Как измерить плотность электролита и зарядить АКБ автомобиля: Блог автолюбителя Николая Ваганова
Как вы помните из прошлых постов, после установки
выносного регулятора напряженияпроблема со стабильностью напряжения зарядки аккумулятора так и осталась нерешенной.
Замена изношенного ремня генератораничего не дала, поэтому проверим батарею на исправность, измерив плотность электролита в банках.
Для этого нам понадобится ареометр (денсиметр).
Рис.1 |
Но, для начала немного теории:
Измерение плотности электролита в сочетании с измерением напряжения под нагрузкой и без позволяет быстро установить причину неисправности в аккумуляторной батарее.
В качестве электролита в аккумуляторных батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. В основном плотность зависит от концентрации раствора серной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность. Однако, она также зависит и от температуры раствора и от степени заряженности аккумулятора — при разрядке часть серной кислоты «уходит» в пластины, плотность снижается.
Рис.2 |
Поэтому измерение плотности принято проводить при 25 °С и полностью заряженном аккумуляторе. Плотность электролита в новой полностью заряженной батарее должна составлять 1.28±0.01 г/см3 для Средней зоны. Но может варьироваться в зависимости от климатической зоны (рис. 3).
Рис.3 |
Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1.20±0.01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1.10±0.01 г/см3 (рис.4).
Рис.4 |
Если значение плотности во всех банках аккумулятора одинаково (±0.01 г/см3), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектной ячейке будет значительно ниже (на 0.10-0.15 г/см3), чем в остальных.
Низкая плотность в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи, ее сульфатацией или устареванием.
Все заливаемые аккумуляторные батареи во время заряда и работы теряют часть воды. При этом снижается уровень жидкости над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите. Работа аккумулятора с низким уровнем электролита отрицательно влияет на ресурс батареи. Поэтому перед проверкой плотности электролита необходимо проверить его уровень в банках аккумулятора. Принято считать нормальным уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).
Существует три основных вида аккумуляторных батарей:
Малосурьмянистые (Sb/Sb) — это обычная «классическая» свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы, они подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита, но не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при низкой плотности электролита.
Кальциевые (Ca/Ca) — пластины легированы кальцием, они практически не требуют слежения за уровнем и плотностью электролита, виброустойчивы, застрахованы от длительного перезаряда до 14. 8 В, терпят перепады напряжения в бортовой сети, обладают коррозионной стойкостью, имеют низкий саморазряд и больший срок службы. Однако, они имеют один недостаток — неустойчивы к глубоким разрядам. Дело в том, что при длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция (сульфатация), блокирующим электрохимические реакции, вследствие чего падает емкость. Этот процесс, в отличие от образования сульфата свинца в малосурьмянистых батареях, необратим. Если разрядить кальциевую батарею ниже 11.5 В, то она уже не восстановит изначальную емкость, при разряде ниже 10.8 В потеряет до 50% своей емкости. Два-три таких разряда – и аккумулятор придется выбрасывать. Также, в связи с тем, что пластины в таких батареях упакованы в плотные пакеты, плотность электролита неравномерна — более тяжелая серная кислота скапливается внизу банок, а поверх пластин оказывается более «легкий» электролит. Из-за этого ареометр может показывать неадекватно низкую плотность при нормальной заряженности.
Такие батареи подходят тем, кто ездит регулярно на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды в пути.
Гибридные (Sb/Ca) — являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.
Далее разговор продолжится только о кальциевых батареях (Ca/Ca).
Для начала, проверим напряжение на клеммах аккумулятора мультиметром, чтобы определить степень ее заряженности. Измерения необходимо проводить через 6-8 часов после выключения двигателя или отключения зарядного устройства. В нашем случае машина простояла около 4-х дней под сигнализацией — напряжение составляет 12 В, что указывает на то, что батарея почти полностью разряжена.
Рис.5 |
Теперь проверим выборочно плотность электролита в двух банках. Для этого опустим пипетку ареометра в заливное отверстие пока она не упрется в предохранительную сетку и всасываем резиновой грушей достаточное количество электролита, чтобы поплавок свободно плавал в вертикальном положении и не касался стенок колбы. Показания отсчитываются по нижнему мениску, что примерно на ~0.1 г/см3 ниже линии соприкосновения жидкости с ареометром. Измеренная плотность составляет 1.23 г/см3 при температуре окружающего воздуха 0°С, поэтому внесем поправку в показания ареометра (рис.6), приведя их к 25°С: 1.23-0.02=1.21 г/см3 — что говорит нам о том, что аккумулятор требует срочной подзарядки.
Рис.6 |
Снимаем аккумулятор и переносим в теплое помещение для подзарядки.
Еще немного теории:
Для кальциевых батарей губительны старые «дедовские» методы зарядки, используемые для малосурмянистых АКБ с контрольно-тренировочным циклом заряда/разряда и «кипячением», а также малоэффективны некоторые автоматические зарядные устройства.
В наши дни в большинстве таких устройств используется комбинированный метод зарядки, когда в процессе заряда АКБ сила тока снижается со временем, а напряжение, наоборот, повышается. Это объясняется тем, что ЭДС аккумуляторной батареи направлена именно на напряжение, соответственно при его повышении нужно повышать и напряжение. А вот сила тока уменьшается из-за все увеличивающегося сопротивления батареи.
Для современных батарей рекомендуется установочный заряд током в 10% от номинальной ёмкости напряжением 14.4 В и продолжительность зарядки не менее суток. Однако, допустимо кратковременное повышение напряжения до 16.5 В в конце цикла зарядки.
Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при зарядке не изменяются в течение 1-2 часов. Ток должен упасть практически до нуля, а входящее напряжение может повысится до 16,5 В, в зависимости от устройства.
Если вы часто заводите двигатель, двигаетесь на небольшие расстояния, и автомобиль долго простаивает без движения, то для такой батареи необходима ежемесячная плановая зарядка аккумулятора специализированным зарядным устройством, подходящим именно для кальциевых батарей.
После того, как электролит прогрелся до 20-25°С еще раз замерим напряжение и плотность. Теперь мультиметр показывает напряжение 12.45 В, а плотность в банках от 1.22 до 1.24 г/см3, что также указывает на недозаряд батареи.
Рис.7 |
Оставляем крышечки банок приоткрытыми для выхода образующихся газов при зарядке. Подключаем разъемы зарядного устройства к клеммам аккумулятора и включаем его в сеть. Устанавливаем переключатель зарядного тока согласно правилу в 10% от номинальной емкости. Так как в нашем случае батарея имеет емкость 60 А·ч, то устанавливаем переключатель в положение 6 А и оставляем заряжаться минимум на 10 часов.
Рис.8 |
Проверим напряжение зарядного тока на клеммах — оно составляет 14.9 В, что немного больше нормы в 14. 4, но не критично. Так как зарядное устройство работает в автоматическом режиме, то оно само выставляет напряжение и сила тока уменьшается в зависимости от уровня зарядки батареи. Главное, чтобы аккумулятор не «закипел».
Рис.9 |
Спустя 10 часов стрелка амперметра зарядного устройства опустилась до 0.5 А. Батарея взяла основную емкость.
Рис.10 |
Снимаем разъемы и выжидаем от получаса до 2-х часов для уравновешивания плотности и напряжения на клеммах. И снова замеряем: напряжение показывает 13.2 В и плотность 1.24 г/см3.
Рис.11 |
Как мы видим, плотность немного подросла, но все равно не достигает нормы в 1.27-1.29 г/см3. Возможно произошла сульфатация пластин, поэтому доведем время зарядки до 24 часов и измерим все параметры снова.
Итак, прошло 24 часа, стрелка амперметра опустилась еще ниже до 0.25 А и больше не опускается. Зарядное напряжение выросло до 15.1 В, плотность в ячейках батареи также возросла и составляет 1.24-1.26 г/см3, что немного ниже расчетной. Но, так как в таких батареях плотность неравномерна и внутри блоков пластин должна быть выше, то примем как нормальную.
Рис.12 |
Рис.13 |
Тем более, батарея довольно старая и уже имела несколько полных разрядов, вследствие чего кислота могла «уйти» в пластины. Напряжение на клеммах составляет те же 13.2 В, что и после 10-часового цикла, а значит батарея полностью заряжена.
Рис.14 |
Все, ставим аккумулятор обратно в автомобиль и заново проверяем работу трехуровневого регулятора.
P.S. Все же, стоит проверить динамику падения напряжения при стоянке автомобиля на утечку, а также подкорректировать немного плотность. Но это уже другая история…
Подписывайтесь на блог! Удачи на дорогах!
Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе
Всем привет, дорогие читатели, сегодня расскажу какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе. Электролит – основной компонент аккумуляторной батареи, от его плотности зависит накопление и удержание батареей заряда. Низкая концентрация не позволяет АКБ нормально заряжаться, а разрядка наоборот происходит слишком быстро. При низкой плотности машина плохо заводится с утра и может не завестись совсем, остановившись где-нибудь в поле. Неприятный момент, не правда ли? Чтобы его избежать, разберемся какая должна быть концентрация и как её повышать.
Содержание
- Причины и последствия
- К чему приводит безответственность
- Какая нужна плотность
- Повышаем плотность
- Техника безопасности
- Обслуживание батареи
Причины и последствия
Почему падает плотность электролита? Она понижается в результате испарения из секций батареи. Больше всего это происходит при закипании его при перезарядке. Постепенно испаряется электролит и вода естественным путем через дренажные отверстия. Есть такие в крышках банок АКБ, чтобы его не разорвало избытком газа или паров.
О необходимости доливать воду по уровню в обслуживаемых батареях знают многие владельцы машин. Но вот о том, что необходимо доливать и электролит, когда его концентрация низкая, знают далеко не все. Частично кислота выпаривается вместе с водой, частично разлагается, вступая в реакцию с веществом пластин АКБ.
Разумеется это происходит не быстро, поэтому проверять электролит ежедневно не имеет смысла. А вот ежемесячная проверка, для обслуживаемого аккумулятора будет не лишней.
Тем более что проверка дело быстрое и совсем не трудное. Для проверки нужно лишь снять АКБ. Открутить пробки и проверить ареометром все банки. После этого закрутить пробки обратно, и вернуть батарею на место. Займет не более 10 минут, даже если все делать не спеша.
К чему приводит безответственность
Когда водитель постоянно доливает по уровню лишь воду в батарею, нормальная плотность электролита падает, зимой такой аккумулятор просто разорвет льдом. Воды в нем больше чем кислоты, значит при понижении температуры она перейдет в лед. А лед, как известно расширяется, вот и происходит разрыв корпуса АКБ
Летом такая батарея быстро разряжается, не смотря на исправный генератор и постоянные стационарные подзарядки. С похолоданием, при температуре около нуля машина не заводится. Так как плотность снижается и от снижения температуры. Уровень заряда падает автоматически.
Какая нужна плотность
Понятие летней и зимней плотности относительное, поддержание нужной концентрации необходимо и зимой и летом. В областях с более холодным климатом — плотность должна быть несколько выше, но все равно в определенных пределах. Поддерживать концентрацию помогает систематическая проверка. Вот график плотности и температур, который поможет вам сориентироваться, нужно ли повышать плотность электролита в вашей батарее.
Из графика видно, что даже при относительно нормальной плотности летом, с наступлением холодов все равно возникнут проблемы. Если электролит в аккумуляторе помутнел или почернел, лучше его заменить полностью, отрегулировав плотность в процессе замены. Как правильно это сделать сейчас расскажу.
Повышаем плотность
Начнем с того, что для этого необходимо:
- Ареометр – прибор для измерения плотности.
- Резиновая груша.
- Мерная колба или стакан.
- Емкость, куда сливать электролит.
- Бутылка с электролитом для аккумуляторов.
- Бутылка дистиллята.
Техника безопасности
Техника безопасности тоже на первом месте, вы же не хотите остаться слепыми? Я точно этого не хочу. Поэтому работайте в плотных резиновых перчатках, для защиты глаз приобретите специальные защитные очки, закрытые со всех сторон.
Если приходится разводить электролит своими руками, тогда помните: сначала в сосуд наливается вода, а потом в воду постепенно доливается кислота. Если сделать наоборот, происходит мгновенный нагрев жидкости и кипение. Сосуд может лопнуть, и тогда точно получите ожоги. А вам ведь это не нужно?
Если полностью менять электролит, нужно слить из АКБ старый раствор. При этом запрещено сильно наклонять или переворачивать корпус АКБ. Это может привести к осыпанию материала пластин и замыканию их. Тогда батарею можно выбросить.
Замеры плотности выполняют при температуре в помещении 20 градусов, или чуть выше. Когда на улице мороз, батарею нужно принести в отапливаемое помещение. Дайте ей постоять и согреться. Учтите, что чем сильнее разряжена батарея, тем ниже её концентрация электролита. Поэтому перед замерами необходимо будет зарядить АКБ на максимум.
Как поднять плотность в не обслуживаемой батарее, я рассматривать не буду, лучше её просто сдать на свинец. Все манипуляции с такой батареей вы будете делать на собственный страх и риск, потому что её конструкция не позволяет выполнять обслуживание. Если вы любите риск и советы «очумельцев», помешать я вам не смогу, однако все же не советую.
Емкость для старого электролита лучше брать стеклянную или резиновую. Выливать его на землю или в водоем запрещено категорически. В канализацию тоже не рекомендуется. Лучше сдать на утилизацию, во избежание неприятностей, чем утилизировать самому, тем более что сейчас это сделать просто. В Интернете множество фирм, которые этим занимаются.
Обслуживание батареи
Процесс повышения плотности объясню на примере кислотной АКБ, как более распространенной. Показатели для щелочного типа будут отличаться, от приведенных мной.
Плотность для электролита приводится в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Измеряется она ареометром, поочередно во всех банках. Допустимая плотность 1,25-1,29.Допустимый разброс между измерениями в банках 0,01. Как выровнять в банках уровень плотности? Конечно же не водой.
Когда показатель 1,20 или ниже, тогда нужно повышать концентрацию добавлением электролита. Добавляемый электролит должен быть с плотностью 1,27.
Действуйте следующим образом:
- Сначала, при помощи резиновой груши выкачиваете из одной банки старый электролит, как можно больше, и сливаете в мерный стаканчик, чтобы измерить его количество.
- После этого заливаете в ту же банку новый электролит, только ½ откачанного объема.
- Теперь нужно покачать батарею, не переворачивая, и сильно не наклоняя, чтобы старый электролит перемешался с новым.
- Затем снова замеряете плотность, если её не хватает, доливаете вторую половину откачанного объема.
- Так поступаете поочередно со всеми банками, пока не получите нужную плотность.
- Как увеличить плотность, если показатели ниже 1.18? Рекомендуется доливать уже не электролит, а кислоту аккумуляторную по описанной выше схеме. Пока не получим нужную концентрацию. Превышение плотности не желательно, будут быстрее разлагаться пластины аккумулятора и снижаться его ресурс.
- После достижения нужной концентрации, заряжаете АКБ.
- После зарядки снова измеряете концентрацию и выравниваете по необходимости дистиллятом или электролитом.
В общем, как повысить плотность электролита вы теперь знаете, работа это кропотливая. Зато АКБ потом отлично работает в течение года, а может и дольше, если избегать закипаний и замыканий. Если рассыпались пластины хотя бы одной банки, тогда поможет только замена АКБ.
Спасибо всем, подписывайтесь на обновления и делитесь с друзьями, будет еще много познавательного. До встречи.
Основы аккумуляторов — Progressive Dynamics
Как работают свинцово-кислотные аккумуляторы?
Свинцово-кислотные аккумуляторы мало изменились с 1880-х годов, хотя усовершенствования материалов и методов производства продолжают приносить улучшения в плотности энергии, сроке службы и надежности. Все свинцово-кислотные аккумуляторы состоят из плоских свинцовых пластин, погруженных в ванну с электролитом. Для большинства типов свинцово-кислотных аккумуляторов требуется регулярное добавление воды, хотя типы, не требующие особого обслуживания, поставляются с избыточным электролитом, рассчитанным для компенсации потери воды в течение нормального срока службы.
Конструкция батареи
Свинцово-кислотные батареи, используемые в RV и морской промышленности, обычно состоят из двух последовательно соединенных 6-вольтовых батарей или одной 12-вольтовой батареи. Эти батареи состоят из нескольких отдельных элементов, соединенных последовательно, каждый элемент вырабатывает примерно 2,1 вольта. Шестивольтовая батарея имеет три отдельных элемента, которые при полной зарядке производят выходное напряжение 6,3 вольта. Двенадцативольтовая батарея состоит из шести последовательно соединенных отдельных элементов, обеспечивающих полностью заряженное выходное напряжение 12,6 вольт.
Аккумуляторная батарея состоит из двух свинцовых пластин: положительной пластины, покрытой пастой из диоксида свинца, и отрицательной пластины, изготовленной из губчатого свинца, с изолирующим материалом (сепаратором) между ними. Пластины заключены в пластиковый корпус батареи, а затем погружены в электролит, состоящий из воды и серной кислоты (см. рисунок № 1). Каждая ячейка способна хранить 2,1 вольта.
Чтобы свинцово-кислотный элемент вырабатывал напряжение, он должен сначала получить (формирующее) зарядное напряжение не менее 2,1 В/элемент от зарядного устройства. Свинцово-кислотные батареи не генерируют напряжение сами по себе; они только хранят заряд от другого источника. Вот почему свинцово-кислотные батареи называют аккумуляторными батареями, потому что они только накапливают заряд. Размер пластин аккумулятора и количество электролита определяют количество заряда, которое могут хранить свинцово-кислотные аккумуляторы. Размер этой емкости хранения описывается как номинал батареи в ампер-часах (Ач). Типичная 12-вольтовая батарея, используемая в RV или морских судах, имеет номинал 125 Ач, что означает, что она может обеспечивать ток 10 ампер в течение 12,5 часов или ток 20 ампер в течение 6,25 часов. Свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть подключены параллельно для увеличения общей емкости Ач.
На рисунке № 2 ниже шесть отдельных элементов на 2,1 В соединены последовательно, чтобы получилась типичная 12-вольтовая батарея, которая при полной зарядке будет производить общее напряжение 12,6 В.
Цикл разряда свинцово-кислотной батареи
На рисунке № 3 полностью заряженная батарея подключена к нагрузке (лампочке), и в результате химической реакции между серной кислотой и свинцовыми пластинами вырабатывается электричество для зажигания лампочки. Эта химическая реакция также начинает покрывать как положительные, так и отрицательные пластины веществом, называемым 9.0021 сульфат свинца , также известный как сульфатирование (показан желтым налетом на пластинах). Это накопление сульфата свинца является нормальным явлением во время разрядного цикла. По мере того, как батарея продолжает разряжаться, сульфат свинца покрывает все больше и больше пластин, и напряжение батареи начинает уменьшаться от полностью заряженного состояния 12,6 вольт (рисунок № 4).
На рисунке № 5 батарея теперь полностью разряжена, пластины почти полностью покрыты сульфатом свинца (сульфатированием), а напряжение упало до 10,5 вольт.
ПРИМЕЧАНИЕ: Разрядка свинцово-кислотного аккумулятора напряжением ниже 10,5 В серьезно повредит его!
Сульфат свинца (сульфатирование) теперь покрывает большинство пластин аккумулятора. Сульфат свинца – это мягкий материал, который может быть снова преобразован в свинец и серную кислоту при условии, что разряженная батарея будет немедленно подключена к зарядному устройству. Если свинцово-кислотная батарея не будет немедленно перезаряжена, сульфат свинца начнет образовывать твердые кристаллы, которые не могут быть повторно преобразованы с помощью стандартного преобразователя/зарядного устройства для батарей с фиксированным напряжением (13,6 В).
ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда перезаряжайте аккумулятор вашего RV или Marine как можно скорее, чтобы предотвратить потерю емкости аккумулятора из-за накопления кристаллов твердого сульфата свинца!
Цикл перезарядки свинцово-кислотных аккумуляторов
Самое важное, что нужно знать о перезарядке свинцово-кислотных аккумуляторов, это то, что преобразователь/зарядное устройство с одним фиксированным выходным напряжением не будет должным образом заряжать или обслуживать аккумулятор. Для правильной подзарядки и технического обслуживания требуется интеллектуальная система зарядки, которая может изменять зарядное напряжение в зависимости от уровня заряда и использования вашего RV или морского аккумулятора. Компания Progressive Dynamics разработала интеллектуальные системы зарядки, которые решают проблемы с батареями и сокращают объем их обслуживания.
Разряженная батарея, показанная на рис. 6 на следующей странице, подключена к преобразователю/зарядному устройству с выходным напряжением 13,6 вольт. Чтобы зарядить 12-вольтовую свинцово-кислотную батарею при полностью заряженном напряжении на клеммах 12,6 вольт, напряжение зарядного устройства должно быть установлено на более высокое напряжение. Большинство преобразователей/зарядных устройств на рынке настроены примерно на 13,6 вольт. Во время цикла перезарядки аккумулятора сульфат свинца (сульфатирование) начинает повторно превращаться в свинец и серную кислоту.
В процессе перезарядки, когда электричество проходит через водную часть электролита, вода (h3O) преобразуется в исходные элементы, водород и кислород. Эти газы очень легко воспламеняются, поэтому аккумуляторы вашего RV или Marine необходимо выводить наружу. Выделение газа приводит к потере воды, поэтому в свинцово-кислотные батареи необходимо периодически добавлять воду. Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы содержат большую часть этих газов, что позволяет им рекомбинировать в электролит. Если батарея перезаряжена, давление этих газов приведет к открытию предохранительных крышек и выпуску воздуха, что приведет к некоторой потере воды. В большинстве герметичных аккумуляторов в процессе производства добавляется дополнительный электролит, чтобы компенсировать некоторую потерю воды.
Аккумулятор, показанный на рис. 7 выше, полностью заряжен с использованием фиксированного зарядного напряжения 13,6 вольт. Обратите внимание, что некоторое количество сульфата свинца (сульфатирования) все еще остается на пластинах. Это накопление будет продолжаться после каждого цикла перезарядки, и постепенно батарея начнет терять емкость для хранения полного заряда и в конечном итоге должна быть заменена. Сульфат свинца накопление уменьшается, если аккумулятор подвергается Выравнивающему заряду каждых 10 циклов разрядки или хотя бы раз в месяц. Выравнивающий заряд увеличивает напряжение зарядки до 14,4 В или выше на короткий период времени. Это более высокое напряжение вызывает газообразование, которое выравнивает (повторно смешивает) раствор электролита.
Поскольку большинство владельцев жилых автофургонов и морских судов редко вспоминают об этой функции, компания Progressive Dynamics разработала мастер зарядки с микропроцессорным управлением. Мастер зарядки автоматически выполняет выравнивающую зарядку каждые 21 час в течение 15 минут, когда батарея полностью заряжена и не используется. Наши зарядные устройства для морских аккумуляторов серии 2000 имеют Мастер начислений встроенная функция.
Одним из недостатков перезарядки свинцово-кислотных аккумуляторов при фиксированном напряжении 13,6 В является очень длительное время перезарядки. Для зарядки типичной батареи RV или морской батареи емкостью 125 А·ч при напряжении 13,6 вольт потребуется примерно 80 часов. Увеличение зарядного напряжения до 14,4 В сократит время перезарядки аккумулятора емкостью 125 Ач до 3-4 часов. Как только батарея достигает 90 % полного заряда, напряжение должно быть снижено с 14,4 В до 13,6 В, чтобы уменьшить выделение газов и потерю воды. Необязательный Мастер зарядки автоматически определяет, когда аккумулятор имеет очень низкий уровень заряда, и автоматически выбирает свой РЕЖИМ ПОВЫШЕНИЯ работы. РЕЖИМ ПОВЫШЕНИЯ повышает напряжение преобразователя/зарядного устройства PD9100 Series до 14,4 В. Когда уровень заряда батареи достигает 90 %, мастер зарядки автоматически снижает напряжение заряда до 13,6 В для завершения зарядки. Опять же, это стандартная функция наших морских зарядных устройств.
Другим недостатком перезарядки свинцово-кислотной батареи при фиксированном напряжении 13,6 вольт является то, что после ее полной зарядки напряжение 13,6 вольт приведет к значительному выделению газов и потере воды. Чтобы этого не произошло, зарядное напряжение должно быть снижено до 13,2 вольта. Мастер зарядки автоматически выберет РЕЖИМ ХРАНЕНИЯ (13,2 В) после того, как аккумулятор полностью зарядится и не будет использоваться в течение 30 часов. Эта функция является стандартной для всех морских зарядных устройств Progressive Dynamics.
При зарядном напряжении 13,2 В преобразователь/зарядное устройство будет поддерживать полный заряд, уменьшая выделение газов и потерю воды. Однако это более низкое напряжение не обеспечивает достаточного выделения газа, чтобы предотвратить состояние батареи, называемое расслоением батареи. Расслоение батареи вызвано тем, что электролит в батарее представляет собой смесь воды и кислоты, и, как и во всех смесях, один компонент, кислота, тяжелее воды. Поэтому кислота начнет оседать и концентрироваться на дне батареи (см. рис. 8).
Эта более высокая концентрация кислоты в нижней части аккумулятора вызывает дополнительное накопление сульфата свинца (сульфатирования) , что снижает емкость аккумулятора и срок его службы. Чтобы предотвратить расслоение батареи , необходимо периодически применять уравнительный заряд (повышение зарядного напряжения до 14,4 В). Мастер зарядки автоматически выбирает свой РЕЖИМ ВЫРАВНИВАНИЯ (14,4 В) каждые 21 час в течение 15 минут. это Выравнивающий заряд Функция входит в стандартную комплектацию наших зарядных устройств для морских судов.
Как вы уже знаете, для правильной зарядки и обслуживания свинцово-кислотного аккумулятора необходимо использовать интеллектуальную систему зарядки. Progressive Dynamics, преобразователи Inteli-Power серии 9100 RV с установленным мастером зарядки Charge Wizard или одно из наших морских зарядных устройств для аккумуляторов Inteli-Power обеспечат интеллектуальную систему зарядки, которая необходима вашей батарее для долгого срока службы и требует минимального обслуживания.
Ответы на общие вопросы о батареях
Вопрос ? | !!!!! Воспользуйтесь поиском выше, чтобы найти ответ!!!! | этот столбец скрыт в параметрах CSS |
---|---|---|
Какой тип батарей рекомендуется? | Преобразователи, оборудованные Wizard.![]() Залитая свинцово-кислотная батарея с глубоким циклом, AGM, гелевая ячейка Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS. | аккумулятор |
Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM? | Выравнивание, применяемое в обычном смысле к зарядным устройствам для аккумуляторов в Лос-Анджелесе, означает до 15,5 вольт в течение периода времени, часто превышающего час. Используемый нами цикл выравнивания мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Было доказано, что это хорошо снижает сульфатацию в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях. Это также не влияет на AGM. Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM. | |
Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются? | Все батареи, независимо от их химического состава, саморазряжаются. Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации.![]() | свинцово-кислотный |
У свинцово-кислотных аккумуляторов есть память? | Свинцово-кислотные аккумуляторы не имеют памяти. | свинцово-кислотный |
Нужно ли полностью разряжать свинцово-кислотную батарею перед ее зарядкой? | Нет, на самом деле вы никогда не должны разряжать свинцово-кислотную батарею ниже 80% ее номинальной емкости. Разрядка ниже этой точки или 10,5 вольт может привести к его повреждению.![]() | свинцово-кислотный |
Когда мне нужно выполнить уравнительный заряд? | Выравнивание должно выполняться при первой покупке батареи (так называемая освежающая зарядка) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц). Снижение производительности также может указывать на необходимость выравнивающей зарядки. | свинцово-кислотный |
Что такое уравнительный заряд? | Уравнительный заряд для 12-вольтовой батареи требует, чтобы она заряжалась напряжением не менее 14,4 В в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разрядки. Уравнительный заряд предотвращает расслоение батареи и уменьшает сульфатацию, которая является основной причиной выхода батареи из строя. | свинцово-кислотный |
Когда следует доливать воду в батареи? | Частота использования и подзарядки батарей определяет частоту полива. Также использование батарей в жарком климате потребует более частого полива.![]() Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем добавьте воды, если это необходимо. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита. | свинцово-кислотный |
Каков правильный уровень электролита? | Уровень электролита в аккумуляторе должен быть чуть ниже нижней части вентиляционного колодца, примерно на ½–¾ дюйма выше верхней части сепараторов. Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верхней части пластин. | свинцово-кислотный |
Нужно ли доливать кислоту в аккумулятор? | При нормальных условиях эксплуатации добавлять кислоту не требуется.![]() | свинцово-кислотный |
Могут ли мои батареи замерзнуть? | Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть. При уровне заряда 40% электролит замерзнет, если температура упадет примерно до -16 градусов по Фаренгейту. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, пока температура не упадет примерно до -9 градусов.2 градуса по Фаренгейту | свинцово-кислотный |
Какие ошибки чаще всего допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов? | Недостаточный заряд. Обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не позволяет полностью зарядить аккумулятор после использования. Продолжительная эксплуатация аккумулятора в частично заряженном состоянии или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатации) на пластинах.![]() Перезарядка. Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, вредную температуру внутри батареи. Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% их номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 и более дней. Недостаточное увлажнение — в свинцово-кислотных батареях вода теряется в процессе зарядки. Если уровень электролита упадет ниже верха пластин, может произойти непоправимое повреждение. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе. Чрезмерное увлажнение — Чрезмерное увлажнение аккумулятора приводит к дополнительному разбавлению электролита, что приводит к снижению производительности аккумулятора. Добавляйте воду в аккумулятор после его полной зарядки, никогда, если аккумулятор частично разряжен. | свинцово-кислотный |
Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив зарядное напряжение до 13 вольт или ниже? | Снижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но вызовет состояние, известное как расслоение батареи.![]() Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Для предотвращения расслоения ваш аккумулятор должен периодически проходить уравнительный заряд (повышение зарядного напряжения до 14,4 вольта и выше). | свинцово-кислотный |
Как работают свинцово-кислотные аккумуляторы? | Основные сведения о батареях | свинцово-кислотные AGM |
Как ухаживать за свинцово-кислотными батареями? | Управление батареями 101 | свинцово-кислотный AGM |
Какой размер батареи? | Калькулятор банка аккумуляторов для жилых автофургонов | свинцово-кислотный |
Аккумуляторная батарея какого размера для инвертора? | Калькулятор банка аккумуляторов для жилых автофургонов | свинцово-кислотный |
Руководство по техническим документам
Название и ссылка | Тема | Описание |
---|---|---|
Индикаторы открытого предохранителя | Световые индикаторы рядом с предохранителями.![]() | Как они работают и на что указывают. |
Как использовать медную перемычку на блоке предохранителей | Когда снимать медную перемычку. | Как установить дистанционный выключатель батареи, |
Проводка центра питания | Обзор проводки переменного и постоянного тока. | Показывает ток в системе переменного и постоянного тока + заземление |
Калькулятор банка аккумуляторов для жилых автофургонов и определение размера аккумулятора инвертора | Банки какого размера мне нужны во время Dry Camping. | Рассчитайте количество аккумуляторов в зависимости от нагрузок RV. |
Управление батареями 101 Свинцово-кислотная батарея | Понимание и обслуживание свинцово-кислотной батареи. Почему помогает мастер зарядки. | Базовое руководство по пониманию требований к зарядке и обслуживанию свинцово-кислотных аккумуляторов. |
Основы работы свинцово-кислотных аккумуляторов | Как работают свинцово-кислотные аккумуляторы? | Конструкция батареи Цикл разряда свинцово-кислотного аккумулятора Цикл перезарядки свинцово-кислотного аккумулятора |
Перечень кроссоверов | Сменный кроссовер | Что купить на замену? |
Напряжение зарядки | Падение напряжения во время зарядки | |
Проверка установки инвертора | Проверка правильности установки инвертора.![]() | Выполните этот тест при установке!!! |
Подвесной модуль PD92201 Модификация для 4-контактного разъема | Как модифицировать подвесной модуль для подключения к сериям PD4600, PD4000, PD4500 | Инструкции |
Тарифы на зарядку аккумуляторов следующего поколения
23 ноября 2021 г.
Отличительные нормы заряда аккумуляторов нового поколения
23 ноября 2021 г.
Критический фактор, который водители учитывают при взгляде на электромобили, — это скорость их зарядки (мы рассмотрели другие факторы в предыдущем посте в блоге). К сожалению, эксперты по батареям могут использовать сбивающий с толку жаргон, говоря об этой концепции, поэтому здесь мы собираемся разобрать ключевые концепции зарядки и то, как они применяются в реальном мире.
Что такое C-рейтинг?
C-rate — это единица измерения, которую специалисты по аккумуляторам используют для измерения скорости, с которой аккумулятор полностью заряжается или разряжается. Например, зарядка со скоростью 1С означает, что батарея заряжается от 0 до 100% за один час. C-скорость выше 1C означает более быструю зарядку; например, скорость 3С в три раза быстрее, поэтому полная зарядка за 20 минут. Точно так же более низкий C-скорость означает более медленную зарядку: C/5 (или 0,2C) будет в пять раз медленнее, чем 1C, что составляет пятичасовую зарядку.
C-рейтинг также является относительным показателем. Многие важные аспекты поведения батареи (например, сопротивление дендритов) зависят от абсолютной плотности тока , количества электрического тока, проходящего через батарею, деленного на площадь ее слоев. Для данной скорости C плотность тока будет функцией нагрузки катода, которая тесно связана с его толщиной. Таким образом, при сравнении C-степеней важно убедиться, что катодная нагрузка находится на коммерчески приемлемых уровнях: для электромобилей она обычно находится в диапазоне 2,5-5 мАч/см2.
Чего хотят водители электромобилей?
Чтобы быть жизнеспособной альтернативой, электромобили должны работать как минимум так же, как их аналоги с двигателями внутреннего сгорания (ДВС): обеспечивать высокий уровень мощности при ускорении, работать в любых условиях вождения и требовать минимального времени для перезарядки.
В идеальном мире батарея постоянно работала бы с чрезвычайно высокими показателями C-rate. Однако чем выше C-rate, тем труднее аккумулятору обеспечить надежную работу. Более высокие показатели C увеличивают скорость разряда аккумулятора, уменьшая запас хода и сокращая срок службы автомобиля. Более быстрая зарядка также может привести к образованию опасных дендритов. Они сокращают срок службы батареи, могут привести к выходу из строя элемента, а в некоторых крайних случаях, как известно, вызывают пожары. Следовательно, зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей не поддерживают скорость зарядки выше 2C в течение нескольких минут, прежде чем скорость зарядки будет снижена, чтобы не повредить аккумулятор.
Это означает, что лучшие на сегодняшний день аккумуляторы для электромобилей можно заряжать относительно медленно по сравнению с несколькими минутами, необходимыми для заполнения бензобака двигателя внутреннего сгорания. Конечно, у электромобилей есть то преимущество, что их можно заряжать дома и в течение ночи, поэтому быстрая зарядка обычно более желательна, когда вы путешествуете дольше, чем позволяет одна зарядка (обычно около 300 миль). И хорошая новость заключается в том, что большинство аккумуляторов, регулярно заряжаемых с низкой скоростью C, сохраняют свой первоначальный диапазон дольше, чем аналогичные батареи, повторно заряжаемые с высокой скоростью.
Однако мы считаем, что внедрение электромобилей на массовом рынке потребует более сопоставимого опыта с ДВС. Для этого необходимо усовершенствовать технологию аккумуляторных батарей, чтобы автомобиль мог заряжаться значительно быстрее, чтобы водители могли «заряжать» свои аккумуляторы за минуты, а не за часы. Это ключевая причина, почему некоторые технологии аккумуляторов следующего поколения так важны.
Не все аккумуляторные технологии одинаковы
Если в современных аккумуляторных технологиях существует риск образования дендритов при слишком быстрой зарядке, смогут ли аккумуляторные технологии следующего поколения решить эту проблему? К сожалению, было обнаружено, что не каждая новая аккумуляторная технология способна улучшить характеристики быстрой зарядки. Например, в нашем сообщении в блоге о сульфидах мы объяснили, почему мы считаем, что многие из недавно анонсированных твердотельных литий-металлических аккумуляторов на основе сульфидных электролитов вряд ли обеспечат улучшение характеристик зарядки по сравнению с обычными литий-ионными аккумуляторами. Точно так же из-за двойной проблемы образования дендритов и роста сопротивления мы считаем, что большинство литий-металлических батарей на основе жидкого электролита также вряд ли смогут обеспечить быструю зарядку. Хотя они, по-видимому, успешно заряжаются при относительно низких скоростях, таких как C/5, мы считаем, что эти фундаментальные ограничения для многих технологий на основе сульфидов и жидкостей, вероятно, сделают сверхбыстрые скорости зарядки недоступными.
Наш керамический твердоэлектролитный сепаратор, напротив, позволяет использовать литий-металлический анод в полностью заряженном состоянии. Этот литий-металлический анод заменяет графитовый анод, который является одним из основных узких мест для быстрой зарядки современных аккумуляторов для электромобилей. Результаты испытаний наших аккумуляторов с использованием наших твердотельных литий-металлических анодов показывают более чем 80% сохранение энергии после 800 циклов зарядки с повторяющимися скоростями заряда и разряда 1С, что эквивалентно более 240 000 миль для автомобиля с пробегом 300 миль. . Короче говоря, зарядка наших литий-металлических аккумуляторов с относительно высокой скоростью 1С не приводит к резкому снижению запаса хода в течение срока службы аккумулятора.
Мы считаем, что данные, которые мы показали, демонстрируют, что наша фундаментальная технология, при масштабировании до размера, полезного для электромобилей, может обеспечить скорость быстрой зарядки, которая делает электромобили конкурентоспособными с автомобилями с ДВС. Наша конечная цель — создать батарею для электромобилей, которая может заряжаться от низкого уровня заряда до 80% за 15 минут, что позволит водителям переключаться на автомобили с нулевым уровнем выбросов, не терпя неудобств, связанных с более медленной зарядкой, которые в настоящее время характерны для современных электромобилей. Мы понимаем, что для того, чтобы оказывать влияние на реальный мир, нам нужны аккумуляторы, которые не снижают мощность, время зарядки или срок службы аккумулятора, и именно поэтому мы разрабатываем и тестируем наши аккумуляторы с использованием коэффициентов C, которые больше отражают реальные — мировые условия.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Дендриты
Многие технологии литий-металлических аккумуляторов нового поколения заменяют обычный графитовый анод литий-металлическим анодом, что позволяет аккумулятору хранить большее количество энергии в том же объеме. Но образование дендритов в литий-металлических батареях является ключевой причиной того, что такие батареи еще не поступили в продажу в больших масштабах.
Дендриты представляют собой корневидные структуры из чистого лития, образованные внутри сепаратора, которые начинаются от анода и растут к катоду во время зарядки элемента. Они разрывают клетку изнутри по мере своего роста. Когда дендрит достигает всего пути к катоду, он вызывает короткое замыкание батареи и выход из строя. Также известно, что дендриты образуются в устаревших литий-ионных аккумуляторных батареях, которые вызывают пожары и даже взрывы.
Было замечено, что для литий-ионных и литий-металлических батарей более высокие скорости заряда увеличивают вероятность образования дендритов в геометрической прогрессии. Однако снижение скорости заряда в новой аккумуляторной технологии означает ограничение ее способности быть жизнеспособной альтернативой ДВС или традиционным электромобилям на основе аккумуляторов.
На что следует обратить внимание при просмотре данных о производительности C-rate
В процессе разработки аккумуляторов ученые и эксперты в лаборатории могут контролировать условия, в которых тестируются их аккумуляторы, что позволяет им получить представление об основных принципах поведения. Однако такие лабораторные тесты не стандартизированы и не всегда просты, что затрудняет интерпретацию результатов или сравнение результатов с другими технологиями. Вот несколько вещей, на которые стоит обратить внимание:
- Медленная зарядка и быстрая разрядка – это известный среди ученых метод изменения протокола зарядки-разрядки для оценки определенных аккумуляторов, которые подвержены образованию дендритов.
Медленная зарядка при низких скоростях C (например, C/4, C/5) оказывает меньшее внутреннее напряжение на батарею и снижает вероятность образования дендритов, а когда они образуются, разрядка при высоких скоростях C (например, 1C , 2C) может помочь уменьшить их (хотя их невозможно полностью остановить). Например, батарея, которая достигает 800 циклов при скорости зарядки C/5 и скорости разрядки 1C, должна заряжаться в течение пяти часов за каждый час вождения (разрядка). Однако такие схемы лабораторных испытаний противоположны тому, что на самом деле хотят делать водители: заряжать в течение короткого времени с высокой скоростью (например, менее часа) и разряжать с более низкой скоростью (например, проехать 300 миль за несколько часов). .
- Сообщение о сроке службы при низких скоростях C может скрыть неспособность батареи предотвратить появление дендритов в реальных условиях. Твердотельные электролиты рассматриваются многими как единственный способ использовать литий-металлический анод.
Компания QuantumScape продемонстрировала конструкцию сепаратора из неорганической керамики, которая может заменить комбинацию сепаратора из жидкого электролита и полимера в обычных литий-ионных батареях. Этот сепаратор позволяет создать литий-металлическую батарею, которая может предотвратить образование дендритов в реальных условиях эксплуатации. Однако не все твердотельные электролиты могут предотвратить рост дендритов лития в таких условиях. Как мы объяснили, мы провели значительную работу с другими типами твердых электролитов, такими как сульфиды, и пришли к выводу, что они не могут предотвратить образование дендритов при многократном циклировании (800 циклов) при высоких скоростях C с толстыми катодами.
- Замена литий-металлического анода другим материалом-основой, например кремнием, является еще одним известным обходным решением для предотвращения образования дендритов. Но кремний может создать еще один набор проблем, которые также ограничивают практическое применение батареи.
Например, существенные изменения объема, которые претерпевают частицы кремния во время заряда и разряда, могут привести к растрескиванию внутренних компонентов батареи, что приведет к сокращению срока службы. Чтобы решить эту проблему, некоторые производители аккумуляторов применяют внешнее давление, чтобы сохранить кремний неповрежденным, но механизмы, используемые для приложения этого давления, снижают плотность энергии аккумуляторного блока.
[1] https://insideevs.com/news/507489/tesla-model3-charging-faster-ccs2/
Прогнозные заявления
Эта статья содержит прогнозные заявления по смыслу федеральных законов о ценных бумагах и информации, основанной на текущих ожиданиях руководства на дату настоящего отчета. Все заявления, кроме заявлений об исторических фактах, содержащиеся в этой статье, в том числе заявления о будущем развитии аккумуляторной технологии QuantumScape, ожидаемых преимуществах технологий QuantumScape и производительности ее аккумуляторов, а также о планах и целях будущих операций, являются заявлениями прогнозного характера. . При использовании в настоящем отчете слова «может», «будет», «оценивать», «проформа», «ожидать», «планировать», «полагать», «потенциальный», «предсказывать», «целевой», «должен», «был бы», «мог бы», «продолжать», «полагать», «предполагать», «намереваться», «предвидеть» отрицание таких терминов и другие подобные выражения предназначены для обозначения прогнозных заявлений, хотя не все прогнозные заявления содержат такие идентифицирующие слова.
Эти прогнозные заявления основаны на текущих ожиданиях, предположениях, надеждах, убеждениях, намерениях и стратегиях руководства в отношении будущих событий и основаны на имеющейся в настоящее время информации о результатах и сроках будущих событий. Эти прогнозные заявления сопряжены со значительными рисками и неопределенностями, которые могут привести к существенному отличию фактических результатов от ожидаемых. Многие из этих факторов находятся вне контроля QuantumScape, и их трудно предсказать. QuantumScape предупреждает читателей, чтобы они не слишком полагались на какие-либо прогнозные заявления, которые действительны только на дату их публикации. Если иное не требуется применимым законодательством, QuantumScape отказывается от каких-либо обязательств по обновлению любых прогнозных заявлений. Если лежащие в основе предположения окажутся неверными, фактические результаты и прогнозы могут существенно отличаться от выраженных в каких-либо прогнозных заявлениях. Дополнительную информацию об этих и других факторах, которые могут существенно повлиять на фактические результаты QuantumScape, можно найти в периодических заявках QuantumScape в SEC. Заявки QuantumScape в SEC находятся в открытом доступе на веб-сайте SEC по адресу www.sec.gov.
Поделиться на
Продолжить чтение
Ceramics 101: разделитель QuantumScape в контексте
14 сентября 2022 г.
Технология твердотельных литий-металлических аккумуляторов QuantumScape обеспечивается запатентованным керамическим твердоэлектролитным сепаратором.
ПОДРОБНЕЕ
Преимущества литий-металлических анодов
19 мая 2022 г.