Увеличить плотность электролита в аккумуляторе: Как повысить плотность электролита в АКБ

Содержание

Плотность электролита в аккумуляторе – важные данные

Падение плотности электролита в аккумуляторе автомобиля – одна из широко известных проблем, с которой нередко сталкиваются автовладельцы. Поэтому мы решили рассмотреть её в деталях. Наша сегодняшняя статья поможет вам узнать, как измерить плотность электролита и каким должен быть его уровень в АКБ.

Во многих случаях снижение плотности электролита связано с обыкновенным испарением раствора. Зачастую такое происходит после закипания жидкости в случае слишком длительной зарядки. Это одна из причин того, что аккумулятор начал быстро разряжаться.

Для того чтобы поддерживать в АКБ необходимое количество жидкости используется дистиллированная вода. Однако далеко не все понимают, что нужно также следить за плотностью электролита. Ведь выкипает не лишь вода, но и электролит. В итоге через определенный промежуток времени его плотность опускается до минимальных значений. Именно в таких случаях автомобилистам приходится узнавать, как повысить плотность аккумулятора.

Что же понадобится для восстановления работоспособности автомобильной АКБ?

Полезные рекомендации

Определять плотность электролита рекомендуется при температуре воздуха около 20-22°С.
Придерживайтесь правил безопасности во время использования кислоты (перчатки и очки не помешают точно).
Поскольку плотность воды и электролита отличается, во время разведения последнего помните, что кислоту нужно добавлять в воду. В противном случае ожоги могут быть очень сильными («Химик, запомни как оду — льют кислоту в воду»).
Предварительно подыщите подходящие емкости для замены и разведения электролита.
Аккумулятор нельзя переворачивать вверх дном.
После зарядки АКБ плотность электролита в нём возрастает.
Упомянутые далее действия и показатели плотности электролита актуальны для кислотных аккумуляторов.

Инструменты и материалы

Ареометр (определяет плотность электролита).
Резиновая груша.
Мерная емкость.
Вода дистиллированная.
Кислота для аккумулятора.
Электролит.
Раствор соды пищевой.
Дрель.
Паяльник.

Как определить уровень электролита в аккумуляторе

В жаркое время вода испаряется гораздо быстрее, чем зимой. Поэтому уровень электролита в АКБ автомобиля рекомендуется регулярно проверять именно в теплый период года (идеальный вариант – ежемесячно). Если корпус аккумулятора изготовлен со слегка прозрачного пластика, можно визуально определить приблизительный уровень электролита в банках. Помочь также могут соответствующие метки на корпусе, с помощью которых можно установить, надо ли доливать дистиллированную воду.

Если же корпус далеко не прозрачный, придется открутить пробки и определить уровень с помощью тонкой трубки из стекла. Необходимо опустить трубку в заливное отверстие, чтобы она коснулась верхней сетки пластин, после чего закрыть верхнее её отверстие с помощью пальца и вытащить. Оптимальный уровень электролита аккумулятора должен составлять в пределах 10-15 миллиметров.

Плотность электролита в цифрах

Как поднять плотность в аккумуляторе – два варианта

Если плотность не достигает даже 1.18, необходимо использовать аккумуляторная кислота, поскольку она имеет гораздо более высокую плотность. Все нужно делать в такой же последовательности, как и в случае заливки нового электролита.
В некоторых случаях может понадобиться полная замена электролита. Для этого нужно воспользоваться резиновой грушей и откачать максимальное количество жидкости и полностью закрыть отверстия для вентиляции на банках АКБ. Аккумулятор надо положить на бок и просверлить отверстия, используя сверло на 3-5 миллиметров. Отверстия необходимо сделать в каждой банке. Затем выполняется промывка аккумулятора с помощью дистиллированной воды.
В конце отверстия придется запаять, для чего применяют пластмассу, обладающую устойчивостью к воздействию кислоты.

Для этих целей прекрасно подойдут старые пробки банок аккумулятора.

На финальном этапе производим заливку нового электролита. Рекомендуется применять раствор, приготовленный своими силами. Его плотность должна быть немного выше той, которая рекомендована для ваших климатических условий.

Не забывайте, что наши советы о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, не помогут вам в том случае, если АКБ сильно изношена. Поскольку в автомобильном аккумуляторе протекают определенные химические процессы, даже замена электролита не может обеспечить долгий срок эксплуатации АКБ, которым и отличается новый аккумулятор.

Иногда приходится просто покупать новый аккумулятор, о выборе которого по марке машины написано тут.

Предыдущая запись

Следующая запись

Как самостоятельно повысить плотность электролита

Аккумуляторы нужны в автомобиле не только для того, чтобы запускать двигатель. Они требуются для питания всех электрических

приборов в машине во время выключенного зажигания. Но многие владельцы авто забывают о включенных устройствах на долгое время. Это приводит к тому, что батарея быстро садится. Некоторые водители умудряются заводить авто при разряженном аккумуляторе, но таких экстренных запусков двигателя лучше избегать. Необходимо просто зарядить аккумулятор, чтобы восстановить его характеристики. Как это правильно сделать, можно узнать по этой ссылке.

На работу и состояние батареи влияет такой показатель, как плотность электролита. От этого зависит способность батареи сохранять накопленную энергию (ее количество и продолжительность удерживания). Когда автомобильная аккумуляторная батарея полностью разряжается, необходимо вернуть ей работоспособность с помощью специального зарядного устройства. Возможно, перед этой процедурой потребуется долить дистиллированную воду, так как она испаряется в процессе эксплуатации (происходит электролиз и вода распадается на водород и кислород). Но стоит учитывать некоторые нюансы этого процесса. Добавление воды приводит к понижению плотности электролита. Это свидетельствует о том, что содержание серной кислоты уменьшается. В дальнейшем батарею с низкой плотностью нельзя нормально эксплуатировать. Чтобы избежать этого, нужно повысить показатель плотности. Игнорировать его ни в коем случае нельзя.

Увеличить плотность электролита можно и самостоятельно. Для этого нужно выполнить определенные действия. Нужно подготовить емкость, в которую придется сливать старый электролит. Потребуются и средства личной защиты, например, перчатки. Работать с электролитом нужно аккуратно. Необходимо подготовить клизму-грушу, ареометр, стакан. В качестве расходных материалов берут электролит, дистиллированную воду. Аккумулятор снимают с автомобиля и убирают защиту. Его также стоит очистить от различных загрязнений (потеки масла и электролита, пыль, грязь). Легко это сделать можно с помощью технической салфетки и раствора уксуса. Работать нужно также в резиновых перчатках, чтобы не получить химический ожог.

Внутри банок придется всю жидкость заменить. Для этого открывают все пробки и с помощью груши сливают электролит. Эту жидкость нельзя выливать на землю. В пустые банки заливают дистиллированную воду, потом устройство трясут и все выливают. В пустые банки заливают до указанного уровня новый электролит, который продается в автомагазинах. После этого банки закрывают, и аккумулятор подключают к зарядному устройству. Для этого используется цикл «зарядка-разрядка», при этом сила тока не должна быть больше 0,1 Ампер. Делать такую процедуру нужно до того времени, пока электролит не приобретет нужные характеристики. С помощью аэрометра можно выполнять замеры плотности и контролировать их.

Назад
Вперед

Последние достижения и перспективы в области тонких электролитов для твердотельных литиевых батарей с высокой плотностью энергии

Последние достижения и перспективы в области тонких электролитов для твердотельных литиевых батарей с высокой плотностью энергии†

Сяофэй Ян,‡ ^и

Киган Р.

Адэр,‡ ^a Сюэцзе Гао ^и а также Сюэлян Солнце * ^и

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Департамент машиностроения и материаловедения, Университет Западного Онтарио, 1151 Ричмонд-стрит, Лондон, Онтарио, Канада

Электронная почта: [email protected]

Аннотация

rsc.org/schema/rscart38″> Твердотельные литиевые батареи (SSLB) являются многообещающими устройствами хранения энергии следующего поколения благодаря их потенциалу высокой плотности энергии и повышенной безопасности. Свойства и физические параметры твердотельного электролита (SSE), как критического компонента батареи, оказывают значительное влияние на электрохимические характеристики и плотность энергии. В последние годы толстые SSE широко используются в SSLB, но имеют несколько недостатков с точки зрения повышенного внутреннего сопротивления, содержания дополнительного неактивного материала, низкой практической плотности энергии и более высоких затрат на производство батарей. Уменьшение толщины SSE и разработка высокопроизводительных тонких SSLB на основе SSE необходимы для коммерциализации SSLB. В этом обзоре мы всесторонне суммируем методы изготовления тонких SSE, их рациональную конструкцию, а также их производственные процессы и приложения в различных системах SSLB. Кроме того, передовые методы характеристики для понимания Li

⁺ представлены транспортная кинетика и структурная эволюция ССЭ на границе раздела.

Кроме того, оцениваются гравиметрические/объемные плотности энергии для различных ячеек мешочков SSLB с SSE толщиной менее 100 мкм. Наконец, другие параметры конструкции ячейки настраиваются для достижения гравиметрической/объемной плотности энергии более 300 Вт · ч · кг ⁻¹ /500 Вт·ч · L ⁻¹ , и обсуждаются будущие направления тонких SSE в SSLB. .

Эта статья является частью тематического сборника: Последние обзорные статьи об энергетике и науке об окружающей среде

Добавка

приводит к защитному поверхностному слою для катодов с высоким содержанием никеля, улучшая работу аккумуляторов при высоких напряжениях — ScienceDaily

Группа исследователей во главе с химиками из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) выяснила, что добавка к электролиту обеспечивает стабильное высоковольтное циклирование слоистых катодов с высоким содержанием никеля. Их работа может привести к улучшению плотности энергии литиевых батарей, питающих электромобили.

Выводы, опубликованные 9 мая в журнале Nature Energy, , предлагают решение печально известных проблем деградации, возникающих в катодных материалах с высоким содержанием никеля, особенно при высоких напряжениях. Это исследование было проведено в рамках спонсируемого Министерством энергетики консорциума Battery500, который возглавляет Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США (PNNL) и работает над значительным увеличением плотности энергии литиевых батарей для электромобилей.

Ша Тан, соавтор и доктор философии. Кандидат в Университете Стоуни-Брук, проводивший исследования с группой электрохимического накопления энергии в Брукхейвенской лаборатории, первоначально изучал, как можно использовать добавку дифторфосфат лития (LiPO2F2) для улучшения низкотемпературных характеристик батарей. Из любопытства она попробовала использовать добавку для циклирования высокого напряжения при комнатной температуре.

«Я обнаружил, что если поднять напряжение до 4,8 вольта (В), эта добавка действительно обеспечивает отличную защиту катода, и батарея достигает отличных характеристик при циклировании», — сказал Тан.

Защитные электроды батареи

Батареи состоят из двух электрических выводов — электродов, называемых катодом и анодом, — которые разделены другим компонентом батареи — электролитом. Электроны проходят через внешнюю цепь, соединяющую два электрода, а ионы проходят через электролит. Оба переключаются между электродами во время циклов зарядки-разрядки.

Многослойные катодные материалы с высоким содержанием никеля обещают высокую плотность энергии для аккумуляторов следующего поколения в сочетании с литий-металлическими анодами. Но эти материалы склонны к потере емкости. Одной из основных проблем является растрескивание частиц во время циклов заряда-разряда высокого напряжения. Работа при высоком напряжении важна, потому что общая энергия, хранящаяся в аккумуляторе, которая важна для запаса хода автомобиля, увеличивается по мере увеличения полезного рабочего напряжения.

Другой проблемой является растворение переходного металла с катода и его последующее осаждение на аноде. По словам химика из Брукхейвена Эньюана Ху, руководившего исследованием, это известно как «перекрестные помехи» в сообществе аккумуляторных батарей. Во время высоковольтной зарядки небольшое количество переходных металлов в кристаллической решетке катода растворяется, затем проходит через электролит и осаждается на стороне анода. Когда это происходит, и катод, и анод разрушаются. Результат: плохое сохранение емкости аккумулятора.

Исследователи обнаружили, что введение небольшого количества добавки в электролит подавляет перекрестные помехи.

По мере разложения добавки образуются фосфат лития (Li3PO4) и фторид лития (LiF) с образованием высокозащитной межфазной фазы катод-электролит — твердого тонкого слоя, который образуется на катоде батареи во время циклирования.

«Формируя очень стабильную межфазную границу на катоде, этот защитный слой значительно снижает потери переходного металла на поверхности катода», — сказал Ху. «Уменьшение потерь переходных металлов помогает уменьшить осаждение этих переходных металлов на аноде. В этом смысле анод также в определенной степени защищен. Мы считаем, что подавление растворения переходных металлов является одним из ключевых факторов, которые приводят к значительному улучшение показателей езды на велосипеде».

Добавка к электролиту позволяет циклировать многослойный катод с высоким содержанием никеля при высоких напряжениях для увеличения плотности энергии и сохранения 97 процентов его первоначальной емкости после 200 циклов, как обнаружили исследователи.

Сохранение поликристаллического раствора

Но повышение производительности было не единственным впечатляющим результатом для исследователей, сказал Ху.

Самый распространенный катод, богатый никелем, имеет форму поликристаллов — агрегатов многих кристаллов нанометрового размера, также известных как первичные частицы, слипшихся вместе, чтобы сформировать более крупную вторичную частицу. Хотя это обещает относительно простой путь синтеза, поликристаллическую природу обычно обвиняют в том, что она вызывает растрескивание частиц и, в конечном итоге, снижение емкости.

Недавние исследования показали, что катоды на основе монокристаллов могут иметь преимущества перед поликристаллическими аналогами в подавлении образования трещин в частицах. Однако это исследование предполагает, что использование аддитивной инженерии также может эффективно решить проблему растрескивания поликристаллических материалов.

«Наша работа говорит о том, что поликристаллические материалы нельзя исключать из рассмотрения, особенно потому, что их легче изготовить, что может привести к более низкой стоимости». — сказал Ху.

Тан добавил: «В нашей стратегии используется очень небольшое количество добавки для достижения такого значительного улучшения электрохимических характеристик. С практической точки зрения, это может быть недорогим и простым в применении решением».

Забегая вперед, исследователи хотят протестировать добавку в более сложных условиях, чтобы выяснить, смогут ли катодные материалы выдержать еще большее количество циклов для практического использования батареи.

Расширенный анализ

Чтобы понять, как добавка разлагает и защищает поверхность катода, исследователи провели серию синхротронных экспериментов, сказал Тан.

Четыре линии пучка в Национальном источнике синхротронного света-II (NSLS-II), пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики США в Брукхейвене, который генерирует сверхяркие рентгеновские лучи для изучения свойств материалов в атомном масштабе, сыграли разные роли в исследовании.

Ученые использовали канал быстрого поглощения и рассеяния рентгеновских лучей (QAS), чтобы понять процесс растворения переходных металлов — как переходные металлы попадают на сторону анода.

Они использовали луч рентгеновской спектроскопии субмикронного разрешения (SRX) для изучения эффективности новой межфазной фазы в подавлении растворения переходного металла путем картирования количества переходного металла, осажденного на поверхности анода. Эти эксперименты показали, что граница раздела катод-электролит значительно препятствовала миграции переходных металлов к аноду, когда действовала добавка.

Исследователи также использовали линию пучка In Situ и Operando Soft X-ray Spectroscopy (IOS), чтобы охарактеризовать поверхность катода при введении добавки и обеспечить формирование прочной межфазной границы.

И они использовали рентгеновскую порошковую дифракцию (XPD), чтобы изучить кристаллическую структуру катода, чтобы увидеть, изменилась ли она за несколько циклов.

Кроме того, группа координировала свои действия в разных часовых поясах с учеными из Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, Франция. Там сотрудники использовали рентгеновские лучи, чтобы изучить морфологию и химический состав тысяч электродных частиц, что позволило ученым визуализировать дефекты и плотность энергии.

Для визуализации того, как структура поверхности катода развивалась во время циклирования, а также для компьютерного анализа, исследователи обратились к возможностям Центра функциональных наноматериалов Брукхейвенской лаборатории. По словам Ху, эти визуальные и вычислительные исследования помогли команде определить механизм действия добавки.

«Этот проект требовал идеального сочетания передовых технологий и расширенного анализа на всех объектах, чтобы обеспечить решающее понимание воздействия этой добавки на различных уровнях, от частиц до электродов», — сказал Ху. «Анализ в исследовании предлагает статистически надежные и убедительные доказательства того, как это работает».

Помимо Тан, первыми авторами этого исследования также являются Зулипия Шадике из химического отдела Брукхейвенской лаборатории и Цзичжоу Ли, научный сотрудник Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Исследователи также сотрудничали с экспертами из Исследовательской лаборатории армии США, PNNL, Стэнфордского источника синхротронного излучения, Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Вашингтонского университета в Сиэтле.

«С отличной платформой, которую предоставляет Battery 500, у нас есть большой опыт, с которым мы можем работать», — сказал Сяо-Цин Ян, руководитель исследовательской группы электрохимического хранения в Брукхейвене.