Низкая плотность электролита в аккумуляторе: как правильно повысить и какая должна быть после зарядки

Низкая плотность электролита в аккумуляторе — Электрооборудование и электроника

  1. 09.10.2015, 14:43 #1

    Добрый день. Месяца два назад купил аккумулятор Зверь, 65 ампер.
    Все было отлично. Окошко ареометра было зеленым, т.е. аккумулятор заряжен.

    Недели две назад стало белым. Согласно наклейке — низкая плотность электролита, нужно зарядить.
    Поставил на зарядку. Через несколько часов ареометр показал зеленый цвет.
    Поставил на машину. Поездил. Через два дня снова стал белым. Потом еще через пару дней сам стал зеленым.
    После этого уже неделю как белый.

    Заводится отлично. Проверял на утечки тока — все в норме — 0,04 А.
    Напряжение на заведенной машине с потребителями — 14,2 вольта.
    Что может быть?



  2. 09. 10.2015, 15:04 #2

    Если обслуживаемый — электролит(дист. воду) долить.

  3. 09.10.2015, 15:31 #3

    Насколько я понимаю Зверь 65А/ч с пробками. Забить на этот зелёный глазок, который для лохов и даёт только информацию о том , что в одной банке творится и то с точностью 60%. Вывернуть пробки посмотреть уровень и померять плотность во всех банках реальным ареометром. Если уровень не в норме довести до нормы дист. водой. Потом зарядить до полного и снова померять плотность. По результатам будет понятно, что с аккумом.

  4. 11. 10.2015, 19:34 #4

    Сегодня собрался выкрутить пробки и замерить плотность нормальным ареометром. Открываю капот, смотрю на аккум, а глазок снова зеленый. Чудеса

    P.S. Замерил напряжение на аккуме — 12,55 вольт. Завел, без потребителей — 14,69 в, с габаритами, противотуманками и ближним светом — 14,5 в, на 3 тыс. об. то же самое. Это нормально, как я понимаю?

    Последний раз редактировалось Implx; 11.10.2015 в 19:39.

  5. 13.10.2015, 21:33 #5

    И тем не менее, если пробки всё же имеются, то я бы выкрутил и провёл процедуры описанные постом выше. Во первых грядёт зима и её желательно встретить с абсолютно здоровым аккумом. Во вторых зелёный глазок «загорается» уже при 60-70% зарядки аккума. И если у вас он «то потухнет то погаснет», то это значит, что либо зарядка крутится вокруг этих цифр, либо уровень электролита на нижнем пределе. Не знаю, что написано в инструкции на Зверя, но обычно в инструкции про этот индикатор пишут, что при низком заряде и как следствие низкой плотности он чёрный или тёмный, а при низком уровне он светлый или белый.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе или поднять его

Вовсе не редкостью являются ситуации, когда двигатель не хочет заводиться и возникают проблемы с пуском. Довольно часто причина кроется именно в разряженном аккумуляторе. Это становится следствием изменения свойств содержащегося внутри электролита. Её необходимо поднять.

Но прежде чем начинать мероприятия по изменению плотности, нужно понять причины, из-за которых такая ситуация возникла. Просто так качество раствора, состоящего из дистиллированной воды и серной кислоты, меняться не будет.

Определившись с причинами, удастся правильно провести ремонтно-восстановительные мероприятия, продлить срок службы АКБ и отложить покупку новой батареи. На практике повлиять на плотность вовсе не так сложно.

Содержание

  1. Причины снижения плотности
  2. В чём опасность высокой и низкой плотности
  3. Правильные показатели плотности
  4. Как проверить плотность
  5. Особенности повышения плотности
  6. Повышение с помощью ЗУ

Причины снижения плотности

Есть несколько факторов, влияющих на показатели плотности у электролита в аккумуляторах.

К ним можно отнести такие моменты:

  • Разряд АКБ. Одна из главных причин, почему падает плотность электролита в автомобильном аккумуляторе. Параллельно со снижением заряда падают и показатели плотности. Заряжая АКБ, плотность постепенно повышается. Когда происходит потеря большой части ёмкости, это указывает на изменение концентрации состава в сторону уменьшения.
  • Эксплуатация. Со временем батарея изнашивается естественным путём, то есть длительная эксплуатация также влияет на кислоту.
  • Хранение. Особенно опасным и вредным считается продолжительное хранение в условиях пониженной температуры.
  • Выкипание. Электролит может выкипать при перезаряде. Это может произойти под влиянием зарядного устройства либо из-за неисправного генератора.
  • Злоупотребление водой. Чтобы поддерживать уровень электролита, водители часто добавляют воду. Но забывают воспользоваться прибором для проверки плотности. Помимо воды, могут происходить и потери кислоты. Тем самым, добавляя воду, меняется плотность.

Если будет установлена точная причина, из-за которой плотность электролита в вашем аккумуляторе падает, вы сможете без особых сложностей её устранить. Но важно понимать, что не всегда ресурс АКБ зависит от плотности. Случается и так, что без замены батареи никак не обойтись.

Как проверить плотность

Далее следует рассказать о том, как можно проверить плотность в аккумуляторе и что для этого потребуется использовать.

Проверять плотность можно только в обслуживаемых и малообслуживаемых АКБ, где есть доступ к содержимому батареи.

Ведь закрытые виды батарей, которые считаются необслуживаемыми, не оснащены крышками банок. То есть их не получится открутить и специальным прибором оценить состояние рабочей жидкости.

Если вы не знаете, как проверять параметры плотности электролита в аккумуляторах, ознакомьтесь со следующей инструкцией.

Для работы вам потребуется определённый набор. Состоит он из:

  • защитных перчаток;
  • закрытой одежды;
  • очков;
  • денсиметра.

Именно денсиметр позволяет измерить плотность содержащегося в аккумуляторе электролита.

Этот прибор для измерения плотности представляет собой стеклянную трубочку с грушей, а также встроенный ареометр. Фактически именно ареометр способен показать, какая концентрация электролита в вашем аккумуляторе.

Далее остаётся выполнить лишь несколько пошаговых действий.

Предлагаем инструкцию о том, как правильно проверить плотность у обслуживаемого автомобильного аккумулятора:

  • Аккумулятор отключается от проводов, снимаются клеммы, устройство извлекается с посадочного места. Защитный кожух следует снять и открутить пробки подручным инструментом.
  • Далее проверяется уровень раствора. Обычно он должен быть на 10-15 мм. выше уровня пластин.
  • Если АКБ не заряжена, её следует подключить к зарядному устройству. По завершению зарядки нужно подождать около 5-7 часов.
  • Если уровень жидкости нормальный, внутрь одной из банок погружается прибор, грушей выкачивается немного раствора.
  • Ареометр должен оказаться погружённым в смесь, не касаться стенок колбы.
  • Считываются данные на ареометре и записываются.
  • Те же самые процедуры проводятся на остальных банках.
  • Выполняется сравнение полученной информации с показателями нормы.

Проводить такие работы следует только при положительной температуре. Оптимально добиться диапазона 20-25 градусов Цельсия.

У необслуживаемых АКБ предусмотрен цветовой индикатор, позволяющий понять текущую плотность и состояние батареи.

В основном этот индикатор отражает степень заряда. Зелёный означает полный заряд, белый — около 50%, а чёрный — полную потерю заряда.

Особенности повышения плотности

Приняв во внимание все нюансы, стоит рассказать о том, как поднять плотность при изменении концентрации электролита в аккумуляторе.

Суть заключается в том, чтобы восстановить постепенно плотность залитого электролита путём подачи минимального тока. В необслуживаемом автомобильном аккумуляторе доступа к банкам нет. Тут единственным решением будет поставить АКБ на ЗУ и подождать 1-3 суток.

Это позволит постепенно испаряться лишней влаге, и тем самым плотность кислотно-водного раствора будет увеличиваться.

Процедура восстановления электролита не самая сложная, но при её выполнении важно соблюдать ряд рекомендаций.

Химические добавки улучшают стабильность литий-ионных аккумуляторов высокой плотности

Диаграммы на этом рисунке показывают состав катода, взаимодействие катода и электролита (CEI) и сольватную оболочку, то есть то, как различные химические молекулы в растворителе взаимодействуют друг с другом.
На графиках показано поведение электролита при высоких и низких температурах, включая график, показывающий емкость в зависимости от времени и емкость при различных напряжениях. Кредит: Нано Исследования

Поскольку наша потребность в батареях высокой плотности увеличивается с широким распространением электромобилей и альтернативных источников энергии, повышение стабильности и емкости литий-ионных батарей является необходимостью. Современная технология литий-ионных аккумуляторов, в которой часто используется никель, менее стабильна при экстремальных температурах, что приводит к перегреву как из-за температуры, так и из-за высокого напряжения. Эти батареи также имеют тенденцию быстро портиться.

Чтобы решить эту проблему, исследователи изучают новые химические комбинации, которые могут устранить эти недостатки. В недавнем исследовании ученые продемонстрировали, как растворитель и добавка неорганического соединения могут улучшить стабильность и производительность литий-ионных аккумуляторов с никелевыми катодами.

Они опубликовали свои результаты 12 сентября в Nano Research .

Основы работы батарей одинаковы, независимо от того, думаете ли вы о промышленной литий-ионной батарее или обычной бытовой батарее типа АА. Катод — это положительный электрод, анод — отрицательный электрод, а между ними внутри батареи находится раствор, называемый электролитом. Положительно и отрицательно заряженные ионы проходят через электролит, а химическая реакция генерирует электрическую энергию. В этом исследовании исследователи определили жидкий электролит на основе сульфолана с добавленным к нему перхлоратом лития как потенциальное решение общих недостатков литий-ионных аккумуляторов.

«Для катодов на основе никеля хорошие низкотемпературные электрохимические характеристики обычно достигаются в ущерб имуществу и безопасности при комнатных температурах. Это связано с тем, что электролиты с легкоплавкими растворителями резко портятся. Высокая летучесть и воспламеняемость этих электролитов также ограничивают их применение при высоких температурах», — сказал профессор Фан Лянь из Школы материаловедения и инженерии Пекинского университета науки и технологии в Пекине, Китай. Исследователи обнаружили, что добавление перхлората лития к сульфолану может устранить многие из этих недостатков.

Сульфолан — это растворитель, изначально созданный для использования в нефтяной и газовой промышленности, но теперь он используется во многих различных промышленных условиях, поскольку остается стабильным при повышенных температурах. Перхлорат лития представляет собой неорганическое соединение, которое в сочетании с сульфоланом помогает поддерживать стабильность электролита. Третий химикат добавляется для разбавления электролита и повышения стабильности электролита в широком диапазоне температур.

Чтобы проверить, насколько хорошо работает предложенный электролит, исследователи создали батарею с использованием электролита и провели серию тестов и теоретических расчетов.

Они обнаружили, что растворитель способен сохранять проводимость в широком диапазоне температур от –60 до 55 градусов Цельсия. Для сравнения, традиционные электролиты имеют тенденцию затвердевать при температурах ниже -20 градусов Цельсия. Добавление перхлората лития в электролит усиливает взаимодействие различных химических веществ в электролите друг с другом и снижает количество необходимой энергии, облегчая работу электролита при более низких температурах.

«Разбавленный электролит высокой концентрации на основе сульфолана с добавкой перхлората лития реализует широкотемпературное применение в высоковольтных элементах. Эта комбинация улучшает перенос ионов лития и снижает энергию десольватации, а также препятствует непрерывному разложению электролита и резкий износ катода при высоких температурах», — сказал Лиан. «Наша работа обеспечивает всестороннее понимание молекулярной структуры электролита, способствуя разработке литиевых батарей с высокой плотностью энергии».

Дополнительная информация: Yixin Zhu et al, Жидкий электролит на основе сульфолана с добавкой LiClO4 для широкотемпературного рабочего тройного катода с высоким содержанием никеля, Nano Research (2022). DOI: 10.

1007/s12274-022-4852-y

Предоставлено Издательство Университета Цинхуа

Цитата : Химические добавки повышают стабильность литий-ионных аккумуляторов высокой плотности (2022, 14 сентября) получено 9ноябрь 2022 г. с https://phys.org/news/2022-09-chemical-additives-stability-high-density-lithium-ion.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

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 позволяют 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 сдвинутом вверх окислительно-восстановительном потенциале 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. Предоставлено: Лаборатория Ямада и Китада, Департамент инженерии химических систем, Токийский университет,

. «Это первая статья, в которой предлагается электродный потенциал и связанные с ним структурные особенности в качестве показателей для проектирования электролитов литий-металлических батарей, которые извлекаются путем ввода данных. наука в сочетании с вычислительными расчетами. На основании наших выводов 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 электролитов, 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 «Создание и использование данных» финансировали это исследование.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *