Потемнел электролит в аккумуляторе: Что делать если помутнел или почернел электролит аккумулятора

Содержание

Потемнел электролит в аккумуляторе что делать?

Почему электролит в аккумуляторе бывает мутным?

Электролит представляет собой смесь раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Этот компонент является одним из самых важных, участвующих в работе аккумулятора автомобиля.

В хорошо работающем аккумуляторе электролит должен быть прозрачным, без наличия каких-либо примесей. Именно поэтому очень важно при его приготовлении использовать только чистые химические компоненты и приборы.

Причины, по которым электролит имеет мутный цвет

В некоторых случаях прозрачный электролит начинает приобретать мутный оттенок. Почему же это происходит и как можно устранить связанные с этим проблемы?

Электролит может приобретать мутный цвет по следующим причинам:

  • Попадание грязи в АКБ. Это является самой распространенной причиной потемнения смеси;
  • Доливание воды с посторонними примесями. Иногда вода может содержать высокое содержание хлора или железа, которые влияют на внешний вид раствора;
  • Применение некачественного электролита. Чаще всего такая проблема возникает при самостоятельной доливке раствора не высокого качества;
  • Перезаряд аккумулятора. В этом случае изменение цвета может происходить из –за попадания частей намазки с электродов в электролит. Главная причина перезаряда — неисправный генератор, а также зарядка некачественными зарядными устройствами, плохая работа реле – регулятора «таблетка» или постоянная эксплуатация аккумулятора, поскольку в таком режиме он не успевает охлаждаться;
  • Повышение температуры. Данная проблема актуальна летом, так как при сильной жаре электролит может сильно нагреваться. Катастрофической для него считается температура более 35-37 градусов, при которой наиболее сильно активизируются процессы, приводящие к износу электродов;
  • Замена дистиллированной воды водопроводной. Водопроводная вода содержит примеси и металлы, из-за которых электроды быстрее выходят из строя;
  • Постоянно разряженный аккумулятор. По этой причине понижается плотность вещества, он меняет вид, и энергетические характеристики аккумуляторной батареи сильно снижаются;
  • Размораживание аккумулятора. Данная проблема характерна в зимний период, когда после сильного замерзания, в процессе размораживания батареи лопается моноблок. Очень часто после оттаивания электролит начинает вытекать.

Как правило, одна или несколько из вышеперечисленных причин могут привести к изменению цвета электролита. Некоторые из них приводят к полному износу батареи, а иногда достаточно их устранить, чтобы придать раствору первоначальный цвет.

Как вернуть электролиту прозрачный цвет?

После выявления причины можно попытаться вернуть веществу первоначальный цвет, продлив тем самым службу аккумуляторной батареи. В некоторых случаях восстановление работы невозможно и придется покупать новую АКБ.

Сначала необходимо выявить, какой цвет приобрел раствор. Если раствор имеет серый или бурый оттенок, батарею необходимо дозарядить. Как правило, такой цвет имеет электролит, в составе которого находятся нерастворенные кристаллы сульфатов, которые, при должной зарядке, полностью растворяются и цвет снова становится прозрачным.

Темный оттенок, переходящий в черный цвет обычно сигнализирует о том, что почти все намазки с пластин осыпались и попали в раствор. В таком случае АКБ подлежит замене.

Если электролит немного потерял прозрачность, но в целом сохранил свой цвет, необходимо дать батареи постоять без заряда. Тогда лишние примеси осядут на дно и прозрачность восстановится. Обычно такая процедура лишь на время отстраняет замену аккумулятора, поскольку разрушающие процессы в растворе уже начались.

Замена мутного электролита в аккумуляторе

Иногда мутный электролит можно поменять, чтобы восстановить работу старого аккумулятора. Для этого необходимо:

  1. Слить старый электролит;
  2. Отчистить АКБ от пыли и грязи с помощью дистиллированной воды;
  3. Убедиться, что после промывки корпус батареи стал абсолютно чистым и внутри не остались угольные крошки;
  4. Отчистить электроды от наложений и солей;
  5. Проверить плотность вновь заливаемого электролита. Плотность должна составить 1,28 г/с³ м;
  6. Залить раствор через воронку;
  7. Убедиться, что весь воздух вышел из корпуса аккумулятора;
  8. Подождать, пока растворяться все присадочные вещества. Как правило, это занимает 2 дня;
  9. Зарядить батарею. Заряжать ее следует циклами, заряжая и разряжая аккумулятор. Ток должен подаваться в районе 0,1 ампера.

Во время совершения последнего действия следует контролировать плотность. Процесс считается завершенным, если плотность держится в пределах нормы в течение 2 часов.

Таким образом, выявив причину, по которой электролит стал мутный, нормальную работу аккумулятора можно возобновит или продлить, а иногда, приобрести новый.

Мутный электролит в аккумуляторе

Практически каждый автолюбитель сталкивался с такой проблемой, когда аккумулятор перестает заряжаться, или дает слабое рабочее напряжение. При этом запуск машины становится вынужденной рутиной. Причиной такого явления может быть несколько, попробуем в статье разобраться в них.

Электролит

Основным веществом для преобразования, накопления и удержания заряда аккумулятора в автомобильной технике является электролит. Главным показателем работоспособности жидкости считается его цвет, изменение этой характеристики позволит произвести первоначальную диагностику в АКБ.

В нормальном состоянии аккумуляторный электролит не имеет в своей массе каких-либо оттенков, он прозрачен и чист. Прозрачность указывает на правильные заряд и условия работы батареи. Однако, в результате восстановления заряда кислота может темнеть, либо приобретает черный цвет, такое явление указывает на отрицательные изменения во внутренних процессах батареи. Не стоит опускать руки и покупать новый источник питания, часто работоспособность АКБ можно восстановить, необходимо просто знать, что делать в таких случаях.

Важно! Не допускается попадание в банки аккумулятора посторонних предметов и мусора.

Мутный электролит. Причины возникновения

Электролит состоит из смеси кислоты на серной основе и очищенной дистиллированной воды. В составе такой смеси отсутствуют посторонние компоненты кроме остальных, благодаря такой особенности она представляет собой прозрачный раствор без цвета. В нормальных режимах изменений цвета не наблюдается.

Если электролит помутнел только в одной банке, значит проблема появилась только конкретно в ней. Когда темный электролит в аккумуляторе отмечают во всех отсеках, то это может значить, что неисправен весь источник питания.

Самые частые изменения цвета претерпевают герметичные неразборные АКБ, такое пагубное воздействие выявляют при вскрытии корпуса. Это происходит в результате ограниченного срока службы таких источников питания, при выходе их из строя необходимо просто заменить неисправный элемент. Конструкция неразборных устройств не позволяет заменять в них электролит, либо долить дистиллированную воду. Единственный способ определить неисправность — это замерить рабочее напряжение, которое не должно иметь значение ниже 2В.

Некоторые умельцы все же умудряются высверлить отверстие в корпусе герметичных батарей и залить кислоту или дистиллированную воду. Необходимо после добавления реактива в жидкость герметично запаять отверстие.

Интересно знать! Правильно использование аккумуляторов с заливными пробками дает возможность значительно продлить срок службы.

Частыми причинами помутнения электролита являются:

  • попадание грязи или мусора в результате применения неисправных пробок, а также их отсутствие;
  • применение обычной воды из трубопровода, а также дистиллированной низкого качества;
  • использование поддельного электролита, либо жидкости слабой концентрации.

Данные факторы не приведут к значительным повреждениям пластин электродов, избавиться от проблем можно просто заменив старый электролит на новый.

Важные факторы возникновения изменения цвета кислоты в АКБ:

  1. Темный электролит в аккумуляторе может наблюдаться при значительном перегреве в процессе эксплуатации.
  2. При зарядке часто замечают, что реактив потемнел, происходит такое в результате неправильно выставленных параметрах на зарядном устройстве.
  3. Осыпание пластин в результате разрушения возникает при глубоком разряде источника питания.
  4. Частичная или полная заморозка аккумулятора приводит к помутнению.
  5. Механические воздействия в результате которых происходит осыпание свинцовых пластин.

Важно знать! Правильное размещение и надежное крепление аккумулятора поможет уберечь его от механических повреждений корпуса и выхода из строя.

Необходимые действия, если обнаружен мутный электролит

При возникновении проблем с источником питания необходимо провести предварительные действия:

  • оценить состояние цвета электролита;
  • установить сколько именно повреждено банок;
  • проверить плотность электролита.

Помутневший электролит

Основной причиной возникновения помутнения во всех банках аккумулятора может использование кислоты и дистиллированной воды низкого качества. Панацеей в данном случае может стать своевременная и правильная замена электролита. Если в результате замены не наблюдается рецидив, следовательно, проведенные действия помогли.

Серый электролит

Окрас жидкости внутри аккумулятора в серый цвет говорит о том, что необходимо провести процедуру восстановления заряда. При значительном снижении емкости происходит процесс кристаллизации кислоты. Если просто заряд не помогает, следует слить старую жидкость, аккуратно промыть банки и залить новый. Впоследствии заряд восстанавливают чередованием циклов заряд-разряд малыми токами.

Черный электролит в аккумуляторе

Появление черного оттенка в одной из банок может произойти при разрушении свинцовых пластин АКБ. В таком случае простая замена жидкости не поможет. Первоначально необходимо проверить напряжение на выводах поврежденного элемента, оно не должно быть ниже 2,1 В, при этом общий вольтаж аккумулятора не должен понижаться до 10,5 В.

Причиной выхода из строя такого элемента является осыпавшийся свинец, его оксид может привести к замыканию между пластинами. Данный аккумулятор не подлежит восстановлению.

Совет! Для продления срока службы источника питания в автомобильной технике необходимо, чтобы генератор и отдельное устройство по восстановлению заряда были в рабочем состоянии.

Заключение

Изменение окраски в серый или мутный цвет не всегда является показателем полной замены аккумулятора. Иногда можно просто его заменить, предварительно промыв поврежденные банки. После промывки заливается свежий электролит по уровню соответствующей плотности. Почернение может являться признаком осыпания пластин аккумулятора, в результате чего восстановить его практически невозможно.

По какой причине становится мутным электролит в аккумуляторе и как это исправить

Автомобильные аккумуляторы имеют установленный производителями эксплуатационный ресурс. При правильном использовании батареи удаётся даже превосходить отмеренный на заводе срок. Также может происходить преждевременный выход из строя автомобильного источника питания.

Выявить проблемы можно по косвенным признакам, одним из которых является помутнение электролита.

Основные причины, по которым почёрнел электролит

Опытные автомобилисты знают, что АКБ заполнена прозрачной жидкостью, являющейся смесью дистиллированной воды и серной кислоты, соединенных в определенной пропорции. В каждой новой батареи раствор абсолютно прозрачный, ведь в его состав не входят какие-либо красители или химические присадки.

Разрушение пластин аккумуляторных батарей

При правильной эксплуатации и в исправном состоянии продолжит быть немутный рабочий электролит в банках аккумулятора, а причинами потери прозрачности могут быть различные факторы. При этом важно обратить внимание, когда проявляются негативные факторы, от которых электролит потемнел. Это может случиться не во всех банках одновременно, а лишь в одной из рабочих ёмкостей.

Важно! Нередко можно наблюдать, что в необслуживаемых АКБ водный раствор кислоты помутнел из-за вскрытия корпуса.

В таком случае нет ничего необычного, ведь электроприбор рассчитан на определённый срок использования, а по истечении ресурса проводится его полная замена, а не восстановление эксплуатационных характеристик. Фактически у владельца отсутствуют возможности влияния на состав раствора.

У пользователей необслуживаемыми устройствами иногда мутнеет жидкий состав, если владельцы высверливают отверстия в каких-либо банках, а затем плохо герметизируют их. Поступать таким образом без крайней необходимости не стоит, так как сторонние вмешательства обычно не приводят к позитивному результату.

В обслуживаемом аккумуляторе можно реже встретить мутный электролит, так как причина кроется в регулярном мониторинге жидкости пользователями. Отвинтив пробку, автовладелец в любой момент может проконтролировать состояние и провести своевременно необходимые мероприятия.

К популярным причинам замутнения жидкости в АКБ относят:

  • Для старых батарей с длительным сроком пользования популярной причиной загрязнения является проникновение внутрь емкости мелкого мусора, грязи. Это происходит из-за износа пробок или недозавинчивания резьбы, а также по причине самораскручивания.
  • При зарядке аккумулятора жидкость может внутри закипать и выпариваться. Тогда владелец доливает воду. Если она не дистиллированная, то имеющиеся в ней соли способны приводить к отложениям во время последующей зарядки. Далее примеси дают помутнение.
  • Не стоит применять готовые электролиты низкого качества в неизвестных местах. Даже при небольшом сроке эксплуатации состав может потерять прозрачность и быстро выйти из строя.

Решить проблему с замутневшей жидкостью можно путем ее полной замены на свежую. При этом необходимо соблюдать пропорции при самостоятельном ее приготовлении. После смены состава батарея пригодна для дальнейшего пользования.

Если не предпринимать профилактических действий, то будет происходить перезаряд АКБ и дальнейший перегрев. Избыточная температура вынудит раствор менять цвет на более темный оттенок. Отклонения в работе бортового источника питания отразятся на работоспособности генератора, реле-регулятора, внешнем зарядном устройстве. Также состав способен негативно влиять на встроенные пластины внутри корпуса, что приведет к дальнейшему их разрушению.

Проверяем электролит для замены

Изменение цвета происходит по причине разрушения и раскалывания пластин. Это случается от значительного разряда АКБ. При этом меняется цвет жидкости.

Снижение плотности сказывается на возможности замерзания состава при пониженных температурах. Увеличение таким образом количества воды в составе способно привести при замерзании к механическому разрушению стенок банок и корпуса в целом.

Важно! Чёрный цвет электролита – частая причина обрушающихся свинцовых пластин внутри корпуса.

Что делать, если помутнел электролит в аккумуляторе

Дальнейшие действия автомобилиста зависят от того, в каком состоянии находится электролит. Цвета жидкости говорят о зачастую о причинах. Также необходимо учесть, в одной ли банке произошли изменения или в нескольких емкостях потемнел состав электролита штатного аккумулятора.

Доливаем новый электролит в аккумулятор

Что делать, когда выявили чёрную жидкость? Она возникает из-за некачественного дистиллята. Значит во время долива автомобилист применял дешевый или неправильный состав. Придется полностью его менять.

Сливаем грязный состав из банок АКБ аккуратно, а затем вливаем новый раствор, не забывая пользоваться индивидуальными защитными средствами. Когда при последующей эксплуатации и проверках не выявляется помутнение, то это – признак правильности проведенных профилактических мероприятий.

Если у аккумулятора замечаем синеватый мутный состав электролита, то в таком случае произошла кристаллизация серной кислоты. Для начала проводим дозаряд АКБ, ведь посинение – признак активной разрядки батареи. Мероприятия могут не помочь, поэтому проводим смену электролита, который потемнел в аккумуляторе, а после залива новой жидкости используем методику зарядки слабыми токами, чередуя заряд-разряд.

Выявить чёрную жидкость (загрязненный электролит) автомобилисты могут не во всех банках аккумулятора, а лишь в одной из них. Потребуется в ней замерить напряжение. Оптимальным должно быть значение 2,1 В. Если удаётся достигнуть номинала, то получится спасти всю батарею.

Когда выявлено в проблемной емкости напряжение, не превышающее полвольта, а при этом у всей АКБ оно не превышает 10,5 В, то это – свидетельство посыпавшихся пластин. Свинец выпадает в осадок и окрашивает в темный цвет жидкость.

Основной проблемой раскрошившихся пластин является электрическое замыкание. Секция перестает работать, так как не дает напряжения. В этом случае вряд ли удастся восстановить изделие к работе, придется его заменить полностью.

Заключение

Не всегда мутный электролит является приговором для батареи в автомобиле. Во многих случаях помогает своевременная смена жидкости. Проблему вряд ли удастся решить, если начался процесс разрушения пластин. В этом случае необходимо готовиться к покупке нового АКБ.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита в аккумуляторе

Поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях можно несколькими способами: полностью заменить старый электролит на новый либо восполнить заряд АКБ. Обе манипуляции следует проводить в хорошо проветриваемых помещениях с соблюдением техники безопасности. После завершения процедуры нужно откорректировать объем рабочего раствора, а затем произвести замер параметра плотности ареометром.

Почему падает плотность электролита?

1. Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.

2. Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.

3. Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.

Как подготовить аккумулятор к восстановлению?

Перед тем, как восстановить на обслуживаемом аккумуляторе плотность электролита, необходимо выполнить ряд действий:

1. Производится демонтаж батареи с авто, для этого предварительно ослабляются клеммные зажимы устройства.

2. При наличии защиты выполняется ее снятие. Для этого потребуется гаечный ключ соответствующего размера.

3. С помощью отвертки или другого приспособления с плоским наконечником производится откручивание пробок на банках. Рекомендуется использовать защитные очки и перчатки, чтобы не допустить появления ожогов.

4. Пользователь выполняет диагностику объема рабочей жидкости в устройстве. Для легковых транспортных средств данный параметр должен составить около 1,5 сантиметров выше пластин. Диагностика плотности электролита должна производиться через 3 часа после подзарядки устройства либо примерно через 10 ч после остановки двигателя. Если уровень жидкости соответствует норме, то ареометр опускается в банки и с помощью груши производится набор небольшого объема воды.

5. В зависимости от температуры воздуха производится оценка полученных параметров. Проверка выполняется для каждой банки отдельно. В идеале данный показатель должен составить в диапазоне от 1.25 до 1.29 г/см3.

При подготовке аккумуляторной батареи необходимо учитывать следующие нюансы:

— Перед открытием банок пользователю нужно произвести очистку корпуса устройства от загрязнений чистой ветошью. Это нужно сделать для того, чтобы при откручивании пробок грязь не попала внутрь батареи. В противном случае возможен полный выход устройства из строя.

— Если диагностика будет выполняться без демонтажа батареи, то нужно убедиться в ее качественной посадке. Устройство не должно болтаться.

— При подготовке аккумуляторную батарею нельзя переворачивать, поскольку это может привести к разрушению пластин, расположенных внутри. В результате АКБ полностью выйдет из строя без возможности восстановления.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

— При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.

— Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.

На новом аккумуляторе самостоятельно поднимать плотность электролита не рекомендуется, поскольку это приведет к более быстрому разряду устройства. Повышенный рабочий параметр негативно повлияет на функциональность батареи.

Чтобы правильно повысить плотность аккумуляторной батареи перед зимним периодом, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

— мерный стакан или другая аналогичная емкость;

— отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;

— корректирующий раствор либо кислота;

Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости

Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:

1. Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.

2. С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.

3. Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.

4. Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.

5. Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.

6. Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.

Надо учитывать, что разница параметра плотности между банками должна составить не более 0,01 г/см3. Если при выполнении задачи не удалось достигнуть такого результата, то требуется выполнить дополнительную, «выравнивающую» зарядку на протяжении 1-2 часов. При этом параметр тока должен составить в 2-3 раза меньше номинального.

Как поднять зарядным устройством?

Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

1. Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.

2. В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.

3. Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.

4. После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.

5. При необходимости производится повторение данной операции.

Руководство по повышению плотности в необслуживаемом аккумуляторе

Действия по повышению плотности выполняются аналогичные, разница заключается в получении доступа к рабочей жидкости:

1. В необслуживаемых устройствах корпус полностью закрыт, поэтому пользователю надо демонтировать батарею и снять с нее наклейку. Крышку аккумулятора снимать не нужно, поскольку установить ее обратно будет сложно.

2. Нужно сделать отверстие в крышке, используя шило или дрель. Оно должно быть небольшим, поскольку придется впоследствии его запаивать.

3. Используя одноразовый шприц в АКБ добавляется дистиллят или корректирующий электролит в зависимости от того, что нужно сделать с рабочим параметром. Следует добавлять по 5 мл жидкости. Рекомендуется использовать банку батареи, в которой расположен индикатор плотности. Если индикатор стал черного либо зеленого цвета, то в аккумулятор нужно добавить еще 20 мл жидкости.

4. Для определения уровня рабочего раствора игла опускается в банку, а шток подтягивается в обратном направлении. Затягивая рабочий раствор в шприц, рекомендуется отмечать уровень с помощью маркера. Если в батарее применяется пластик светлого оттенка, то уровень жидкости можно определить на просвет или замерить с помощью линейки. Остальные банки доливаются до уровня, который должен составить на 1,5-2 см выше поверхности пластин.

5. После выполнения задачи отверстия нужно заделать герметиком либо специальными резиновыми пробками. Затем аккумулятор следует осторожно потрясти, чтобы перемешать электролит. Но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить пластины.

Как увеличить плотность, если она ниже 1,18

Если рабочее значение плотности составил менее 1,18 г/см3, описанные способы не позволят решить проблему и пользователю потребуется полностью сливать кислоту из банок.

Алгоритм действий при этом будет такой:

1. Электролит откачивается из аккумуляторной батареи, насколько это возможно (для откачки можно использовать грушу с клизмой).

2. Аккумулятор осторожно переворачивается без резких движений. Это позволит предотвратить возможное осыпание пластин. В дне устройства надо просверлить отверстия в каждой банке с помощью дрели. Эти действия рекомендуется выполнять в емкости, к примеру, миске или тазике.

3. Затем аккумулятор устанавливается в вертикальное положение и из него сливаются остатки рабочего раствора.

4. Производится промывка батареи с помощью дистиллята.

5. Отверстия в дне аккумулятора запаиваются, на этом этапе важно убедиться в герметичности устройства, чтобы не допустить дальнейшей утечки жидкости. Производится заливка нового раствора в батарею.

Пластик для запаивания отверстия в аккумуляторе должен быть максимально устойчивым к воздействию серной кислоты. Кроме того, если цвет электролита коричневый или черный, восстанавливать батарею не имеет смысла. Темный оттенок свидетельствует об осыпании пластин или о разрушении батареи.

Электролит в аккумуляторе

Основные причины, по которым почёрнел электролит

Опытные автомобилисты знают, что АКБ заполнена прозрачной жидкостью, являющейся смесью дистиллированной воды и серной кислоты, соединенных в определенной пропорции. В каждой новой батареи раствор абсолютно прозрачный, ведь в его состав не входят какие-либо красители или химические присадки.

Разрушение пластин аккумуляторных батарей

При правильной эксплуатации и в исправном состоянии продолжит быть немутный рабочий электролит в банках аккумулятора, а причинами потери прозрачности могут быть различные факторы

При этом важно обратить внимание, когда проявляются негативные факторы, от которых электролит потемнел. Это может случиться не во всех банках одновременно, а лишь в одной из рабочих ёмкостей

В таком случае нет ничего необычного, ведь электроприбор рассчитан на определённый срок использования, а по истечении ресурса проводится его полная замена, а не восстановление эксплуатационных характеристик. Фактически у владельца отсутствуют возможности влияния на состав раствора.

У пользователей необслуживаемыми устройствами иногда мутнеет жидкий состав, если владельцы высверливают отверстия в каких-либо банках, а затем плохо герметизируют их. Поступать таким образом без крайней необходимости не стоит, так как сторонние вмешательства обычно не приводят к позитивному результату.

В обслуживаемом аккумуляторе можно реже встретить мутный электролит, так как причина кроется в регулярном мониторинге жидкости пользователями. Отвинтив пробку, автовладелец в любой момент может проконтролировать состояние и провести своевременно необходимые мероприятия.

К популярным причинам замутнения жидкости в АКБ относят:

  • Для старых батарей с длительным сроком пользования популярной причиной загрязнения является проникновение внутрь емкости мелкого мусора, грязи. Это происходит из-за износа пробок или недозавинчивания резьбы, а также по причине самораскручивания.
  • При зарядке аккумулятора жидкость может внутри закипать и выпариваться. Тогда владелец доливает воду. Если она не дистиллированная, то имеющиеся в ней соли способны приводить к отложениям во время последующей зарядки. Далее примеси дают помутнение.
  • Не стоит применять готовые электролиты низкого качества в неизвестных местах. Даже при небольшом сроке эксплуатации состав может потерять прозрачность и быстро выйти из строя.

Решить проблему с замутневшей жидкостью можно путем ее полной замены на свежую. При этом необходимо соблюдать пропорции при самостоятельном ее приготовлении. После смены состава батарея пригодна для дальнейшего пользования.

Если не предпринимать профилактических действий, то будет происходить перезаряд АКБ и дальнейший перегрев. Избыточная температура вынудит раствор менять цвет на более темный оттенок. Отклонения в работе бортового источника питания отразятся на работоспособности генератора, реле-регулятора, внешнем зарядном устройстве. Также состав способен негативно влиять на встроенные пластины внутри корпуса, что приведет к дальнейшему их разрушению.

Проверяем электролит для замены

Изменение цвета происходит по причине разрушения и раскалывания пластин. Это случается от значительного разряда АКБ. При этом меняется цвет жидкости.

Снижение плотности сказывается на возможности замерзания состава при пониженных температурах. Увеличение таким образом количества воды в составе способно привести при замерзании к механическому разрушению стенок банок и корпуса в целом.

Почему в аккумуляторе мутный электролит

Почему в аккумуляторе мутный электролит

В  исправном  аккумуляторе электролит должен быть прозрачным. Мутным он становится из-за наличия посторонних примесей. Самая простая причина – попадание внутрь аккумулятора грязи.

Электролит  может потерять прозрачность при доливании фальсифицированной дистиллированной воды либо обычной водопроводной с высоким содержанием хлора и железа. Потемнеет  и при самостоятельной  доливке электролита.  Не рекомендуем доливать базарные «электролиты», так как их реальный состав, качество и плотность неизвестны.

Если все вышеперечисленное исключено, а электролит в батарее мутный, то основная причина наличия сторонних примесей  — перезаряд. В  случае перезаряда частички намазки с электродов осыпаются и попадают в электролит. Причиной перезаряда может стать:

— неисправный генератор или реле-регулятор «таблетка»;

— зарядка самодельными  зарядными устройствами или дешевыми китайскими ЗУ, которые не столько заряжают батарею, сколько «кипятят»  высокими напряжением и током;

— эксплуатация в режиме «такси»,  в котором аккумулятор не успевает разряжаться и происходит постоянный заряд заряженного АКБ.

Серый налет в электролите это нерастворенные кристаллы сульфатов, которые сигнализируют о необходимости ее дозарядить. В этом случае после полной зарядки батареи электролит возвращает свою прозрачность

Темный, бурый или красный оттенок электролита – означает, что большая часть намазок с пластин осыпалась и придется купить новую батарею.  

Хотим предостеречь от слепого следования рекомендациям из интернета, которые приведут к печальным последствиям для вашей батареи! Вот некоторые «советы», которые повстречались нам:

«Снег – это дистиллированная  вода и его можно добавлять в электролит».   Снег точно не дистиллированная вода.

«Если электролит мутный, его нужно слить, аккумулятор промыть водой и залить новый, купленный на базаре»   Замена электролита с промывкой аккумулятора практиковалась в 70-х с сурьмянистыми батареями. В современном кальциевом аккумуляторе с плотно расположенными электродами «одетыми» в пакеты-сепараторы откачать старый электролит вместе со шламом невозможно. Кусочки шлама застрянут между электродами и подготовят почву для последующего образования мостиков и коротких замыканий.  Много нюансов с изготовлением нового электролита, образованием сульфата кальция на электродах при контакте с водой. Результат: потраченное время, деньги и нерабочий аккумулятор.

«Добавить модификатор,  который очистит электролит и подарит новую жизнь батарее».  Нашим автомобилистам хорошо уже известны нанотехнологии, чинящие старые двигатели и магнитные поля, экономящие топливо.  А теперь и модификаторы (секретного химического состава), превращающие всего за 100 грн. старый АКБ в новый.  

Мутный электролит это еще не смерть батареи, но верный признак того что аккумулятор требует срочной замены. 

Обнаружив ухудшение прозрачности электролита, можно попробовать дать батарее отстоятся без заряда.  Возможно, примеси осядут на дно.  Но надеяться на надежную и долгую службу такого аккумулятора не стоит.  В нем уже идут процессы окисления пластин, закрывается  доступ электролита к активной массе, разрушаются намазки. В любую минуту может произойти короткое замыкание между пластинами из-за застрявших там кусочков намазки, что сделает невозможным эксплуатацию вашего авто. На практике мутным электролит наблюдается либо у некачественных батарей, либо у отслуживших свой срок службы «возрастных» АКБ. 

Мутный электролит — сигнал владельцу о необходимости покупки нового аккумулятора!

Причины помутнения раствора

Электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты. Такая среда обеспечивает идеальное прохождение разряда. В новой и исправной батарее не должно быть никаких примесей и помутнения, ведь это свидетельствует о заводском браке. В случае если вы увидели темный электролит в аккумуляторе, которым уже пользовались, причин этому может быть несколько.

Что влияет на чистоту раствора:

  • Самая простая и вместе с тем маловероятная причина — попадание внутрь грязи. Это может происходить при неквалифицированном обслуживании, либо разгерметизации емкости, что повлечет за собой целый ряд других проблем.
  • Долив в аккумулятор неподходящей жидкости. Необходимо использовать исключительно дистиллированную воду, обычная водопроводная не подойдет. Со временем в ней будет образовываться налет, что нарушит чистоту раствора. Помимо этого, необходимо убедится в качестве приобретенной жидкости и уж тем более не использовать подручные средства в виде минералки или снега.
  • Выход из строя необслуживаемой батареи. Чаще всего темнеет электролит в аккумуляторе именно по этой причине. Дело в том, что такие устройства рассчитаны на определенный срок службы, поэтому при отработке могут «сигналить» мутным электролитом, даже еще продолжая некоторое время работать. С заменой затягивать не стоит, ведь помимо потемнения раствора могут нарушиться и основные функции устройства.
  • Перемерзание электролитного раствора. Несмотря на то, что жидкость в аккумуляторе имеет низкую точку замерзания, на сильном морозе может случиться и это. Появление льда внутри батареи может повредить внутреннюю поверхность корпуса и пластины, что также может проявиться в виде осадка и помутнения.
  • Если при зарядке аккумулятора электролит потемнел, возможно, речь идет о перегреве АКБ. Сильный нагрев батареи, особенно в летнее время, губительно сказывается на ее дальнейшей работе. Уже при 37-40 градусах жидкость может потемнеть и дать осадок, поэтому следует избегать перезарядки аккумулятора и превышении рекомендованного периода зарядки.
  • Аккумулятор сильно «сел». Такие состояния также губительны для нормальной работы батареи. Не стоит допускать полного разряда, ведь в этом случае электролит также может изменить прозрачность.

Значение имеет также и то, в каких объемах произошло потемнение раствора. Если речь идет об одной секции, проблему решить довольно просто. В случае если раствор потемнел сразу во всех отсеках, также будут наблюдаться сбои в работе, либо полный отказ АКБ.

Как уберечься и насколько хватает АКБ

Ребят в среднем срок работы хорошего аккумулятора около 5 лет! НУ «фуфлыжного» не меньше трех. После этого срока проявляется деградация пластин – сцльфатация, от этого не уйти. Но даже через пять лет АКБ можно спасти, просто сделав ему десульфатацию, у меня знакомый катается уже около 8 лет на 1 аккумуляторе, просто каждые три года восстанавливает ему емкость специальным зарядным устройством.

Однако стоит отметить не всегда этот процесс удается, не всегда, получается, восстановить емкость, потому как могут быть внутренние не обратимые последствия, например разрушение пластин. Но попробовать всегда стоит, скоро расскажу как.

Сейчас полезное видео, смотрим.

НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

Как поступить если электролит коричнево цвета в аккумуляторе Описания, разъяснения Статьи

После того как «пакет» собран его монтируют в пластиковую банку источника питания, виливают в средину электролит(смесь дистиллированной воды — шестисот тпять и серной кислоты – тридцать пять процентов. Пластины взаимодействуют с кислотой и водой — могут скапливать или отдавать зарядку.

ГУБИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СРЕДИНЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ.

В частности, источник питании достаточно нестабильное устройство. Если вы отчего-то расстраиваете в циклах заряда – разряда, или температурных показаниях. Источник питания без труда может достаточно стремительно поломаться. Вот вам парочка пунктов, какие могут навредить вашему источнику питания.

ИТАК:

  • Крепкие разряды. Вызывают сульфатацию пластин АКБ
  • Перезаряжение. Может вызывать крошение деятельной массы
  • Недостаток электролита. Если случается оголение активной массы пакета, это также может спровоцировать осыпание
  • Малые температуры. Если ваш автомобильный источник питания сел, то он тривиально застынет и этим повредит и корпус, и пластины
  • Огромные температуры. Очень высокие температуры в летний период времени, а внутри возле двигателя может быть до + 70 градусов и это тоже провоцирует сульфатацию пластин аккумуляторной батареи.

Данные процессы не являются ни для кого не секретом, однако если брать, например, AGM или GEL источники питания, то у них есть абсолютно другие показатели какие могут повредить ее. Вследствие этого необходимо, четко разуметь какой вид вы приобретаете и какой ему необходим сервис. Проводить это необходимо еще тогда, когда вы только смотрите на АКБ, дабы потом не было обидно за выброшенные деньги.

ПО КАКИМ ПРИЧИНАМ ПОЯВЛЯЕТСЯ КОРИЧНЕВЫЙ НАЛЕТ

Как раз, сейчас ответ на главный вопрос этой статьи — а именно почему же проявляется коричневый осадок.

Также при процессе заряжения пластины могут изменять цвет, так например— на «плюсовых» появляться немного коричневатый налет. А вот на «минусовых» –появляться темный, я бы даже выразился черный налет. Это даже нормально, как бы там ни было данный налет не может быть сильным и к тому же крошиться.

Крошение активной массы сличается как правило по одной причине – это продолжительный перезаряд аккумулятора, большим током. Активное вещество начинает выпадать в электролит, то есть простыми словами от плюсовых пластин отбиваются частички и выпадают в электрохимическую жидкость. Вследствие этого появляется коричневый цвет и электролит делается не прозрачный.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ В ТАКОЙ СИТУАЦИИ?

Как правило, на сайтах, можно увидеть такое – был коричневый электролит, плотность 1,15 (ну или скажем 1,17), зарядил до 1,27г/см3, стало все нормально, коричневый цвет ушел.

Но он никуда не делся, он травильное осел на дно банки и размещен там в виде осадка. Активная масса с плюсовой пластины уже осыпалась и возродить назад ее уже не выйдет. Это поистине вредно, для вашего источника питания!

Остается питать доверие, что орошение не такое стальное и что ваш автомобильный источник питания будет функционировать еще долгое время, поскольку масса может крошиться несильно, а может вовсе разрушится плюсовая пластина

Как определить сульфатацию

Хочется поговорить – а как определить этот процесс в АКБ? Конечно, уже немного затронул сверху, но здесь подведу своеобразный итог!

Если у вас обслуживаемый аккумулятор, то есть сверху пробки, которые откручиваются, вам нужно заглянуть на пластины. Если они покрыты светлым налетом, бело – коричневым, значит, процесс запущен и процветает.

  • При зарядке батарея начинает очень быстро кипеть, температура электролита очень быстро повышается. Скажем за 30 минут, полный заряд и кипит.
  • После полного заряда АКБ, он не запускает двигатель, а обычная лампа (скажем от передней фары) сажает его под ноль, за 5 – 10 минут
  • Емкость батареи катастрофически падает. После замеров, выдает примерно 10 – 40% от общей емкости. То есть у вас скажем 60 Ам*ч, а осталось 6 – 24 Ам*ч, да и 30 – 40 Ам*ч, также мало!
  • Частое вскипание электролита и как следствие белый налет. Если постоянно образуется на батареи автомобиля (вы вытираете, но он снова проявляется), стоит задуматься, проверить емкость.

Вот это собственно основные «приметы», как правило, владельцы замечают их после того как двигатель не запускается.

Почему кипят банки и нормально ли это

ДА это вполне нормально, это показывает нам, что батарея заряжена, поэтому и начинается газовыделение. Под воздействием электрического тока вода начинает распадаться на летучий водород и кислород, они поднимаются вверх в виде пузырьков. Нужно отметить, что этот газ очень взрывоопасный – если на него попадет искра или рядом будет открытое пламя, то запросто может произойти взрыв аккумулятора, мало не покажется.

Если пошли пузырьки, то это горит нам что пора снимать батарею с зарядки, перезаряд также ничего хорошего не принесет – интенсивность бурления будет только нарастать, уровень воды в «банках» будет стремительно падать, так как из электролита уходит вода. Далее оголяться пластины (которые должны быть полностью погружены в электролит) они начнут разогреваться и после возможно их разрушение.

Некоторые автолюбители специально доводят батарею до газовыделения, все дело в том что – таким образом можно повысить плотность электролита – «догнать» его до нужного значения. Ведь вода выкипает, а кислота остается — таким образом, плотность увеличивается.

Поэтому дождаться пузырьков можно, но без фанатизма, давайте малые токи иначе кипеть будет интенсивно, что реально может разрушить ваш АКБ.

Измерение плотности электролита

От плотности имеющегося в банках электролита напрямую зависит способность аккумулятора принимать заряд. Плотность замеряется только у полностью заряженного устройства, простоявшего пару часов в состоянии покоя при температуре около 25 градусов по Цельсию. Если замерять сразу после зарядки, показания окажутся завышенными.

Плотность измеряется в граммах на кубический сантиметр и при нормальном климате должна составлять 1,25-1,27 г/см3. В более холодных регионах ее повышают до 1,29 г/см3. Соответственно, уровень плотности в теплых регионах может быть на 0,01 ниже.

Измерить показания плотности можно самостоятельно, используя для этого специальный прибор – денсиметр. Он представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится ареометр. К ней присоединяется пластиковая трубка с одной стороны и резиновая груша – с другой. Для замера необходимо немного приоткрыть банку с электролитом, погрузить в нее пластиковый конец трубки и нажатием на грушу зачерпнуть немного электролита. Аэрометр покажет плотность. Подобным способом можно проверить плотность у обслуживаемой модели аккумуляторов.

Чтобы проверить данный показатель у необслуживаемого аккумулятора, который не предоставляет доступа к имеющемуся электролиту, достаточно посмотреть в специальное окошко. При нормальном уровне плотности в нем должен быть виден зеленый индикатор. При понижении плотности индикатор станет черным.

Если плотность электролита ниже нормы, это не обязательно говорит о том, что нужно его доливать. При кипении аккумулятора из жидкого состава может выпариваться только вода. Сера остается в составе, однако может скопиться вокруг свинцовых пластин, приводя к сульфатации. Если процесс еще не очень запущен и лишь небольшая часть кристаллов серы скопилась у нижнего края пластин, исправить ситуацию можно, проведя несколько циклов заряда/разряда аккумулятора.

ВАЖНО! Заливать электролит можно только в том случае, если он был пролит по неосторожности или случайности. При этом важно, чтобы плотность и температура двух составов полностью соответствовали друг другу

Причины сульфатации

Низкие температуры. Сама по себе низкая температура не влияет на процесс сульфатации, но она влияет на весь автомобиль в целом. Для запуска нужно много энергии, а холодный АКБ хуже заряжается, то есть он по сути не получает нужной «порции» заряда. Вот вам и спровоцирован процесс. Усугубляют ситуацию короткие поездки, например работаете в 15 минутах от дома, за это время двигатель прогреться толком не успеет, я уже молчу об АКБ! Поэтому зима, «реальный убийца» аккумуляторов.

  • Высокая температура. Да, да не удивляйтесь — она тоже ничего хорошего не несет! Все дело в том, что летом под капотом все 60 – 70 градусов! При таких показателях ускоряются все процессы, также и процесс сульфатации пластин, особенно сильно, если батарея немного разряжена. При таких экстремальных температурах, происходит оседание и закупоривание кристаллами рабочих поверхностей.
  • Добавление концентрированного электролита или кислоты. Если вы определили что сульфатация у вас уже есть, и пытаетесь «растопить» кристаллы, повышая плотность электролита, путем добавления чистой кислоты или «концентрата» электролита (обычно плотностью в 1,4 – 1,45 г/см3), то у вас ничего не получится. А наоборот, вы еще больше усугубите эти процессы! Не делайте так.
  • Долгое хранение в недозаряженном состоянии. Аккумулятор со временем имеет свойство разряжаться, даже если вы поставите на долгое хранение полностью заряженный вариант, скажем на полгода или даже год, он потеряет уже 30% заряда через 4 – 6 месяцев и до 50 – 60% через год (я сейчас говорю про кислотные АКБ). Так вот, сульфат образовывается, а его никто не удаляет, заряда то НЕТ! Кристаллы начинают что говориться «твердеть», и чем дольше вы его не заряжаете, тем больше вероятность критической сульфатации.

Как ни крути, но деградация АКБ, происходит практически всегда, от сульфатации очень сложно уйти, даже если вы все правильно делаете, летняя жаркая погода сделает свое дело! После лета, желательно замерить остаточную емкость аккумулятора, и при необходимости сделать десульфатацию.

Мутный электролит в аккумуляторе — FordLab все об автомобилях марки Форд.

Мутный электролит

Внутри нового аккумулятора находится прозрачный электролит, когда этот активный материал больше не может поддерживать разрядный ток, батарея «умирает». Обычно батарея «стареет», когда активный положительный материал пластины теряется (или отслаивается) из-за нормального расширения и сжатия, которое возникает во время циклов разряда и заряда. При потере емкости может появится коричневый (бурый) цвет, называемым шламом или «грязью», который накапливается в нижней части корпуса. Вот давайте и поговорим о мутном электролите, как его предотвратить и устранить.

Почему электролит мутный

Самой распространенной причиной помутнения электролита,- банальное попадание грязи. Причина банальная, но при попадании внутрь грязи работоспособность аккумулятора ухудшиться и потребуется его замена.

Лучшие акб

Мутный электролит может появиться из-за доливания дистиллята. При добавлении дистиллята с неправильным содержанием хлора и железа приведет к мутному оттенку. Мы не рекомендуем брать плохого качества дистиллят,а с электролитом вообще не связывайтесь (в нем может быть неправильный состав/плотность).

Если выше описанные причины не относятся к вашей ситуации,то он мог помутнеть из-за перезаряда. При перезаряде происходит процесс осыпание намазки с пластин, осадок которой и дает бурый цвет.Перезарядка может быть из-за плохой зарядки АКБ, а так же батарея не успевает восстановиться от поездок или из-за повышенной/пониженной температуры. В летнее время мутный оттенок появляется из-за сильного нагревания, а зимой частой причиной является оттаивание батареи.

Читайте где найти код магнитолы форд фокус 2

ВНИМАНИЕ! Нельзя заливать обычную воду в АКБ. В обычной воде содержатся всякие примеси и металлы

Серый оттенок

При такой ситуации в вашей батареи находится много нерастворимых сульфатов. Вам нужно полностью зарядить аккумулятор и цвет должен восстановиться.

Восстановление электролита

Да. Его можно восстановить, правда не всегда. Перед восстановлением электролита нужно найти причину его помутнения. В лучшем случае, при сером оттенке, Вам нужно будет только его зарядить, а в некоторых случаях поможет покупка нового АКБ.

Процесс замены электролита

Подведем итоги

Как видно, мутный или серый электролит не всегда является признаком окончательного выхода из строя аккумулятора без возможности его восстановления. В этом случае нужно комплексно подойти к вопросу обслуживания, то есть промыть секции, залить свежий электролит по уровню, откорректировать плотность. Далее нужно правильно зарядить АКБ.

Если же отмечено почернение электролита в одной или нескольких банках, а также напряжение низкое или отсутствует, тогда это говорит об активном осыпании пластин. По ряду причин лучше не тратить время на попытки восстановления такой батареи, так как даже в случае достижения положительных результатов нет никакой уверенности в том, что устройство будет дальше нормально работать продолжительный срок (особенно в условиях низких температур).

Получается, если серый электролит еще не так критичен, черный электролит в банках уже является весомым основанием, чтобы сдать имеющуюся батарею в утиль и приобрести новый аккумулятор. Также отметим, что если имеются проблемы с генератором в самом автомобиле или при постановке на зарядку от ЗУ батарея заряжается неправильно, тогда новая АКБ достаточно быстро выйдет из строя.

Мутный электролит в аккумуляторе: Причины и Что делать


Ресурс качественной аккумуляторной батареи от надежного производителя составляет не менее 5 лет. Но нередко случается ситуация, когда проблемы с автомобильным источником питания возникают значительно раньше указанного срока. Становятся заметны признаки ускоренного износа аккумулятора – существенно упала емкость, потемнел электролит, снизилась плотность кислотного раствора. Каковы причины подобных изменений и что нужно сделать для восстановления, рассказывается в данном материале.

Какого цвета должен быть электролит

Прежде чем приступить к выявлению неисправности необходимо узнать какого цвета должна быть эталонная смесь серной кислоты и дистиллированной воды, используемая в современных аккумуляторных батареях. Как известно, вода является прозрачной жидкостью, концентрированная серная кислота также не имеет цвета и запаха.

При смешивании кислоты с водой образуется бесцветная жидкость, поэтому если происходит окрашивание этой смеси во время эксплуатации батареи, то причиной этому явлению являются вещества входящие в состав внутренних пластин.

Понятие о качественном электролите

Прежде чем делать какие-то выводы о состоянии аккумулятора, нужно разобраться, какой цвет считается нормальным. Исходя уже из этого, станет ясно, действительно ли в АКБ есть проблемы.

В АКБ используется смесь на основе чистой дистиллированной воды и серной, но вовсе не соляной, кислоты, смешанных в определённых пропорциях.

Дистиллированная вода цвета и запаха вполне закономерно не имеет. У концентрированной подготовленной кислоты цвет также отсутствует, плюс имеется едва уловимый запах.

Смешивая эти компоненты, ситуация никак не меняется. Поэтому электролит в своём нормальном состоянии остаётся бесцветным, лишённым яркого запаха, жидкостью.

Если же в процессе обычной эксплуатации или во время зарядки аккумулятора окрас смеси меняется, это говорит о наличии тех или иных проблем. Необходимо понять, чем обусловлено изменение цвета и как устранить такую неисправность.

Причины, по которым темнеет электролит

Причин, по которым происходит окрашивание кислотной жидкости в тёмные оттенки, может быть несколько. Наиболее часто к изменению цвета смеси приводят следующие поломки:

  1. Разрушение заливной пробки, неплотное её закручивание или другого вида не герметичность корпуса. Изменение цвета электролита в этом случае обусловлено попаданием внутрь батареи грязи, смазки или охлаждающей жидкости.
  2. Добавление в аккумулятор некачественной дистиллированной воды. Чтобы восстановить уровень в обслуживаемой батарее, во время эксплуатации в летнее время, водителю приходится довольно часто доливать воду в банки аккумулятора, поэтому вместо дистиллированной воды, по ошибке, может быть залита вода из-под крана. Также подобная ситуация может произойти при обслуживании батареи начинающим водителем. От приобретения некачественной смеси серной кислоты и воды в магазине тоже никто не застрахован.
  3. Покупка некачественной АКБ, а если аккумулятор поставлялся в сухозаряженном состоянии, то неудовлетворительного качества кислотной смеси. В любом случае, приобретать такой товар лучше в проверенных местах.
  4. Сильный перегрев батареи во время зарядки также может привести к изменению цвета электролита. Причиной возникновения перезаряда батареи могут быть различными, но обычно это неисправность реле-регулятора либо зарядного устройства работающего от электрической сети. Неправильный уровень зарядного тока, а также слишком длительная зарядка.
  5. Глубокий разряд батареи тоже приводит к изменению цвета кислотной смеси. Чтобы исключить вероятность возникновения сильного разряда, необходимо внимательно следить за отсутствием включенных потребителей электроэнергии, когда автомобиль находится на стоянке.

Зная основные причины изменения цвета жидкости, можно попытаться предупредить возникновение неисправности батареи.

Из-за чего меняется цвет электролита

Если вы заметили, что при зарядке в аккумуляторе электролит становится мутным, это повод задуматься о возможных причинах, а также запланировать в своём бюджете покупку нового стартерного источника питания. Увы, но довольно часто изменение цвета является серьёзной причиной, устранить которую не получится.

Появление мутного, серого или чёрного электролита в аккумуляторах также зависит и от типа батареи. Если это необслуживаемая АКБ, причина будет всего одна. Для обслуживаемых батарей список потенциальных виновников помутнения расширяется.

Все причины, почему в аккумуляторе появляется мутный электролит после или во время зарядки, можно разделить на две категории. Это лёгкие и серьёзные.

К условно лёгким причинам относят:

  1. Проникновение загрязнений внутри. Вполне возможно, что электролит потемнел, поскольку при зарядке аккумулятора он начал смешиваться с грязью, оказавшейся там по вине автомобилиста. К примеру, пробки аккумулятора были открыты, и через них попала какая-то грязь. Такое происходит не часто, но и исключать этот вариант нельзя.
  2. Недистиллированная вода. Из-за экономии или от безвыходности дистиллированную воду порой меняют на обычную водопроводную, питьевую. Очистка воды фильтрами, кипячением не даёт возможности удалить из состава все соли, металлы и примеси. В итоге рабочая жидкость становится мутной.
  3. Низкое качество электролита. Ещё одна вероятная причина, из-за которой электролит в аккумуляторе стал чёрный или мутный. Всё дело в самой смеси, которая изготовлена с нарушением технологии, является банальной подделкой, либо срок годности давно вышел.

Вот почему в аккумуляторе может появиться тёмный электролит. Но это лишь условно лёгкие причины, поскольку в их случае вернуть к жизни АКБ можно. Достаточно просто слить некачественную жидкость и залить новую.

Практика показывает, что чаще всего автомобилисты сталкиваются именно со сложными, серьёзными причинами. К их числу можно отнести такие ситуации:

  1. Перезаряд аккумулятора и повышение допустимых температур. Одна из основных причин, почему во время зарядки в аккумуляторе внезапно потемнел электролит. Когда жидкость перегревается, может произойти изменение характеристик и цвета состава. Такое происходит уже при 40 градусах Цельсия. Это ведёт к активному разрушению и осыпанию пластин. Частицы смешиваются с прозрачной жидкостью, и она становится уже не такой прозрачной.
  2. Глубокий разряд. Как и в случае с перезарядом, разряд ведёт к активации процессов разрушения пластин со всеми вытекающими последствиями.
  3. Замерзание. Когда на улице сильный мороз, а батарея посажена, электролит может замёрзнуть. Это обусловлено тем, что в такой ситуации плотность кислоты снижается, а вода не может выдерживать низкие температуры. Лёд расширяется, разрушает пластины. При оттаивании частицы свинца перемешиваются с рабочим составом и образуется соответствующий цвет.

Подводя итог, можно сказать, что основная причина помутнения заключается именно в осыпании пластин. Это необратимый процесс.

Понимая теперь, что значит, когда при зарядке автомобильного аккумулятора находящийся внутри электролит вдруг помутнел, нужно разобраться с возможными дальнейшими действиями.

Что делать если мутный электролит

Если профилактика поломки не принесла желаемого результата и электролит в одной банке или во всех значительно помутнел, то в зависимости от цвета жидкости выполняются определённые действия для восстановления работоспособности АКБ.

Электролит серого цвета

Если кислотная смесь приобрела серый оттенок, то наиболее вероятной причиной изменения цвета жидкости является сильный разряд аккумулятора. Для восстановления работоспособность батареи рекомендуется аккуратно слить электролит и залить новую кислотно-водную жидкость.

После чего произвести циклический заряд аккумулятора, рекомендованным заводом-изготовителем напряжением и током.

Мутный электролит

Если электролит стал мутным, то наиболее вероятной причиной является использование некачественной кислотной смеси или в банку по ошибке была залита обычная водопроводная вода. Если изменение цвета наблюдается во всех банках, то возможно была приобретена некачественная АКБ.

Во многих случаях, при наличии мутного электролита в банках полностью восстановить работоспособность батареи удаётся в результате замены кислотной смеси и полного заряда аккумулятора.

Коричневый электролит

Коричневый цвет электролит приобретает при сильном перезаряде батареи. Также такое изменение может наблюдаться при сильно оголённых пластинах во время стандартной зарядки аккумулятора.

Если оттенок кислотной жидкости имеет не слишком насыщенный цвет, то после добавления необходимого количества кислотной смеси в проблемные банки, удаётся практически полностью восстановить работоспособность АКБ. Если коричневый цвет более тёмный, то потребуется заменить электролит на новый и снова зарядить батарею.

Чёрный электролит в аккумуляторе

Если кислотная жидкость внутри банок приобрела чёрный цвет, то, скорее всего, АКБ нужно будет заменить. Электролит становится чёрным, когда пластины разрушаются, и на дно банок осыпается свинец, который и окрашивает жидкость в тёмный цвет.

Если такой признак неисправности АКБ наблюдается только в одной банке, то можно попытаться заменить в ней электролит. В этом случае возможно частичное восстановление работоспособности элемента электрического тока, но только при условии отсутствия короткого замыкания между пластинами.

Почему темнеет рабочая жидкость батареи?

Аккумуляторный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды с концентрированной серной кислотой. Изначальный цвет обеих жидкостей – прозрачный, таковым он остается и после перемешивания. Находясь внутри исправного источника питания, раствор не меняет природный окрас и продолжает оставаться прозрачным.

Справка. Если заглянуть в работоспособный обслуживаемый аккумулятор через одну из открытых пробок, можно увидеть свинцовые пластины – чистый электролит вполне позволяет это сделать.

Когда раствор серной кислоты мутнеет либо становится черным, налицо неисправность аккумулятора, связанная с нарушением структуры пластин. К сожалению, подавляющее большинство автолюбителей обращают внимание на цвет жидкости после проявления более осязаемых признаков – неожиданной разрядки батареи, выкипания и так далее.

Если электролит в аккумуляторе приобрел мутный оттенок или почернел, нужно рассматривать следующие причины:

  • началось осыпание свинцового наполнителя с пластин, на ранней стадии жидкость мутнеет, а затем чернеет;
  • внутрь обслуживаемого источника питания попала грязь, вызвавшая появление мутного осадка;
  • владелец авто случайно долил в банки обычную воду, некачественный дистиллят либо электролит неизвестного происхождения;
  • перегрев батареи;
  • пластины получали чрезмерное напряжение зарядки в течение длительного периода (так называемая перезарядка).

Грязь в аккумуляторной батарее – довольно редкая причина, вызывающая потемнение раствора. Нужно сильно постараться, чтобы занести посторонние частицы в электролитическую жидкость. На необслуживаемых изделиях попадание грязи практически исключено.

Помутнение вследствие доливки неправильного раствора, перегрева либо перезарядки встречается гораздо чаще. В первом случае химическая реакция провоцирует выпадения осадка из посторонних включений, который плавает в электролите и создает помутнение. Перегрев может возникать из-за неисправности автомобильного генератора и регулятора напряжения, а также при зарядке аккумулятора мощным самодельным устройством.

Справка. Максимально допустимая температура электролитической жидкости в процессе работы батареи – 40 °С. При нагреве свыше указанной величины раствор начинает терять химические свойства и мутнеет.

Почему появляется мутный электролит при зарядке

Если электролит потемнел во время зарядки, то практически всегда причиной изменения цвета жидкости является неправильно выставленное значение уровня тока на зарядном устройстве. Аккумуляторы для легковых автомобилей рекомендуется заряжать током не более 10 процентов от номинальной ёмкости устройства.

Заряжать батарею следует в течение 10 часов, поэтому к помутнению кислотной жидкости может привести и оставление подключённого ЗУ на более длительный промежуток времени.

Остались вопросы по мутному электролиту или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.

Как решить проблему

Прежде всего осматривается раствор во всех банках. Субстанция бывает черной, мутной или даже серой.

Следующий шаг — определение, в каких банках проблема — во всех или в определенных. После диагностики решается сама проблема.

Раствор помутнел во всех банках

Существуют две причины. Первая — использование некачественного раствора. Чтобы решить проблему, нужно всего лишь заменить жидкость на качественную. Для этого вылейте старую, залейте новую рабочую жидкость.

Если проблема не решилась, то виновата вторая причина — не дистиллированная вода.

Раствор снова заменяется, только с использованием дистиллята.

Раствор серого цвета во всех банках

Самая частая причина — глубокая разрядка. Серый цвет — признак выпадения осадков в виде кристаллов солей. Если после зарядки раствор не стал чистым, прозрачным, то нужно его заменить на новый.

Электролит помутнел, почернел в определенных банках

Если жидкость стала черного цвета в одной банке, а с остальными все хорошо, то проблема решается манипулированием только с поврежденной.

Сначала диагностируется точная проблема. Для этого желательно с помощью тестера узнать, какое напряжение выдает эта баночка. Допустимое напряжение — 2—2,1 В. Часто при таких симптомах напряжение либо слабое, либо полностью отсутствует.

Это означает одно — повреждение и осыпание пластин. Причины, почему это происходит, описаны выше.

Цвет меняется из-за выпадения свинца. Свинец придает веществу черный цвет. В этом случае уже мало что поможет. Придется идти в магазин и покупать новый аккумулятор.

Вредные советы

В интернете полно советчиков, которые дают нелепые решения проблем, и гуляет несколько мифов. Ни в коем случае нельзя их придерживаться, потому что такие советы способны добить АКБ.

Вот некоторые из них:

  1. Использовать снег вместо дистиллята. Снег не является дистиллированной водой. Добавление его в электролит вызывает поломку.
  2. При выпадении осадков свинца вылейте электролит, промойте банку водой и залейте новое вещество. Это практиковалось в прошлом веке. Современные банки АКБ имеют плотно расположенные электроды, на которых натянуты пакеты-отделители. Из таких баночек откачать жидкость с осадком свинца невозможно. Кусочки не пройдут через электроды.
  3. Некоторые сайты продают так называемые модификаторы. По заявлению производителей, средства с легкостью очищают электролит, и продлевают жизнь батареи. Но эти аппараты — то же самое, что и технологии, уменьшающие расход топлива. Они не работают.

Вопрос-ответ

Генератор. Обеспечивает питание потребителей электроэнергии и полный заряд батареи при исправном состоянии, достаточном времени работы двигателя и движения автомобиля. Износ щёток, коллектора, неисправность выпрямительного блока, ослабление креплений соединительных проводов, ослабление натяжения ремня привода генератора создают условия недозаряда либо полного разряда батареи.

Регулятор напряжения. Обеспечивает заряд батареи при установленном изготовителем значении напряжения. Неисправность регулятора напряжения может создавать либо недозаряд батареи (вплоть до полного разряда), либо чрезмерный перезаряд (высокая температура и интенсивное «кипение» электролита), приводящее к ускоренному разрушению решеток положительных электродов вследствие электрохимической коррозии и электролитическому разложению воды из электролита.

Стартер. Потребляет электроэнергию батареи для прокручивания вала двигателя при пуске. При наличии неисправности пуск может не осуществиться, стартер не включается. При замыкании в пусковом реле (силовых контактах) может быть ток утечки, способствующий разряду батареи (до отказа).

Провода,промежуточные реле, соединяющие источники тока и потребители электроэнергии. Обеспечивают функционирование изделий и подзарядку батареи в заданных режимах. Повреждение изоляции проводов, ослабление точек крепления, окисление в местах присоединения могут создавать аварийные ситуации (возгорание), снижать состояние заряженности батареи до полного разряда. Повреждение «массового» провода может привести к отказу пуска двигателя при исправных батарее и стартере.

Предохранители. Обеспечивают питание потребителей электроэнергии в заданном режиме. Неисправности, окисленность в местах контакта нарушают режим работы включенных изделий. Повышенная окисленность предохранителя в цепи заряда батареи приводит к снижению её заряженности (периодическое загорание сигнальной лампы на щитке приборов). 

Выключатель зажигания. Обеспечивает работу потребителей электроэнергии. При износе контактной группы возможна самопроизвольная остановка двигателя, отказы в пуске двигателя, повышенный саморазряд батарей.

Розыгрыш аккумулятора «АКОМ» в России — CARobka.ru

В Тольятти открылся новый Торгово-сервисный центр «АКОМ». В честь этого события среди автолюбителей города стартует творческий конкурс. Читайте, участвуйте, выигрывайте.


Торгово-сервисный центр соответствует современным стандартам обслуживания и качества товара.

Вот и подошла к завершению зима, испытав на прочность не только людей, но и их авто. Для многих она стала испытанием, заставив задуматься над старой русской поговоркой: «Готовь сани летом…».

Признаться, некоторые автолюбители сильно разочаровались в своих аккумуляторах в момент, когда ехать нужно, а авто не заводится. Другая часть автовладельцев отметили качество аккумуляторов, стоящих под капотом их автомобиля. Надежность и стабильность аккумуляторов завода «АКОМ».


Специалисты центра прошли обучение на заводе «Аком», получив знания и обязательную сертификацию.

Имя «АКОМ» уже не первый год ассоциируется с качеством, надежностью и адекватной ценой. И вот новое открытие завода – официальный торгово-сервисный центр «АКОМ». Основная особенность центра – специалисты, которые прошли обучение на заводе «АКОМ» и готовы дать квалифицированные советы по подбору аккумулятора для вашего авто и его эксплуатации. Кроме того, здесь можно провести диагностику батареи и выявить проблемы в электрике автомобиля.

Центр готов также предложить услуги автосервиса и шиномонтажа.

Но это не все! В честь открытия торгово-сервисный центр «АКОМ» дает старт акции: «Сам я пользуюсь АКОМом и советую знАКОМым!»

Все желающие смогут принять участие в акции, написав свою историю использования аккумуляторов завода «АКОМ». Итоги будут подводиться каждые 10 дней. Автор самой интересной истории будет награжден аккумулятором «АКОМ».


Напиши лучшую историю про свой аккумулятор и получи новенькую АКБ в подарок от «АКОМ». Смелей!

Советуйте друзьям, коллегам, знакомым, участвуйте в конкурсе и получайте подарки от Торгово-сервисного центра «АКОМ». Пишите свои истории в комментариях к публикации. 

Адрес Торгово-сервисного центра: г. Тольятти, ул. Ленина, д. 44, строение 3. Телефон: 8 (8482) 61-43-01.

Как продлить жизнь аккумулятора зимой (и когда его менять)

Категория: Секреты автомобилей.

Зима — время тяжелых испытаний для АКБ. Низкая температура снижает емкость аккумулятора, а поездки в городском цикле не дают генератору нормально зарядить батарею.

Другая причина, по которой аккумулятор разряжается быстрее зимой — его энергия идет на многочисленные потребители вроде обогрева окон и сидений, зеркал или системы навигации. Не будем забывать и о свете фар и работе аудиосистемы.

  • В результате даже при температуре в 0 градусов на улице, АКБ по факту располагает только 80% своей емкости. При температуре — 10 градусов — уже только 70%.

Добавим к этому фактор коротких поездок и потребителей, на обслуживание которых приходится тратить емкость батареи — и получим реальный риск не завести двигатель в мороз. Ведь на это мероприятие АКБ тратит примерно половину своего заряда, и только после запуска в качестве источника напряжения тока в бортовой сети вступает в работу генератор.

Как позаботиться о АКБ зимой: план действий

 регулярно проверять состояние батареи 

Чтобы внешне оценить состояние батареи, не нужно полностью вынимать ее, как в автосервисе. Просто каждый раз, открывая капот, чтобы проверить уровень масла или долить антифриз, обращайте внимание и на корпус аккумулятора: на нем не должно быть потеков и грязи.

Трещины на корпусе — признак того, что батарею нужно менять.

  • Если у вас необслуживаемая батарея с индикатором состояния электролита, регулярно проверяйте его.

 контролировать уровень электролита 

Так как обслуживание АКБ сопряжено с определенными рисками, лучше доверить проверку и доливку электролита в обслуживаемых АКБ специалистам автосервиса. При снижении уровня и сохранении нормальной плотности электролита, можно долить дистиллированную воду.

  • Помните, что автомобильный аккумулятор — это свинцово-щелочная батарея, и при всех работах тщательно защищайте руки (резиновые, латексные или неопреновые перчатки) и глаза (защитные очки).

 проверять и чистить окислившиеся клеммы 

Окислы, которые выглядят как голубой, зеленоватый или пепельно-белый налет на клеммах, приводят к утечке тока и сокращают срок службы батареи.

Хотя бы раз в 2-3 месяца снимайте пластиковое покрытие АКБ и смотрите на состояние клемм. При образовании налета — чистите контакты наждачной бумагой или специальным средством.

  • Для очистки клемм можно применять содовую пасту: смешать 2-3 ст. л соды и 1 ст. л. воды, нанести старой зубной щеткой на контакты, убрать налет и, промыв теплой водой, вытереть насухо тканью. А после нанести на клеммы технический вазелин или специальную защитную смазку.

 избегать поездок на короткие расстояния 

Важный совет, который поможет продлить жизнь вашей батарее — старайтесь не ездить зимой на короткие дистанции.

Вы потратите на запуск половину емкости АКБ в мороз, а для адекватного восполнения заряда аккумулятора от генератора важно, чтобы двигатель работал минимум 20-30 минут.

Типичная ситуация из разряда «холодный пуск — недалеко до работы — машина день на морозе — вечером снова пуск — недалеко до дома» приводит к тому, что заряд АКБ не восполняется от генератора и только теряет и теряет свой заряд.  

  • Если на улице холодно, тем более старайтесь заводить мотор каждый день и ездить на машине не менее получаса — иначе за несколько суток простоя на морозе батарея может полностью разрядиться.

 заряжать аккумулятор 

Логическое продолжение обозначенной проблемы с поездками на короткие дистанции в городском цикле. Аккумулятор надо заряжать.

Для этого у вас есть три варианта:

  • хотя бы раз-два в неделю выезжать на трассу и проезжать приличную дистанцию (или круг по МКАД), чтобы генератор зарядит АКБ за это время;
  • найти сервис по зарядке батарей и за небольшие деньги пользоваться этой услугой по мере необходимости;
  • купить зарядное устройство для АКБ и разобраться в технологии его использования.

Основное требование к зарядному устройству — достаточный ток. Перед зарядкой нужно проверить уровень электролита (должен покрыть пластины).

  • Заряжать АКБ в домашних условиях нужно, строго соблюдая технику безопасности, в хорошо проветриваемом помещении.

 снизить число потребителей энергии 

Если в холодное время года вы ездите на автомобиле в городском цикле (постоянные пробки) и на короткие расстояния, постарайтесь оптимизировать процесс заряда АКБ от генератора, убрав все лишние потребители энергии.

Речь идет о том, чтобы частично отказаться от комфорта в пользу заряда аккумулятора. Например, отключать системы обогрева сидений и стекол сразу после того, как «и так сойдет», стараться не заряжать девайсы от прикуривателя, использовать минимальные обороты салонной печки и т.п.

  • Следите, чтобы в момент запуска двигателя зимой все электрические системы, включая свет, аудиосистему, салонную печку и кондиционер, были выключены — так вы облегчаете нагрузку для стартера и аккумулятора. Еще один секрет — выжать сцепление на МКП, перед тем, как заводить мотор.

 не откладывать замену АКБ 

Если состояние вашей батареи далеко от идеала, а менять ее вы не планируете, хотя бы перед ночными заморозками снимайте ее с автомобиля и заносите домой. В теплом помещении заряд не будет уходить, как на морозе, и утром его хватит на запуск двигателя.

Не пропустите признаки, что аккумулятор нуждается в замене:

  • электролит стал мутным, потемнел (видно при зарядке)
  • после зарядки батарея совсем не держит заряд
  • двигатель запускается плохо даже в теплую погоду
  • аккумулятору больше 3-5 лет
  • напряжение, измеряемое мультимером, меньше нормативного.

При выборе нового аккумулятора обратите внимание не только на ёмкость двигателя, но и на габариты батареи: длину, ширину и высоту отсека для установки.

О том, как правильно и безопасно «прикурить» автомобиль, узнаете здесь.

Качественные запчасти для вашего автомобиля предлагает наша разборка

Перейти к поиску 

Метки: Сезонное обслуживание, Обслуживание

Серная кислота : Ответы OSH

Вдыхание: Примите меры предосторожности, чтобы обеспечить собственную безопасность перед попыткой спасения (например, наденьте соответствующее защитное снаряжение). Вынести пострадавшего на свежий воздух. Сохраняйте состояние покоя в удобном для дыхания положении. Если дыхание затруднено, обученный персонал должен дать экстренную подачу кислорода. НЕ позволяйте пострадавшему двигаться без необходимости. Симптомы отека легких могут проявляться с задержкой. Немедленно позвоните в токсикологический центр или к врачу.Лечение требуется срочно. Транспортировка в больницу.

Контакт с кожей: Избегать прямого контакта. При необходимости наденьте одежду химической защиты. Быстро снять загрязненную одежду, обувь и изделия из кожи (например, ремешки для часов, ремни). Быстро и аккуратно промокните или смахните излишки химикатов. Немедленно промойте слегка теплой, слабо проточной водой в течение не менее 30 минут. НЕ ПРЕРЫВАТЬ ПРОМЫВКУ. Если это можно сделать безопасно, продолжайте промывать во время транспортировки в больницу. Немедленно позвоните в токсикологический центр или к врачу.Лечение требуется срочно. Транспортировка в больницу. Упакуйте в двойной пакет, запечатайте, наклейте этикетку и оставьте загрязненную одежду, обувь и изделия из кожи на месте происшествия для безопасной утилизации.

Попадание в глаза: Избегать прямого контакта. При необходимости наденьте химические защитные перчатки. Быстро и аккуратно промокните или смахните химическое вещество с лица. Немедленно промойте загрязненный глаз (глаза) чуть теплой водой со слабой струей в течение не менее 30 минут, удерживая веко (веки) открытыми. Если контактная линза присутствует, НЕ откладывайте промывание и не пытайтесь снять линзу.Нейтральный солевой раствор можно использовать, как только он будет доступен. НЕ ПРЕРЫВАТЬ ПРОМЫВКУ. При необходимости продолжайте промывание во время транспортировки в больницу. Следите за тем, чтобы загрязненная вода не попала в незатронутый глаз или на лицо. Немедленно позвоните в токсикологический центр или к врачу. Лечение требуется срочно. Транспортировка в больницу.

Проглатывание: Попросить пострадавшего прополоскать рот водой. Если рвота возникает естественным образом, наклоните пострадавшего вперед, чтобы уменьшить риск аспирации.Попросите пострадавшего снова прополоскать рот водой. Немедленно позвоните в токсикологический центр или к врачу. Лечение требуется срочно. Транспортировка в больницу.

Первая помощь Комментарии: Некоторые из рекомендуемых здесь процедур первой помощи требуют продвинутого обучения оказанию первой помощи. Все процедуры оказания первой помощи должны периодически проверяться врачом, знакомым с химическим веществом и условиями его использования на рабочем месте.


Электроосаждение Pb и PbO2 на графитовом войлоке в безмембранном проточном реакторе: метод изготовления облегченных электродных решеток для свинцово-кислотных аккумуляторов

Материалы (Базель).2021 окт.; 14(20): 6122.

Энрико Негро, академический редактор

Поступила в редакцию 25 августа 2021 г.; Принято 11 октября 2021 г.

Abstract

Одним из возможных способов уменьшения основного недостатка свинцово-кислотных аккумуляторов — массы — является замена тяжелых свинцовых решеток, которые могут составлять до половины общей массы электрода. Решетки можно заменить на легкий, химически инертный и проводящий материал, такой как графитовый войлок. Чтобы уменьшить площадь поверхности углерода, Pb/PbO 2 может быть электрохимически нанесен на графитовый войлок.Проточный реактор был применен для улучшения проникновения надлежащего покрытия волокон графитового войлока. Были испытаны три типа электролитов (ацетатный, нитратный и метансульфонатный) и две добавки (лигнинсульфонат и Тритон Х-100). Полученные композиционные электроды показали большую механическую прочность, до 5 раз меньшее удельное электрическое сопротивление и в сернокислых электролитах действовали как электроды Pb и PbO 2 .

Ключевые слова: свинцово-кислотные батареи, графитовый войлок, электроосаждение, облегченные электроды, проточный реактор, композитный электрод

1.Введение

Свинцово-кислотный аккумулятор (LAB) — одна из наиболее зрелых технологий электрохимического накопления энергии [1], которая используется в автомобилях уже более 100 лет. LAB по-прежнему популярны из-за надежной электрохимии, высокой пригодности к переработке и низкой цены [2], но значительно отстают с точки зрения плотности энергии и приема заряда [3]. Однако с ростом спроса на гибридные и электрические транспортные средства также возросли требования к автомобильным аккумуляторам. Теперь батареи должны быть в состоянии принимать высокие скорости заряда при торможении транспортного средства, быть легче, чем когда-либо, и работать в течение многих (не менее 4000) циклов в состоянии частичного заряда [4,5].Чтобы приспособить LAB для гибридных / электрических транспортных средств, исследователи ввели повышенное количество углеродных добавок в отрицательную активную массу. Эти графитовые или углеродные материалы могут увеличить прием заряда, уменьшить сульфатацию и улучшить характеристики при частичном заряде. Точные улучшения в значительной степени зависят от свойств углеродной добавки и количества, добавленного к электрохимически активной пасте [6,7]. Кроме того, есть предложения частично или полностью заменить отрицательный электрод LAB графитовым электродом, который может действовать как конденсатор в сценариях с высоким зарядом за счет снижения емкости [8].Последним применением углеродных материалов для LAB является замена традиционных тяжелых свинцовых сеток на легкие углеродно-графитовые листы, пеноматериалы, соты и т. д. [9,10,11]. Эти композитные электроды обещают меньший вес и лучшее восприятие заряда; однако при использовании повышенных количеств углеродных добавок в отрицательном электроде наблюдались реакции саморазряда и паразитного выделения водорода [12]. Электроосаждение тонкого слоя свинца или его сплава на сетчатом стекловидном углероде из перемешиваемого метансульфонатного электролита было предложено для уменьшения недостатков, упомянутых ранее [13].Для осаждения свинца можно использовать альтернативные электролиты, такие как ацетат [14] и нитрат [15]. Для повышения качества наплавленного слоя можно использовать добавку, например, лигнинсульфонат натрия или Тритон Х-100 [16].

Графитовый войлок (ГФ) является отличным материалом для изготовления композиционных электродов, поскольку он легкий, химически стойкий, обладает хорошей электропроводностью и достаточной механической прочностью [17]. Графитовый войлок по сравнению с углеродным войлоком был выбран из-за меньшего удельного электрического сопротивления, которое может быть до 6 раз ниже в зависимости от направления измерения [18].Электроды GF широко используются в электрохимии, например, в проточных батареях [19], топливных элементах [20] и носителях катализаторов [21]. Однако он еще не исследовался в качестве потенциального заменителя высокоплотных свинцовых сетчатых электродов и токосъемников для МАБ. Несмотря на то, что в литературе сообщалось о различных электрохимических модификациях GF, электроосаждение однородного слоя свинца по всей глубине GF затруднено из-за неоднородного распределения потенциала, способствующего осаждению материала на крайних волокнах.Одной из возможностей повышения гомогенности является использование проточного режима в реакторе с анодным и катодным процессами, разделенными ионообменной мембраной [22].

В этом исследовании был предложен упрощенный проточный реактор без протонообменных мембранных мембран для производства композитных электродов GF-Pb и GF-PbO 2 для использования в свинцово-кислотных батареях в качестве легких токосъемников. Проанализированы морфология, электрохимическая активность и механическая прочность полученного композиционного электрода.

2. Материалы и методы

Круглые электроды (диаметром 50 мм) для проточного реактора вырезали из листа GF толщиной 4,3 мм (Wale Apparatus, Hellertown, PA, USA). Реактор, использованный в этом исследовании (), был изготовлен специально для этого приложения. Он состоял из 4-х обработанных кусков ПТФЭ с резиновыми уплотнительными кольцами между ними для герметизации и 3-х электродов GF с рабочей площадью 20 см 2 каждый — катод посередине с анодами с обеих сторон. Для каждого электрода использовалась платиновая проволока для обеспечения превосходного электрического контакта.

Схема проточного реактора электроосаждения: 1 – основной перистальтический насос для реверсивной подачи электролита, 2 – вторичный перистальтический насос для откачки газов, 3 – корпус реактора из ПТФЭ, 4 – бак для электролита, 5 – графитовые войлочные электроды, 6 – блок питания .

Для обеспечения нулевого взаимодействия газа с поверхностью электрода при электрохимическом осаждении применялась система с двумя перистальтическими насосами. Основной насос обеспечивал обратимый поток через электроды GF с постоянной скоростью 120 мл мин -1 , тогда как вторичный насос с постоянной скоростью 60 мл мин -1 откачивал пузырьки газа вокруг катода ().В этой системе направление потока меняли каждые 5 минут времени электроосаждения путем реверсирования основного перистальтического насоса.

Были выбраны три типа электролитов () без добавок и с добавками Triton X-100 (Sigma Aldrich, Сент-Луис, Мичиган, США) или лигнинсульфоната натрия (Tokyo Chemical Industry, Токио, Япония). Нитрат свинца(II) (puriss. p.a., Реахим, Самара, Россия), азотная кислота (an. gr., Reachem, Братислава, Словакия), тригидрат ацетата свинца(II) (puriss. p.a., Реахим, Самара, Россия), уксусная кислота (англ.гр, Лах-Нер, Нератовице, Чехия), ацетат аммония (puriss. p.a., Реахим, Самара, Россия), оксид свинца(II) (puriss. p.a., VEB Laborchemie Apolda, Апольда, Германия) и метансульфокислота (ан. gr, Sigma Aldrich, Сент-Луис, Мичиган, США) использовали для приготовления электролитов. рН приготовленных электролитов измеряли с помощью рН-метра «Knick Portames ® 910» (Knick Elektronische Messgeräte, Берлин, Германия) с электродом «WTW SenTix 41» (Wissenschaftlich-Technische Werkstätten, Weilheim, Germany).

Таблица 1

Состав электролитов, используемых для электрохимического осаждения на стекловолокно.

PB (CH 3 COO) 2 0,5 м
Электролит Компонент 1 Компонент 1 Компонент 2 Компонент 2 PH PH
ACT CH 3 COOH 1 М СН 3 COONH 4 1 М 4,5 ± 0,55 м HNO HNO 3 0,1 м 0.0 ± 0.5
MSA PB (CH 3 SO 3 ) 2 0,5 м CH 3 SO 3 H 0,5 M 0,0 ± 0,5

Перед электрохимическим осаждением через реактор циркулировал 20% (по объему) раствор изопропанола (Lachema, Брно, Чехия) для смачивания ГФ. После откачки раствора изопропанола через реактор пропускали 300 мл дистиллированной воды, чтобы обеспечить вымывание всего изопропанола.Затем после удаления дистиллированной воды реактор заполняли соответствующими электролитами (около 200 мл). Электрохимическое осаждение проводили в потенциостатических условиях при 2,5 В в течение 1 часа. Ток регистрировали во время осаждения путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении резистора, которое затем преобразовывалось в ток с использованием закона Ома. Падение потенциала на резисторе регистрировали с помощью регистратора данных «PicoLog TC-04» (Pico Technology, Сент-Неотс, Великобритания). Общий заряд, прошедший через ячейку, рассчитывали по зарегистрированным данным.

После осаждения реактор откачивали от электролита и затем дважды промывали путем циркуляции 400 мл дистиллированной воды. Затем катоды и аноды вынимали из реактора и сушили в безвоздушных условиях в специальном контейнере (), который имел постоянный поток 1 л мин -1 газообразного азота (99,996%, Linde), при 60 °С в течение 2 ч. Эти условия особенно важны при сушке катодов для предотвращения окисления электроосажденного металлического свинца, которое быстро происходит при повышенных температурах и высокой влажности [23].Полностью высушенные образцы взвешивали на аналитических весах ACJ (Kern, Балинген, Германия).

Схема сушки образца в атмосфере азота: 1 – баллон с азотом, 2 – обогреваемая камера, 3 – медный змеевик для нагрева газа, 4 – сетка, 5 – образец модифицированного стекловолокна, 6 – сушильный контейнер из алюминия.

Рентгеноструктурный анализ (XRD) образцов после электроосаждения проводили на «Bruker D8 Advance» (Bruker Corporation, Биллерика, Массачусетс, США). Настройки машины: излучение CuKα и фильтр Ni с использованием 0.Шаги 02°, которые измеряют интенсивность в течение 0,5 с в диапазоне от 10,0° до 67,5°.

Морфологические исследования проводились с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Изображения были получены с использованием «Hitachi S-3400N» (Hitachi Group, Токио, Япония) при увеличении 1000×. Напряжение ускорения электронного пучка было установлено равным 15 кВ.

Для проведения электрохимических испытаний чистые и модифицированные образцы GF помещали в поликарбонатный держатель для образцов, который ограничивал площадь электрода до 0,125 см 2 . Для электрического соединения образцов использовали платиновую проволоку.Электрохимический анализ проводили с помощью потенциостата-гальваностата «BioLogic SAS SP-150» (Biolgic, Seyssinet-Pariset, Франция) с программным обеспечением EC-Lab ® v10.39. Для циклических вольтамперометрических испытаний использовали 38% сернокислый электролит. Эксперименты были записаны при частоте развертки 5 мВс -1 в диапазоне потенциалов от -0,8 до 0 В относительно насыщенного хлорсеребряного электрода для образцов, поляризованных отрицательно во время электроосаждения, и от 1,0 до 2,2 В относительно Ag/AgCl для образцов, поляризованных положительно.

Испытания удельного электрического сопротивления проводились на том же потенциостате-гальваностате BioLogic SAS SP-150 с использованием посеребренных зажимов (сопротивление которых измерялось отдельно) для контакта с образцами. Ширина образца 7 мм, расстояние между зажимами 15 мм. Сопротивление образцов рассчитывали с использованием инструмента линейной подгонки по данным экспериментов с линейной разверткой. Сопротивление цепи и зажима вычитали из полученных значений сопротивления, чтобы получить только сопротивление образца.Удельное электрическое сопротивление ρ рассчитывалось по следующей формуле:

где R — электрическое сопротивление образца, л — длина образца, А — площадь поперечного сечения образца.

Испытание на трехточечный изгиб было проведено для оценки механических свойств, таких как максимальное напряжение изгиба σ макс и модуль Юнга E в соответствии со стандартом ASTM D7264/D7264M-21. Для всех испытаний использовалась универсальная испытательная машина M500-50 CT (Testometric™, Рочдейл, Великобритания), оснащенная тензодатчиком 5 Н.Образцы размером 35 мм × 10 мм × 4,3 мм (длина × ширина × толщина) вырезали и помещали на держатель с расстоянием между точками опоры 30 мм. В упрощенном, более наглядном виде различия в механической прочности также наблюдались при размещении различных грузов (10 г, 50 г и 100 г) в центре испытуемых образцов.

3. Результаты и обсуждение

Электрохимические процессы, протекающие на поверхности анода и катода ГФ при электроосаждении в упомянутых выше кислых электролитах, содержащих ионы Pb(II), хорошо известны и подробно исследованы [24], и их можно описывается следующими уравнениями реакций:

Катодные процессы:

Pbaq2++2e-→Pbs основной процесс

2Haq++2e- → побочный процесс h3g.

Анодные процессы:

Pbaq2++2h3Ol→PbO2s+4Haq++2e− основной процесс

2h3Ol→4Haq++O2g+4e− побочный процесс.

Результаты после 1 ч электроосаждения при 2,5 В представлены в . Как видно из этих данных, при использовании добавок наблюдалось увеличение выхода по току электроосаждений Pb и PbO 2 при АКТ. Однако выход по току электроосаждений Pb и PbO 2 снижался при наличии добавок в NIT и MSA.В целом, MSA показал гораздо больший ток электроосаждения, следовательно, большее увеличение массы электродов. Это важно, потому что более высокий ток сократит время, необходимое для осаждения определенного количества материала, что ускорит весь процесс модификации. В ходе экспериментов по электроосаждению в АКТ с лигнинсульфонатом цвет раствора электролита изменился с исходного ярко-желтого на коричневый, что свидетельствует о побочных процессах, таких как возможное откалывание PbO 2 и образование коллоидных частиц [25].Это потемнение не наблюдалось при использовании лигносульфоната с НИТ или МСК. Во время электроосаждения из MSA-T прозрачный раствор слегка желтел, тогда как NIT-T и ACT-T оставались прозрачными. Тритон Х-100 может быть электрохимически окислен с использованием электродов PbO 2 при использовании анодной плотности тока более 10 мА см -2 [26].

Таблица 2

Результаты электроосаждения через 1 час.

0 Triton

GF -1 GF
Additive None Ligninsulfonate
Electrolyte Electrolyte Electrode Mass GF Тока
Эффективность
,%
Mass, G G -1 GF Текущая эффективность
,%
Депонированная масса, G G -1 GF Текущая эффективность
,%
MSA + * 1.001 95,7 0,493 55,7 0,587 69,6
1,446 79,8 1,010 65,8 0,840 57,5
ACT + * 0,482 94,7 0,411 90,0 0,435 99,8
0,472 53,5 0.617 78.1 78.1 0.622 82.3
NIT + * 0.505 92.1 0.233 45.3 0.197 34,1
0,467 49,1 0.537 0.537 60,3 0,384 0,384 38.4 38.4

XRD Анализ показал, что образцы GF + PB имели пики, соответствующие металлическому свинцу (). Образцы с наибольшим увеличением массы (MSA, MSA-L, NIT-T, NIT-L) не имели широких пиков около 25.8° и 42,7°, соответствующие GF, что свидетельствует о хорошем покрытии GF волокон Pb. Крошечные пики, связанные с металлическим Pb, присутствовали в спектрах XRD образцов, модифицированных в ACT, ACT-L, NIT, MSA-T, а четкие широкие пики графита указывали на очень плохое покрытие волокон GF.

XRD образцов GF + Pb, полученных в различных электролитах.

Рентгенограммы образцов GF + PbO 2 , модифицированных в NIT и MSA без добавок и с Triton X-100, показали в основном смесь α- и β-оксидов свинца (IV) ().Однако при использовании лигнинсульфоната в качестве добавки во время электроосаждения из NIT и MSA кривые XRD имели значительно более широкие пики, что свидетельствовало о более аморфной фазе и отсутствии значимых пиков, связанных с оксидом α-свинца(IV). Поэтому можно предположить, что лигнинсульфонат способствует аморфному росту кристаллов и смещает равновесие в сторону образования преимущественно β-оксида свинца(IV). Эта фаза более желательна для электрохимических приложений [27]. Кроме того, все образцы, модифицированные в ACT, показали картины, сходные с образцами, модифицированными в NIT-L или MSA-L, с широкими пиками β-оксида свинца (IV).Поскольку пики графита не наблюдались ни в одном из образцов, покрытие наружных волокон стекловолокна PbO 2 считалось достаточным.

Рентгенограмма GF + PbO 2 образцов, полученных в различных электролитах.

Важнейшим показателем качества электроосаждения на СФ является распределение осаждаемого материала по толщине СФ, которое оценивали с помощью РЭМ-изображений (). При электроосаждении из АКТ на отрицательно поляризованном электроде кристаллы, казалось, образовывали более мелкие, более аморфные структуры даже снаружи GF.Внутренние волокна, казалось, были плохо покрыты мелкими частицами кристаллов свинца. Добавки в этот электролит, по-видимому, не увеличивали дисперсию материала по толщине образца, в то время как осажденный материал из NIT имел тенденцию к образованию редких крупных кристаллов на самых внешних волокнах и очень небольшого количества мелких дендритов на самых внутренних волокнах. Добавки вроде бы не изменили размер и форму осаждаемых кристаллов, но была изменена большая поверхность кристалла, что было особенно заметно при волнообразном эффекте при использовании Triton X-100.Наибольшее увеличение массы наблюдалось при использовании MSA, что также было показано на изображениях SEM, где наблюдалось значительно больше материала на волокнах, чем на образцах, модифицированных в ACT или NIT. Кристаллы Pb были намного крупнее, чем в случае других электролитов, и почти полностью покрывали внешние волокна. Добавки лигнинсульфоната и Triton X-100 уменьшили размер осажденных кристаллов и позволили им еще больше распределиться по волокнам, еще больше увеличив покрытие. Хотя результаты электроосаждения на поверхности были удовлетворительными, центральные волокна по-прежнему плохо покрывались.На самых внутренних волокнах наблюдалось больше кристаллов свинца, чем на образцах, модифицированных ACT или NIT, но это все еще было далеко от идеального покрытия. В целом Pb оказался очень сложным материалом для электроосаждения на трехмерном материале, таком как GF.

СЭМ-изображения образцов, поляризованных отрицательно во время электроосаждения, при 1000-кратном увеличении. В верхнем, среднем и нижнем рядах показаны образцы, модифицированные в ацетатном, нитратном и метансульфонатном электролитах соответственно. В левой, средней и правой колонках показаны образцы, модифицированные без добавок, лигнинсульфонатом натрия и Тритоном Х-100 соответственно.Образцы

GF + PbO 2 также были проанализированы с использованием изображений SEM (). Образцы, модифицированные в АСТ без добавок, имели превосходное покрытие волокном GF почти без зазоров на внешних нитях GF, но имели некоторые зазоры между кристаллами PbO 2 . Добавка лигнинсульфоната, по-видимому, снижала кристалличность осаждаемого материала. Увеличение количества и размера промежутков между кристаллами, вероятно, связано с меньшей отложенной массой. Triton X-100 значительно уменьшил размер кристаллических частиц, но сохранил кристалличность.Кроме того, наблюдалась совершенно другая тенденция, когда большее количество материала откладывалось на внутренних волокнах. Образцы, модифицированные в электролите NIT, продемонстрировали приличное покрытие волокон GF с меньшим покрытием на самых внутренних волокнах. Лигнинсульфонат еще раз снизил кристалличность осаждаемого материала. Поскольку во время этого электроосаждения выход по току также был ниже, наблюдаемое количество материала на волокнах также было значительно меньше. Добавка Triton X-100 приводила к образованию кластеров кристаллов сферической формы, оставляя между ними большие промежутки.Кроме того, количество материала, отложившегося на самых внутренних волокнах, значительно уменьшилось. Наконец, образцы, модифицированные в МСК без добавок, показали сплошной слой PbO 2 , сформированный из мелких кристаллов на внешней стороне волокна, тогда как внутренние волокна были покрыты более крупными кристаллами с некоторыми промежутками между ними. Лигнинсульфонат изменил осаждаемый материал, который теперь формировался из сфер с гладкой поверхностью, и общее покрытие также было меньше из-за более низкой эффективности тока. Triton X-100 полностью изменил морфологию на невиданную ранее на образцах.Все предыдущие образцы имели слой осажденного материала из мелких кристаллов, но образец MSA-T имел сплошной аморфный слой снаружи с некоторыми трещинами по всей поверхности. Наблюдаемое внутреннее покрытие волокна было очень хаотичным с кристаллами и пустотами разного размера.

СЭМ-изображения образцов, поляризованных положительно во время электроосаждения, при 1000-кратном увеличении. В верхнем, среднем и нижнем рядах показаны образцы, модифицированные в ацетатном, нитратном и метансульфонатном электролитах соответственно.В левой, средней и правой колонках показаны образцы, модифицированные без добавок, лигнинсульфонатом натрия и Тритоном Х-100 соответственно.

Образцы GF + Pb были проанализированы с использованием циклической вольтамперометрии в диапазоне от -0,8 до 0,0 В относительно Ag/AgCl, чтобы определить, функционируют ли они как свинцовый электрод (). Во всех случаях наблюдались пики, соответствующие превращению металлического свинца в сульфат свинца (II) (около -0,6 В) и противоположная реакция (около -0,45 В). Однако при использовании любой добавки к электролиту пики катодной и анодной плотности тока были более выраженными.В целом, образцы, модифицированные с помощью MSA, показали самые высокие пиковые токи, тогда как образцы, модифицированные с помощью ACT, показали наименьшие пики. Это коррелирует с увеличением массы подложки GF во время электроосаждения. Это означает, что использование MSA может значительно сократить общее время электроосаждения, необходимое для покрытия волокон GF, по сравнению с NIT или ACT.

CV образцов GF + Pb, изготовленных в ацетатном ( a ), нитратном ( b ) и метансульфонатном ( c ) электролитах с использованием лигнинсульфоната, Тритона Х-100 или без добавок.Эксперименты проводились в 38% сернокислом электролите от -0,8 до 0,0 В относительно Ag/AgCl при скорости развертки 5 мВ с -1 .

GF + PbO 2 образцы были также проанализированы с помощью циклической вольтамперометрии (). В данном случае наблюдалась обратная тенденция. Во-первых, образцы, модифицированные в АСТ, показали самый высокий пик восстановления оксида свинца(IV) до сульфата свинца(II), когда не использовалась добавка или Triton X-100, но пик был значительно меньше, когда использовался лигнинсульфонат. Напротив, образцы, полученные в MSA, показали вторые по величине пики по сравнению с образцом, модифицированным в MSA-T, который показал небольшой пик двойного восстановления.Во-вторых, композитные электроды, изготовленные в NIT, показали пики умеренной интенсивности, а при использовании лигнинсульфоната пик восстановления был незначительным. Наконец, при электроосаждении с использованием добавок к электролиту пики процесса были сравнимы или меньше. Это коррелирует с более низкой эффективностью тока, о которой говорилось ранее. Значения пиковых плотностей тока и потенциалов приведены в .

CV GF + PbO 2 образцы, изготовленные в ацетатном ( a ), нитратном ( b ) и метансульфонатном ( c ) электролитах с использованием лигнинсульфоната Triton X-100 или без добавок.Эксперименты проводились в 38% сернокислом электролите от 1,0 до 2,2 В относительно Ag/AgCl при скорости развертки 5 мВ с -1 .

Таблица 3

Параметры окислительно-восстановительного пика образцов GF-Pb и GF-PbO 2 в 38% сернокислом электролите во время CV-тестов.

E PA , MV , MV PC , MV 371,0 20,5 — 97,3 43,5 258,3 —
Образец ГФ + Pb ГФ + PbO 2
Добавка

6 E PC , MV

6 J AC , MA CM -2

6 J PC , MA CM -2
δ E , MV

6 J PC / J PA

6 J PC , MA CM -2
ACT Без добавок −454 −587 18.9 60,6 133 0,31 1192
лигнинсульфоната -449 -555 35,9 106 1,75 тысяча триста двадцать два 216,0
Тритон Х-100 -457 -609 29,3 152 0,30 тысяча сто девяносто шесть 343,0
СУМ Нет аддитивным -430 -534 58.1 28,7 104 2,02 1 156 246,2
лигнинсульфоната -424 -566 68,3 142 1,57 1140
Тритон Х-100 -398 -665 103,3 197,7 267 0,52 тысячу четыреста семьдесят семь 58,6
NIT Нет аддитивным -470 — * 12.7 — * — * — * 1286 207,5
Лигнинсульфонат -405 -581 81,9 54,4 176 1,51 1511 30,0
Triton X-100 -445 -566 -566 32.8 38.2 121 0.86 1336 183.7
183.7

Удельный удельный сопротивление GF и образцы электрохимически модифицированы во всех электролитов измеряли путем записи данных с применением метода линейной развертки.Как видно из , представленные исходные данные (образец + зажимы) из эксперимента показали, что как чистые образцы GF, так и модифицированные композитные образцы, которые продемонстрировали лучшую электропроводность, имели линейную реакцию тока на изменение напряжения и вели себя как обычные проводники, т.е. , металлы.

Линейная развертка напряжения при 20 мВ с −1 результаты для чистого GF, GF + Pb и GF + PbO 2 .

Результаты расчетов представлены в . В целом образцы, модифицированные металлическим свинцом, показали снижение удельного сопротивления с максимальным снижением более чем в пять раз при модификации ГФ металлическим свинцом в электролите МСА-Л.Однако небольшое увеличение удельного сопротивления наблюдалось при модификации образцов в ACT-L и NIT-L. Все образцы GF + PbO 2 показали различное снижение удельного сопротивления, за исключением образцов, модифицированных в MSA-L. Удельное сопротивление модифицированного СВ зависит от того, насколько хорошо наплавленный материал покрывает волокна сплошным слоем, сколько образовано связей между соседними волокнами и от общей нагрузки осаждаемого материала на СВ.

Таблица 4

Результаты измерения удельного сопротивления чистых образцов GF, GF + Pb и GF + PbO 2 , модифицированных в различных электролитах с добавками и без них.

9 PBO 2 -11,8 -28,4 24,3 СУМ
Образец Удельное сопротивление электрическим током 3 ω m Изменение,% Электрическое сопротивление, × 10 3 Ω M Изменение,%
Bare GF 26,0
PB PB PB
ECT 22.3 -14.4 -14.49 17.3 -33,6
ACT-L 52.5 101,7 23,0
АКТ-Т 22,7 -12,9 18,6
NIT 19,9 -23,6 15,6 -40,1
NIT-L 47,3 81,9 -6,7
NIT-Т 23,7 -8,9 23,8 -8,5
14.5 -44,2 15,3 -41,0
MSA-L 4,7 -81,9 34,9 34,0
СУМ-Т 7,2 -72,5 23,7 −8,9

Испытание на механическую прочность показало, что немодифицированный образец СТ (4,3 мм × 10 мм толщина × ширина мм) достиг максимального напряжения изгиба σ max = 0,041 МПа, что было вес при расстоянии 30 мм между опорами, но был очень гибким материалом даже при небольших нагрузках ().Однако после электроосаждения Pb на СВ в электролите МСА-Л его механическая прочность значительно возросла ( σ max = 0,303 МПа) и показала изгиб только в дефектном месте при нагрузках 50 г и выше при визуальной демонстрации. Еще большая прочность наблюдалась у образца, модифицированного PbO 2 , который не показал существенной деформации даже при нагрузке 100 г во время визуального испытания и достиг максимального напряжения изгиба 0,361 МПа, хотя наплавленная масса на этом образце была меньше.Скорее всего, это связано с тем, что PbO 2 является гораздо более прочным материалом, чем Pb. Полученные результаты показали, что механическая прочность обоих изготовленных композиционных электродов (GF + Pb и GF + PbO 2 ) значительно увеличилась по сравнению с неизолированным GF и обеспечила достаточную механическую прочность для использования в ЛАБ в качестве токосъемника.

Визуальная демонстрация испытаний на изгиб голых образцов GF ( a ), GF + Pb ( b ) и GF + PbO 2 ( c ), модифицированных в MSA-L, и кривых смещения-силы испытания на изгиб для тех же образцов ( d ).

4. Выводы

Результаты исследования электрохимической модификации графитового войлока в ацетатном, нитратном и метансульфонатном электролитах без добавок лигнинсульфоната или тритона Х-100 или с ними показали, что наилучший результат по осаждению Pb дает с использованием метансульфонатного электролита с лигнинсульфонатом. Однако плохое покрытие Pb самых внутренних волокон графитового войлока по-прежнему наблюдалось, в то время как ацетатный электролит без добавок обеспечивал наилучшее покрытие PbO 2 на графитовом войлоке, и дисперсия частиц по всей глубине графитового войлока была превосходной.β-PbO 2 осаждался при использовании ацетатного электролита, тогда как смесь α- и β-фаз наблюдалась при использовании нитратного или метансульфонатного электролита. Когда в нитратный или метансульфонатный электролит добавляли лигнинсульфонатную добавку, она сдвигала фазу PbO 2 в β, но уменьшала кристалличность.

Электрохимический анализ изготовленных композитных электродов показал, что они ведут себя как свинец или оксид свинца(IV) при соответствующих изменениях потенциала в сернокислом электролите.Наиболее электрохимически активные электроды были изготовлены из метансульфонатных и ацетатных электродов для Pb и PbO 2 соответственно. Кроме того, наблюдалась тенденция к тому, что Pb, осажденный из метансульфонатных электролитов с добавкой Тритон Х-100, был более электрохимически активным; однако для PbO 2 наблюдалась обратная тенденция, в случае которой добавка Тритон Х-100 значительно снижала электрохимическую активность.

Также были оценены некоторые физические свойства изготовленных композитных электродов.Различное снижение удельного электрического сопротивления наблюдалось после модификации графитового войлока Pb или PbO 2 за несколькими исключениями. При модификации ГФ свинцом в метансульфонатном электролите с добавкой лигнинсульфоната наблюдалось снижение удельного электросопротивления более чем в 5 раз. И Pb, и PbO 2 обеспечивают значительную дополнительную механическую прочность, которая должна обеспечивать достаточную механическую прочность для использования этих композитных электродов в свинцово-кислотных батареях.

Образцы композитного графитового войлока и оксида свинца(IV) следует рассматривать как потенциальные кандидаты на замену традиционных свинцовых сеток из-за превосходного распределения осажденного материала по всей глубине графитового войлока. Однако необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить оптимальную нагрузку осажденного материала для наилучшего баланса между более низким удельным электрическим сопротивлением, более высокой механической прочностью и меньшей массой.

Сокращения

ЛАБ свинцово-кислотный аккумулятор (ы)
GF графитовый войлок
NIT Нитрата электролит
ДЕЙСТВИЕ ацетата электролит
MSA метансульфоната электролита
CV циклической вольтамперометрии
л лигнинсульфоната добавка
Т Тритон Х-100 добавка
GF + Pb GF образец модифицированного Pb (поляризован отрицательно при модификации)
GF + PbO 2 Образец GF, модифицированный PbO 2 (положительно поляризованный при модификации)

ГРАММ.; концептуализация, исследование и написание — подготовка первоначального проекта, ИИ; расследование, написание-обзор и редактирование, Н.Ж. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Заявление Институционального контрольного совета

Неприменимо.

Заявление об информированном согласии

Неприменимо.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу от соответствующего автора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Ссылки

1. Shen H., Jin Y., Zhao Z., Sun Y., Huang B., Wang J. Получение свинцово-углеродного катода на основе графита и его характеристики для аккумуляторов. Микро Нано Летт. 2019;14:915–918. doi: 10.1049/mnl.2018.5502. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]2.Ху Ю.Т., Ли Дж.К., Али А., Шен П.К. Использование экскрементов тутового шелкопряда и отработанной свинцовой пасты для приготовления добавок для увеличения срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов. J. Хранение энергии. 2021;41:102785. doi: 10.1016/j.est.2021.102785. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Сингх А., Карандикар П.Б., Кулкарни Н.Р. Уменьшение сульфатации в свинцово-кислотных батареях для увеличения срока службы с использованием сверхконденсаторов в гибридных электромобилях. J. Хранение энергии. 2021;34:102219. doi: 10.1016/j.est.2020.102219. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4.Коохи-Файех С., Розен М.А. Обзор типов накопления энергии, приложений и последних разработок. J. Хранение энергии. 2020;27:101047. doi: 10.1016/j.est.2019.101047. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Павлов Д., Николов П., Рогачев Т. Влияние углеродов на структуру отрицательного активного материала свинцово-кислотных аккумуляторов и на рабочие характеристики аккумуляторов. J. Источники питания. 2011;196:5155–5167. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.014. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Мозли П.Т., Рэнд Д.А.Дж., Гарш Дж. Свинцово-кислотные аккумуляторы для автомобилей будущего: состояние и перспективы.Свинцово-кислотное тесто. Футур. Автомоб. 2017; 2017: 601–618. doi: 10.1016/B978-0-444-63700-0.00021-0. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Джайсвал А., Чаласани С.К. Роль углерода в отрицательной пластине свинцово-кислотного аккумулятора. J. Хранение энергии. 2015;1:15–21. doi: 10.1016/j.est.2015.05.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Xiang J., Ding P., Zhang H., Wu X., Chen J., Yang Y. Благоприятное влияние добавок активированного угля на характеристики отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора при высокоскоростном частичном заряде операция.J. Источники питания. 2013; 241:150–158. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.04.106. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Фурукава Дж., Такада Т., Монма Д., Лам Л.Т. Дальнейшая демонстрация UltraBattery типа VRLA для средних ГЭМ и разработка UltraBattery затопленного типа для микро-ГЭМ. J. Источники питания. 2010;195:1241–1245. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.08.080. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Табаатабаай С.М., Рахманифар М.С., Мусави С.А., Шекофте С., Хонсари Дж., Овейси А., Хеджаби М., Табризи Х., Ширзади С., Чераги Б. Свинцово-кислотные аккумуляторы с пенопластовыми сетками. J. Источники питания. 2006; 158: 879–884. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.11.017. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Кирчев А., Дюменил С., Алиас М., Кристин Р., Де Маскарель А., Перрин М. Углеродные сотовые решетки для современных свинцово-кислотных аккумуляторов. Часть II: Работа с отрицательными пластинами. J. Источники питания. 2015; 279: 809–824. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.028. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Энос Д.Г., Феррейра С.Р., Баркхольц Х.М., Бака В., Фенстермахер С.Понимание функций и характеристик углеродных добавок в свинцово-кислотных батареях. Дж. Электрохим. соц. 2017;164:A327. doi: 10.1149/2.1031713jes. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Червинский А., Врубель Ю., Лах Ю., Врубель К., Подсадни П. Зарядно-разрядное поведение свинцово-кислотного элемента с электродами на основе углеродной матрицы. J. Твердотельная электрохимия. 2018;22:2703–2714. doi: 10.1007/s10008-018-3981-4. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Ибрагим М.А.М., Амин М.А., Аббасс М.А., Лбрахим М.А.М. Электроосаждение свинца из ацетатного электролита с добавками Электроосаждение свинца из ацетатного электролита с добавками.Транс. Lнст. Встретил. Плавник. 2004; 82: 3–4. doi: 10.1080/00202967.2004.11871567. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Чен С., Ху В., Хонг Дж., Сандо С. Электрохимическая дезинфекция искусственного водяного балласта на PbO 2 /графитовый войлочный электрод. Мар Поллют. Бык. 2016;105:319–323. doi: 10.1016/j.marpolbul.2016.02.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Pletcher D., Zhou H., Kear G., Low C.T.J., Walsh F.C., Wills R.G.A. Новая проточная батарея — свинцово-кислотная батарея на основе электролита с растворимым свинцом (II): V.Исследования свинцового отрицательного электрода. J. Источники питания. 2008; 180:621–629. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.02.024. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Кастаньеда Л.Ф., Уолш Ф.К., Нава Дж.Л., Понсе де Леон К. Графитовый войлок как универсальный электродный материал: свойства, реакционная среда, характеристики и применение. Электрохим. Акта. 2017; 258:1115–1139. doi: 10.1016/j.electacta.2017.11.165. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Джирабоворнвисут Т., Сингх Б., Чутимасакул А., Чанг Дж.-Х., Чен Дж.-З., Арпорнвичаноп А., Чен Ю.-С. Характеристики электродов из графитового войлока, обработанных плазменными струями атмосферного давления, для полностью ванадиевой проточной окислительно-восстановительной батареи. Материалы. 2021;14:3847. doi: 10.3390/ma14143847. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]20. Цуй Х.Ф., Ду Л., Го П.Б., Чжу Б., Луонг Дж.Х.Т. Контролируемая модификация углеродных нанотрубок и полианилина на макропористом графитовом войлоке для высокоэффективного микробного анода топливного элемента. J. Источники питания. 2015; 283:46–53. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.02.088. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Xu Z., Duong-Viet C., Liu Y., Baaziz W., Li B., Nguyen-Dinh L., Ersen O., Pham-Huu C. Макроскопический графитовый войлок, содержащий палладиевый катализатор для жидкофазного гидрирования коричного альдегида . заявл. Катал. Б Окружающая среда. 2019; 244:128–139. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.11.041. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Флонер Д., Дженесте Ф. Однородное покрытие графитового войлока электроосаждением никеля для получения легкого никелевого войлока с большой площадью поверхности. Электрохим. коммун. 2007; 9: 2271–2275.doi: 10.1016/j.elecom.2007.06.033. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Джордан М. Электроосаждение свинца и свинцовых сплавов. В: Паунович М., Шлезингер М., редакторы. Современная гальваника. 5-е изд. Джон Уайли и сыновья, ООО; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 2010. стр. 249–263. [Google Академия] 25. Лу З., Ту Б., Чен Ф. Электроразложение лигносульфоната натрия. Дж. Вуд Хим. Технол. 2006; 23: 261–277. doi: 10.1081/WCT-120026933. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Ким Ж., Коршин Г.В., Величенко А.Б. Сравнительное исследование электрохимического разложения и озонирования нонилфенола.Вода Res. 2005; 39: 2527–2534. doi: 10.1016/j.waters.2005.04.070. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Чен Б., Го З., Ян С., Цао Ю.Д. Морфология альфа-диоксида свинца, электроосажденного на электроде из алюминиевой подложки. Транс. Цветные металлы. соц. Китай. 2010; 20:97–103. doi: 10.1016/S1003-6326(09)60103-5. [CrossRef] [Google Scholar]

Form Energy показывает аккумулятор Iron-Air на 100 часов

Компания Form Energy из Бостона усердно работает над железо-воздушной батареей с 2017 года, но подробности ее исследования были скудными… до сих пор.На этой неделе компания заявила, что ее первый коммерческий продукт — это «перезаряжаемая железно-воздушная батарея, способная поставлять электричество в течение 100 часов при системных затратах, конкурентоспособных с обычными электростанциями и менее чем в 10 раз дешевле литий-ионных. Эта батарея может использоваться непрерывно в течение нескольких дней и обеспечит надежную, безопасную и полностью возобновляемую электрическую сеть круглый год».

Один из способов, которым сторонники ископаемого топлива нападают на возобновляемые источники энергии, заключается в том, чтобы сосредоточиться на проблеме прерывистости — на том факте, что ветер не всегда дует и солнце не всегда светит.Form Energy заявляет, что ее аккумуляторная технология решит эту проблему.

Ржавчина никогда не спит

Кредит: Form Energy

Технология до безобразия проста, по крайней мере в теории. Согласно Recharge News , в режиме разряда тысячи мельчайших железных гранул подвергаются воздействию воздуха, из-за чего они ржавеют — железо превращается в оксид железа. Когда систему заряжают электрическим током, кислород из ржавчины удаляется, и она снова превращается в железо.

Генеральный директор Form Energy

Тед Уайли говорит: «Мы завершили науку.Осталось перейти от лабораторных прототипов к электростанциям в масштабе сети. При полном производстве модули будут производить электроэнергию за одну десятую стоимости любой технологии, доступной сегодня для хранения энергии в сети». Wiley сообщает, что пилотный проект мощностью 300 МВт для компании Great River Energy из Миннесоты будет введен в эксплуатацию в 2023 году.

На своем веб-сайте Form Energy объясняет свою технологию следующим образом:

«Каждая отдельная батарея размером со стиральную машину. Каждый из этих модулей заполнен негорючим электролитом на водной основе, аналогичным электролиту, используемому в батареях типа АА.Внутри жидкого электролита находятся стопки ячеек размером от 10 до 20 метров, которые включают железные электроды и воздушные электроды, части батареи, которые позволяют электрохимическим реакциям накапливать и разряжать электричество.

«Эти аккумуляторные модули сгруппированы в модульные блоки питания мегаваттного масштаба, которые состоят из тысяч аккумуляторных модулей в защищенном от окружающей среды корпусе. В зависимости от размера системы к электрической сети будут подключены от десятков до сотен таких энергоблоков.Для масштабирования в конфигурации с наименьшей плотностью для системы мощностью один мегаватт требуется около акра земли. Конфигурации с более высокой плотностью могут достигать >3 МВт/акр.

«Наши аккумуляторные системы можно размещать в любом месте, даже в городских районах, для удовлетворения потребностей в энергии коммунальных предприятий. Наши аккумуляторы дополняют функции литий-ионных аккумуляторов, обеспечивая оптимальный баланс нашей технологии и литий-ионных аккумуляторов для обеспечения самой дешевой возобновляемой и надежной электрической системы круглый год».

Крупная финансовая поддержка от ArcelorMittal

Form Energy получила крупную финансовую поддержку от Breakthough Energy Ventures, которая частично финансируется Биллом Гейтсом и Джеффом Безосом.Но он также привлекает инвестиции от ArcelorMittal, одного из крупнейших в мире производителей стали, а также итальянского нефтяного гиганта Eni и Macquarie Capital. Form объявила о раунде финансирования серии D, целью которого является привлечение 200 миллионов долларов.

В прошлый четверг ArcelorMittal объявила о дополнительных инвестициях в размере 25 миллионов долларов. Грег Лудковский, глобальный руководитель отдела исследований и разработок компании, сказал в рамках этого объявления: «Form Energy находится на переднем крае разработок в области долговременных сетевых аккумуляторов.Разработанная ими технология многодневного хранения энергии обладает захватывающим потенциалом для решения проблемы прерывистой подачи возобновляемой энергии. Это именно та амбициозная и инновационная компания, в которую мы стремимся инвестировать через наш инновационный фонд XCarb™.

«Помимо наших инвестиций, мы изучаем очевидные синергии с ними. К ним относятся поставки железа для аккумуляторных батарей ArcelorMittal, а также потенциал их аккумуляторов для обеспечения постоянного и надежного снабжения наших сталелитейных заводов возобновляемой энергией, что помогает нам перейти к производству стали с нулевым выбросом углерода.

Еда на вынос

Это еще одна история из длинной череды историй о революционной новой технологии аккумуляторов, которая может или не может когда-либо выйти за пределы лаборатории? Да, это. Но у этого, кажется, больше мяса на костях, чем у большинства. ArecelorMittal вкладывает деньги не по прихоти.

Цена на солнечную энергию упала на 90% за последнее десятилетие. Когда-то светодиоды были настолько слабыми, что их можно было увидеть только в затемненных комнатах. Когда-то был мир без интернета и смартфонов.Не каждое изобретение пользуется успехом на рынке, но те, которые добиваются успеха, могут изменить мир. Является ли Form Energy одним из победителей? «Посмотрим», — сказал мастер дзэн.

 

 


Реклама
Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.

У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

Как увеличить мощность батареи

Сначала Эми Прието не знала, на что она смотрит. На видео на экране ноутбука видно, как пара рук прикрепляет аккумулятор к светодиоду, который тут же загорается. Это было в марте этого года, и Прието, профессор химии Университета штата Колорадо, генеральный директор и соучредитель Prieto Battery, сидел в итальянском ресторане на севере Колорадо. Дерек Джонсон, другой соучредитель компании, сидел рядом с ней.

«Он спросил, можем ли мы встретиться где-нибудь по дороге домой, что было очень необычно», — говорит Прието, чья скромная, тихая манера поведения кажется маловероятной для человека, управляющего собственной компанией. Она проработала с Джонсоном восемь лет, начиная с того момента, когда он стал ее первым научным сотрудником с докторской степенью в CSU, а затем директором по инженерным и технологическим разработкам в Prieto Battery, компании из девяти человек. Джонсон руководит повседневными исследованиями в лаборатории, наблюдая за исследованиями и разработками батареи нового поколения, которую Прието впервые предложил в 2005 году.Как правило, он отправлял обновления по электронной почте или звонил, как только они происходили. Сегодняшний вечер был другим. Он не сказал почему, но Джонсон хотел встретиться.

Несмотря на все напряжение, вряд ли это можно было назвать скрытой толпой в темном баре. Они встретились недалеко от дома CSU и Прието. Джонсон пил чай со льдом, Прието — имбирный эль. Дочь Прието — папы не было в городе — ела мороженое. Но у Прието были вопросы. Она спросила, было ли это видео еще одним испытанием. Или, может быть, он показал частичную версию их батареи, питающей светодиод? Она была сбита с толку.И тут ее вдруг щелкнуло. Это не было испытанием. Это было реально.

Прието находится в авангарде одного из самых важных, но наименее обсуждаемых технологических рубежей. Благодаря быстрой зарядке и высокой плотности энергии литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в нашем образе жизни. Они питают наши телефоны, планшеты, ноутбуки и растущее число электрических и гибридных транспортных средств. Их редко можно увидеть, но мы окружены ими. И все же, несмотря на то, что в 90-х годах литий-ион стал предпочтительным химическим элементом для аккумуляторов, ученые и исследователи уже искали следующий большой прорыв в технологии аккумуляторов.Теперь, с распространением перезаряжаемых устройств и электромобилей, стремление найти лучшую замену только усилилось. Но чтобы понять, почему это такая сложная задача, сначала нужно узнать, как работает литий-ионный аккумулятор.

Литий-ионные или Li-ion аккумуляторы

основаны на тонком балансе мощности между четырьмя основными компонентами. Анод и катод, называемые электродами, толкают ионы лития навстречу друг другу через небольшое море проводящих жидких электролитов, высвобождая электроны, питающие подключенное устройство.Электроны движутся в одном направлении, когда батарея заряжается, и в другом, когда она разряжается. Между двумя электродами находится сепаратор, перфорированная пленка, пропитанная жидким электролитом, которая пропускает только ионы, не позволяя аноду и катоду соприкасаться. Если они вступят в контакт, вся система может закоротиться, нагреваясь до тех пор, пока горючий электролит не взорвется.

Это та воспламеняющаяся часть, которая привлекла много внимания в последние несколько лет, с чередой возгораний электромобилей и случайными возгораниями ноутбуков, захватившими заголовки.Но правда в том, что литий-ионные аккумуляторы редко сгорают, а автомобили с бензиновым двигателем гораздо чаще превращаются в хрустящую кучу на обочине дороги. Хотя возгорание аккумуляторов вызывает законную озабоченность, стимул к инновациям, помимо литий-ионных, основан в первую очередь на энергии и стремлении упаковать ее больше в меньшие и более дешевые пространства.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Еще в феврале постлитий-ионное будущее аккумуляторов можно было охарактеризовать двумя словами: литий-воздух. Часто описываемые как дышащие батареи, литий-воздушные батареи используют поток воздуха для высвобождения огромного количества электронов или энергии из анода. Эта конструкция снижает вес и стоимость всей ячейки, что приводит к значительному повышению плотности энергии. Электромобили, например, могут проехать от 100 миль на одной зарядке до 500 миль.И литий-воздух, казалось, был не за горами. Известный проект IBM Battery 500 надеялся, что коммерческие приложения будут заблокированы до 2020 года.

Но в марте этого года глава проекта IBM отказался от литий-воздушных систем, сославшись на высокую стоимость. К июню исчез и другой крупный игрок на рынке литий-воздуха. Самой большой проблемой была чистота O 2 , втягиваемая в ячейки, говорит Джефф Чемберлен, заместитель директора по развитию и демонстрации в Объединенном центре исследований в области хранения энергии.Любая вода, CO 2 или азот могут убить аккумулятор и, возможно, даже поджечь его. Дополнительные затраты и сложность создания подходящей системы фильтрации притупят преимущество литий-воздушных батарей по сравнению с литий-ионными батареями, мощность которых продолжает медленно, но неуклонно улучшаться. «Это все еще лучше, чем сегодняшний литий-ионный, но в лучшем случае эквивалентен завтрашнему литий-ионному», — говорит Чемберлен.

Взлет и падение литий-воздушных аккумуляторов свидетельствует о большом мире исследований аккумуляторов: нет недостатка в научных решениях, способных свергнуть литий-ион с престола, но путь к коммерциализации сложен.Несмотря на подачу собственного патента на альтернативные батареи в прошлом году, производитель электромобилей Tesla Motors разрабатывает то, что он называет Gigafactory, объект стоимостью 5 миллиардов долларов, который позволит компании производить 500 000 литий-ионных аккумуляторов в год. Это может быть технология, с которой мы застряли на десятилетия вперед — спустя много времени после того, как ее энергетический потенциал был исчерпан.

Пожалуй, самое многообещающее в аккумуляторе Prieto то, что это по-прежнему литий-ионный аккумулятор. Но конструкция Прието берет этот ненадежный сэндвич из двухмерных слоев — анода, сепаратора и катода, с жидкими электролитами, действующими как сочащаяся приправа, — и превращает его в заросли переплетенных материалов.Аноды и катоды не являются отдельными компонентами, а представляют собой два разных покрытия, нанесенных на одну и ту же медную сетку типа Brillo. Наложение их друг на друга увеличивает их общую площадь поверхности и сокращает расстояние, которое должны пройти электроны. Прието называет это трехмерной твердотельной литий-ионной батареей, потому что ее энергия течет по всем этим покрытым нитям, а не плавает в жидкости в одном или другом направлении.

Группа разработчиков медиаплатформ

Если 3D-дизайн Prieto Battery войдет в массовое производство , жалобы на ограничения литий-ионных аккумуляторов станут почти устаревшими.Мы будем слишком заняты быстрой зарядкой наших устройств и их продолжительной работой, чтобы заметить, что основной прилив и отлив ионов на самом деле не изменился. Но чтобы увидеть успех своей батареи, Прието участвует в той же гонке со временем, что и любой другой стартап.

Прието потребовалось четыре года, чтобы создать компанию, и еще пять, чтобы разработать прототип. Тем временем крупные производители аккумуляторов неумолимо продвигаются вперед, настраивая существующие модели, чтобы получить большую плотность энергии. «Каждый год аккумулятор таких компаний, как Panasonic, становится на несколько процентов лучше, чем годом ранее», — говорит Пол Браун, профессор материаловедения и инженерии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн.«Прибавьте к этому более 30 лет, и это очень важно. С небольшими компаниями и университетами единственный способ, которым мы собираемся оказать влияние, — это повысить производительность в два или более раз».

Браун надеется сделать именно это, выделив свои исследования в области пористых или наноструктурированных анодов и катодов в компанию под названием Xerion. Хотя конструкция батареи отличается от батареи Прието, ее батарея также основана на увеличенной площади поверхности и путях для электронов и ионов, которые появляются при использовании электродов, которые не являются твердыми блоками.Браун считает, что его решетчатые аноды и катоды удвоят или утроят емкость и мощность традиционных литий-ионных батарей в течение 5–10 лет — обычный и довольно неоднозначный срок в этом бизнесе.

Один из наиболее успешных стартапов по производству батарей, Amprius, уже продает свои собственные наноструктурированные электроды производителям телефонов, обеспечивая 20-процентное увеличение емкости существующих смартфонов. Но Amprius в настоящее время находится на консервативном конце гонки аккумуляторов, используя сравнительно скромные улучшения, чтобы конкурировать с признанными игроками.

Аккумулятор

Prieto использует двусторонний подход к коммерциализации. Позже в этом году стартап надеется начать продавать более традиционный вставной анод, который безопаснее, имеет в три раза большую плотность энергии и может быть заменен на стандартные литий-ионные элементы. Тогда есть лунный выстрел компании: 3D-батарея, пятикратное увеличение общей мощности и негорючая конструкция, могут полностью изобрести литий-ионные батареи.

Чтобы выстрел в луну сработал, ракеты должны выстрелить.Или, в случае батареи Prieto, должен загореться светодиод. Видео, которое Джонсон заставил Прието посмотреть в итальянском ресторане тем вечером, показало что-то вроде взлета. На видео был показан прототип 3D-батареи компании, и это было неопровержимым доказательством того, что они решили последнюю проблему.

Проблемы с этим полимерным электролитом — проводящим материалом между анодным и катодным слоями — фактически остановили разработку батареи. И вдруг наука закончилась.«Это было очень, очень круто», — говорит Прието. «Как только мы совершили прорыв в полимерном электролите, я начал понимать, что это действительно сработает».

Но Прието и Джонсону рано объявлять о победе. Проблемы, которые остаются, относятся к пугающим стартапам. Самый большой? Убедить крупные компании создать 3D-батареи Prieto. Однако у Прието есть фора. Ее план с самого начала состоял в том, чтобы не только спроектировать батарею, но и разработать недорогие высокомодульные технологии производства для ее изготовления.Компания уже создала небольшую пилотную производственную линию в своей лаборатории в CSU. Цель состояла в том, чтобы показать компаниям, как на цыпочках начать производство, а не инвестировать в завод стоимостью 40 миллионов долларов.

Невероятно, но эта производственная линия не является миниатюрной чистой комнатой или оборудована ловушками для отсоса вредных паров. Подход Прието в значительной степени позволяет избежать токсичных химических веществ, содержащихся в стандартных литий-ионных батареях, что, по ее словам, является «моральным выбором». Это экологическое решение, которое также имеет потенциальную экономическую выгоду, сокращая расходы, связанные с утилизацией или переработкой таких материалов.

Прието не может назвать имена стратегических партнеров, которые проявляют интерес, но она считает, что сверхстабильный химический состав ее батареи идеально подходит для военных беспилотных подводных аппаратов, которые не могут использовать стандартные литий-ионные аккумуляторы из-за пожароопасности. . К 2016 году компания планирует внедрить свои трехмерные твердотельные ячейки в ограниченное число потребительских приложений.

Конечно, это наилучшие сценарии, предполагающие прорывы, не имеющие ничего общего с наукой.«Вы можете себе представить, почему поначалу это было сложно представить инвесторам, — говорит Прието. «С одной стороны, они хотят трансформационных подходов. Но очень сложно количественно определить, с точки зрения времени и ресурсов, сколько времени потребуется, чтобы сделать крупное открытие». Теперь больше нечего гадать. «Я очень взволнован, — говорит Прието. «Основные открытия сделаны».

Что оставляет ее батареи следующего поколения там, где в конечном счете лежит так много многообещающих технологий: на милость людей с деньгами.

Как работает 3D-батарея

Группа разработчиков медиаплатформ

Из-за своей нетрадиционной сетчатой ​​конструкции 3D-батарея Prieto Battery имеет гораздо большую площадь поверхности, чем обычная литий-ионная батарея. Это означает, что он потенциально может удерживать до пяти раз больше энергии и может заряжаться за долю времени. Каждая батарея начинается с подложки из медной пены, на которую накладываются основные компоненты батареи (1) .Сначала на подложку (2) гальванически наносится анод, изготовленный из антимонида меди. Второй слой, называемый полимерным электролитом, предотвращает соприкосновение анодного и катодного слоев, что может привести к короткому замыканию и возгоранию (3) . Полимерный электролит также позволяет ионам безопасно перемещаться между анодом и катодом. Благодаря использованию твердотельного электролита, а не стандартного, но легковоспламеняющегося жидкого электролита, 3D-батарея в значительной степени пожаробезопасна. Окончательный катодный слой наносится в виде суспензии (4) , которая покрывает все и придает структуру батареи при ее затвердевании (5) .Уникальная конструкция батареи также позволяет формировать ее для нечетных пространств перед нанесением последнего катодного слоя.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как исправить кислотные пятна на бетоне

Вопрос

На бетонные полы я положил текстурированное бетонное покрытие.Я выполнил все процессы очистки и нанес кислотную окраску желтого цвета, колы и янтарного цвета. Моя проблема в том, что я хотел больше желтого тона, а вместо этого он более оранжевый с небольшим количеством желтого! Я попытался отшлифовать часть апельсина, и это осветлило его, но недостаточно. Я человек DIY и никогда не пробовал это в моей жизни. Что я могу сделать сейчас, чтобы исправить это? Не могли бы вы дать мне некоторое представление о том, как исправить кислотное пятно? Каковы мои варианты? Домашний мастер использовал раствор слабой кислоты, чтобы удалить немного оранжевого цвета с этого окрашенного кислотой пола, а затем добавил более темные цвета.Фотографии предоставлены Кэндис Риз

Ответ

Несмотря на то, что я выступаю за наем профессиональных монтажников декоративного бетона для проектов, я также понимаю, что существует большой сегмент рынка декоративных морилок, который состоит из воинов выходного дня и мастеров-сделай сам. Даже после более чем 20-летнего обучения в области окрашивания я получаю столько же вопросов от мастеров, которые занимаются своими руками, сколько и от людей, которые наняли профессионального установщика.

Морилка остается популярной отделкой, и хотя количество проблем или жалоб за последние несколько десятилетий уменьшилось, проблемы остаются прежними, и они не делают различий между профессионалами и домовладельцами.

По этой причине я начинаю свой ответ на большинство подобных вопросов со слов: «Добро пожаловать в мир окрашивания кислотой!» Вы должны ожидать изменения в цвете.

Пробная площадь сэкономила бы много времени и душевных страданий. Это классический пример того, почему индустрия проповедует образцы. Создание макета или небольшого образца различных цветов на полу показало бы, что определенные цвета пятен создают оранжевый цвет, а не желтый или светло-коричневый, как хотел домовладелец.К сожалению, это вода под мостом. Хорошей новостью является то, что герметик еще не был нанесен, что избавило от головной боли, связанной с необходимостью зачищать пол перед любой цветокоррекцией.

На данном этапе в проекте есть несколько вариантов

Вы можете использовать слабую кислоту, чтобы удалить часть цвета. Раствор 40 частей воды на 1 часть соляной кислоты, щетка и хлопчатобумажные тряпки помогут удалить пятно.

Имейте в виду, что кислотные пятна не растворяются в воде.Это означает, что вода сама по себе не поможет удалить оранжевое пятно. Небольшое количество кислоты, добавленной в воду, вытащит пятно из бетона, не протравив бетонную поверхность.

По сути, кислый раствор обращает реакцию вспять, позволяя вернуть цвет бетону. Вы можете дать поверхности высохнуть, а затем снова нанести пятна на пол, чтобы получить желаемый цвет. Этот метод, безусловно, является наиболее успешным, когда вы хотите удалить пятно с бетона.

Вы можете нанести на пол другие кислотные пятна (или почти все виды пятен), чтобы попытаться получить желаемый цвет. Вы можете получить то, что хотите, а можете и не получить. Это лучше всего работает, когда вы хотите перейти от светлых к темным цветам. Я бы не стал пробовать, если вы переходите от темного к светлому, как в этом случае.

Еще один довольный клиент

Вы можете нанести темное пятно только на определенные области, чтобы попытаться создать блики, чтобы компенсировать оранжевый цвет. Это скорее художественный подход, и рекомендуется иметь представление о том, как пятна реагируют и дают цвета на бетоне.

Вы можете нанести тонированный герметик на пятно, чтобы попытаться скрыть апельсин. Это самый дешевый вариант, и он производит исправление Band-Aid. Когда вы используете этот метод, ремонтный цвет связывается с герметиком, поэтому, если герметик изнашивается, изнашивается и цвет.

Какой бы метод вы ни выбрали, тестируйте его на небольшом участке, пока не получите желаемый результат! В этом случае домовладелец/установщик использовал слабый кислотный метод с отличными результатами. Вы можете прочитать это в ответе, который я получил от клиента:

«Большое спасибо, Крис! Я последовал твоему совету и удалил часть апельсина.Кроме того, я добавил несколько более темных цветов. Я не мог быть более взволнован! Я очень счастлив. Красиво, по крайней мере, мне так кажется. Еще раз спасибо за вашу помощь!!»

Еще один довольный клиент, по крайней мере мне нравится так думать.


Вопросы читателей

Это мой первый опыт окрашивания бетона. Получили пятно цвета черного дерева. Мы сделали всю подготовительную работу, напылили и почистили щеткой для улицы. Короче говоря, контраста нет совсем и он получился очень темным, почти черным даже.Как мы можем добавить контрастные или светлые области? Или, может быть, мы могли бы добавить в него зеленый или синий? Какие-либо предложения?

Ответ от Concrete Decor

Похоже, вы использовали реактивный (кислотный) краситель. Это правильно? Если это так, то цвет черного дерева — это черное пятно, поэтому само собой разумеется, что ваш бетон станет черным.

Вот как вы можете внести некоторые изменения. Во-первых, если пятно кислотное, необходимо нейтрализовать уровень pH. Вы можете сделать это, купив небольшую коробку пищевой соды в продуктовом магазине и высыпав ее в 5-галлонное ведро с водой.Затем перемешайте и вылейте на бетон. После этого перемешайте раствор, перемещая его по поверхности веником. Когда вы полностью обработаете поверхность, вы можете использовать пылесос для влажной/сухой уборки, чтобы удалить стоячую воду. Сделайте это снова с чистой водой (без пищевой соды), снова встряхните поверхность и очистите пылесосом. Дать высохнуть. №

Теперь у вас есть нейтрализованная поверхность, на которую можно наносить акриловые красители дополнительных цветов по вашему выбору. Как только эти поверхности высохнут, вы можете покрыть бетон прозрачным верхним слоем.

Есть еще вопросы по вашему проекту?

Патент США на патент на аккумуляторные элементы (Патент № 8,309,242, выдан 13 ноября 2012 г.)

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к элементу батареи. В частности, они относятся к способам и устройствам, касающимся перезаряжаемого элемента батареи.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Элемент батареи хранит энергию, которая может быть выведена в виде электроэнергии.

Аккумуляторная батарея может быть перезаряжена путем подачи электроэнергии на батарею. Аккумуляторная ячейка хранит энергию, которая вырабатывается в виде электроэнергии, когда аккумуляторная ячейка разряжается.

Когда элемент батареи встроен в устройство, устройство при включении может отображать на дисплее индикацию энергии, запасенной в данный момент в элементе батареи.При этом используется часть энергии элемента батареи

Однако неудобно включать устройство для оценки энергии, запасенной в данный момент в элементе батареи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с различными, но не обязательно всеми, вариантами осуществления изобретения предложен аккумуляторный элемент, содержащий: анод, сконфигурированный для работы в качестве источника катионов во время разряда аккумуляторного элемента; и электролит, предназначенный для переноса катионов от анода к катоду во время разрядки элемента батареи, при этом катод содержит материал, который выполнен с возможностью обратимого внедрения транспортируемых катионов во время разряда элемента батареи и который имеет оптические свойства, которые зависят от введения катионов и могут быть просмотрены пользователем.

Преимущество этого заключается в том, что пользователь может определить состояние заряда элемента батареи, просматривая материал и не предпринимая никаких других действий.

Пользователь также может определить энергию, запасенную в аккумуляторной ячейке, без использования энергии. Нет необходимости в питании дополнительного считывающего дисплея или датчика

Такие аккумуляторные элементы позволяют создавать новые архитектуры и конструкции устройств. Например, элемент батареи, который указывает энергию, запасенную в элементе батареи, с использованием видимого изменения цвета, может быть встроен в корпус устройства или может составлять сам корпус.

Анод может быть анодом на основе лития, в этом случае катионы представляют собой ионы лития.

Батарейный элемент может содержать корпус с внешней частью корпуса, который позволяет пользователю путем визуального осмотра внешней части корпуса определить изменение оптических свойств материала.

Катод может содержать полупрозрачную или прозрачную подложку, которая позволяет пользователю путем визуального осмотра через подложку определить изменение оптических свойств материала.

Катод может содержать полупрозрачную или прозрачную проводящую электродную пленку, расположенную между подложкой и материалом.

Аккумуляторный элемент может иметь внешнюю поверхность. Материал может быть виден пользователю через по меньшей мере 20% площади внешней поверхности.

Цвет материала может зависеть от введения катионов.

Материал может быть наноматериалом. Материал может содержать множество удлиненных наноструктур, таких как, например, нановолокна.

Материал может состоять из оксида ванадия (V).

Электролит может быть твердым полимером.

В соответствии с различными, но не обязательно всеми, вариантами осуществления изобретения предложен способ изготовления батареи, включающий:

комбинирование катода, содержащего материал, конфигурация которого обеспечивает возможность обратимого введения переносимых катионов во время разрядки элемента батареи и который имеет оптические свойства, которые зависят от внедрения катиона; анод, сконфигурированный для работы в качестве источника катионов во время разрядки элемента батареи; и

электролит, выполненный с возможностью переноса катионов от анода к катоду во время разрядки элемента батареи, так что по крайней мере часть материала видна пользователю.

В соответствии с различными, но не обязательно всеми, вариантами осуществления изобретения предлагается элемент батареи, содержащий: анод, сконфигурированный для работы в качестве источника катионов во время разрядки элемента батареи; и электролит, выполненный с возможностью переноса катионов от анода к катоду во время разрядки элемента батареи, при этом катод содержит удлиненные наноструктуры, которые обеспечивают обратимое внедрение переносимых катионов во время разрядки элемента батареи.

В соответствии с различными, но не обязательно всеми, вариантами осуществления изобретения предложен способ изготовления электрода, включающий:

  • а) получение золя оксида ванадия (V) из ванадатного реагента, кислой ионообменной смолы и воды ;
  • б) отопление;
  • c) оставление стоять и формировать нановолокна оксида ванадия (V); и
  • d) нанесение нановолокон на подложку

В соответствии с различными, но не обязательно всеми, вариантами осуществления изобретения предлагается элемент батареи, содержащий: электрод, сконфигурированный для работы в качестве источника ионов; электролит, предназначенный для переноса ионов от анода ко второму электроду, при этом второй электрод содержит материал, который выполнен с возможностью обратимого введения переносимых ионов и который имеет оптические свойства, зависящие от внедрения ионов, и который виден при по крайней мере частично, пользователем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания различных примеров вариантов осуществления настоящего изобретения ссылка теперь будет сделана в качестве примера только на прилагаемые чертежи, на которых:

РИС. 1 схематично иллюстрирует вариант осуществления элемента батареи;

РИС. 2А схематично иллюстрирует перенос катионов к аноду от катода во время зарядки элемента батареи;

РИС. 2В схематически иллюстрирует перенос катионов от анода к катоду во время разрядки элемента батареи;

РИС.3 схематично показан конкретный вариант осуществления элемента 2 батареи, описанного ранее со ссылкой на фиг. 1, 2 А и 2 В;

РИС. 4 — схематическая иллюстрация пропускания материала катода в заряженном состоянии и в разряженном состоянии;

РИС. 5А схематично иллюстрирует заряженное состояние материала катода;

РИС. 5В схематически иллюстрирует частично заряженное состояние материала катода;

РИС.5C схематически иллюстрирует разряженное состояние материала катода;

РИС. 6 схематически иллюстрирует один пример подходящей структурной формы материала катода;

РИС. 7 схематично показан аккумуляторный элемент, содержащий внешний корпус;

РИС. 8 схематично показано устройство, содержащее: электрические компоненты и элемент батареи;

РИС. 9 схематично иллюстрирует транспортное средство с электроприводом;

РИС.10 схематически иллюстрирует способ изготовления катодного материала в виде нановолокон;

РИС. 10 схематически иллюстрирует способ включения катода в аккумуляторную ячейку 2 ; и

РИС. 11 схематически иллюстрирует способ.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На чертежах схематично показан аккумуляторный элемент 2 , содержащий: первый электрод 4 , сконфигурированный для работы в качестве источника/приемника ионов 11 ; второй электрод 4 , сконфигурированный для работы в качестве поглотителя/источника ионов 11 ; и электролит 6 , выполненный с возможностью переноса ионов 11 между первым электродом 4 и вторым электродом 8 .Второй электрод 8 содержит материал 20 , который выполнен с возможностью обратимого внедрения (интеркаляции) ионов 11 . Материал доступен для просмотра пользователю 12 и имеет оптические свойства, которые зависят от внедрения ионов в материал.

В некоторых, но не обязательно во всех вариантах осуществления, первый электрод 4 может работать как источник ионов во время разрядки элемента батареи, а второй электрод 4 может работать как поглотитель этих ионов.Второй электрод 4 поглощает ионы путем их внедрения (интеркаляции) в материал 20 . Затем первый электрод 4 может работать как поглотитель ионов во время зарядки элемента 2 батареи, а второй электрод 4 может работать как источник этих ионов. Второй электрод 4 является источником ионов 11 за счет инверсии введения (интеркаляции) ионов в материал 20 .

В некоторых, но не обязательно во всех вариантах осуществления, ионы 11 могут быть катионами, например ионами лития.

Материал 20 сконфигурирован для перехода в любое из множества зависимых от заряда состояний, имеющих различное связанное внедрение ионов и, следовательно, разные связанные оптические свойства. Материал 20 выполнен с возможностью оставаться в зависимом от зарядки состоянии без подачи энергии до тех пор, пока дополнительная зарядка или разрядка не изменит состояние зарядки. Новое состояние заряда будет иметь другую связанную ионную вставку и, следовательно, иметь другие связанные оптические свойства.Следовательно, состояние зарядки элемента 2 батареи может быть отображено на текущее оптическое свойство материала 20 . Ячейка батареи сконфигурирована таким образом, что текущее оптическое свойство материала становится очевидным для пользователя при визуальном осмотре ячейки батареи. Затем пользователь путем простого визуального осмотра элемента батареи может определить состояние зарядки элемента батареи.

Материал 20 оптически зависит от ионов. Его оптические свойства зависят от внедрения ионов (интеркаляции).Спектр оптического пропускания материала в диапазоне частот, видимых человеку, может зависеть от введения катионов. Например, в некоторых вариантах осуществления материал 20 может быть ионохроматическим. «Ионохроматический» в этом документе означает, что видимый цвет материала 20 для пользователя зависит от степени проникновения ионов в материал 20 . Таким образом, простое прозрачное или полупрозрачное окно для материала 20 — это все, что требуется для визуального контроля пользователем 12 оптических свойств (цвета) материала 20 .В другом варианте осуществления зависимость от ионов может привести, например, к изменению поляризации материала 20 , и в этом случае поляризационное окно в материале — это все, что требуется для обеспечения возможности визуального контроля пользователем оптического свойства ( поляризация). Таким образом, ионно-зависимые оптические свойства могут включать такие свойства, как, но не ограничиваясь ими; передачи, отражения, поляризации или изменений цветности, которые могут быть определены изменением координат CIE, или изменением оптической плотности, которое вообще не требует какого-либо цвета, просто изменение воспринимаемой яркости (например, изменение оттенков серого).CIE — это Международная комиссия по освещению, которая определяет стандарт, используемый для количественной оценки цвета. Он использует координату цветности x, y и компонент яркости Z.

Фиг. 1 схематично показан вариант осуществления элемента 2 батареи, описанного ранее.

В этом варианте осуществления аккумуляторный элемент 2 содержит анод 4 , катод 8 и электролит 6 .

Анод 4 сконфигурирован для работы в качестве источника катионов 11 во время разрядки элемента батареи 2 и в качестве поглотителя катионов во время зарядки элемента батареи 2 .

Катод 8 предназначен для работы в качестве поглотителя катионов 11 во время разрядки элемента батареи 2 и в качестве источника катионов во время зарядки элемента батареи 2 . Катод 8 состоит из материала 20 , конфигурация которого обеспечивает возможность обратимого введения переносимых катионов. Во время разрядки элемента батареи 2 катионы внедряются в материал 20 . Во время зарядки вставка переворачивается.

Электролит 6 выполнен с возможностью переноса катионов к аноду 4 от катода 8 во время зарядки аккумуляторного элемента 2 , как показано на фиг. 2А. Транспорт катионов 11 обозначен как ионный ток 10 на рисунке.

Электролит 6 выполнен с возможностью транспортировки катионов 11 от анода 4 к катоду 8 во время разрядки аккумуляторной батареи 2 , как показано на фиг.2Б. Транспорт катионов 11 обозначен как ионный ток 10 на рисунке.

Катод 8 состоит из материала 20 , оптические свойства которого зависят от введения катионов. Материал 20 доступен для просмотра, по крайней мере частично, пользователю 12 .

Материал 20 сконфигурирован так, чтобы входить в любое из множества состояний заряда, имеющих различную связанную катионную вставку и, следовательно, разные связанные оптические свойства.Состояние зарядки является «стабильным» в том смысле, что материал 20 остается в состоянии зарядки без ввода энергии до тех пор, пока дополнительная зарядка или разрядка не изменит состояние зарядки. Новый зарядный штырь будет иметь другую катионную вставку и, следовательно, другие связанные оптические свойства. Следовательно, состояние зарядки элемента 2 батареи может быть отображено на текущее оптическое свойство материала 20 . Ячейка батареи сконфигурирована таким образом, что текущее оптическое свойство материала становится очевидным для пользователя при визуальном осмотре 14 ячейки 2 батареи.Затем пользователь путем простого визуального осмотра элемента батареи может определить состояние зарядки элемента батареи.

Материал 20 может состоять из соединения переходного металла. Материал 20 может быть органическим или неорганическим. Материал 20 может состоять из халькогенида, такого как халькогенид переходного металла. Халькогенид может быть, например, оксидом, таким как оксид переходного металла. Примером подходящего оксида переходного металла является оксид ванадия (V)

V 2 O 5 ,

Оксид ванадия (V) V 2 O 5 , который является примером ионохроматического материала.Считается, что начальная степень окисления желтого ванадия (V) при внедрении иона изменяется на синюю степень окисления ванадия (IV) [VO(H 2 O) 5 ] 2+ , затем на зеленую ванадий ( III) степень окисления [V(H 2 O) 6 ] 3+ и далее до фиолетовой степени окисления ванадия (II) [V(H 2 O) 6 ] 2+ .

Для V 2 O 5 , при литировании ионы Li+ включаются в оксид и в то же время сайты V 5 + восстанавливаются до V 4 + за счет отдачи электрона.Твердый аккумуляторный электролит, такой как PEO/V 2 O 5 , электрохромные пленки способствуют кинетике окислительно-восстановительных переходов V 4 +/V 5 + в твердом состоянии.

Другие примеры ионохроматических материалов включают неорганические частицы, такие как W 2 O 3 , и органические проводящие полимеры, такие как полианилин, полипиррол и т. д. на основе основных цветов; Голубой, желтый, пурпурный, терефталаты, такие как описанные Kobayashi et.др. «Органический электрохромизм для новой цветной электронной бумаги» Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы 92 (2008) 136-139.

Примером материала, который оптически зависит от ионов, но не является или не является исключительно ионохроматическим, является полианилин. Цвет этого материала зависит от состояния легирования (сколько анионов вставлено в основную цепь полимера), но не является исключительно ионохроматическим, поскольку степень окисления также определяет его цвет

Большинство проводящих полимеров p-типа меняют цвет при введении анионов.

РИС. 3 схематично показан конкретный вариант осуществления элемента 2 батареи, описанного ранее со ссылкой на фиг. 1, 2 A и 2 B.

В этом примере элемент батареи 2 представляет собой перезаряжаемый элемент батареи на основе лития. Анод 4 работает как источник ионов лития (Li + ) во время разрядки и как приемник ионов лития во время зарядки.

Элемент батареи 2 может быть литиевой батареей, в которой анод 2 содержит металлический литий в качестве источника/приемника.

Аккумуляторный элемент 2 может быть ионно-литиевым аккумулятором, в котором анод 2 содержит материал, интеркалирующий ионы лития, например графит.

В этом примере аккумуляторная ячейка 2 является органо-неорганическим гибридом. Электролит представляет собой полимер.

В проиллюстрированном примере полимерный электролит представляет собой твердый полимер. Это облегчает изготовление элемента батареи 2 и упрощает конструкцию элемента батареи, поскольку не требуется герметизация для жидкого электролита.

Примеры подходящих неполимерных электролитов включают ионные жидкие электролиты и неорганический твердый литиевый электролит, такой как литий-фосфороксинитридный (LiPON) электролит. Примеры подходящих полимерных электролитов включают ПЭО-поли(этиленоксид) (ПЭО) и его производные. Примеры подходящих твердых полимерных электролитов включают ПЭО и его производные.

Несущая конструкция состоит из полупрозрачной/прозрачной подложки 24 и прозрачной/полупрозрачной электродной пленки, которая представляет собой клемму аккумуляторной батареи 2 .

Полупрозрачная или прозрачная подложка позволяет пользователю путем визуального осмотра через подложку определить изменение оптических свойств материала 20 .

Подложка 24 может быть гибкой подложкой. Подложка 24 может быть изготовлена, например, из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) пленки, а также из других подложек, таких как полиэфиры, полиэтиленовый полимер, сложный эфир целлюлозы, триацетат целлюлозы, диацетат целлюлозы, пропионат ацетата целлюлозы, бутират ацетата целлюлозы; сложные полиэфиры, поли(этиленнафтенат), поли(1,4-циклогександиметилентерефталат), поли(бутилентерефталат), полиамиды; поликарбонаты, полистирол; полиолефины, полиэтилен, полипропилен или полибутилен, полисульфоны, полиакрилаты; полиэфиримиды; поливинил хлорид; поливинилацетат; поливиниламин; полиуретан; полиакрилонитрил; полиацеталь; политетрафторэтен; полифторвинилиден; полисилоксан; поликарбораны; полиизопрен или другие каучуки; и полиэтиленнафталат (PEN), который представляет собой прозрачную прочную полимерную подложку.

Электродная пленка может быть, например, изготовлена ​​из оксида индия-олова (ITO). Или другой прозрачный проводящий оксид, такой как оксид цинка, легированный алюминием AZO, оксид олова, легированный фтором, ZnO, легированный магнием (MZO), ZnO, легированный галлием (GZO), MZO, легированный алюминием (AMZO), MZO, легированный галлием (GMZO), или прозрачные проводящие полимеры, такие как поли(3,4-этилендиокситиофен)поли(стиролсульфонат).

Электролит 6 также может быть прозрачным или полупрозрачным, чтобы обеспечить прохождение света от электролита через материал 20 и опорную конструкцию к пользователю 12 .

В этом примере материал 20 состоит из оксида ванадия (V), который является ионохроматическим материалом.

РИС. 5A схематически иллюстрирует первое заряженное состояние материала 20 . В этом состоянии материал 20 имеет небольшое количество внедренных ионов лития и обладает первым оптическим свойством (прозрачный/белый цвет). Материал 20 находится в этом состоянии, когда аккумулятор заряжается. Материал 20 остается в этом состоянии до тех пор, пока батарея не начнет разряжаться.

РИС. 5C схематически иллюстрирует второе состояние разрядки материала 20 . В этом состоянии материал 20 имеет много внедренных ионов лития и имеет второе оптическое свойство (темно-синий цвет). Материал 20 находится в этом состоянии, когда аккумуляторная батарея разряжена. Материал 20 остается в этом состоянии, пока батарея не начнет заряжаться.

РИС. 5B схематически иллюстрирует третье частично заряженное состояние материала 20 .В этом состоянии материал 20 содержит некоторое количество внедренных ионов лития и обладает третьим оптическим свойством (синий цвет). Материал 20 находится в этом состоянии, когда элемент батареи находится между первым заряженным состоянием и вторым разряженным состоянием. Материал 20 остается в этом состоянии до тех пор, пока батарея не начнет заряжаться или разряжаться.

Первое, второе и третье оптические свойства таковы, что пользователь может различить их путем визуального осмотра материала 20 .

РИС. 4 представляет собой схематическую иллюстрацию первого заряженного состояния D и второго разряженного состояния С. Фигура иллюстрирует коэффициент пропускания синего света.

Когда материал 20 находится в разряженном состоянии C, коэффициент пропускания низкий, тогда как когда материал 20 находится в заряженном состоянии C, коэффициент пропускания выше. Изменение коэффициента пропускания между состояниями примерно равно 70% увеличению коэффициента пропускания и примерно 60 % снижению коэффициента пропускания.

РИС. 6 схематично показан пример подходящей структурной формы для материала 20 . В этом примере материал 20 представляет собой наноматериал. Наноматериал — это материал, состоящий из отдельных компонентов, каждый из которых имеет минимальный размер менее 1 мкм.

В этом примере материал содержит множество удлиненных наноструктур, которые имеют большую длину, превышающую 1 мкм, но нормальную площадь поперечного сечения с максимальным размером значительно меньше 1 мкм.В этом примере удлиненные наноструктуры представляют собой нановолокна, которые для целей настоящего документа представляют собой удлиненные наноструктуры, которые имеют нормальную площадь поперечного сечения с максимальным размером значительно меньше 100 нм.

Было обнаружено, что использование наноматериала улучшает емкость накопления энергии и улучшает ионохроматические свойства материала.

РИС. 7 схематично показан аккумуляторный элемент 2 , содержащий внешний корпус 30 , открывающий первую и вторую клеммы 31 , 32 .Внешний корпус 30 имеет внешнюю часть корпуса 34 , которая позволяет пользователю путем визуального осмотра внешней части корпуса определить изменение оптических свойств материала 20 .

Возвращаясь к примеру на фиг. 3, подложка 24 может быть совмещена с внешней частью 30 корпуса или быть ее частью.

В проиллюстрированном примере элемент батареи имеет площадь внешней поверхности, а внешняя часть корпуса занимает не менее 20% площади внешней поверхности.Следовательно, материал 20 виден пользователю через по меньшей мере 20% площади внешней поверхности элемента 2 батареи.

Большая площадь может использоваться как дисплей с раскрашиванием пикселей в зависимости от количества энергии, доступной для использования пользователем.

РИС. 8 схематически показано устройство 40 , содержащее: электрические компоненты 42 и аккумуляторную батарею 2 по любому из пп. 1 21 для обеспечения питания электрических компонентов 42 .

Устройство 40 может быть, например, портативным устройством, таким как портативное устройство.

Устройство 40 может быть, например, портативным электронным устройством, таким как мобильный телефон, персональное музыкальное устройство, персональное мультимедийное устройство, записывающее устройство.

В другом варианте осуществления устройство 40 может представлять собой транспортное средство с электроприводом, как показано на фиг. 9. Ячейка аккумуляторной батареи 2 может быть основной или вторичной ячейкой привода транспортного средства.

РИС. 10 схематично показан способ 50 изготовления материала 20 в виде нановолокон.

Способ начинается с блока 52 , где золь оксида ванадия (V) образуется из ванадатного реагента, кислотной ионообменной смолы и воды.

Ванадатный реагент представляет собой метаванадат аммония NH 4 VO 3 . Соотношение по массе метаванадата аммония:кислая ионообменная смола:вода составляет примерно 1:10:200 как 0.4 г метаванадата аммония и 4 г кислой ионообменной смолы смешивают с 80 мл воды.

Далее в блоке 52 нагревают золь оксида ванадия (V). Нагревание проводят при 60°С в течение 20 минут с получением оранжевого золя, который со временем темнеет.

Затем в блоке 54 нагретый золь оксида ванадия (V) охлаждают и формируют нановолокна оксида ванадия (V).

Нановолокна ванадия (V) имеют форму ленты, длина которой значительно больше (более чем в 100 раз), чем ширина, которая больше (в 4-20 раз) толщины.В этом примере лентовидные волокна длиной до 10 мкм, шириной 10 нм и толщиной 1,5 нм были получены, когда раствор выдерживали при комнатной температуре в течение одной недели.

Гидратированные нановолокна, полученные таким способом, как было обнаружено с помощью рентгеновской дифракции и криотрансмиссионной электронной микроскопии, имеют двухслойную структуру, каждый слой которой состоит из двух листов оксида ванадия (V).

Далее в блоке 56 нановолокна наносятся на подложку. Подложка может содержать пленку оксида индия и олова, предварительно обработанную 3-аминопропилтриэтоксисиланом для создания на поверхности положительно заряженных аммониевых групп.

Модифицируя золь-гель методы, можно получить гироидные наноструктуры V2O5, и СЭМ-изображение таких структурированных материалов, полученных на прозрачной стеклянной подложке ITO, показано на фиг. 5.

После формирования катода 8 , как описано со ссылкой на фиг. 10, он может быть встроен в аккумуляторную ячейку 2 , как показано способом 60 на фиг. 11.

В блоке 62 катод объединен с анодом 4 и электролитом 6 .В блоке 64 катод размещают внутри корпуса элемента 2 батареи так, чтобы ионохроматический материал 20 катода был виден, по меньшей мере частично, пользователю во время использования элемента 2 батареи.

Используемый здесь термин «модуль» относится к блоку или устройству, в котором отсутствуют определенные части/компоненты, которые могут быть добавлены конечным производителем или пользователем. Ячейка батареи может быть модулем.

Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в предыдущих абзацах со ссылкой на различные примеры, следует понимать, что модификации приведенных примеров могут быть выполнены без отклонения от объема заявленного изобретения.

Функции, описанные в предыдущем описании, могут использоваться в комбинациях, отличных от явно описанных комбинаций.

Хотя функции были описаны со ссылкой на определенные функции, эти функции могут выполняться другими функциями, независимо от того, описаны они или нет.

Хотя функции были описаны со ссылкой на некоторые варианты осуществления, эти функции могут также присутствовать в других вариантах осуществления, независимо от того, описаны они или нет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.