Акумулятор: регулювання щільності, приготування електроліту, усунення сульфатації. Статті компанії «ТОВ «ЕНЕРДЖІ ГМБХ»
Сульфатація електродів акумулятора
Сульфатація акумулятора визначається порівнянням ЕРС, підрахованою по щільності, з напругою, виміряним вольтметром без навантаження за формулою:
ЕРС = 0,84 + P
де P — щільність, приведена до 15°C, г/см3.
Поправка до щільності — 0,0007 на кожен градус (приблизно 0,01 на кожні 15°C) від вихідної температури (вихідна: 15°C), тобто, якщо температура АКБ вище 15°C, то ця поправка додається до показань ареометра, якщо нижче — віднімається.
Якщо заміряне напруга буде більше ЕРС, значить електроди сульфатированы. Для усунення сульфатації проводиться кілька циклів розряд-заряд» при малій щільності електроліту (1,11-1,2 г/см3). Заряд проводиться силою струму не більше 5% від номінальної ємності АКБ.
Після цього слід довести щільність до потрібного значення, потім провести контрольний розряд силою струму 10% від ємності.
Розряд закінчують, коли напруга знизиться до 10,2 В.
АКБ вважається справною, якщо час розряду не менше 7,5 годин для батареї із щільністю 1,29 г/см3; 6,5 годин — для 1,27; 5,5 — для 1,25.
Перевірка навантажувальною вилкою
Витримати АКБ під навантаженням протягом 5сек., перевірити напругу — у повністю зарядженої батареї воно повинно бути не менше 10,8 Ст.
За стандартом SAE струм холодної прокрутки визначається на 30-й секунді розряду при температурі 18°C і напрузі на виводах не менше 7,2 Ст.
Струм стартерного розряду за стандартом DIN визначають при тих же умовах, але кінцева напруга на висновках АКБ повинно бути не менше 9В.
Перевірка якості дистильованої води
Налити дистильованої води в банку з поліетиленовою кришкою, через яку пропустити два дротових електрода.
Занурити електроди на глибину близько 10мм з відстанню між ними 15-30мм.
Виміряти опір на електродах: воно повинно бути не менше 30кОм.
| Приготування електроліту з сірчаної кислоти щільністю 1,83 г/см3 | |
|---|---|
| Густина електроліту, приведена до 15°C, г/см3 | На 1 літр дистильованої води додати сірчаної кислоти, л |
| 1,210 | 0,245 |
| 1,230 | 0,280 |
| 1,250 | 0,310 |
| 1,265 | 0,335 |
| 1,270 | 0,345 |
| 1,290 | 0,385 |
| 1,400 | 0,650 |
| Приготування електроліту з концентрату щільністю 1,40 г/см3 | ||
|---|---|---|
| Необхідна щільність при 15°C, г/см3 | Об’єм води, л | Об’єм електроліту щільністю 1,40 г/см3 |
| 1,23 | 0,467 | 0,542 |
| 1,25 | 0,418 | 0,596 |
| 1,27 | 0,364 | 0,647 |
| 1,29 | 0,313 | 0,698 |
| 1,31 | 0,256 | 0,758 |
| Підвищення щільності електроліту в АКБ Після видалення необхідної кількості електроліту з АКБ (відповідно до табл.  ), додати таку ж кількість електроліту щільністю 1,40 г/см3 | |||||||||||||||
| Необхідна щільність, г/см3 | Реальна щільність електроліту, г/см3 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,15 | 1,16 | 1,17 | 1,18 | 1,19 | 1,20 | 1,21 | 1,22 | 1,23 | 1,24 | 1,25 | 1,26 | 1,27 | 1,28 | 1,29 | |
| 1,24 | 254 | 220 | 201 | 181 | 158 | 133 | 105 | 74 | 40 | ||||||
| 1,26 | 290 | 275 | 259 | 241 | 222 | 200 | 176 | 149 | 119 | 84 | 45 | ||||
| 1,28 | 342 | 330 | 316 | 301 | 285 | 266 | 246 | 223 | 198 | 169 | 136 | 97 | 53 | ||
| 1,30 | 396 | 385 | 374 | 362 | 348 | 333 | 316 | 242 | 277 | 253 | 226 | 194 | 158 | 115 | 63 |
| Об’єм повітря, що видаляється з АКБ електроліту, см3 | |||||||||||||||
| Зниження щільності електроліту в АКБ Після видалення необхідної кількості електроліту з АКБ (відповідно до табл.  ), додати таку саму кількість дистильованої води | ||||||||||
| Необхідна щільність, г/см3 | Реальна щільність електроліту, г/см3 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,25 | 1,26 | 1,27 | 1,28 | 1,29 | 1,30 | 1,31 | 1,32 | 1,33 | 1,34 | |
| 1,24 | 24 | 47 | 68 | 87 | 105 | 112 | 138 | 153 | 167 | 181 |
| 1,26 | 23 | 44 | 63 | 82 | 99 | 115 | 130 | 145 | ||
| 1,28 | 21 | 41 | 59 | 77 | 93 | 108 | ||||
| 1,30 | 20 | 38 | 56 | 72 | ||||||
| Об’єм повітря, що видаляється з АКБ електроліту, см3 | ||||||||||
ОТДЕЛ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ111
С внедрением аккумуляторов VRLA объем электролита в аккумуляторе уменьшился.
Для компенсации сниженного количества H 2 SO 4 в клетках его концентрацию повышали с 1,28 до 1,31–1,34 относительной плотности. Это технологическое изменение было сделано без учета влияния концентрации кислоты на электрохимическую активность ПАМ, что может быть причиной резкого сокращения срока службы VRLAB. В LABD были проведены исследования влияния концентрации кислоты на работу аккумуляторов.
Области концентрации кислоты. Шесть концентраций H 2 SO 4 были исследованы – относительная плотность 1,15, 1,18, 1,21, 1,24, 1,27, 1,33. Исследуемый диапазон концентраций H 2 SO 4 можно разделить на две области в отношении использования H 2 SO 4 .
-
Эта область концентрации H 2 SO 4 называется H-областью, а батареи с концентрацией электролита в этой области называются батареями H-типа.
Эта область концентрации H 2 SO 4 называется H-областью, а батареи с концентрацией электролита в этой области называются батареями H-типа.- C h3SO4 > 1,24 г.см -3 . В этом регионе использование PAM является самым высоким. Структура PAM и фазовый состав ограничивают срок службы батареи. Эта область называется P-областью, а батареи с концентрацией электролита в этой области называются батареями P-типа. Влияние рН на структуру ПАМ, фазовый состав и электрохимическую активность обсуждается в другом разделе.
Характеристики аккумулятора. Для исследования влияния H 2 SO 4 на емкость аккумулятора и срок службы в цикле в нашем Департаменте были изготовлены и испытаны шесть типов залитых аккумуляторов 12 В/32 А·ч. Наблюдаемые экспериментальные данные можно резюмировать следующим образом:
- Н-батареи . Они имеют длительный срок службы, но их мощность ниже номинального значения. Кроме того, с увеличением скорости разряда срок службы увеличивается. Аккумуляторы Н-типа работают в области концентраций повышенной растворимости PbSO 4 и, следовательно, эффективность их заряда повышается. Они подходят для приложений с зарядным напряжением ниже 14 В.
- P-аккумуляторы . Эти аккумуляторы имеют короткий срок службы (менее 100 циклов), но их емкость высокая (выше номинального значения). В пределах этой области концентрации кислоты положительные пластины подвергаются быстрой пассивации, что приводит к преждевременному выходу из строя батареи.
Они имеют длительный срок службы, но их мощность ниже номинального значения. Кроме того, с увеличением скорости разряда срок службы увеличивается. Аккумуляторы Н-типа работают в области концентраций повышенной растворимости PbSO 4 и, следовательно, эффективность их заряда повышается. Они подходят для приложений с зарядным напряжением ниже 14 В.Каталожные номера
- Д. Павлов, В. Найденов, С. Руевский. Влияние концентрации H 2 SO 4 на характеристики свинцово-кислотной кислоты. Аккумуляторы типа H и P, Дж. Источники питания, 161 (2006) 658
Ключевые слова: Уменьшенное количество H 2 SO 4 в VRLAB, концентрация кислоты, коэффициент использования H 2 SO 4 в лабораторной, H-регионе H 2 SO 4 Концентрации.
, H-батареи, P-область H 2 SO 4 концентрации, P-батареи
Высококонцентрированные водные электролиты могут заменить растворители, используемые в батареях
Графическая абстракция. Кредит: Текущее мнение по электрохимии https://doi.org/10.1016/j.coelec.2020.01.006Высококонцентрированные водные электролиты, известные как водно-солевые электролиты, могут стать альтернативой органическим растворителям, используемым в автомобильных аккумуляторах и других электрохимических устройствах. Они обладают преимуществами изобилия, низкой стоимости и нетоксичности, согласно обзорной статье «Водно-солевые электролиты для высоковольтных водных электрохимических накопителей энергии», опубликованной в журнале 9.0122 Текущее мнение по электрохимии Витора Лейте Мартинса и Роберто Мануэля Торрези, оба из которых связаны с Химическим институтом Университета Сан-Паулу (IQ-USP) в Бразилии.
Исследование было проведено в рамках постдокторского исследования Мартинса под руководством Торрези и в рамках Тематического проекта «Оптимизация физико-химических свойств наноструктурированных материалов для применения в молекулярном распознавании, катализе и преобразовании/накоплении энергии», в котором Торреси является руководителем.
«Термин «электролиты вода-в-соли» относится к растворам, представляющим очень высокую концентрацию соли в очень небольшом количестве воды. Количество воды как раз достаточно для растворения ионов, что способствует сольватации. Система не содержит бесплатная вода, в отличие от обычных решений», — сказал Торреси Agência FAPESP.
Это возможно только в том случае, если растворяемая молекула соли содержит большой анион и малый катион, пояснил Торреси. Примером может служить LiTFSI, то есть бис(трифторметансульфонил)имид лития (CF 3 SO 2 NLiSO 2 CF 3 ), тогда как NaCl, то есть хлорид натрия или поваренная соль, бесполезна, так как имеет анион и катион аналогичного размера.
«Поскольку в этом ультраконцентрированном растворе нет свободной воды, электролитическое расщепление воды на водород и кислород становится намного сложнее, поэтому электрохимическая стабильность раствора очень высока, несмотря на систему, содержащую воду», — сказал он.
Таким образом, это инновационное технологическое предложение, основанное на высокой концентрации соли в воде, предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционной технологией, использующей соль, растворенную в органических соединениях. Тем не менее, технологическое использование водно-солевых электролитов также сопряжено с трудностями.
«Во-первых, раствор содержит мало воды и очень гигроскопичен: он имеет тенденцию поглощать влагу из воздуха, и это меняет содержание воды. Во-вторых, ультраконцентрированные водные растворы обладают высокой коррозионной активностью», — сказал Торрези.
Склонность к поглощению влаги из окружающей среды присуща органическим растворителям и является одной из причин, по которой обычные батареи должны быть экранированы, но основным недостатком является коррозионная активность: органические растворители, используемые в настоящее время в литиевых батареях, не разрушают электроды, а только металлических компонентов в значительной степени.