Как увеличить плотность электролита: Как самостоятельно поднять плотность в аккумуляторе / Сервис Газ Vip

Содержание

Как самостоятельно поднять плотность в аккумуляторе / Сервис Газ Vip

Аккумулятор в автомобиле — это устройство, которое необходимо для запуска транспортного средства и поддержании в работоспособном состоянии систем, зависящих от электричества. Со временем характеристики электролита снижаются, и водитель сталкивается с вопросом, как поднять плотность в аккумуляторе.

Содержание статьи:

Почему падает плотность в аккумуляторе?
Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?
Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?
После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?
Где установить ГБО в Одессе?

1. Почему падает плотность в аккумуляторе?

Для нормальной работы батареи не нужно допускать разрядку ниже 50% и соблюдать высокие температуры, которые поддерживаются химическими процессами в электродах и электролитах. При недостатке уровень электролита восполняется дистиллированной водой.

Самыми частыми причинами снижения плотности раствора является:

Низкая концентрация раствора при добавлении дистиллятора. С каждым таким добавлением, воды будет больше, а электролита меньше. Это чревато испарениями не только воды, но и электрической жидкости.
Во время зарядки жидкость может закипать и выпариваться, из-за чего снижается уровень электролита, но при этом повышается его насыщенность. Ионизация свинца и соответствующих веществ происходит сложно, так как количество действующих молекул уменьшается. В конце концов жидкость теряет присущую ей плотность.
Низкий заряд батареи.

Иногда зарядить севший аккумулятор не получается. Это признак того, что состояние электролита изменилось. Не знающие водители часто доливают в АКБ дистиллированную воду в больших объемах. И в этом состоит главная ошибка. Если дистиллята будет слишком много, то электролит выкипит, а плотность упадет.

Также причиной снижения плотности может быть глубокий разряд АКБ и его долгий срок хранения без подзарядки.

2. Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?

Первое на что обращают внимание при первых же признаках неисправностей, это плотность электролита. Рабочая плотность в стартерных батареях должна быть около 1,24-1,30 г/см³. Ее измеряют специальным прибором под названием ареометр.

Когда аккумулятор разрядился, то плотность электролита снижается, а во время зарядки увеличивается. Именно поэтому плотность замеряют только на полностью заряженной батарее.

Важно! Для повышения плотности электролита можно добавлять серный концентрат. Но делается это предельно осторожно, т.к. при завышенной плотности начинают осыпаться пластины и портится АКБ.

3. Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?

Если вы решили самостоятельно повысить плотность в аккумуляторе, то в первую очередь соблюдайте правила техники безопасности. В составе электролита присутствует действующая серная кислота и при попадании на кожу, она может разъесть ее.

Чтобы повысить плотность электролита в АКБ можно воспользоваться одним из представленных способов:

Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации. Этого достигают путем добавления серной кислоты и дистиллированной воды. Жидкость заливают до необходимой насыщенности.

Чтобы полностью заменить электролит следуют следующему плану:

Откачивают имеющийся раствор и освобождают емкость. Это можно сделать с помощью груши.
В каждой емкости АКБ проделывают отверстия для полного слива остатков электролита.
Банки и емкости удерживают в наклоне и отмывают остатки старого раствора дистиллированной водой.
Чистые батареи приводят в герметичное состояние. Для этого понадобится паяльная лампа и кислотная пластмасса. Ими заделывают сделанные ранее отверстия.
Емкости наполняют дистиллятором в нужных пропорциях. Количество воды будет зависеть от общего объема емкости и необходимого количества кислоты. Концентрация должна рассчитываться на диапазон 1,25-1,27 г/куб. см.
Емкость хорошо закрывают и встряхивают аккумуляторную батарею без сильного наклона.

Запомните! Для начала в банку заливается разбавляющее вещество — дистиллят. Только потом добавляется кислота. Если не соблюдать порядок, жидкости начнет кипеть.

4. После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?

Если процедура по повышению плотности электролита была проведена грамотно, то срок эксплуатации АКБ должен увеличиться. Но процедура по повышению плотности электролита не всегда приводит к успеху. Например, это может быть связано с осыпанием пластин.

Даже если после проведения процедуры плотность раствора быстро сокращается и после зарядки не поднимается до нужного показателя, то придется задуматься о покупке новой АКБ.

Чтобы восстановить прежнюю плотность батареи нужно добавить в нее свежий раствор электролита. Плотность электролита поднимет более концентрированный раствор и тем самым улучшатся показатели в аккумуляторе.

Для начала измерьте показания плотности проблемных банок ареометром. Если показания равны или меньше 1,20, то батарее нужна подобная процедура.

В обслуживаемых аккумуляторах имеются специальные отверстия, через которые можно долить электролит.

Нужно откачать часть старого раствора грушей и добавить в него концентрированный электролит, например, плотностью 1,30.
Затем перемешивают раствор в аккумуляторе и снова измеряют плотность.
Если по-прежнему есть отклонения, то процедуру повторяют пока плотность не поднимется до нужного уровня.
Если плотность слишком сильно поднялась, то снова откачивают часть электролита, но только теперь добавляют воду.

Также можно из аккумулятора сразу откачать весь электролит, а залить в аккумулятор отдельного подготовленный раствор с нужной плотностью.

Периодическая полная зарядка аккумулятора зарядным устройством поможет сохранить его в полной работоспособности.

5. Где установить ГБО в Одессе?

Установить ГБО в Одессе можно в сервисных центрах Сервис Газ. Мы работаем с европейским оборудованием итальянского и польского производства. Все сотрудники имеют большой опыт работы в сфере установки газобаллонного оборудования.

У нас можно не только установить газ на авто, но и сделать полное техническое обслуживание газовых систем, провести ремонт, настройку и замену запчастей, которые уже выходят из строя.

Приезжайте к нам вовремя, чтобы ваше транспортное средство всегда было на ходу.

Как самостоятельно поднять плотность электролита АКБ? — Иксора

Вне зависимости от сезона и погодных условий можно столкнуться с проблемой в работе аккумуляторной батареи автомобиля. При потере аккумулятором заряда, многие водители используют термин «плотность аккумулятора», подразумевая под ним плотность электролита, залитого в сам источник питания. Это показателя плотности электролита зависит работа самого АКБ, его возможность к подзарядке и сохранению энергии.

АКБ может разрядиться по многим причинам. Чаще всего это происходит по невнимательности водителя, оставившего фары или аудиосистему работающими при выключенном зажигании.

Полностью разрядившуюся аккумуляторную батарею часто невозможно зарядить, если проблема является следствием снижения плотности залитого в устройство электролита.

Почему снижается плотность электролита?

Электролит АКБ представляет собой смесь дистиллированной воды, объем которой составляет около 65% от общего объема раствора, и серной кислоты (объем составляет около 35%). Рабочая жидкость является катализатором электрохимического процесса и заставляет работать АКБ. Электролит также обладает определенной плотностью, которая в зависимости от объема заряда батареи может повышаться или снижаться.

Многие автовладельцы для поддержания объема электролита на оптимальном уровне доливают внутрь батареи дистиллированную воду. Подобные действия приводят к изменению плотности раствора. Дело в том, что при заливе дистиллированной воды и последующей подзарядке батареи электролит выкипает, и плотность раствора снижается. Если показатель плотности падает до критического значения, автомобиль уже не получится завести. Для решения проблемы необходимо повысить плотность раствора электролита в аккумуляторной батарее.

Как повысить плотность электролита в АКБ?

Плотность раствора электролита в АКБ возможно повысить своими силами, без обращения в автосервис. Перед началом работ следует провести предварительную подготовку:

подготовьте емкости для слива части электролита из АКБ;
также нужны перчатки, защитные очки и одежда, которые защитят от попадания на кожу серной кислоты;
подготовьте инструменты, которые понадобятся в работе: ареометр, клизма-груша, мерный стакан, воронка;
дополнительно потребуются расходные материалы: дистиллированная вода, аккумуляторная кислота или уже готовый электролит.

Для того, чтобы поднять плотность электролита в АКБ, потребуется полностью заменить раствор. Для выполнения процедуры, следуйте нашим инструкциям. Обратите внимание на то, что заменить электролит возможно только в аккумуляторах разборного типа.

Снимите АКБ с автомобиля.
Снимите защиту аккумулятора, открутите пробки с банок.

С помощью клизмы выкачайте старый электролит из аккумулятора через отверстие одной из банок.
Прочистите пластины аккумулятора от остатков электролита с помощью дистиллированной воды. Для этого залейте воду в каждую банку АКБ, протрясите батарею с водой внутри и слейте раствор.
Приступайте к заливу нового электролита. Процедура значительно проще, если вы приобрели уже готовый раствор, его достаточно залить с помощью воронки до отмеченных границ в каждую банку. Если вы покупали отдельно дистиллированную воду и аккумуляторную кислоту, необходимо предварительно подготовить раствор с плотностью 1,27-1,28 гр/см.куб.
Закройте банки и приступите к подзарядке батареи по циклу «зарядка-разрядка» при силе тока не более 0,1 Ампер до момента пока плотность электролита не достигнет рабочих значений. АКБ можно начинать использовать после того, как на концах клемм появится значение в 14 Вольт.

Необходимо с осторожностью подходить к процессу самостоятельной замены электролита в АКБ и соблюдать все меры предосторожности. Раствор электролита вреден не только при попадании на кожу, но и при попадании в дыхательные пути, поэтому проводите процедуру только в хорошо проветриваемых помещениях.

В магазине IXORA вы можете найти АКБ, который подходит именно вашему автомобилю. Квалифицированные менеджеры обязательно помогут сделать правильный выбор, ответят на все ваши вопросы. Обращайтесь, это выгодно и удобно.

Производитель	Номер детали	Название детали
FURUKAWA	55B24L	Аккумулятор малообслуживаемый B/L 12V 45 [36] 242x130x200 Super Nova
FURUKAWA	80D26L	Аккумулятор малообслуживаемый A/L 12V 68 [55] 261x175x200 Super Nova
TITAN	6CT551L	Аккумулятор TITAN 470 Standart 6СТ-55. 1 L
TITAN	6CT600L	Аккумулятор TITAN 540 Standart 6СТ-60.0 L
TITAN	6CT601L	Аккумулятор TITAN 540 Standart 6СТ-60.1 L
TITAN	6CT621L	Аккумулятор TITAN 570 Standart 6СТ-62.1 L
TITAN	6CT751L	Аккумулятор TITAN 700 Standart 6СТ-75.1 L
FURUKAWA	40B19L	Аккумулятор малообслуживаемый B/L 12V 37 [30] 190x130x200 Super Nova
FURUKAWA	40B19R	Аккумулятор малообслуживаемый B/R 12V 37 [30] 190x130x200 Super Nova
FURUKAWA	105D31L	Аккумулятор обслуживаемый A/L 12V 80 [64] 306x173x200 FH High Grade
FURUKAWA	105D31R	Аккумулятор обслуживаемый A/R 12V 80 [64] 306x173x200 FH High Grade
TITAN	6CT561VL	Аккумулятор TITAN 530 Euro Silver 6СТ-56.1 VL
TITAN	6CT1351L	Аккумулятор TITAN 880 Standart 6СТ-135. 1 L
FURUKAWA	46B24R	Аккумулятор малообслуживаемый B/R 12V 45 [36] 242x130x200 Super Nova
TITAN	6CT951VLEUS	Аккумулятор TITAN 920 Euro Silver 6СТ-95.1 VL
FURUKAWA	75D23R	Аккумулятор малообслуживаемый A/R 12V 65 [52] 232x173x200 Super Nova
TITAN	6CT550L	Аккумулятор TITAN 470 Standart 6СТ-55.0 L
TITAN	6CT620L	Аккумулятор TITAN 570 Standart 6СТ-62.0 L

Полезная информация:

Почему горит лампочка зарядки аккумулятора: причины и неисправности
«Три кита» по уходу за аккумулятором автомобиля

Импульсные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов

Получить профессиональную консультацию при подборе товара можно, позвонив по телефону 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Какие напитки содержат электролиты и как их приготовить дома

Электролиты — это минералы, такие как натрий, калий и магний. Они присутствуют в тканях, крови и других жидкостях организма и имеют решающее значение для функции нервов и мышц, регуляции артериального давления и гидратации. Некоторые напитки естественным образом богаты электролитами, в то время как другие подвергаются специальной обработке для обеспечения электролитами.

Термин электролит относится к тому факту, что электролиты представляют собой вещества с электрическим зарядом. Многие функции организма зависят от слабого электрического тока, который обеспечивают электролиты.

Большинство людей могут поддерживать здоровый электролитный баланс, употребляя в пищу продукты и напитки, богатые электролитами. Другим людям, таким как высокоэффективные спортсмены и люди, которые больны и обезвожены, может потребоваться стимулирование. Многие напитки, в том числе напитки, которые люди могут приготовить дома, богаты электролитами.

В этой статье мы обсудим, что такое электролиты, перечислим напитки с высоким содержанием электролитов и предложим рецепты напитков с высоким содержанием электролитов, которые можно приготовить дома.

Термин электролиты относится к химическим веществам, которые несут электрический заряд при растворении в воде. С точки зрения питания это относится к минералам, которые играют важную роль в организме. Электролиты появляются в тканях, крови, моче и других жидкостях организма. К ним относятся:

натрий
кальций
калий
хлорид
фосфат
магний

Эти минералы важны для многих функций организма, таких как поддержание тела гидратированный, контролирующий нервную систему организма и балансирующий кислотный и основной (pH) уровни организма.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше об электролитах и их роли в организме человека.

Некоторые напитки являются естественными источниками электролитов, в то время как другие содержат электролиты. Ниже приведены шесть распространенных напитков с высоким содержанием электролитов:

Коровье молоко

Коровье молоко естественно богато электролитами, включая кальций, натрий и калий.

База данных пищевых продуктов и питательных веществ для диетических исследований Министерства сельского хозяйства США (FNDDS) утверждает, что 1 чашка обычного цельного коровьего молока обеспечивает:

300 миллиграммов (мг) кальция
92,7 мг натрия
366 мг калия

Кроме того, коровье молоко является хорошим источником макроэлементов. Для людей, которые активно тренируются, эта комбинация электролитов и макроэлементов делает коровье молоко легким электролитным напитком после тренировки.

Но коровье молоко не может быть подходящим напитком для всех людей. Например, обычное коровье молоко обычно не подходит для людей с непереносимостью лактозы. Безлактозная версия может быть лучшим вариантом.

Точно так же молоко животного происхождения (коровье или другое) не подходит для людей, придерживающихся веганской диеты. Существует множество доступных альтернатив молочным продуктам, таких как соевое молоко, миндальное молоко и овсяное молоко. Но некоторые исследования показывают, что не только растительное молоко не может обеспечить сопоставимые уровни витаминов и минералов, но и витамины и минералы усваиваются хуже, чем содержащиеся в коровьем молоке.

Любой, кто придерживается веганской диеты и ищет послетренировочный напиток или любой напиток, помогающий заменить электролиты, потерянные в результате чрезмерного и продолжительного потоотделения, может найти другие типы электролитных напитков более полезными, чем растительное молоко.

Фруктовый сок

Фруктовые соки, такие как апельсиновый сок, вишневый сок и арбузный сок, являются хорошими источниками магния, калия и фосфора. Согласно FNDDS, средний школьный контейнер (124 грамма) 100% апельсинового сока содержит:

13,6 мг магния
221 мг калия
34,7 мг фосфора

хороший источник антиоксидантов и витаминов. Но в большинстве фруктовых соков мало натрия и много сахара. В том же контейнере с апельсиновым соком содержится всего 2,48 мг натрия, но 10,3 грамма (г) сахара. Таким образом, хотя фруктовые соки являются хорошим источником электролитов, они могут быть не самым подходящим напитком для замены натрия, теряемого с потом.

Кокосовая вода

Кокосовая вода является еще одним источником определенных электролитов, в частности, калия, кальция, натрия и магния. FNDDS утверждает, что 240 г неподслащенной кокосовой воды содержат:

396 мг калия
16,8 мг кальция
62,4 мг натрия
14,4 мг магния

900 32 Водные напитки с добавлением питательных веществ

Как правило, питательные — Напитки с добавлением воды — это низкокалорийные напитки с низким содержанием сахара для электролитных напитков.

Водные напитки, содержащие электролиты, не содержат такого же количества сахара и калорий, как, например, фруктовые соки и спортивные напитки. В зависимости от марки они могут даже предоставлять более разнообразную смесь электролитов.

Если на упаковке напитка используется термин «вода», Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) заявляет, что продукт должен соответствовать всем требованиям безопасности и указывать все ингредиенты, включая минералы, на этикетке с информацией о пищевой ценности.

Спортивные напитки

Спортивные напитки — это общедоступные электролитные напитки. Несмотря на свою популярность, спортивные напитки имеют свои плюсы и минусы.

Например, употребление спортивных напитков — это удобный способ для спортсменов с высокой выносливостью избежать обезвоживания и пополнить электролиты, которые они теряют с потом. Есть варианты без сахара, а некоторые могут повысить энергию.

С другой стороны, спортивные напитки, как правило, содержат больше электролитов, чем нужно среднему человеку. В них часто содержится много сахара (порция спортивного напитка объемом 360 миллилитров может содержать 21 г сахара).

В целом, коммерческие электролитные напитки, такие как спортивные напитки, могут быть хорошим выбором для спортсменов, но не самым подходящим вариантом для обычного человека.

Растворы электролитов для перорального применения

Растворы электролитов для перорального применения представляют собой еще один тип коммерческих напитков с электролитами. Производители обычно формулируют их с оптимальным балансом электролитов и сахара, чтобы помочь людям оправиться от обезвоживания. Например, порция коммерческого раствора электролитов для перорального приема на 8 унций может содержать:

244 мг натрия
184 мг калия
294 мг хлорида

Как ни странно, люди могут рекомендовать эти типы напитков для восполнения электролитов у детей с диареей или рвотой. Они также являются подходящим вариантом для взрослых, которые также могут подвергаться риску обезвоживания.

Существует множество способов самостоятельного приготовления электролитных напитков в домашних условиях.

Таблетки с электролитом

Приготовить напиток с электролитом дома можно так же просто, как добавить таблетку с электролитом в воду. Таблетки электролита доступны в Интернете, а также во многих магазинах здоровья и хорошего самочувствия.

Смузи

Фруктовые или овощные смузи — это простой и популярный способ пополнения электролитов в домашних условиях. Люди могут выбирать фрукты и овощи с высоким содержанием электролитов, в том числе:

бананы
авокадо
шпинат
капуста

Рецепт пероральной регидратации

Люди могут самостоятельно приготовить пероральную регидратацию лечебная терапия с использованием основных кухонных продуктов. Например, люди могут приготовить раствор для пероральной регидратации, смешав следующие ингредиенты:

1 литр воды
6 чайных ложек сахара
½ чайной ложки соли

Большинству людей требуется следующее рекомендуемое суточное количество электролитов для поддержания здорового баланса:

901 50 Натрий : Максимум 2300 мг.
Хлорид : Примерно то же, что и натрий, поскольку большая часть пищевых хлоридов поступает из соли.
Калий : Национальные институты здравоохранения (NIH) рекомендуют 2600 мг для взрослых женщин и 3400 мг для взрослых мужчин.
Кальций : NIH рекомендует 1000 мг для людей в возрасте 19–50 лет и мужчин в возрасте 51–70 лет и 1200 мг для женщин в возрасте 51 года и старше и мужчин в возрасте 71 года и старше.
Фосфат : Взрослым в возрасте 19 лет и старше требуется 700 мг.
Магний : NIH рекомендует 310 мг для женщин и 400 мг для мужчин в возрасте 19–30 лет, а также 320 мг для женщин и 420 мг для мужчин в возрасте 31 года и старше.

Людям, которые беременны или кормят грудью, может потребоваться большее или меньшее количество. Их врач порекомендует соответствующее количество.

Когда уровень электролитов в организме становится слишком высоким или слишком низким, это может вызвать электролитный дисбаланс.

Электролитный дисбаланс возникает при изменении количества воды в организме. Как правило, организму необходимо получать столько жидкости, сколько он теряет. Без этого баланса организм может стать обезвоженным (слишком мало воды) или гипергидратированным (слишком много воды).

Несколько факторов могут влиять на водный баланс организма, в том числе:

чрезмерное потоотделение
недостаточное количество еды или питья
лекарства, включая мочегонные и слабительные
рвота и диарея
проблемы с почками или сердцем
застойная сердечная недостаточность

Кроме того, некоторые другие медицинские состояния связаны с электролитным дисбалансом. Например, анализ 2020 года указывает на связь между COVID-19 итяжесть и значительно более низкие уровни натрия, калия и кальция.

При дисбалансе электролитов у человека может наблюдаться широкий спектр симптомов, которые могут включать одышку, спутанность сознания, учащенное сердцебиение или нерегулярное сердцебиение.

Человеку рекомендуется обратиться к врачу, если у него наблюдаются серьезные симптомы, такие как судороги, судороги или быстрые изменения артериального давления. Врач может определить, есть ли у человека дисбаланс электролитов или другое состояние, а также назначить соответствующее лечение.

Соблюдая сбалансированную диету, включающую питательные продукты и напитки, человек обычно может обеспечить организм необходимыми минералами для поддержания здорового баланса электролитов.

Это означает, что в рацион должны входить фрукты и овощи, богатые электролитами, а также другие полезные для здоровья источники необходимых минералов. Также важно поддерживать гидратацию в течение дня.

Людям, которые занимаются спортом, следует уделять особое внимание потреблению жидкости. Для легких и умеренных тренировок может потребоваться только вода, в то время как для более длительных и интенсивных тренировок могут потребоваться более крепкие электролитные напитки.

Люди, испытывающие такие симптомы, как диарея или рвота, также могут обратить внимание на потребление жидкости и рассмотреть возможность перорального приема раствора электролита, чтобы избежать обезвоживания.

Всем, у кого наблюдаются симптомы электролитного дисбаланса, следует обратиться к врачу.

Большинству людей, придерживающихся здоровой диеты и не допускающих обезвоживания, не требуются напитки с электролитами. Но они могут предоставить спортсменам быстрый и удобный способ пополнения электролитов, потерянных с потом, или помочь людям с тяжелой диареей или рвотой избежать обезвоживания и поддерживать электролитный баланс.

Но если человек регулярно употребляет электролитные напитки, он может потреблять больше, чем необходимо, что может иметь связанные с этим риски. Например, это может привести к гипернатриемии, гиперкалиемии или гиперкальциемии. Это когда у человека слишком много натрия, калия или кальция в крови.

Электролиты — это важные минералы, которые играют ключевую роль в ряде функций организма. Как правило, люди могут получать достаточное количество электролитов из своего рациона. Но богатый электролитами напиток может быть полезен спортсменам, занимающимся интенсивными физическими упражнениями, или людям, которые больны и подвержены риску обезвоживания.

Дома можно приготовить богатый электролитами напиток, смешав соль, сахар и воду. Но люди должны стараться поддерживать здоровый уровень электролитов, так как слишком много или слишком мало может привести к дисбалансу, что может иметь связанные с этим риски. Любой, у кого есть опасения по поводу уровня электролитов, должен обратиться к врачу.

Электролиты нового поколения для литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии

Высокая реакционная способность металлического лития снижает содержание электролита на его поверхности, что приводит к ухудшению характеристик литий-металлических аккумуляторов. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали функциональные электролиты и добавки к электролитам для формирования поверхностной защитной пленки, которая влияет на безопасность и эффективность литиевых батарей, но это все еще не было эффективным для предотвращения некоторых серьезных побочных реакций. В текущем исследовании исследователи стабилизировали металлический литий и электролит, разработав электролит так, чтобы он обеспечивал повышенный окислительно-восстановительный потенциал металлического лития, тем самым преуспев в термодинамическом ослаблении реакционной активности металлического лития, что может помочь улучшить характеристики батареи. Авторы и права: Лаборатория Ямада и Китада, факультет инженерии химических систем, Токийский университет

Полученные данные потенциально могут значительно повысить плотность энергии литиевых батарей.

Группа исследователей обнаружила новый механизм стабилизации литий-металлического электрода и электролита в литий-металлических батареях. Этот новый механизм не зависит от традиционного кинетического подхода. Он может существенно улучшить плотность энергии батареи — количество хранимой энергии по отношению к весу или объему.

Команда опубликовала свои выводы сегодня (27 октября) в журнале Энергия природы .

Литий-металлические батареи представляют собой многообещающую технологию, способную удовлетворить потребности в системах хранения с высокой плотностью энергии. Однако из-за непрекращающегося разложения электролита в этих батареях их кулоновская эффективность мала. Кулоновский КПД, также называемый КПД по току, описывает КПД, с которым электроны передаются в батарее. Таким образом, батарея с высокой кулоновской эффективностью имеет более длительный срок службы батареи.

Повышенная кулоновская эффективность (CE, вертикальная ось) может быть получена при смещении вверх окислительно-восстановительного потенциала металлического лития (ELi/Li+, горизонтальная ось), что снижает термодинамическую движущую силу для восстановления электролита на поверхности металлического лития. На вставке представлены окислительно-восстановительные кривые соединения ферроцена (Fc/Fc+), введенного для оценки изменения окислительно-восстановительного потенциала металлического лития в данных электролитах. Сравнивая окислительно-восстановительный потенциал металлического лития в 74 различных электролитах, исследователи обнаружили корреляцию между окислительно-восстановительным потенциалом и кулоновской эффективностью. Основываясь на этих выводах, несколько электролитов, обеспечивающих высокую кулоновскую эффективность (до 99,4 %), легко развивались. Авторы и права: Лаборатория Ямада и Китада, Департамент инженерии химических систем, Токийский университет

«Это первая статья, в которой электродный потенциал и связанные с ним структурные особенности предлагаются в качестве показателей для проектирования электролитов литий-металлических батарей, которые извлекаются путем ввода данных. наука в сочетании с вычислительными расчетами. Основываясь на наших выводах, было легко разработано несколько электролитов, обеспечивающих высокую кулоновскую эффективность», — сказал Ацуо Ямада, профессор кафедры инженерии химических систем Токийского университета. Работа команды может открыть новые возможности в разработке электролитов следующего поколения для литий-металлических аккумуляторов.

В литий-ионных батареях ион лития перемещается от положительного электрода к отрицательному через электролит во время зарядки и обратно при разрядке. Внедряя электроды с высокой плотностью энергии, можно улучшить плотность энергии батареи. В этом контексте за последние десятилетия было проведено множество исследований по замене графитового отрицательного электрода на металлический литий. Однако металлический литий обладает высокой реакционной способностью, что восстанавливает электролит на его поверхности. Из-за этого литий-металлический электрод имеет низкую кулоновскую эффективность.

Относительная важность дескрипторов для окислительно-восстановительного потенциала металлического лития была получена с помощью частичного регрессионного анализа методом наименьших квадратов (PLS). Корреляция между предсказанными и наблюдаемыми истинными значениями окислительно-восстановительного потенциала металлического лития хорошо соответствует, что показано на вставке вместе со среднеквадратичной ошибкой (RMSE). Многочисленные данные, относящиеся к структуре раствора и физико-химическим свойствам электролитов, были собраны с помощью вычислительных расчетов MD и DFT, а их влияние на окислительно-восстановительный потенциал металлического лития было количественно проанализировано с помощью регрессионного анализа на основе машинного обучения. Определенный фактор, состояние координации Li+ и аниона FSI-, был выявлен как наиболее важный дескриптор для определения окислительно-восстановительного потенциала металлического лития. Авторы и права: Лаборатория Ямада и Китада, факультет инженерии химических систем, Токийский университет

Чтобы решить эту проблему, ученые разработали функциональные электролиты и добавки к электролитам, образующие защитную пленку на поверхности. Эта межфазная фаза твердого электролита влияет на безопасность и эффективность литиевых батарей. Поверхностная защитная пленка предотвращает прямой контакт между электролитом и литий-металлическим электродом, тем самым кинетически замедляя восстановление электролита. Однако до сих пор ученые не до конца понимали корреляцию между межфазной границей твердого электролита и кулоновской эффективностью.

Ученые знают, что если они улучшат стабильность межфазной фазы твердого электролита, то смогут замедлить разложение электролита и повысить кулоновскую эффективность батареи. Но даже с передовыми технологиями ученым трудно напрямую анализировать межфазную химию твердого электролита. Большинство исследований межфазной границы твердого электролита было проведено с помощью косвенных методологий. Эти исследования предоставляют косвенные доказательства, что затрудняет разработку металлического лития, стабилизирующего электролит, который приводит к высокой кулоновской эффективности.

Исследовательская группа определила, что, если бы им удалось увеличить окислительно-восстановительный потенциал металлического лития в определенной системе электролита, они могли бы уменьшить термодинамическую движущую силу для восстановления электролита и, таким образом, достичь более высокой кулоновской эффективности. Эта стратегия редко применялась при разработке аккумуляторов с металлическим литием. «Термодинамический окислительно-восстановительный потенциал металлического лития, который значительно варьируется в зависимости от электролита, является простым, но упускаемым из виду фактором, влияющим на характеристики литий-металлического аккумулятора», — сказал Ацуо Ямада.

Команда изучила окислительно-восстановительный потенциал металлического лития в 74 типах электролитов. Исследователи ввели соединение под названием ферроцен во все электролиты в качестве внутреннего стандарта, рекомендованного IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) для электродных потенциалов. Команда доказала, что существует корреляция между окислительно-восстановительным потенциалом металлического лития и кулоновской эффективностью. Они получили высокую кулоновскую эффективность с повышенным окислительно-восстановительным потенциалом металлического лития.

Глядя в будущее, цель исследовательской группы — более подробно раскрыть рациональный механизм изменения окислительно-восстановительного потенциала. «Мы разработаем электролит, гарантирующий кулоновскую эффективность более 99,95%. Кулоновский КПД металлического лития составляет менее 99% даже при использовании усовершенствованных электролитов. Однако для коммерциализации аккумуляторов на основе металлического лития требуется не менее 99,95%», — сказал Ацуо Ямада.

Ссылка: «Электродный потенциал влияет на обратимость литий-металлических анодов» Сонджэ Ко, Томохиро Обуката, Татау Шимада, Норио Такенака, Масанобу Накаяма, Ацуо Ямада и Юки Ямада, 27 октября 2022 г., Энергия природы .
DOI: 10.1038/s41560-022-01144-0

Это исследование было проведено в сотрудничестве с Нагойским технологическим институтом.

Финансирование: Программа исследований и разработок передовых низкоуглеродных технологий; Специально продвигаемые исследования для инновационных аккумуляторов следующего поколения Японского агентства по науке и технологиям; Специально продвигаемые исследования JSPS KAKENHI; и Программа Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий: проект исследования и разработки материалов типа создания и использования данных финансировала это исследование.