивается с базовой линией. Базовый уровень - вода, которой присвоено базовое число 1.000. Концентрация серной кислоты в воде в новом аккумуляторе гольф-кара составляет 1,280, что означает, что электролит весит в 1,280 раза больше веса того же объема воды. Полностью заряженная батарея будет показывать от 1,275 до 1,280, в то время как разряженная батарея будет показывать в диапазоне 1,140.
! ПРИМЕЧАНИЕ !

Не выполняйте проверку ареометром батареи на батарее, которая только что была полита.Аккумулятор должен пройти по крайней мере один цикл зарядки и разрядки, чтобы вода должным образом смешалась с электролитом.
Температура показания ареометра должна быть скорректирована на 80 ° F (27 ° C). Важно понимать, что температура электролита значительно отличается от температуры окружающей среды, если транспортное средство эксплуатировалось.
Гидрометр Процедура проверки: Внимание! Батареи содержат серную кислоту
Всегда используйте средства индивидуальной защиты от контакта с серной кислотой

Защита глаз.Резиновые перчатки. Резиновый фартук. Обувь с закрытым носком.
Избегайте ношения любых хлопчатобумажных материалов, так как кислота аккумулятора растворяет ткань.

1. Наберите электролит в ареометр несколько раз, чтобы термометр приспособился к температуре электролита, и запишите показания. Изучите цвет электролита. Коричневый или серый цвет указывает на проблему с аккумулятором и является признаком того, что срок службы аккумулятора приближается к концу.

2. Наберите полную пробу электролита в ареометр, чтобы поплавок свободно плавал.

3. Удерживая ареометр в вертикальном положении на уровне глаз, обратите внимание на то, где электролит встречается со шкалой поплавка.

4. Добавьте или вычтите четыре точки (0,004) из показаний на каждые 10 ° F (6 ° C), когда температура электролита выше или ниже 80 ° F (27 ° C). Отрегулируйте показания в соответствии с температурой электролита, например, если показания показывают удельный вес 1,250, а температура электролита составляет 90 ° F (32 ° C), значение 1,250 дает скорректированное показание 1.254. Точно так же, если температура была 70 ° F (21 ° C), вычтите показание 1,246, четыре точки (0,004) из 1,250, чтобы получить скорректированное значение

  • 5. Проверьте каждую ячейку и запишите показания (с поправкой на 80 ° F или 27 ° C). Разница в пятьдесят пунктов между любыми двумя показаниями ячеек (пример 1.250 - 1.200) указывает на проблему с ячейками с низким показателем.
  • от 12,60 до 12,74 = от 85 до 100% заряда
  • от 12,40 до 12,59 = от 75 до 85% заряда
  • от 12,20 до 12,39 = от 50 до 75% заряда
  • 12.От 00 до 12,19 = от 25 до 50% заряжен
  • 12,00 и ниже = полностью разряжен

По мере старения батареи удельный вес электролита будет уменьшаться при полной зарядке. Это не причина для замены батареи, если все элементы находятся в пределах пятидесяти точек друг от друга.

Поскольку проверка ареометра проводится в ответ на проблемы с производительностью транспортного средства, его следует зарядить и повторить испытание. Если результаты указывают на слабую батарею, батарею или батареи следует извлечь и заменить на хорошую батарею той же марки, типа и приблизительного возраста.

Разработчик алюминиево-ионных аккумуляторов утверждает, что они заряжаются в 60 раз быстрее, чем литий-ионные, предлагая прорыв в диапазоне электромобилей

Революционная технология графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов способна выбросить литий-ионные батареи из-за энергии, ... [+] плотности энергии, скорости зарядки и экологичности. Фото: Группа производителей графена

Производственная группа графена

Беспокойство по поводу дальности, опасения по поводу утилизации и быстрой зарядки - все это может стать частью истории электромобилей с изобретением австралийских аккумуляторов, основанным на нанотехнологиях.

Утверждается, что графеновые алюминиево-ионные аккумуляторные элементы от компании Graphene Manufacturing Group (GMG) из Брисбена заряжаются до 60 раз быстрее, чем лучшие литий-ионные элементы, и удерживают в три раза больше энергии, чем лучшие элементы на основе алюминия.

Они также более безопасны, не имеют верхнего предела в амперах, вызывающего самопроизвольный перегрев, более экологичны и легче утилизируются благодаря стабильным материалам основы. Тестирование также показывает, что проверочные батареи типа «таблетка» служат в три раза дольше, чем литий-ионные версии.

GMG планирует выпустить на рынок алюминиево-ионные графеновые аккумуляторные элементы в конце этого или в начале следующего года, а выпуск автомобильных аккумуляторных элементов запланирован на начало 2024 года.

Созданные на основе передовой технологии Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета (UQ), в элементах батарей используются нанотехнологии, позволяющие вставлять атомы алюминия внутрь крошечных отверстий в графеновых плоскостях.

Алюминиево-ионная технология от Graphene Manufacturing Group позволяет зарядить iPhone менее чем за 10 часов... [+] секунд. Он работает, бросая атомы алюминия в отверстия в графене. Фото: Группа производителей графена

Производственная группа графена

Тестирование, проведенное рецензируемым специализированным изданием Advanced Functional Materials Публикация заключила, что элементы имеют «выдающуюся высокопроизводительную производительность (149 мАч г-1 при 5 А г-1), превосходящую все ранее описанные катодные материалы AIB».

Управляющий директор GMG Крейг Никол настаивал на том, что, хотя элементы его компании - не единственные разрабатываемые графеновые алюминиево-ионные элементы, они, несомненно, являются самыми мощными, надежными и быстрыми заряжающимися.

«Он заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор», - заявил Николь. «Он заряжает монетный элемент менее чем за 10 секунд».

Утверждается, что новые аккумуляторные элементы обеспечивают гораздо большую удельную мощность, чем существующие литий-ионные аккумуляторы, без проблем с охлаждением, нагревом или редкоземельными элементами, с которыми они сталкиваются.

«Пока проблем с температурой нет. Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. «Очень высока вероятность, что нам вообще не понадобится ни охлаждение, ни обогрев», - заявил Николь.

«Он не перегревается и пока хорошо работает при минусовых температурах при тестировании.

«Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева, которые в настоящее время составляют около 80 кг в упаковке 100 кВт / ч».

Когда алюминиево-ионные батареи перезаряжаются, они возвращаются к отрицательному электроду и обменивают три алюминиевых ... [+] электрона на ион, тогда как максимальная скорость литиевых составляет всего один. Фото: Группа производителей графена

Производственная группа графена

Новую технологию ячеек, как настаивал Николь, можно было бы внедрить в существующие литий-ионные корпуса, такие как архив MEB от Volkswagen Group, что позволит избежать проблем с архитектурой автомобильной промышленности, которая, как правило, используется до 20 лет.

«Наши будут иметь ту же форму и напряжение, что и нынешние литий-ионные элементы, или мы можем придать любую необходимую форму», - подтвердил Никол.

«Это прямая замена, которая заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор.

«Некоторые литий-ионные элементы не могут работать более 1,5-2 ампер, иначе вы можете взорвать аккумулятор, но наша технология не имеет теоретических ограничений».

Алюминиево-ионные аккумуляторные элементы - горячая почва для развития, особенно в автомобильной промышленности.

Одни только недавние проекты включали сотрудничество между Китайским технологическим университетом Даляня и Университетом Небраски, а также другими проектами из Корнельского университета, Университета Клемсона, Университета Мэриленда, Стэнфордского университета, факультета полимеров Университета Чжэцзян и промышленного консорциума European Alion. .

Различия носят сугубо технический характер, но в элементах GMG используется графен, полученный с помощью собственного плазменного процесса, а не из традиционных источников графита, и в результате плотность энергии в три раза превышает плотность энергии следующей лучшей ячейки из Стэнфордского университета.

Алюминиево-ионный монетный элемент Graphene Manufacturing Group будет запущен в производство в начале 2022 года. Фото: ... [+] Graphene Manufacturing Group

Производственная группа графена Алюминий-ионная технология

Stanford с естественным графитом обеспечивает мощность 68,7 Вт / кг и 41,2 Вт / кг, в то время как его пена графита обеспечивает мощность до 3000 Вт / кг.

Аккумулятор GMG-UQ нагнетает мощность от 150 до 160 Вт / кг и до 7000 Вт / кг.

«Они (UQ) нашли способ проделывать дыры в графене и способ хранить в дырках атомы алюминия ближе друг к другу.

«Если мы просверлим отверстия, атомы застрянут внутри графена, и он станет намного более плотным, как шар для боулинга на матрасе».

В рецензируемой публикации Advanced Functional Materials обнаружено, что трехслойный графен с перфорацией на поверхности (SPG3-400) имеет «значительное количество плоских мезопор (≈2,3 нм) и чрезвычайно низкое отношение O / C 2,54%. , продемонстрировал отличные электрохимические характеристики.

«Этот материал SPG3-400 демонстрирует исключительную обратимую емкость (197 мАч г-1 при 2 А г-1) и выдающуюся производительность», - говорится в заключении.

Алюминиево-ионная технология имеет существенные преимущества и недостатки по сравнению с выдающейся литий-ионной аккумуляторной технологией, которая сегодня используется почти в каждом электромобиле.

Когда элемент перезаряжается, ионы алюминия возвращаются к отрицательному электроду и могут обмениваться тремя электронами на ион вместо ограничения скорости лития, равного только одному.

Использование алюминиево-ионных элементов дает также огромное геополитическое, ценовое, экологическое и вторичное преимущество, поскольку в них практически не используются какие-либо экзотические материалы.

«Это в основном алюминиевая фольга, хлорид алюминия (прекурсор алюминия, который может быть переработан), ионная жидкость и мочевина», - сказал Николь.

«Девяносто процентов мирового производства и закупок лития по-прежнему осуществляется через Китай, а 10 процентов - через Чили.

«У нас есть весь необходимый нам алюминий прямо здесь, в Австралии, и его можно безопасно производить в странах первого мира».

Главный научный сотрудник Graphene Manufacturing Group д-р Ашок Кумар Нанджундан (слева) и д-р... [+] Сяодан Хуанг из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий при Квинслендском университете обсуждает прорыв в области батарей. Фото: Производственная группа графена.

Производственная группа графена

Зарегистрированная на бирже TSX Venture в Канаде, GMG подключилась к технологии графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов UQ, поставив университету графен.

«Наш ведущий специалист по продуктам д-р Ашок Нанджундан с самого начала участвовал в проекте Университета Квинсленда в своем исследовательском центре нанотехнологий», - сказал Николь, признав, что GMG почти «повезло» с этой технологией, бесплатно предоставив для исследовательских проектов свой графен. .

GMG не заключила договор о поставках с крупным производителем или производственным предприятием.

«Мы еще не связаны с крупными брендами, но это может войти в Apple iPhone и зарядить его за секунды», - подтвердил Николь.

«Сначала мы выведем на рынок монетную ячейку. Он заряжается менее чем за минуту и ​​имеет в три раза больше энергии, чем литий », - говорится в продукте Barcaldine.

«Это также гораздо менее вредно для здоровья. Ребенка можно убить литием, если его проглотить, но не алюминием.”

Монетная батарея станет первой производимой алюминиево-ионной батареей Graphene Manufucturing Group, ... [+] которая начнется в начале следующего года. Фото: Группа производителей графена

Производственная группа графена

Еще одним преимуществом является стоимость. Литий подорожал с 1460 долларов США за метрическую тонну в 2005 году до 13 000 долларов США за тонну на этой неделе, в то время как цена на алюминий выросла с 1730 долларов США до 2078 долларов США за тот же период.

Еще одно преимущество состоит в том, что в графеновых алюминиево-ионных элементах GMG не используется медь, которая стоит около 8470 долларов США за тонну.

Хотя он открыт для производственных соглашений, предпочтительный план GMG - «работать» с технологией, насколько это возможно, сначала с установками от 10 гигаватт до 50 гигаватт, даже если Австралия не может быть логическим первым выбором для производственного предприятия.

Это не единственная компания из Брисбена, которая продвигает в мир аккумуляторные решения.

PPK Group имеет совместное предприятие с Deakin University по разработке литий-серных батарей, а Vecco Group подтвердила сделку с Shanghai Electric по производству ванадиевых батарей для коммерческого хранения энергии в Брисбене.

Как химический состав батареи определяет производительность

В основе конструкции батареи лежат химические реакции батареи

Аккумуляторы с продуманной конструкцией обеспечивают эффективное, надежное и безопасное питание вашего оборудования в течение длительного срока службы. Чтобы достичь этой комбинации идеалов, инженеры оценивают определенные параметры конструкции, включая потребности в напряжении и мощности, продолжительность рабочего цикла, температурные условия, цену и многое другое, чтобы руководствоваться своим выбором конструкции.

Химический состав аккумуляторов - это, пожалуй, самый фундаментальный выбор при проектировании.По своей сути все батареи представляют собой удобно расположенные электрохимические реакции. Способность батареи накапливать и разряжать электричество напрямую зависит от типа химической реакции.

В этой статье мы подробно рассмотрим, как химия влияет на производительность. Затем мы рассмотрим свойства некоторых распространенных химических соединений.

Для разработки, тестирования и производства нестандартных аккумуляторных батарей выберите Aved. Мы создадим аккумуляторные блоки, идеально подходящие для вашего конкретного применения. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о процессе или запросите предложение сегодня .

Химический состав аккумуляторов влияет на напряжение, плотность энергии, способность к перезарядке, саморазряд, срок службы и безопасность

Аккумуляторная батарея состоит из одного или нескольких упакованных аккумуляторных модулей. Батарейный модуль состоит из электрохимических ячеек, расположенных параллельно или последовательно. Электрохимический элемент, также называемый гальваническим элементом, состоит из трех основных частей: анода , катода и электролита .Вместе анод, катод и электролит позволяют протекать реакции окисления / восстановления .

Реакции окисления / восстановления - это примерно поток электронов . Когда железо окисляется, атомы железа отдают электроны, а молекулы кислорода приобретают электроны. Разница между ржавым куском металла и батареей заключается в разделении этих двух событий. Это заставляет электроны проходить через цепь, чтобы завершить реакцию. Во время разряда анод теряет электроны, а катод их приобретает.Электролит способствует этим реакциям и позволяет ионам существовать в растворе.

Во время разряда батареи анод окисляется и отдает электроны. Электроны проходят через цепь к катоду, вызывая реакцию восстановления. Электролит допускает обмен ионов. Во время зарядки аккумулятора процесс обратный. Состав анода, катода и электролита изменяет многие свойства батареи.

Вот некоторые электрические свойства, которые зависят от химического состава батареи:

Напряжение элемента

Все гальванические элементы одного химического состава выдают одинаковое номинальное напряжение .Это связано с тем, что напряжение напрямую связано с благоприятностью реакции окисления / восстановления. Более благоприятные реакции вызывают более высокие напряжения. Например, литий-ионные химические соединения имеют номинальное напряжение около 3,6 В.

Плотность энергии

Напряжение - не единственное средство измерения ценности батареи. Вы можете получить любое необходимое напряжение и ток при правильном расположении ячеек последовательно и параллельно. В зависимости от ваших потребностей он может быть тяжелым, громоздким и дорогим. Плотность энергии измеряет энергию, запасаемую батареей, в зависимости от ее размера. Гравиметрическая плотность энергии измеряется в ватт-часах на килограмм (Втч / кг).

Перезаряжаемый

Это трюизм, что химические реакции протекают в двух направлениях. Вы можете начать с реагентов и получить продукты или использовать продукты для повторного получения реагентов. Если вы примените обратное напряжение и ток, вы можете заставить анод принимать электроны, а катод отдавать их, перезаряжая батарею - по крайней мере, теоретически.На практике отменить некоторые реакции бывает чрезвычайно сложно. Первичные элементы - это батареи, химический состав которых делает их перезарядку неэкономичной или небезопасной. Это одноразовые батареи. Вторичные элементы , также известные как аккумуляторные батареи, основаны на легкообратимой электрохимии. В этой статье мы сосредоточимся на химическом составе вторичных клеток.

Саморазряд и срок службы

В идеальном мире мы могли бы заряжать и разряжать батареи снова и снова без потери производительности или оставлять их на полке на месяцы без потери заряда.В реальном мире гальванические элементы страдают от нежелательных химических реакций. Пока батарея стоит на полке, происходят спонтанные химические реакции, разряжающие батарею. Это называется саморазряд .

Аналогичным образом, когда аккумулятор заряжается и разряжается, происходят нежелательные химические реакции, которые снижают способность аккумулятора накапливать электричество. Количество циклов, в течение которых аккумулятор может использоваться до того, как он перестанет работать должным образом, составляет цикл жизни .

Как скорость саморазряда, так и продолжительность цикла зависят от химического состава батареи.Однако они также зависят от условий использования и хранения.

Экономика, окружающая среда и безопасность

Наконец, примите во внимание экологические и экономические соображения. Некоторые типы батарей просто дороже, чем другие. Литий-ионные элементы популярны и не зря, но дефицит металлического лития делает их дорогими.

Вы также должны учитывать соображения охраны окружающей среды и безопасности в своих экономических расчетах.Некоторые химические составы батарей очень токсичны или вызывают коррозию, что может усложнить утилизацию.

Химические продукты на основе никеля

Будучи доступными и проверенными, химические продукты на основе никеля находят множество применений. В этой статье мы сосредоточимся на трех основных химических соединениях никеля: никель-кадмиевый, никель-металлогидридный и никель-железный. Никель-цинковые и никель-водородные химические соединения также существуют, хотя их применение меньше. Никель-водородные батареи особенно используются на спутниках из-за их широкого диапазона температурных допусков.

Никель-кадмиевый

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы

прочные, эластичные и обеспечивают длительный срок службы. Их напряжение также очень стабильное, настолько, что состояние заряда невозможно определить по падению напряжения, как у других аккумуляторов. NiCd-элементы можно заряжать очень быстро без ущерба для безопасности. Наконец, никель-кадмиевые батареи - одни из самых доступных вторичных батарей на рынке.

Однако у никель-кадмиевых аккумуляторов есть некоторые недостатки.Во-первых, хотя они и превосходят свинцово-кислотные батареи по плотности энергии, они работают хуже, чем другие современные аккумуляторы. Во-вторых, у них высокая скорость саморазряда .

Никель-кадмиевые батареи

испытывают интересное, но неудобное явление: эффект памяти . Эффект памяти относится к тому, как снаружи никель-кадмиевые батареи «запоминают», насколько глубоко они были разряжены в прошлом, и обеспечивают эту глубину разряда только в будущих циклах. Это вызвано скоплением кристаллов соли, которые засоряют электрод.

Образование кристаллов вызывает эффект памяти. Скопление кристаллов препятствует активной части анода. На верхнем изображении показано нормальное образование кристаллов на аноде. На нижнем изображении показаны большие препятствующие кристаллы. Источник: Aero Electric

Наконец, и это, пожалуй, самое главное, никель-кадмиевые элементы представляют опасность для окружающей среды. Кадмий очень токсичен, а электролит - гидроксид калия, очень сильное основание. Эти опасности затрудняют надлежащую утилизацию никель-кадмиевых элементов.Хотя иногда они считаются устаревшими, никель-кадмиевые элементы все еще используются в нишевых приложениях, таких как авиация.

Ознакомьтесь с техническими характеристиками никель-кадмиевых аккумуляторов:

  • Номинальное напряжение элемента : 1,2 В
  • Плотность энергии : ~ 45-80 Втч / кг
  • Анод : гидроксид никеля
  • Катод : гидроксид кадмия
  • Электролит : гидроксид калия
  • Саморазряд : ~ 10%
  • Опасность для окружающей среды : Токсичный, коррозионный

Никель-металлогидридный

Никель-металлогидридные элементы (NiMH) представляют собой более современную версию NiCd-элементов.На первый взгляд, NiMH-элементы по-прежнему очень похожи на NiCd-элементы - в них по-прежнему используется щелочной электролит, такой как гидроксид калия, а катодом по-прежнему является гидроксид никеля.

Основное отличие состоит в том, что NiMH-элементы заменяют токсичный кадмий на аноды с более высокими характеристиками. Точный состав варьируется - отсюда и использование «металла» - но все аноды представляют собой сплавы редкоземельных металлов. Эта замена увеличивает стоимость, но делает их более экологичными и обеспечивает более высокую емкость , снижает эффект памяти , а снижает температурную чувствительность .

Ознакомьтесь с техническими характеристиками никель-кадмиевых аккумуляторов:

Никель-железо

Никель-железные элементы встречаются редко, возможно, из-за их высокой цены, низкой плотности энергии и высокого саморазряда. Однако они упругие, долговечные и долговечные при высоких температурах.

Ознакомьтесь с техническими характеристиками никель-железных аккумуляторов:

  • Номинальное напряжение элемента : ~ 1,2 В
  • Плотность энергии : ~ 50 Втч / кг
  • Анод : железо
  • Катод : гидроксид никеля
  • Электролит : гидроксид калия
  • Саморазряд : 20-30% в месяц
  • Опасность для окружающей среды : Коррозийный

Свинцово-кислотные батареи дешевы и надежны

Свинцово-кислотные аккумуляторы - это рабочие лошадки.Эти прочные и надежные батареи обеспечивают низкую стоимость энергии и низкий уровень саморазряда. Помимо экологических проблем, связанных со свинцом и сильнокислотными электролитами, основными недостатками свинцово-кислотных аккумуляторов являются вес и низкая удельная энергия. Это делает их идеальным выбором для ситуаций, когда вес не имеет большого значения, например для автомобилей, гольф-каров, вилочных погрузчиков и источников бесперебойного питания.

Свинцово-кислотные батареи различаются по химическому составу. Свинец составляет большую часть анода в виде сетки.Однако свинец слишком мягкий, чтобы выдерживать его собственный вес, поэтому для улучшения структурной целостности и электрохимических свойств используются такие металлы, как сурьма, кальций, олово или селен.

Ознакомьтесь со следующими характеристиками свинцово-кислотных аккумуляторов:

  • Номинальное напряжение элемента : ~ 2 В
  • Плотность энергии : 30-50 Втч / кг
  • Анод : свинец (с другими)
  • Катод : диоксид свинца
  • Электролит : серный кислота
  • Саморазряд : 5% в месяц
  • Опасности для окружающей среды : токсичный, коррозионный

Литий-ионная химия находится на переднем крае аккумуляторных технологий

Самая популярная вещь в накопителях энергии на сегодняшний день, литий-ионные (литий-ионные) батареи обеспечивают высокую плотность энергии и при этом остаются легкими, что делает их востребованными для телефонов, компьютеров, электромобилей и т. Д.

В литий-ионных батареях

на самом деле не используется чистый металлический литий. Как и натрий, литий обладает высокой реакционной способностью, и первые литий-металлические батареи были склонны к возгоранию и взрыву - знакомая проблема для литиевых батарей.

Вместо этого литий-ионные батареи имеют катоды из ионных соединений лития. Существует несколько типов катодов, включая оксид лития-кобальта (LiCoO2), фосфат лития-железа (LiFePO4), оксид лития-марганца (LiMn2O4) и оксид лития-никель-марганца-кобальта (LiNiMnCoO2).

Аноды для литий-ионных элементов состоят из пористого материала, такого как графит, который связывает ионы лития и выделяет их в электролит во время разряда батареи. Силиконовые аноды также являются перспективными анодными материалами. В будущем в качестве анодов можно будет использовать графен (листы углерода толщиной в один атом).

В качестве электролитов в литий-ионных элементах используются соли лития, растворенные в (легковоспламеняющихся) органических соединениях. Твердые керамические электролиты могут стать многообещающей альтернативой.

У литий-ионной химии есть два основных недостатка: стоит и хрупкость .Литий может быть дорогостоящим, а его добыча - интенсивный и экологически вредный процесс. Однако металлы, такие как кобальт, используемые в литий-ионной химии, поднимают цены на батареи не меньше, а то и больше, чем одноименный литий.

Помимо своей дороговизны, литий-ионные батареи требуют особых условий эксплуатации, поскольку они чувствительны к перезарядке и быстрой разрядке. Литий-ионные элементы получили репутацию огнестойких или взрывоопасных . Этих проблем можно избежать за счет правильного проектирования и тестирования, защиты цепей, правильного использования и предотвращения повреждений.Но факт остается фактом: литий-ионные аккумуляторы хрупкие.

Это видео из EE World Online показывает, что происходит, когда вы удаляете защитную схему и игнорируете рекомендации по безопасности для литий-ионных батарей:

Ознакомьтесь со следующими характеристиками литий-ионного аккумулятора:

  • Номинальное напряжение элемента : 3,6 В
  • Плотность энергии : 110-265 Вт · ч / кг
  • Анод : углерод, кремний и др.
  • Катод : соединения лития
  • Электролит : соли лития в органических растворителях
  • Саморазряд : 0.От 35% до 2,5% в месяц
  • Опасности для окружающей среды : Легковоспламеняющийся органический электролит

При проектировании батарей химический состав элементов является одним из первых и наиболее важных вариантов выбора

От расположения ячеек до системы терморегулирования - производительность аккумуляторной батареи зависит от многих факторов. Химический состав аккумуляторов - это фундаментальный выбор при проектировании и выборе аккумуляторов.

Состав анода, катода и электролита определяет напряжение батареи, плотность энергии, саморазряд, срок службы и многое другое.Конечно, химический состав батареи сложным образом взаимодействует с другими переменными. Посетите наш блог, чтобы узнать больше о том, как температура влияет на производительность аккумулятора. [PD1]

Конструкция батарейного блока включает множество переменных, из которых химический состав батарей - лишь одна из них. Наши высококвалифицированные инженеры и техники могут спроектировать аккумулятор, отвечающий конкретным потребностям вашего предприятия. Свяжитесь с нами , чтобы обсудить детали проекта или запросить расценки , чтобы начать работу над индивидуальным решением для аккумуляторной батареи.

Предотвращение выделения кислорода ведет к созданию более безопасных аккумуляторов с высокой плотностью энергии - ScienceDaily

Исследовательская группа представила свежие идеи о выделении кислорода в литий-ионных аккумуляторах, открыв путь к более прочным и безопасным аккумуляторам с высокой плотностью энергии .

Батареи нового поколения, которые накапливают больше энергии, имеют решающее значение, если общество хочет достичь Целей устойчивого развития ООН и добиться углеродной нейтральности. Однако чем выше плотность энергии, тем выше вероятность теплового разгона - перегрева батарей, который иногда может привести к взрыву батареи.

Кислород, выделяющийся из активного материала катода, является триггером теплового разгона, но наших знаний об этом процессе недостаточно.

Исследователи из Университета Тохоку и Японского научно-исследовательского института синхротронного излучения (JASRI) исследовали поведение выделения кислорода и соответствующие структурные изменения катодного материала литий-ионных батарей LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 О 2 (NCM111). NCM111 выступал в качестве модельного материала батареи на основе оксида посредством кулонометрического титрования и дифракции рентгеновских лучей.

Исследователи обнаружили, что NCM111 допускает выделение 5 мол.% Кислорода без разложения, и что высвобождение кислорода вызывает структурное разупорядочение, обмен Li и Ni.

Когда кислород выделяется, он восстанавливает переходные металлы (Ni, Co и Mn в NCM111), уменьшая их способность сохранять сбалансированный заряд в материалах.

Чтобы оценить это, исследовательская группа использовала мягкую рентгеновскую абсорбционную спектроскопию на BL27SU SPring-8 - крупномасштабной установке синхротронного излучения, управляемой JASRI, в Японии.

Они наблюдали селективное восстановление Ni 3+ в NCM111 на начальной стадии выделения кислорода. После завершения восстановления Ni содержание Co 3+ уменьшилось, в то время как Mn 4+ оставалось неизменным в течение 5 мол.% Выделения кислорода.

«Поведение при восстановлении убедительно свидетельствует о том, что высоковалентный NI (Ni 3+ ) значительно увеличивает выделение кислорода», - сказал Такаши Накамура, соавтор статьи. Чтобы проверить эту гипотезу, Накамура и его коллеги подготовили модифицированный NCM111, содержащий больше Ni 3+ , чем исходный NCM111.К своему удивлению, они обнаружили, что NCM111 выделяет гораздо более тяжелый кислород, чем ожидалось.

На основании этого исследовательская группа предположила, что переходные металлы с высокой валентностью дестабилизируют кислород решетки в материалах батарей на основе оксидов.

«Наши открытия будут способствовать дальнейшему развитию высокоплотных и надежных батарей следующего поколения, состоящих из оксидов переходных металлов», - сказал Накамура.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Тохоку . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Батарейные аноды> Батареи и топливные элементы> Исследования> Центр энергетических материалов в Корнелле

Введение
Анод является отрицательным электродом первичной ячейки и всегда связан с окислением или выбросом электронов во внешнюю цепь. В перезаряжаемом элементе анод является отрицательным полюсом во время разряда, а положительный полюс во время зарядки.

Литиевый анод
Анод в батарее заслуживает равного отзыва в общей производительности батареи.Для эффективного развития высокого батарея плотности энергии, использование электродных материалов большой емкости (анод & катод) является важным фактором. Для таких систем щелочные металлы, возможно, являются очевидным выбором. Большинство производимые в настоящее время перспективные типы перспективных аккумуляторов основаны на литиевые аноды. Выбор материала анода очень велик. ограничено необходимостью высокого содержания энергии, что неизбежно связано, к использованию щелочного металла в качестве основного анодного материала.Литий обычно предпочтительнее, так как с ним легче обращаться (хотя и осторожно), чем с другими щелочными металлами и что более важно, самый легкий и самый электроположительный среди щелочей металлическая семья. Кроме того, низкий плотность металлического лития (0,534 г / куб.см) обеспечивает максимальную удельную емкость значение 3,86 Ач / г, что является исключительным. Поэтому литиевые батареи обладают самым высоким напряжением и плотностью энергии среди всех других аккумуляторных аккумуляторы и поэтому предпочтение отдается в приложениях, связанных с портативными бытовыми приборами, основными ограничениями которых являются малый вес и небольшой объем.В Преимущества использования металлического лития в качестве анода следующие:

  • Хороший восстановитель
  • Сильно электроположительный (поэтому в зависимости от на используемом катоде)
  • Высокая электрохимическая эквивалентность Высокая емкость (3,82 Ач / г) и плотность энергии (1470 Втч / кг)
  • Хороший проводящий агент
  • Хорошая механическая стабильность
  • Простота изготовления / компактный дизайн

Самое важное реакция металлического литиевого анода очень проста:

Но, несмотря на это простота, практическое применение металлического Li в перезаряжаемом аноде имеет было очень сложно из-за какой-то важной проблемы.Самый важный из них - это то, что Металлический литий обычно имеет тенденцию осаждаться в виде дендритной или мшистой структуры во время заряда, а неупорядоченный металлический осадок приводит к плохой кулоновской эффективности. Это происходит потому, что такой мелкодисперсный металл Li часто действует как активный центр, индуцирующий восстановительное разложение компонентов электролита. Часть депозита может становятся электрически изолированными, и также может произойти рассыпание. Кроме того, штраф металлический литий может легко проникнуть в сепаратор и в конечном итоге вызвать внутреннее короткое замыкание, что приводит к выделению тепла и случайному возгоранию.Одна из основных причин выхода из строя аккумуляторной литиевые системы заключаются в реакционной способности лития с электролитами]. Отсюда опасная природа Ли. проложили путь для идентификации некоторых других более безопасных анодных материалов, обладающих сравнительно те же электрохимические свойства, что и у лития.

Альтернативные аноды для литиевых батарей
Углеродистые материалы, которые позволяют интеркаляция Li внутри слоев, несомненно, является наиболее подходящим кандидаты, ведущие к широко известным литий-ионным или воланам, или Литиевые батареи для кресел-качалок (RCB).Большинство разновидностей углерода, включая графит приобретают все большее значение как привлекательные кандидаты анодных материалов для перезаряжаемые литиевые батареи, потому что они могут обратимо вмещать литий и обладают высокой емкостью, хорошей электронной проводимостью и низким электрохимическим потенциал (относительно Li металл). Максимальное количество литий, который может внедряться в структуру графита, составляет 1 на 6 атомы углерода, что дает удельную емкость 372 мАч / г. Стоимость, доступность, производительность и потенциал (vs.Ли металл) материалов на основе углерода приемлемы и даже предпочтительны, когда по сравнению с анодом из металлического лития для практических элементов. Важным доказательством этого является коммерческий наличие LiCoO 2 / угольных элементов производства Sony Inc. нет значительного набухания или создания давления в дымовой трубе углеродом электрод при длительном циклировании, поэтому литий-ионные элементы могут быть сконструированы как плоские или призматические ячейки с тонкостенными корпусами или в любой другой ячейке конфигурации.Недостатки по размещению анодов разных типов. материалы представлены в таблице 1


МАТЕРИАЛ
ПРИМЕЧАНИЕ
ЛИТИЙ
РОСТ ДЕНДРИТА, ДОРОГОЙ, ТОКСИЧНЫЙ
УГЛЕРОДА
НЕОБРАТИМАЯ ПОТЕРЯ МОЩНОСТИ
ИНН
ВКЛЮЧЕНИЕ ТВЕРДОЙ ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ ФАЗЫ В ЭЛЕКТРОД
УВД
СЛОЖНЫЙ ПОДЪЕМ / УДАЛЕНИЕ ЛИТИЯ
СПЛАВ M-M
БОЛЬШИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА (МЕХАНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ)
ТЕРНАРНЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ФУРГОН
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ДИФФУЗИЯ Ли МЕХАНИЗМ
МЕТАЛЛОИДЫ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ВЛАГЕ

Полые наноматериалы Fe3O4 в качестве анодов
В данной работе исследуется возможность полых наноструктур уменьшить проблему измельчения и быстрого снижения емкости анодных материалов в литий-ионных батареях (LIB).Полые наночастицы Fe 3 O 4 синтезируют без темплатным сольвотермическим методом с использованием FeCl 3 , мочевина и этиленгликоль в качестве исходных материалов. Временная XRD и TEM (Рисунок 1) исследования показывают, что рост следует вывернутому наизнанку созреванию Оствальда. механизм. Более высокие концентрации мочевины в исходном материале приводят к более низкий процент полых частиц (фи) и это наблюдение согласуется с предложенным механизмом роста.Характеристики полых частиц как анодные материалы в LIB проверены и показали, что они превосходят их твердые аналоги, с более высоким процентным содержанием полых частиц, обеспечивающих лучшее производительность (рис. 2), что свидетельствует в пользу гипотезы о том, что полые конструкции могут облегчить проблему измельчения. Циклический анализируются вольтамперограммы наночастиц Fe 3 O 4 , что дает некоторое представление о механизм реакции процесса вставки / удаления литий-иона.

SoftBank Corp. и Enpower Greentech успешно проверили аккумулятор с плотностью энергии 450+ Вт · ч / кг и добились успеха в разработке основных технологий для увеличения срока службы аккумулятора | Пресс-релизы | Новости | О нас

15 марта 2021 г.
SoftBank Corp.
Enpower Greentech Inc.

В марте 2020 года SoftBank Corp. («SoftBank») и базирующаяся в США компания Enpower Greentech Inc. («Enpower Greentech») подписали соглашение о совместных исследованиях по разработке легких аккумуляторов следующего поколения большой емкости и высокой удельной энергии. с приложениями для IoT и базовых станций сотовой связи.Обе компании только что успешно проверили литий-металлическую батарею с высокой плотностью энергии (450+ Вт · ч / кг), а также рады объявить об успешной разработке основных технологий, которые продлят срок службы литий-металлических батарей. Основные технологии, разработанные к настоящему времени, включают ультратонкую пленку покрытия (<10 нм), которая предотвращает образование дендритов * 1 на поверхности металлического лития, и электролит, который обеспечивает как высокое напряжение, так и высокую кулоновскую эффективность (заряд - эффективность разряда) * 2 .

Металлический литий, используемый в элементе мощностью 450 Вт · ч / кг, долгое время считался образцом анодных материалов; однако дендриты, которые впоследствии образуются в процессе заряда / разряда, часто уменьшают емкость батареи за короткий промежуток времени. Покрывая поверхность металлического лития неорганическим веществом («технология покрытия неорганическим металлическим литием»), SoftBank и Enpower Greentech сумели предотвратить образование дендритов, блокируя прямой контакт с жидким электролитом и создавая стабильную поверхность раздела твердого электролита (SEI ) пленка * 3 .Чтобы проверить это, обе компании использовали электролит из металлического лития, покрытый ультратонкой (<10 нм) неорганической пленкой. Собирая данные о заряде / разряде литиевого симметричного элемента типа «таблетка» (батареи, используемой для лабораторных измерений), мы смогли поддерживать стабильно низкое перенапряжение даже после 500 часов непрерывной работы. В будущем обе компании стремятся применить этот метод к ячейке 450 Вт / кг, чтобы добиться еще более длительного срока службы батареи. Подробнее об эксперименте см. В Приложении.

Enpower Greentech - американская компания-стартап, занимающаяся исследованиями, разработкой и коммерциализацией батарей следующего поколения, включая полностью твердотельные элементы. Компания также имеет исследовательскую базу в Японии («Enpower Japan»). В 2015 году они начали разработку материалов для электролитов большой емкости, в том числе твердых электролитов. Кроме того, с октября 2017 года Enpower Greentech сотрудничает в разработке материалов для твердотельных ячеек с исследовательской группой под руководством профессора Джона Гуденаф из Техасского университета в Остине и лауреата Нобелевской премии по химии.Профессор Гуденаф сделал следующие замечания по поводу результатов совместного исследования SoftBank и Enpower Greentech.

Замечания профессора Гуденафа:

«Мне приятно видеть отличную работу команды Enpower и SoftBank по разработке передовых аккумуляторных технологий и приложений, которые способствуют достижению Целей устойчивого развития. Для моей исследовательской группы большая честь вносить свой вклад в эти стоящие усилия с точки зрения фундаментальной науки о материалах, и я желаю команде Enpower и SoftBank всяческих успехов в этом начинании.”

SoftBank в настоящее время реализует ряд инициатив, направленных на сокращение цифрового разрыва, обеспечение безопасности систем связи в случае бедствий и сокращение выбросов CO2. SoftBank считает, что высокопроизводительные батареи будут иметь важное значение для поддержки многих технологий и устройств, необходимых для решения этих проблем в долгосрочной перспективе. Аккумулятор мощностью 450 Вт / кг, который, как ожидается, будет получен с использованием технологий материалов, совместно разработанных SoftBank и Enpower Greentech, будет иметь удвоенную плотность энергии по сравнению с литий-ионными аккумуляторами, представленными сегодня на рынке.Эта батарея будет применяться не только в устройствах IoT и базовых станциях сотовой связи, но и в «Sunglider», системе беспилотных летательных аппаратов на солнечной энергии, разработанной для стратосферной связи (с использованием технологии High Altitude Platform Station или HAPS). Sunglider, разработанный дочерней компанией SoftBank, HAPSMobile Inc., будет летать в стратосфере на высоте 20 км над землей.

SoftBank и Enpower Greentech продолжат проводить различные исследования в области аккумуляторов большой емкости нового поколения для решения социальных проблем посредством своей коммерческой деятельности.

[Примечания]
  1. * 1

    Дендрит: Игольчатые кристаллы металлического лития растут, когда аккумулятор многократно заряжается / разряжается. Если дендриты продолжают бесконтрольно расти, это может вызвать короткое замыкание между катодом и анодом, что приведет к возгоранию и другим проблемам.

  2. * 2

    Кулоновская эффективность (эффективность заряда / разряда): отношение разрядной емкости во время разряда к зарядной емкости во время заряда.Чем выше кулоновский КПД, тем большую емкость заряда можно использовать для разряда без потерь, что приводит к увеличению срока службы батареи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *