Как добавить плотность в аккумуляторе: Как повысить плотность электролита в аккумуляторе. Самостоятельно, зарядным устройством и без него. Простые шаги

Как поднять плотность аккумулятора автомобиля?

Вернуться в раздел Познавательный блог

Работоспособность аккумуляторной батареи в автомобиле должна всегда находиться на высшем уровне. Это может подтвердить каждый, кто в мороз столкнулся с проблемой запуска двигателя. Именно аккумуляторная батарея, а вернее её состояние играет решающую роль. Но, к сожалению, на любом автомобиле может произойти ситуация, когда двигатель еле-еле проворачивается, а панель приборов светит тусклым светом. Причина кроется в разряженном аккумуляторе.

Чтобы ответить на вопрос о причине разрядки аккумулятора, стоит задуматься, как давно производилась зарядка? Если недавно, то почему батарея не держит заряд? Бывает и так, что источник питания заряжает, а батарея всё равно не заряжается. Вышеописанные симптомы указывают на слишком низкую плотность электролита. Она отражает долю или количество серной кислоты, которая входит в состав раствора-реагента и должна примерно быть равной 1,27 г/см3. Возможны отклонения на одну-две сотых величины.

Но при плотности ниже 0,25 аккумулятор не сможет запустить двигатель. Однако выносить приговор батарее ещё очень рано. Существует несколько способов приведения плотности к нормальным показателям и все они считаются действенными.

Вариант с добавлением дистиллированной воды не рассматривается, так как он применим при снижении уровня электролита, если точно известно, что не хватает именно воды, и утверждение, что кислота не выкипает – неверно. Небольшие отклонения плотности возможно скорректировать, не сливая полностью раствор, но некоторую его часть придётся откачивать спринцовкой. Нужно приобрести готовый электролит нормальной плотности и в каждой банке менять порцию старого электролита на новую. Постепенно плотность подойдёт к нормальному значению.

Если показатель содержания кислоты даже ниже 1,18, то вышеописанная процедура будет длиться долго, поэтому желательно прибегнуть к кардинальному методу – замене электролита. Его можно приготовить самостоятельно, имея под рукой ёмкости и ареометр – специальное устройство для измерения плотности.

Удаляется старый электролит из корпуса батареи спринцовкой или через самостоятельно просверленные отверстия снизу. Впоследствии эти отверстия необходимо запаять.

Ещё один способ повысить долю кислоты в растворе – зарядка аккумулятора небольшим током. Дистиллированная вода начнёт постепенно выкипать. Таким образом, составляющая доля серной кислоты будет увеличиваться. Важно не забывать проверять уровень электролита при подобной процедуре. Как видно из примеров даже новичок может реанимировать аккумулятор. Вероятность же положительного исхода зависит от общего состояния АКБ.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе авто?

У кислотных аккумуляторов есть весомое преимущество по сравнению с более современными батареями, что обусловлено возможностью реанимировать их. Благодаря возможности обслуживать такие АКБ, можно восстановить плотность электролита и вернуть батарее ее свойства. Поэтому, обслуживая аккумулятор, плотность электролита в обязательном порядке требуется замерять, потому что от этого параметра зависит корректная работа АКБ. Не стоит избегать решения этой задачи, так как рано или поздно данная проблема даст о себе знать.

Рекомендуется обратиться в автосервис, если руки не доходят до самостоятельного обслуживания батареи. Его особенность заключается в том, что измерить плотность электролита аккумуляторе можно самостоятельно, имея под рукой ареометр и зная, каким параметрам она должна соответствовать. Параллельно с этим замером выявляется уровень электролита, затем данные сравниваются с выходным напряжением батареи. Это дает общую картину о состоянии АКБ, что необходимо для правильного выполнения восстановительных работ.

Для тех кто не знает, как измерить плотность аккумулятора, сразу оговоримся, что это необходимо делать в каждой банке со свинцовыми пластинами, так как они не зависят друг от друга. Поэтому плотность и уровень электролита, а также выходное напряжение у них будет отличаться. Рассмотрим детально, как измерить плотность электролита с учетом всех технических нюансов, которые необходимо знать.

Когда должна выполняться проверка плотности автомобильного аккумулятора

Кроме того, что плотность электролита автомобильного аккумулятора проверяется при каждом плановом обслуживании машины, существует ряд признаков, указывающих на снижение этого параметра.

• Самый распространенный заключается в уменьшении периодичности заряд/разряд. Это значит, что АКБ стал хуже держать заряд, а так происходит в результате снижения уровня электролита или его свойств. Это повод проверить плотность автомобильного аккумулятора, не дожидаясь планового техосмотра.

• Также следует выполнить эту работу, если в последнее время батарея систематически перезаряжалась. Это способствует выкипанию электролита и снижению его уровня. В зимнее время эту задачу приходится выполнять чаще, так как плотность АКБ при отрицательной температуре быстрее снижается.

Как проверить плотность автомобильного аккумулятора

Если вы знаете, как проверить плотность АКБ и уже сделали это, значит вы понимаете, что нужно быть готовым к необходимости восстановления этого параметра, если он не будет соответствовать требованиям. Поэтому необходимо подготовить следующее:

• ареометр;

• мерный стакан;

• грушу-клизму;

• емкость, чтобы развести новый электролит;

• кислоту или корректирующий электролит.

Посредством ареометра сначала нужно проверить плотность автомобильного аккумулятора. Это выполняется с помощью груши, изготовленной из мягкой резины, в которую вставлена трубка из стекла с ареометром внутри. Для выполнения замера необходимо набрать немного жидкости из банки, сжав грушу. Затем нужно следить, чтобы ареометр не касался стенок трубки. Вся полученная информация записывается, потому что данная задача выполняется в каждой банке, но перед этим необходимо полностью зарядить батарею. Дальнейшие действия зависят от того, повышена плотность или понижена. В последнем случае необходимо сделать следующее:

• отобрать немного жидкости из банки, и в таком же объеме залить корректирующий электролит;

• поставить АКБ на 30 минут заряжаться;

• снять с зарядки и дать батарее остыть в течение 2 часов;

• повторно замерить плотность.

Если вы знаете, как проверить плотность аккумулятора автомобиля, значит понимаете зачем это делать. С добавлением коррекционного электролита повышается плотность жидкости. Чтобы замеры ареометром были точны, необходимо смешать жидкости, что происходит во время зарядки батареи. Остывать ей нужно потому, что максимальная точность замера ареометром возможна только при холодной батарее.

Если проверка плотности электролита автомобильного аккумулятора покажет увеличение данного показателя, необходимо выполнить все также, как в вышеуказанной последовательности, но вместо коррекционного электролита добавить дистиллированную воду. За счет этого плотность снизится. Если после первого раза электролит не достигнет нужного состояния, необходимо повторить процедуру еще раз. И так до тех пор, пока не нормализуется электролит, плотность при этом должна соответствовать нужному значению.

Что значит, если плотность аккумулятора автомобиля не соответствует заводским значениям

Если замеры покажут, что плотность электролита АКБ не соответствует параметрам в банках, значит батарея уже выработала свой ресурс и пластины подвергались сульфатации. Придется заменить АКБ, потому что восстановлению он не подлежит.

Сульфатация – это необратимый процесс, который настигает каждую батарею, отработавшую свой ресурс, заявленный производителем. Если плотность электролита аккумулятора напротив, выше нормы, это тоже плохо для батареи. Скорее всего он закипел, и повышение его плотности необходимо скорректировать способом, описанным выше. Рекомендуется в будущем не допускать повторного закипания, потому что это может окончательно вывести устройство из эксплуатации.

Если проверка плотности электролита в аккумуляторе показывает, что она низкая в одной из банок, значит между электродами произошло замыкание. В такой ситуации тоже требуется замена батареи, так как содержимое банок не подлежит восстановлению.

Какой должна быть плотность аккумулятора авто

Тот кто знает, как проверить плотность электролита в АКБ, должен понимать, как зависит это значение от параметров аккумулятора. На него влияет и такие технические характеристики, как емкость батареи и сила выходного тока. Поэтому не следует ориентироваться общепринятыми стандартами, лучше изучить этикетку изделия, чтобы выяснить, какая необходима плотность. Также стоит оговориться, что проверка плотности электролита в АКБ должна определяться с учетом температуры окружающей среды. Для определения погрешности, зависящей от температуры, необходимо пользоваться специальной таблицей. Найти данную информацию можно в техническом паспорте автомобиля или руководстве производителя, прилагаемом к аккумуляторной батарее. Зная, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, не стоит торопиться делать этого без оценки цвета жидкости.

То, какой она имеет оттенок, поможет предварительно определить состояние батареи. Коричневый цвет предупреждает о скором выходе из строя аккумулятора, а если это происходит еще и в канун зимы, первые морозы он может и не пережить. Если оттенок темный, значит активная масса осыпалась с электродов в раствор, что затрудняет протекание электрохимических реакций. В этом случае замена батареи неизбежна, так как восстановить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе не получится. Учитывая то, что активная масса осыпается после длительного срока эксплуатации, это вполне оправдывает затраты на покупку нового устройства.

Как говорилось выше, проверка плотности АКБ выполняется во всех банках, и в каждой из них это значение должно быть одинаковым. Допускается погрешность, но не более 1 г/см3. Критический показатель плотности аккумулятора – менее 1:18 г/см3. Но и в такой ситуации возможна реанимация, если цвет не обрел коричневый или темный оттенок. Только в данной ситуации те, кто знает, какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе, используют не коррекционный электролит, а серную кислоту 1:18 г/см3. Чтобы работать с данным веществом, необходим опыт, так как можно добавить его слишком много, сделав плотность больше, чем требуется. В результате неумелое обращение с веществом потребует много времени на решение данной задачи. Даже тем, кто может проверить плотность аккумулятора автомобиля, понимая как ее вернуть, нелегко добиться одинаковой плотности в каждой из банок, используя кислоту. Поэтому рекомендуется обращаться в автосервисы Oiler, чтобы выполнить обслуживание аккумуляторной батареи.

Чем поможет автосервис?

В условиях любого СТО нашей компании имеются все необходимые устройства и опытные специалисты, которые сумеют проверить плотность электролита и скорректировать ее в день обращения. Особенность наших услуг заключается в том, что мы решаем технические задачи в день обращения. Кроме того, услуги предлагаются по фиксированной цене, что позволяет предварительно рассчитать бюджет на обслуживание и ремонт своего автомобиля.

Мы рассмотрели, как проверить электролит в АКБ, и что делать, если его плотность отклонилась от нормы. Детально узнать о состоянии аккумуляторной батареи вы сможете, посетив автосервис Oiler в Киеве, предварительно записавшись на прием на нашем сайте.

Что нельзя делать с аккумулятором летом, чтобы он не «умер» зимой

Когда ваш автомобильный аккумулятор подводит и машина не заводится, это крайне неприятно. Между тем нередко виноват сам водитель, не выполнявший ряд простых правил. Разберемся, какие именно ошибки могут сократить жизнь АКБ даже летом.

Как можно убить аккумулятор быстрее всего

Самый простой путь вывести из строя аккумулятор — это долить в электролит обычную воду — электроды в таком случае выйдут из строя.

Жизнь АКБ может радикально сократить также заряд током чрезмерно большой силы, перегрев электролита и его повышенная плотность, повышенное и пониженное напряжение в бортовой сети автомобиля, загрязнение электролита и короткое замыкание (возможно при неосторожном обращении с инструментом вблизи контактов батареи, или при повреждения изоляции силового кабеля). Однако существуют и менее явные огрехи, которые также вредны для АКБ. Читайте о них ниже.

Не поддерживать чистоту

При эксплуатации автомобиля в особенности в условиях повышенной загрязненности (пыль, песок, пыльца деревьев и т.п.) следует уделять особое внимание чистоте корпуса АКБ. Ведь если грязь просочится в электролит, печальная судьба батареи по сути предрешена.

Загрязнения на корпусе следует регулярно устранять мягкой тряпкой, смоченной в растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды.

Используйте зубную щетку или мелкую шкурку, чтобы удалить любые следы коррозии, если вы обнаружите их на клеммах аккумулятора. Лишняя грязь и следы окисления на клеммах провоцируют замыкание и разрядку АКБ. Не забывайте также проверять надежность крепления как самого аккумулятора, так и его клемм.

Игнорировать температурный режим

Не секрет, что аккумуляторы постепенно подсаживаются от скачков температуры в межсезонье и долгого отсутствия нагрузки. При падении плотности электролит замерзает — это вызывая деформации и осыпание пластин, равно как прожоги от коротких замыканий. Поэтому не следует оставлять ваш автомобиль на недели и месяцы на улице в мороз.

Регулярно заводите ваш автомобиль зимой, а еще лучше — совершайте хотя бы короткие поездки, чтобы батарея могла подзарядиться. Гаражное хранение — идеальный вариант, но даже в этом случае следует замерять тестером уровень заряда АКБ на заглушенном двигателе хотя бы раз в месяц. При полном заряде показания стремятся к значению 12.7 вольт. При почти полной разрядке будет примерно 12 вольт. При нормальной плотности электролита, которая должно составлять 1,27 г/см куб., образование льда начнется только при температуре ниже -65 град.

Перегружать батарею

Прежде всего, не перегружайте сеть. Различные усилители, доп.оборудование и девайсы типа видеорегистратора, радар-детектора и просто несколько подключенных к «мультимедийке» гаджетов — это, конечно, замечательно. Но такая прорва потребителей неизбежно повысит нагрузку на сеть.

Нередки также случаи запредельных разрядов, например, после пуска двигателя стартером. Или, скажем, если вы регулярно даете «прикурить» друзьям и соседям (особенно если потенциал их АКБ больше, чем у вашего), это также не идет на пользу батарее. Кроме того, помогая такому аккумулятору, который уже «дышит на ладан», донор может еще и спалить бортовую электронику.

Неправильное обслуживание

Если ваш аккумулятор обслуживаемый, то в рамках самостоятельного «ТО» следует долить нужное количество смести дистиллированной воды и электролита (у автомобильных аккумуляторов принято считать нормальным уровень заливки на 10-15 мм выше верхней кромки пластин) и убедиться в том что раствор имеют оптимальную плотность (1.27 г/см3).

Если в АКБ пониженная плотность смеси, то это может привести к быстрому разряду и замерзанию раствора. Если плотность повышенная — тоже плохо: чревато «обезвоживанием», и, как следствие, разъеданием пластин. Плотность состава измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

Совет «подснежникам» — отнесите аккумулятор домой зимой

Есть категория водителей, которые по тем или иным причинам не ездят зимой. Для таких людей имеет прямой смысл позаботится об аккумуляторе. АКБ необходимо снять и отнести домой или в теплый гараж. Хранить батарею рекомендуется при комнатной температуре. При этом каждые два — три месяца аккумулятор рекомендуется подзаряжать, предварительно проверяя уровень зарядки с помощью вольтметра.

Напряжение аккумулятора и плотность электролита

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПОД АВТОМОБИЛЬ

При эксплуатации аккумулятора рано или поздно приходится сталкиваться с его обслуживанием. Обслуживание аккумулятора всегда подразумевает знакомство с понятием напряжение аккумулятора и плотность электролита.

Напряжение аккумулятора

Напряжение автомобильного аккумулятора делится на 2 типа: номинальное, фактическое и под нагрузкой. Номинальное напряжение легкового автомобильного аккумулятора равняется 12 вольт. Фактическое напряжение у полностью заряженного аккумулятора колеблется в пределах от 12,4В до 12,8В. Напряжение под нагрузкой (200А) должно быть не менее 9,5В, но как правило оно составляет у новой АКБ 10,3-10,7В. Оно при нагрузке в течении 10 секунд не должно упасть ниже минимума. Напряжение под нагрузкой измеряется для получения информации способности АКБ «держать» напряжение при запуске двигателя, то есть при потреблении стартером. Допустимым для эксплуатации является напряжение 12,5 В, что является 82% зарядки аккумуляторной батареи. Более подробно о зависимости степени зарядки АКБ от процента заряженности приведено на рисунке.

Проверка напряжения АКБ.

Для проверки напряжения аккумулятора нам необходим инструмент для измерения – вольтметр, нагрузочная вилка или мультиметр. Чтобы измерить напряжение АКБ, необходимо заглушить автомобиль, подождать 30 минут пока уйдет поверхностное напряжение и вольтметром измерить напряжение на клеммах. Чтобы измерить напряжение под нагрузкой, необходимо использовать нагрузочную вилку. Напряжение АКБ на полюсных выводах зависит от температуры электролита (в идеале надо проверять при температура 25 градусов)– таблица зависимости приведена ниже.

Проверка плотности аккумулятора.

Для проверки плотности АКБ необходимы следующие инструмента: плоская отвертка (если на каждой банке стоит пробка – отвертка должна быть большой), ареометр. Если на аккумуляторы стоит общая крышка-планка, ее необходимо аккуратно отщелкнуть для доступа к электролиту. В ареометр набрать из первой банки электролит, снять показания с меток поплавка. Как правильно снимать данные с поплавка ареометра показано на рисунке. Плотность необходимо измерять в каждой банке – они не являются сообщающимися сосудами и бывает, что плотность может колебаться в банках в пределах до 0,02. Если в одной из банок плотность электролита резко отличается от других и стремится к единице, то скорее всего в этой банке скорее произошло короткое замыкание, что является заводским дефектом и подлежит замене продавцом (хотя это может быть следствием других деффектов). Кстати, индикатор заряда, установленных на некоторых моделях АКБ работает по принипу ареометра — шарик, как и поплавок всплывает при нормальной плотности электролита.

Причем это шарик, а не лампочка, как многие думают.

Плотность аккумулятора должна быть в пределах 1,26-1,28 при температуре 25 градусов Цельсия.

Повышение плотности аккумулятора.

Плотность электролита аккумулятора повышают одним единственным путем – путем зарядки аккумулятора. Доливать электролит для поднятия плотности ни в коем случае нельзя – это самый страшный бред, который могли придумать мастера-самоучки, не понимающие законов химии и физики, т.к. это приведет к ускоренному осыпанию активной массы и убьет аккумулятор. Электролит доливают только в случае, если произошло проливания электролита из АКБ, но эту процедуру лучше доверить профессионалом. Есть одно исключение – для северных регионов России (в районах с вечной мерзлотой) допускается поднятие плотности будет доливки электролита до плотности 1,30 – это делают для поднятия температуры замерзания электролита, не более. Такие аккумуляторы служат в среднем 1 год. Для теплого климата плотность электролита намерено уменьшают, чтобы продлить его срок службы.

Напряжение автомобильного аккумулятора и плотность взаимосвязаны. При повышении напряжения, плотность аккумулятора растет. 

Аккумулятор это химический источник тока, для исправной работы которого должны протекать определенные химические процессы. В процессе разряда аккумулятора, серная кислота «прилипает» к отрицательному электроду, образуя нерастворимый сульфат свинца, оставл

Очень часто от продавцов в автомагазинах можно услышать рекомендации о гибридных аккумуляторах. Так что же такое гибридный аккумулятор? Гибридный аккумулятор для автомобиля внешне не отличим от других кислотных аккумуляторов, не считая обозначения на этик

В жигулевскую эпоху завести одну машину от другой было в порядке вещей. А сейчас?

%TEXTAREA_VALUE

Сохранить Отменить

Ваш комментарий успешно добавлен и будет опубликован после просмотра модератором.

Как Проверить Плотность Необслуживаемого Аккумулятора

Информационный сайт о накопителях энергии

Свинцовые автомобильные аккумуляторы накапливают энергию до тех пор, пока идет химическая реакция между электролитом и токопроводящими пластинами. При изменении плотности электролита, этот процесс нарушается. Неважно, по какой причине испортился электролит, аккумулятор не работает. Требуется замена электролита, корректировка плотности или приобретение новой АКБ. В случае если электролит приобрел черный цвет, в нем взвесь угля и окалины – аккумулятор придется менять.

Полная замена электролита в аккумуляторе

Электролит представляет смесь серной кислоты с водой в определенной пропорции. О концентрации раствора узнают по плотности, измеряемой ареометром. Показатель основной, даже сотые доли влияют на способность электролита работать на накопление энергии.

Признаки негодного электролита:

• Измерение плотности на заряженном аккумуляторе ареометром. Значение должно быть 1,25 -1,27 г/см3.
• Мутный электролит – свидетельство того что внутри идут паразитные процессы сульфатирования.
• Электролит перемерзал, но герметичность корпуса не нарушена.
• Раствор черный или темно-коричневый со взвесью угля и окалины.

Замена электролита в аккумуляторной батарее будет эффективна, когда полости банок обследованы, промыты, удален сульфатный осадок. Если разрушены пластины, осыпалось активное вещество – аккумулятор не ремонтопригоден.

В домашних условиях полная замена электролита в аккумуляторе автомобиля происходит в последовательности:

• Подготовить эмалированную или стеклянную посуду для слива электролита, средства личной защиты, место для работы, лучше, на открытом воздухе.
• Аккумулятор извлечь, из автомобиля, снять пробки или просверлить отверстия в необслуживаемом АКБ, слить жидкость в подготовленную тару, пользуясь грушей или шприцом.
• Аккумулятор промывается дистиллированной водой многократно, пока не удалится осадок. Возможно, придется удалять сульфат свинца, если есть осадок на пластинах. Нужно убедиться что активная замазка не осыпалась, угольная решетка цела.
• Медленно, с перерывами залить электролит нужной плотности в каждую банку выше пластин на 5-7 мм. Подождать 2-3 часа для выхода пузырьков, замерить плотность электролита, довести до нормы
• Зарядку аккумулятора после замены электролита вести малым током 0,1 А, не допуская закипания. После набора половины емкости, зарядка ведется циклично.
• Произвести герметизацию банок.

Сколько времени заряжать аккумулятор? Заряжать аккумулятор после замены электролита нужно бережно, как после глубокой разрядки. Операция замены электролита своими руками в автомобильном аккумуляторе считается законченной, если он полностью принимает ток длительное время. Зарядка ведется осторожно, кипение в банках недопустимо.

Предлагаем посмотреть видео по правильной замене электролита в автомобильном аккумуляторе.

Чем долить аккумулятор – принимаем решение

Если вы купили б/у АКБ с пустыми банками или обнаружили, что вся жидкость куда-то делась – заливайте электролит. Правда, в последнем случае, лучше поменять батарею. Как показывает практика, в такой ситуации в аккумуляторе происходят необратимые явления, приводящие к выходу из строя, и подобная мера носит временный характер.

Если же вы заметили снижение уровня жидкости в банках – действуйте по инструкции.

1. Поставьте АКБ на горизонтальную ровную поверхность.
2. Уберите мусор с верхней части.
3. Аккуратно открутите все пробки.
4. С помощью спринцовки или шприца возьмете оставшийся раствор с каждой банки и обратите внимание на его цвет (в норме – прозрачный).
5. Долейте дистиллированную воду, поставьте на зарядку малым током.
6. Спустя 2-3 часа проверьте плотность ареометром.
7. Если вы получили значение 1,27-1,29 г/см – значит проблема была в потере дистиллированной воды.

Иногда автомобилисты получают низкое значение и начинают паниковать. Обычно это случается, если сделать замер сразу после заливки воды, при горячем аккумуляторе или недостаточной зарядке батареи.

После доливки воды нужно проверить плотность электролита в банке. Серная кислота должна перемешаться с водой, а происходит это спустя 2-3 часа после зарядки, при температуре в пределах 15-27 0С. В других условиях показатели не будут достоверными.

Запомните: нельзя заливать новый электролит в аккумулятор при снижении уровня жидкости в банках. В этом случае единственное верное решение – доливка дистиллята.

Почему нельзя доливать электролит в аккумулятор

Вы замерили уровень в банках аккумулятора, он ниже нормы? Это значит, что часть воды испарилась. Если это обслуживаемый аккумулятор, нужно замерить уровень в каждой банке и долить электролит до нормы водой. В необслуживаемом АКБ сквозь стенки видно зеркало залива.

Упал уровень, значит в растворе мало воды и высокая плотность. Добавленный электролит повысит уровень, но плотность раствора останется высокой. Это пагубно для пластин АКБ, сокращается срок службы батареи. Поэтому следует электролит доводить до уровня, доливая дистиллированную воду.

Посмотрите видео о правилах замены электролита.

Сколько доливать воды в банки?

Еще одно важное условие. На некоторых аккумуляторах есть специальный уровень (обычно на корпусе сбоку) именно до него стоит добавить воды (переливать нельзя).

Однако большое количество АКБ такого уровня не имеют, так сколько же лить?

ОДНО очень простое правило. Пластины должны быть закрыты электролитом на 1 – 1,5 см (замеряется специальными мерными трубочками). При таком уровне как раз и получается плотность в 1,27 г/см3

Больше лить не стоит, иначе плотность упадет до 1,20 – 1,24 г/см3 и есть большая вероятность, что батарея может зимой замерзнуть.

Сейчас небольшое, но полезное видео, смотрим.

НА этом заканчиваю, думаю, моя статья была вам полезна. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР

(7 голосов, средний: 5,00 из 5)

В каких случаях доливать электролит в аккумулятор?

Электролит в аккумулятор доливают, когда снижается емкость. При этом замеры ареометром содержимого каждой банки показывают снижение плотности. Возможно, в АКБ произошла сульфатация, связанный кислотный остаток в PbSO4 не участвует в реакции.

Если электролит, извлеченный из банок прозрачный, светлый, его можно использовать вторично, добавив корректирующий раствор, плотностью 1,4 г/см3. После снятия осадка на пластинах, батарея заливается прежним электролитом, но он низкой концентрации. Можно ли довести раствор до нужной плотности, доливая электролит? Какой состав взять, и сколько нужно долить в аккумулятор корректирующего раствора?

По технологии нужно заменить порцию слабого состава крепким. Долить и изъять электролит из банок раствор можно, воспользовавшись грушей и мерным цилиндром. Как поменять растворы, в какой пропорции видно из таблицы.

При этом следует использовать только электролит для корректировки. После операции замены, в течение получаса ведется подзарядка, чтобы жидкости смешались. Через два часа после отключения ЗУ проверяется плотность, если нужно, корректировка повторяется.

Предлагаем ознакомиться на видео, как долить электролит в аккумулятор.

Электролит

Как мы с вами знаем, электролит (внутри АКБ) состоит из двух основных компонентов:

• Это серная кислота. Ее примерно 35% от всего объема
• Дистиллированная вода. Ее примерно 65%

При смешивании этих двух субстанций и поучается нужный для работы электролит, плотностью – 1,27 г/см3. Больше 35% кислоты добавлять не рекомендуется, если задрать плотность до 1,3 – 1,4 г/см3, то при такой концентрации свинцовые пластины будут страдать и могут раньше времени разрушится.

Что доливать в аккумулятор, воду или электролит

При соблюдении условий эксплуатации, необслуживаемые аккумуляторы не требуют контроля плотности и уровня электролита. Обслуживаемые АКБ имеют специальные пробки – доступ к каждой банке. В них регулярно проверяются показатель качества и уровня электролита. Запас энергии батареи определяется по самому слабому элементу. Поэтому необходимо поддерживать плотность электролита во всех банках равной.

Плотность в банке может снизиться, если началась сульфатация. Тогда добавка электролита не поможет. Сильное сопротивление забитых пластин не пропускает заряд, добавленная кислота увеличит отложения. В этом случае заряд восстановит сульфатирование. Вот почему нельзя в АКБ с налетом сульфата свинца доливать электролит.

Доливать ли воду в аккумулятор? Если уровень электролита в банках низок, это указывает на интенсивное кипение батареи во время работы. Испаряется в основном водород. С оголенных пластин может осыпаться активная замазка, произойдет сульфатирование, коррозия. Поэтому подлить дистиллированную воду необходимо, но после этого аккумулятор нужно ставить на зарядку по полному циклу.

Как добавить воду в аккумулятор?

Для начала разберем обслуживаемый вариант – когда сверху батареи есть пробки. Здесь все элементарно:

Первое – нужно купить дистиллированную воду в магазине или же нагнать ее самому дома.

Второе — просто откручиваем пробки сверху и смотрим на пластины. Если они оголены, уровень электролита ниже, нужно добавить так чтобы вода их закрыла. Сколько лить расскажу чуть ниже

Третье – после добавления ставим на зарядку, можно использовать автоматические зарядные устройства

Как видите, все элементарно — никаких проблем нет.

Когда доливать в электролит, а когда воду

Вопрос, чем долить, если мало электролита в банках аккумулятора требует особого освещения. Такие жидкости, как электролит или дистиллированная вода, нужно заливать в аккумулятор правильно. Корпус и воронка должны быть чистыми, заливаемая жидкость прозрачная, без взвеси. Долить электролит водой можно, используя медицинский шприц без иглы, если корректировка требуется незначительная.

В каких случаях можно доливать воду в электролит аккумулятора? Если в одной или нескольких банках уровень электролита в АКБ низкий. Это происходит из-за кипения банок в условиях повышенной температуры или глубокого разряда. Добавлением дистиллированной воды восполняются потери объема, уменьшается плотность электролита, предотвращается скорый износ батареи.

Нужно ли заряжать аккумулятор после добавления воды, или замены электролита? Любое изменение внутреннего баланса требует выравнивания и стабилизации. После изменения концентрации жидкости необходимо провести полный цикл зарядки, убедиться, что аккумулятор не потерял емкость, стабильно напряжение на клеммах, обеспечивает пусковой ток.

Можно ли долить электролит в аккумулятор, если случайно его выплеснули? Как это случилось? Возможно, перевернули прибор. Это один из немногих случаев, когда вытекший электролит заменяют точно таким же и даже температуру подгоняют. Но все равно потребуется подзарядка и проверка плотности.

Посмотрите видео, как правильно долить электролит в аккумулятор. Вода или электролит, что доливать?

Как вскрыть крышку батари

Обслуживаемые батареи имеют пробки для ревизии банок. Добраться к содержимому необслуживаемого аккумулятора сложнее. Пробок не предусмотрено, и монолитная крышка представляет собой лабиринт для улавливания и конденсирования паров. Нарушение ходов лабиринта снизит эффективность системы. Поэтому перед тем как открыть крышку батареи, требуется взвесить все за и против.

Внимание! Перед вскрытием и проверкой аккумулятора, его обязательно нужно зарядить! Плотность электролита на разряженной батарее значительно ниже!

Вот несколько вариантов, как добраться до электролита:

1. В АКБ есть глазок с поплавком. Поддев стеклышко, мы получаем доступ к одной банке батареи. Измерение плотности электролита в одной банке не дают полной картины.

2. Снять крышку батареи. Верхняя часть срезается или силой срывается, так как она припаяна. После обслуживания батареи главная сложность — приклеить крышку на место. По возможности, следует избегать этого способа.
3. Сверление отверстий — самый доступный способ того, как вскрыть АКБ.

Читать также: Фартук токарного станка предназначен

Самый оптимальный метод — сверление отверстий. Для большей части процедур этого достаточно, через них можно залить электролит, проверить его уровень и плотность.

• Центры должны совпадать с отливками под заводские заливные пробки. Сняв наклейки, контуры легко просматриваются.
• Сверлить лучше в несколько этапов, чтобы стружка не попала внутрь. Первое сверло – 3-4 мм. Просверлив все отверстия, можно тонким щупом проверить уровень электролита. Если на этом проверка закончится, мелкие отверстия можно залить горячим клеем или силиконом.
• Второе сверло — 12 мм. Через такое отверстие можно воспользоваться ареометром.

Чтобы заглушить отверстия, можно воспользоваться пластиковыми пробками от лекарственных средств — пустырник, мята перечная, валерьянка. Пробки должны стать плотно, заготовить их нужно еще до сверления. При установке пробки можно посадить на клей, тогда с высокой долей вероятности свойства крышки-лабиринта сохранятся. Просто вставив пробки, мы получаем простой необслуживаемый аккумулятор. К банкам добраться значительно проще, но делать это придется довольно часто — электролит будет требовать постоянной доливки.

Как долить электролит в необслуживаемый аккумулятор

Все намного сложнее, если потребовалось долить воду в электролит необслуживаемого аккумулятора автомобиля. Сквозь полупрозрачные стенки можно увидеть, сколько электролита в банках. Но как проникнуть в корпус необслуживаемого аккумулятора?

Есть модели, проникнуть внутрь в которых можно отрезав болгаркой верхнюю крышку. Но такие действия нужны, если нужно удалить накипь и промыть осевший внизу шлам. Для того чтобы долить жидкость до нужного уровня сверлят отверстие в корпусе. Позже его заклеивают эпоксидным клеем.

Полностью необслуживаемый аккумулятор требует бережного обращения, боится глубоких разрядов и нестабильной работы бортовой АКБ. Заявленные 5-7 лет он выдерживает только в идеальных условиях.

Проверяем уровень электролита

Перед тем как проверить плотность аккумулятора без ареометра необходимо установить его уровень. В том случае, если сам аккумулятор выполнен из полупрозрачного пластика, то проверка уровня электролита не представляет сложности. Если же аккумулятор выполнен из непрозрачного темного пластика, то для проверки уровня электролита потребуется специальная стеклянная трубка, имеющая диаметр около 5 миллиметров. Такая трубка опускается в банку до упора, после чего ее верхнее отверстие закрывают пальцем. Трубку аккуратно достают из аккумулятора. В ней останется электролит, который сливают в колбу и проверяют уровень. Считается, что норма жидкости в колбе составит 10-15 миллиметров. В том случае, если уровень больше или меньше необходимо его выровнять, после чего измерять плотность электролита.

Как разобрать необслуживаемый аккумулятор чтобы долить электролит

В современных АКБ, таких как VARTA, под декоративной наклейкой можно увидеть 6 пластинок, плотно утопленных в корпус. Если подковырнуть кружок шилом, можно под ним обнаружить пробку резиновую. Тогда появится возможность отобрать пробу электролита, провести замер плотности, откорректировать состав. Если нет пробки – в каждой банке колется отверстие тонким шилом, а вода запускается из шприца, каплями.

Но если обнаружено, что в банках на пластинах белесые полосы – это сульфатация. Чтобы очистить полости, убрать осадок внизу, потребуется вскрыть крышку распиливанием.

Посмотрите видео, как долить электролит в необслуживаемый аккумулятор.

Долить электролит в гелевый аккумулятор

Необслуживаемый гелевый аккумулятор представляет тот же свинцовый аккумулятор, но электролит загустили, он находится в виде геля. С годами вследствие электрохимических паразитных реакций получается водород, выходящий из резинового вентиляционного клапана. Гель обезвоживается и уже неплотно прилегает к пластинам. Емкость АКБ уменьшается.

Долить воду в банки аккумулятора просто. Нужно снять наклейку на корпусе, снять колпачки-клапаны и закапать в каждую банку по 1,2 мл воды. Вода должна впитаться в желеобразную массу. Нужно время. Через полчаса, если вода выше поверхности пластин батареи – извлеките ее фильтром или шприцом.

Без сомнений, одним из важных узлов каждого транспортного средства является аккумулятор. Если говорить об автомобильных АКБ, они представляют собой расходную деталь с ограниченным сроком эксплуатации и рабочим ресурсом. Если не знать о том, как поменять электролит в аккумуляторе, в скором времени машина попросту перестанет нормально функционировать.

Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля

Принципиальных отличий в конструкциях свинцово-кислотных аккумуляторов нет. Различается только технология производства. Необслуживаемые аккумуляторы изготавливаются из материалов повышенной чистоты с изменением состава сплава пластин электродов.

Благодаря тому, что удалось снизить газовыделение (электролитическое разложение воды электролита), стало возможным загерметизировать корпус батареи. В результате:

• отсутствуют потери на испарение воды;
• снижен до минимума поверхностный саморазряд
• дополнительные полости под электродами не дают осыпающемуся шламу закоротить пластины.

Предназначение АКБ

Как известно, аккумулятор является недешевым элементом транспортных средств, поэтому покупка нового при повреждении или снижении эффективности работы старого — не совсем обдуманное решение. К счастью, выходом из такой неприятной ситуации может стать замена электролита в аккумуляторе. Если правильно выполнить эту процедуру, то за короткое время можно будет возвратить аккумулятору былые рабочие показатели.

Каждый автомобилист знает, что конструкция аккумулятора выглядит предельно просто и включает в себя ряд простых узлов. Среди них:

1. Свинцовые пластины, которые покрывают весь корпус.
2. Электролит — специальная жидкость, которая считается связующим элементом между этими пластинами.

В результате химической реакции два элемента накапливают в себе и проводят электрический ток.

Учитывая важность роли электролита, его объем и качество могут определять конечные рабочие свойства АКБ. Речь идет не только о показателях вырабатываемой энергии, но и напряжения. Если уровень вещества начинает снижаться, а качество падать, это может существенно ухудшить рабочие показатели АКБ.

Деформация пластин из свинца считается довольно распространенным явлением, и именно снижение качества электролита вызывает ослабевание химической реакции. В конечном итоге в аккумуляторе возникают осадки, помутнение и всевозможные испарения, что приводит к таким неприятностям, как отсутствие взаимодействия элементов для выработки энергии. Чтобы возвратить былую эффективность работы детали, важно как можно быстрее осуществить замену жидкости.

Причины изменения объема жидкости

На протяжении эксплуатации объем электролита АКБ снижается. Интенсивность испарения воды зависит от условий, при которых используется агрегат. При уменьшении количества аккумуляторной жидкости повышается концентрация кислоты непосредственно на пластинах. Это агрессивное вещество разъедает свинец, а его соли образуют осадок на решетках и дне. Происходит сульфатация, короткое замыкание, обрыв электрической цепи.

Уменьшение уровня жидкости аккумулятора происходит по следующим причинам:

• эксплуатация летом при высоких температурах окружающего воздуха приводит к интенсивному испарению воды на фоне повышения плотности электролита;
• механическое повреждение корпуса батареи приводит к вытеканию аккумуляторной жидкости;
• при агрессивной езде по бездорожью, переворачивании аккумулятора происходят потери электролита. Только при таких случаях допускается подливать его, а не воду;
• выход из строя автомобильного генератора, реле зарядки нередко приводит к перезаряду, гидролизу, который сопровождается кипением. При этом испаряется вода, повышается плотность аккумуляторной жидкости.

Таким образом, чтобы продлить срок службы стартерного аккумулятора, необходимо контролировать плотность, количество электролита, а также работу автомобильной системы зарядки.

Разряженный агрегат категорически нельзя эксплуатировать на автомобиле, поскольку в таком случае сила проходящего через пластины тока значительно увеличивается. Это приводит к опаданию активной массы с аккумуляторных решеток, короблению пластин, испарению воды, выходу из строя рабочего агрегата.

Возможные неисправности

В большинстве случаев, автомобильные аккумуляторы страдают от такой проблемы, как потеря плотности. Неприятность объясняется самыми различными причинами, а именно:

1. Старением.
2. Сульфатацией пластин.
3. Неправильным обслуживанием.

Самым распространенным фактором считается сульфатация пластин, которую вызывает постоянное отсутствие правильной зарядки. Чтобы понять принцип разрушения, достаточно вспомнить школьную химию и оценить те процессы, которые происходят в устройстве.

Как известно, внутри АКБ расположены свинцовые решетки, которые, в свою очередь, наполнены диоксидом свинца. При разряде начинается восстановление оксида свинца на катоде и окисление (обратный процесс) на аноде. Простыми словами — на плюсе и минусе. И в первом, и во втором случае, начинается образование сульфата свинца, а плотность серной кислоты стремительно падает.

Многие владельцы автомобилей часто допускают большую ошибку — замерив показатели плотности, они начинают доливать электролит, повышая плотность до требуемого уровня. В результате происходит дальнейшая сульфатация и полное повреждение аккумулятора.

Специалисты советуют приступать к замеру плотности исключительно на полностью заряженном устройстве с нормальным качеством кислоты. Даже если встроенный аккумулятор указывает на 100% заряд, это может быть неточно.

Особенности замены

К сожалению, не все автомобилисты знают, можно ли менять электролит в аккумуляторе своего транспортного средства. К тому же, в кругу более опытных специалистов бродят разногласия по поводу необходимости этой процедуры. Существуют два мнения:

1. Заменять электролит полностью бесполезно и даже опасно. Лучше покупать новый элемент.
2. Замена электролита — залог успешной работы аккумулятора и очень важное действие, которое нужно проводить как можно чаще.

В принципе, оба высказывания имеют право на жизнь.

При наличии финансовых возможностей, покупка нового аккумулятора — отличное решение, так как новая модель будет работать гораздо эффективнее чем старая, даже отремонтированная. Но далеко не каждый владелец авто может позволить себе такое недешевое удовольствие, поэтому остается лишь вовремя заменять электролит и стараться следить за состоянием батареи.

К замене жидкости внутри АКБ нужно приступать только при таких обстоятельствах:

1. Если она помутнела и потеряла свой базовый оттенок.
2. Если на дне появился характерный осадок.
3. Если ее уровень сильно снизился. Кстати, в таком случае можно просто долить электролит, но осадок или помутнения должны полностью отсутствовать.

При отсутствии таких проблем осуществлять замену электролита самостоятельными усилиями, не имея надлежащего опыта, категорически запрещено.

Любая ошибка может стать причиной серьезной поломки важных узлов автомобиля, а также снижения эффективности работы аккумуляторной батареи. Но если продуктивность работы узла находится на низком уровне, правильная замена может стать лучшей «реанимацией».

Что лучше, обычный аккумулятор или необслуживаемый?

Если автомобиль отвечает перечисленным требованиям, то ответ однозначный, новый кальциевый аккумулятор гораздо лучше. Такие АКБ снимают с автолюбителя часть обязанностей, улучшается надежность запуска автомобиля.

Другое дело – автомобиль с устаревшей системой бортового питания. В старых отечественных и зарубежных моделях с релейной системой регулировки напряжения не обеспечивается необходимая стабилизация тока заряда на клеммах АКБ. В результате возникает или недозаряд или перезаряд со всеми вытекающими последствиями. Обслуживание новых аккумуляторов затруднено или невозможно. При этом батареи часто не отрабатывают даже гарантийный срок эксплуатации.

Очистка аккумулятора

Если же автомобилист решился на работу и теперь пытается понять, как поменять кислоту в аккумуляторе, ему важно правильно следовать за пошаговыми инструкциями и поэтапно переходить от одного действия к следующему.

Для начала нужно провести несколько подготовительных мероприятий, а именно — извлечение электролита из банок. Учитывая агрессивность среды, в которой будет осуществляться процедура, начинать ее без применения защитных средств категорически запрещено.

Итак, для повышения собственной безопасности нужно взять:

1. Защитные резиновые перчатки.
2. Резиновую грушу.
3. Тару для слива.
4. Ветошь.

Дальше необходимо учитывать руководство и не упускать важных моментов. Чтобы освободить батарею и обеспечить себе доступ к банкам, нужно изъять клеммы и переместить конструкцию на ровную поверхность. Затем следует снять защитную полоску и отвинтить пробки на банках.

Важно отметить, что некоторые модели АКБ не позволяют автомобилистам свободно добираться к банкам, т. к. они являются неразборными. В этом случае придется просверлить в корпусе специальные отверстия, через которые будет подаваться жидкость. Для этой цели применяется дрель.

После выполнения таких действий остается отсосать с помощью резиновой груши старую кислоту, полностью опустошив банки. Ненужную жидкость выливают в любую подходящую тару. На этом этапе важно соблюдать повышенную осторожность: контакт кислоты с кожей может привести к плачевным последствиям. Если же это произошло, важно как можно быстрее обработать пораженный участок кожи мыльным раствором.

В случае если внутри резервуаров аккумулятора присутствует значительный осадок, нельзя переворачивать его для слития кислоты. Если частицы окажутся на контактах, это может привести к «пробою», после чего восстановление устройства станет практически невозможным.

Если резервуары будут полностью опустошены от старой кислоты, необходимо избавиться от налета и осадка с помощью дистиллированной воды. Как известно, подобная жидкость представляет собой мощный диэлектрик, который снижает риск появления пробоя.

Можно даже осторожно потрясти аккумулятор после заполнения банок, чтобы поднять осадок и остатки старой жидкости. Затем образованную консистенцию выливают.

Подготовка кислоты

Важно понимать, что взять любой электролит и залить его в резервуар нельзя. Для этой цели нужно подобрать специальную кислоту, которая соответствует строгим характеристикам. И одна из них заключается в плотности.

Желательно, чтобы показатель плотности составлял 1,28 г на кубический сантиметр. Для определения точных данных нужно использовать ареометр. Не секрет, что многие магазинные модели обладают плотностью 1,40 г, поэтому на этапе покупки важно уточнить этот момент.

Опытные автомобилисты создают электролит своими руками, но его качество далеко от желаемого и находится на низком уровне. В результате эффективность работы аккумулятора оказывается под угрозой.

Чтобы избежать рисков, лучше приобрести готовую продукцию.

После завершения очистки банок и подготовительных этапов, можно переходить к заливке электролита. В процессе выполнения этого действия применяются:

Как из необслуживаемого аккумулятора сделать обслуживаемый

Приходит время и автовладельца перестают устраивать характеристики аккумуляторной батареи. Если у вас есть АКБ закрытого типа не стоит её выбрасывать и приобретать новую. Вы можете сделать её обслуживаемой, если осуществите вскрытие крышки тем способом, который мы описали выше. Это позволит осуществлять ряд процедур, необходимых для поддержания работоспособности источника питания.

Возможность проверки и изменения уровня электролита — один из признаков обслуживаемости аккумулятора. АКБ закрытого типа оснащены индикатором, который позволяет увидеть уровень электролита. Некоторые корпуса сделаны из полупрозрачных материалов или характеризуются наличием меток, что помогает следить за количеством раствора во всех банках. Уровень электролита можно проверить с помощью специальной трубки или шприца, введя их в отверстия, сделанные в крышке. Нормальное количество раствора соотносится со значениями 10–12 миллиметров жидкости над пластинами.

Не стоит забывать, что не только уровень кислоты, но и её плотность являются важной характеристикой работоспособности батареи. Получить данные о плотности раствора можно с помощью ареометра. Возьмите шприц, введите его в отверстие на крышке и осуществите забор электролита из банки. Влейте в ареометр и посмотрите показания. Слишком низкая плотность (менее 1,22 г/см3 при температуре до +6) не даёт возможности аккумулятору полноценно работать и говорит о малом количестве электролита и необходимости его восполнения. Повышенная плотность или недостаточный уровень раствора требует доливки дистиллированной воды.

Проверка устройства

Если прошло двое суток, можно приступать к мероприятиям по зарядке. Для первой зарядки берется специальный прибор, выдающий напряжение в 12 В. На этом этапе необходимо изъять защитные пробки и присоединить зарядное устройство к батарее. Затем начинается циклическая зарядка, которая состоит из повторов схемы «заряд-разряд».

Оптимальный показатель тока не должен превышать 0.1 ампера. Для первой процедуры таких показателей вполне хватает. Аккумулятор заряжают до тех пор, пока уровень заряда не достигнет 100%. Для проверки берется вольтметр, с помощью которого осуществляется определение напряжения каждой секции или клеммы. Важно убедиться, что на каждой секции напряжение не ниже 2.3 В, а на клеммах — не ниже 13 В.

Соблюдая эти рекомендации, можно без особых трудностей повысить технические показатели старого устройства. Своевременная замена электролита позволит вернуть аккумулятору прежнюю работоспособность и сделать его более продуктивным. Если же процедура не решает проблемы, а причина плохой функциональности объясняется не жидкостью, а самими пластинами, то реанимационные работы не принесут никакого успеха.

Единственный выход из ситуации — приобретение нового аппарата, т. к. старый не подлежит восстановления.

Как зарядить необслуживаемый автомобильный аккумулятор

Итак, если классический аккумулятор можно при соблюдении мер предосторожности заряжать практически любым источником постоянного тока (простейший «дедовский» способ – лампочка с последовательно подключенным диодом, включаемая прямо в электросеть), то необслуживаемому аккумулятору необходим источник стабилизированного напряжения, имеющий возможность ограничения и контроля зарядного тока.

При зарядке необслуживаемой батареи напряжение не должно превышать 14,5-14,8 В. Исправный аккумулятор в этом случае принимает ток, определяемый его внутренним сопротивлением – будучи максимальным в начале цикла, он постепенно снижается. На этом основан принцип действия автоматических зарядных устройств – при снижении тока до уровня 200 миллиампер цикл зарядки прерывается.

Если же зарядное устройство превысит заданное напряжение, то параллельно с зарядкой аккумулятора начнется разложение воды, входящей в состав электролита. В случае с необслуживаемыми аккумуляторами это особенно опасно тем, что увидеть «кипение» невозможно: в классическом аккумуляторе процесс газообразования виден через вывернутые пробки, здесь же они либо не могут выворачиваться, либо закрыты крышкой батареи.

Видео: Как заряжать кальциевый аккумулятор автомобиля — ПРАВИЛЬНО! Просто о сложном

Когда необслуживаемый аккумулятор значительно разряжен, то практически вся серная кислота из электролита израсходована на реакцию с пластинами банок, и фактически между ними находится вода с малой примесью солей свинца и кислоты. Попытка подключения зарядного устройства без ограничения тока приведет к тому, что начнется бурный электролиз воды, и к моменту начала заряда ее уровень снизится. Несколько таких циклов приведут к преждевременному выходу необслуживаемой батареи из строя.

Читать также: Рычажный трубогиб для медных труб

Поэтому зарядное устройство должно иметь возможность ограничения зарядного тока – для стандартного цикла зарядки безопасным считается ток, не превышающий 1/10 от численного значения емкости аккумулятора в ампер-часах. Для распространенных 55-амперных батарей ток не должен превышать 5,5 А, для 75-амперных – 7,5, и так далее. Если же зарядное устройство не имеет плавной регулировки максимального тока, то устанавливается ближайшее меньшее значение. При подключении зарядного устройства к сильно разряженному аккумулятору ток нужно ограничивать на значении, вдвое меньшем, чем при нормальном цикле.

Существуют два принципа работы зарядных устройств:

1. зарядка постоянным током;
2. и импульсным.

В первом случае устройство регулирует напряжение на своих клеммах, добиваясь, чтобы через аккумулятор протекал заданный ток. Во втором устройство подает короткие импульсы, прерывая их по достижению предельного тока – так как электрохимические процессы в аккумуляторе имеют определенную инерцию, ток нарастает не моментально.

У каждого из вариантов зарядки есть свои преимущества – импульсная быстрее «оживляет» разряженную батарею, но стандартный цикл зарядки проходит медленнее, чем при зарядке постоянным током. В то же время простые автоматические устройства без импульсного режима зачастую неспособны начать зарядку разряженной батареи. Поэтому наиболее оптимальный выбор для зарядки необслуживаемого аккумулятора – это или устройство с принудительным включением импульсного режима, или автоматически включающее его в начале зарядного цикла.

Примитивные же зарядные устройства, не имеющие возможности ограничения тока и автоматического отключения по его снижению, для зарядки необслуживаемых батарей могут использоваться только в крайнем случае.

Покупать новый или чинить старый — дилемма автовладельцев, у которых вышел из строя аккумулятор. У владельцев современных необслуживаемых батарей, казалось бы, выбор ясен — покупать. Смекалка и знания устройства аккумуляторов помогут продлить срок службы «сдохшего» источника энергии.

Зима — настоящее испытание для автолюбителей. Исправный автомобиль может не завестись поутру, если осечку даст аккумуляторная батарея. Если вы приобрели необслуживаемый, а он вас подвел — не стоит расстраиваться, его можно зарядить, проверить и использовать дальше.

Полезные советы по эксплуатации

Чтобы не задаваться вопросом, можно ли поменять электролит в аккумуляторе, лучше правильно следить за его состоянием и учитывать основные правила эксплуатации. Одним из наиболее важных является обеспечение сбалансированного температурного режима: при опускании температуры до определенных отметок кислота может замерзать.

Минимальная плотность АКБ при температуре до минус 30 градусов Цельсия должна быть равна 1,29 г. Если температура ниже — до 1,32 г. Если оптимальные показатели отсутствуют, то придется восстановить их посредством добавления серной кислоты.

Дело в том, что электролит с меньшей плотностью очень быстро подвергнется замерзанию и станет непригодным для дальнейшей эксплуатации, так как любые химические процессы перестанут в нем осуществляться. При повышении плотности снижается точка замерзания. Если же так сложилось, что внутри аккумулятора появился лед, остается только надеяться, что он не деформировал свинцовые пластины. При появлении повреждений придется провести ремонт или полную замену батареи.

Зная о том, как правильно поменять электролит в аккумуляторе, можно избежать необходимости обращаться в сервисный центр и переплачивать за дорогой ремонт.

Всем привет! Думал, делать б/журнал об этом или нет…ничего нового и сложного нет, но проблема весьма распространнёная, поэтому решил выложить, может кому пригодиться)) В холодное время года, у многих бывает проблема с зарядом аккумулятора, зарядка при замерах тестером находиться в пределах нормы, но после стоянки, за ночь, аккумулятор сильно разряжен и стартер при запуске, уже не так весело крутит. Многие начинают измерять ток утечки и искать виновника разрядки. Но не всегда причиной быстрого разряда являются потребители, а очень часто оказывается проблема в самом аккумуляторе и много времени и нервов будет съэкономлено на ненужные поиски. Поэтому при обнаружении быстрого разряда, первым делом нужно измерить тестером зарядный ток, выдаваемый генератором. Сейчас у многих стоят вольтметры, так что приблизительная картина видна сразу и если зарядка в норме, следующим действием необходимо измерить плотность электролита в аккумуляторе. Подобное случилось этой зимой, после морозов и с моими аккумуляторами, причем сразу с двумя одновременно. Умирать им ещё рановато, одному три года, другому четыре. Так как перезарядки небыло, недозарядки тоже, да и в холодное время я раз в две -три недели, подключаю зарядное устройство, следов сульфатации нет, электролит прозрачный, измерив плотность, ареометр показал плотность 1.1

было решено поднять плотность электролита частичной заменой. Электролит пришлось заказывать в другом городе, местные реализаторы совсем совесть потеряли, цену завысили в три раза — 28-30 грв за литр, тогда как цена ему 8 с копейками, поэтому заказал «про запас» две баклажки по 5л (6кг).

Виды электролита

Автомобили комплектуются такими аккумуляторами:

• WET (свинцово-кислотные акб). Электролит представлен в виде водного раствора, включающего серную кислоту.
• AGM. Отличаются тем, что входящее в состав стекловолокно пропитано электролитическим составом.
• GEL (гелиевый акб). Электролит представлен в виде геля. Для этого в серно-водный раствор введена окись кремния.

Определять, сколько электролита в аккумуляторе, необходимо, если речь идет о свинцово-кислотных источниках питания.

Особенности проверки уровня электролита в автомобильном аккумуляторе

Регулярно проверяя уровень электролита в аккумуляторе, контролируя плотность, можно поддерживать автотранспорт, отдельные узлы в работоспособном состоянии. При необходимости проводят корректировку плотности, увеличивают или уменьшают уровень электролитического состава. Ведь использование источника питания, в котором электролитической жидкости меньше нормы, приводит к пагубным последствиям.

Просмотрите интересное видео про уровень электролита.

Проверка уровня электролита

Информация о том, какой уровень электролита должен быть, присутствует в технической документации, которая прилагается к автотранспортному средству. Для проверки и контроля используется два метода, каждый из которых имеет свои особенности:

• На корпусе АКБ сосредоточены отметки max и min. Если корпус подготовлен из прозрачного материала, то легко определить количество электролитического состава. На основании полученной информации нужно принимать решение об уменьшении, увеличении дистиллированной воды. Такой способ малоэффективен, если корпус окрашен в черный цвет.
• Уровень электролита в акб проверяют с помощью стеклянной, пластиковой трубочки. Диаметр трубки – 3–5 мм. Перед тем как ввести трубку, изымается пробка. Опускается трубка до момента соприкосновения с пластинами. Норма – 12 мм. Такая процедура проводится для каждой банки, входящей в состав аккумуляторной батареи.

Избыток электролитического состава изымается с помощью шприца. Этот же инструмент используется для введения подготовленного электролита или дистиллированной воды.

Для того чтобы определить уровень жидкости в необслуживаемых источниках питания, используются отметки на поверхности акб. Дополнительно применяется индикатор заряда.

Причины снижения уровня электролита

1. Чрезмерное увеличение выдаваемого генератором напряжения.
2. Деформация корпуса аккумуляторной батареи, появление микротрещин или других дефектов.
3. КЗ внутри источника питания.
4. Наличие свинцового осадка и мусора.

В кислотно-свинцовых источниках питания уровень дистиллята постепенно снижается. При этом неопытные автомобилисты пытаются исправить ситуацию, добавив водный раствор с введенной серной кислотой. В результате, увеличивается уровень и плотность. Это приводит к тому, что аккумуляторная батарея быстро выходит из строя, внутренняя часть стремительно разрушается.

Неправильно определенный уровень приводит к таким последствиям:

• Разрушение свинцовых пластин, формирование остатков и шлама.
• Со временем образуются мостики между включенными в состав пластинами. Такие мостики способствуют возникновению КЗ, снижению мощности.
• Появление подтеков, затрудняющих эксплуатацию аккумуляторной батареи.
• Окисление основных контактов.
• Выход из строя аккумуляторной батареи.

Определение плотности электролитического состава

К проверке плотности приступают после тщательной зарядки аккумуляторной батареи. Предварительно подготавливается прибор, при помощи которого устанавливается степень плотности. Чаще всего используется ареометр.

С банок, сосредоточенных в корпусе источника питания, изымаются пробки. В отверстие помещается ареометр, набирается немного электролитического состава. Поплавок, включенный в состав, содержит шкалу с соответствующими отметками, которая используется для определения степени плотности. Оптимальный показатель – 1,29-1,3 г/см3.

Для понижения степени плотности электролитического состава допускается применение дистиллята, который реализуется в специальных магазинах, аптеках. Процедура введения дистиллированной воды осуществляется поэтапно. При этом в каждой банке периодически измеряется этот показатель.

Повысить плотность сложнее, чем увеличить уровень электролита в акб. Ведь изначально изымается часть состава при помощи ареометра, другого инструмента. После этого вводится смесь с соответствующей плотностью. Иногда возникает потребность в полной замене жидкости. Выявить это можно, если знать, как проверить уровень, степень плотности.

Процедура замены электролита

Полную замену проводят при условии, что уровень плотности значительно снизился. Процедура имеет особенности, правила. Перед выполнением нужно подготовить:

• Смесь с соответствующей плотностью (около 1,29 г/см3).
• Тара, подходящая для размещения старого раствора.
• Ареометр или другой инструмент.

Запрещено переворачивать источник питания для последующего удаления водно-серного раствора. Ведь это приводит к разрушению свинцовых пластин, образованию мостиков и подтеков, замыканию.

Перед работой должно быть подготовлено все необходимое для защиты: перчатки из плотной резины, прочная одежда, защитные очки. Ведь попадание смеси на кожу провоцирует образование химических ожогов.

Для откачки старой смеси применяют «грушу» или другой инструмент. Откачиваемую жидкость помещают в специальную тару, отличающуюся стойкостью, прочностью.

Заливку новой смеси выполняют поэтапно, соблюдая правила, нормы.

Меры безопасности

При работе с растворами, в состав которых входит серная кислота, требуется выполнение таких правил:

• Все предметы одежды, элементы должны быть подготовлены из прочности и стойкого материала.
• Для хранения использованной электролитической смеси применяется стеклянная либо полиэтиленовая тара, оснащенная плотными крышками и оплеткой.
• Для заливки используется только качественный состав, реализуемый в специальных магазинах. Самостоятельная подготовка приемлема при условии, что человек обладает требуемым опытом и знаниями, инструментами.
• Замена электролитической смеси проводится только после отключения аккумуляторной батареи, ее демонтажа.
• Перед подключением источника питания проверяется состояние выводов, ликвидируются окислы.

Точно определить уровень, плотность электролитического состава несложно. Достаточно соблюдать правила и рекомендации, подготовленные специалистами. С особой тщательностью нужно выбирать помещение, в котором будут проводиться все работы. В помещении должна быть вентиляционная система. Ведь в смеси присутствует кислота, другие вещества.

Своевременная проверка основных показателей – залог эффективной работы аккумуляторной батареи.

Видео про проверку электролита в аккумуляторе

Как правильно добавить дистиллированную воду в аккумулятор

Как правильно добавить дистиллированную воду в аккумулятор При эксплуатации аккумуляторов уровень электролита в банках неизбежно снижается. С не обслуживаемыми АКБ проще уровень жидкости в отсеках практически не меняется на протяжении 5-6 лет. Что касается обслуживаемых аккумуляторов владельцам постоянно приходится контролировать уровень электролита и своевременно принимать меры. В статье расскажем, как долить дистиллированную воду в аккумулятор, сколько ее нужно и можно ли чем-то заменить.Где взять дистиллированную воду для аккумулятора Лет 20 назад у автомобилистов вопросов о приобретении дистиллированной воды не возникало она продавалась практически в каждой аптеке. Сейчас ситуация изменилась. Дело в том, что эта жидкость пригодна для использования в медицинских целях в течение трех суток, поэтому достать ее можно только в аптечном пункте, имеющем свой дистиллятор.

Современные альтернативные варианты: магазины авто запчастей автозаправочные станции, имеющие торговую точку; хозяйственные магазины (дистиллированная вода используется в утюгах и отпаривателях). Еще один вариант поиск воды в интернет-магазинах. Подойдет он тем, кто хочет сделать запас впрок. Срок доставки в зависимости от региона может быть несколько недель, для экстренной доливки жидкости в АКБ такой способ не походит. Некоторые автомобилисты не хотят тратить время на посещение магазинов, и задаются вопросом, можно ли заливать в аккумулятор простую или кипяченую воду. Первый вариант не подходит категорически. В воде из-под крана присутствуют посторонние вещества хлор, магний, фосфор и т.д. При зарядке аккумулятора они осядут на свинцовых пластинах. В лучшем случае это приведет к снижению емкости АКБ, в худшем к замыканию и выходу батареи из строя. Что касается кипяченой воды полноценно заменить дистиллированную она не сможет, в ней имеются соли металлов, пусть и в небольшом количестве. Такой вариант подойдет, если нужно срочно привести аккумулятор в боевую готовность, но затем придется промывать каждую банку и заливать новый электролит.

Попытка заменить дистиллированную воду кипяченой или какой-либо другой может привести к снижению емкости батареи, разрушению свинцовых пластин и другим неприятным последствиям. Как доливать дистиллированную воду в автомобильный аккумулятор правильно Если в вашем аккумуляторе увеличилась плотность электролита или вы заметили, что он не выдает нужного напряжения скорее всего причина в снижении количества дистиллированной воды. В норме ее должно быть 65 % на 35 % серной кислоты. Последовательность работ при доливке дистиллята в аккумулятор. Чтобы правильно долить жидкость в банки воспользуйтесь инструкцией. Уберите грязь и пыль с верхней части аккумулятора, особенно вокруг пробок. Протрите область вокруг горловин тряпкой, смоченной в содовом растворе, для нейтрализации серной кислоты, которая могла выплеснуться при зарядке. Осторожно открутите пробки берегите руки от воздействия электролита. Возьмите медицинскую спринцовку, шприц или ареометр, наберите дистиллированной воды. Залейте жидкость в банки с недостаточным уровнем электролита. Закрутите пробки. Через 2-3 часа проверьте плотность электролита ареометром (нормальное значение в таблице ниже). Если все сделано правильно поставьте АКБ на зарядку.

Доливка дистиллированной воды в аккумулятор должна проводиться на горизонтальной поверхности. В противном случае уровень жидкости в банках будет различный, поэтому вы или перельете воду, или не дольете. Рекомендуемая плотность электролита в аккумуляторе зависит от климатических условий вашего региона. Климатический пояс Плотность электролита (г/см3) 1,25 Средняя полоса 1,27 Север 1,29 Чтобы при измерении плотности электролита результат был точным держите ареометр вертикально, не допускайте касания поплавка его стенок. Набрав электролит в колбу, постепенно снижайте давление, чтобы поплавок свободно плавал. Если вы смогли этого достичь обратите внимание на место соприкосновения жидкости со шкалой. Это и будет плотность электролита в аккумуляторе. Проверьте плотность электролита после добавления дистиллированной воды в АКБ.

Сколько дистиллированной воды доливать в аккумуляторную батарею В современном аккумуляторе проще всего понять, сколько нужно заливать дистиллированной воды. Его корпус изготовлен из прозрачного пластика с нанесенной на нем шкалой. Достаточно следить, чтобы не был превышен рекомендуемый производителем уровень. В случае, если у вас аккумулятор другого типа, воспользуйтесь следующими советами. В некоторых АКБ чуть ниже горловины банки расположен металлический или пластмассовый язычок. Уровень электролита должен быть выше язычка на 5 мм. Если никаких отметок в банке нет доливайте дистиллированную воду так, чтобы уровень электролита был выше свинцовых пластин на 10-15 мм. Если вы не можете визуально определить, сколько электролита в банке возьмите стеклянную трубку, опустите ее в отсек, зажмите верхнюю часть пальцем и аккуратно извлеките. Количество жидкости в ней будет равным расстоянию от свинцовых пластин до поверхности электролита. Старайтесь соблюдать правила заливки, чтобы добиться верного соотношения соляной кислоты к дистиллированной воде. Если кислоты будет больше она разрушит свинцовые детали аккумулятора, если меньше аккумулятор разморозит при отрицательной температуре. Как получить дистиллированную воду в домашних условиях Некоторые автолюбители предпочитают не покупать дистиллированную воду, а делать ее самостоятельно. Обычно это люди старшего поколения, привыкшие к временам дефицита и не желающие перестраиваться. Но и жителям отдаленных поселков, в которых нет магазинов, приходится приспосабливаться подобным образом. Сразу заметим, что получить качественную дистиллированную воду в домашних условиях невозможно. Для этого нужен дистиллятор, стоимость которого не сопоставима с ценой за бутылку воды. В качестве альтернативы можно использовать самогонный аппарат, если вынуть из него змеевик. Но выход дистиллированной воды при таком способе незначительный около стакана за 3-4 часа. Дистиллированная вода имеет формулу h3O, то есть не содержит посторонних примесей. Как бы вы не старались, получить подобный результат дома практически невозможно незначительная часть солей металлов в воде останется.

Если вам нужно срочно долить в аккумулятор воду наберите ее в пластмассовую бутылку и уберите в холодильник на 2-3 часа. Затем слейте не замерзшую воду в раковину, а лед растопите и пользуйтесь для заливки в банки. В этом случае ущерб для АКБ будет минимальным. Можно собирать в пластмассовую посуду дождевую воду, затем тщательно фильтровать и использовать по назначению. Важно, чтобы вода не соприкасалась с металлами. Например, та, что стекает с жестяных крыш, для заливки аккумулятора не подойдет. Подведем итоги Теперь вы знаете, как долить дистиллированную воду и при этом не испортить аккумулятор. Рекомендуем приобрести ареометр, чтобы контролировать плотность электролита в банках. Без этого прибора достичь нужной плотности невозможно, а ее изменение может вывести из строя вашу АКБ.

Зарядка и обслуживание | Главная

ПРЕДПРИМИТЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

В аккумуляторах с открывающейся пробкой (крышкой) продолжительность зарядки зависит от достижения электролита во всех ячейках значения плотности 1.280 гр/см3 при 20 – 35 градусах. При достижении этого значения, заряд отключается. Подождав полчаса, довести уровень электролита до максимальной черты, удалив излишки, установить в машину. Аккумуляторы водяные находящиеся в ожидании в состоянии заряда или разряженные аккумуляторы поступившие от клиента заряжаются под напряжением и в течение сроков указанных в нижеприведенной таблице. Однако, использованные аккумуляторы могут не достичь необходимой плотности. Если в данных аккумуляторах исправленная плотность не изменилась в течение последних двух часов, значит заряд достаточный. В аккумуляторах полностью закрытого типа с неоткрывшимися пробками, заряд осуществляется согласно значениям напряжения.

• Убедитесь, что зарядное устройство отключено.
• Определить уровень заряда аккумулятора.
• Подключите зарядное устройство. Положительные головки к плюсу, минус к отрицательным головкам. Будьте осторожны, чтобы не перепутать полярность.
• Подключите зарядное устройство к собственности, согласно требуемым значениям тока и напряжения в соответствии с инструкциями по применению.
• После заряда перед отсоединением концов, в первую очередь отключите зарядное устройство.
• Для определения необходимости дополнительного заряда измерьте напряжение разомкнутой цепи и плотность.

Напряжение холостого хода = 11.70Вт -12.40 Вт

Напряжение холостого хода =< 11.70 Вт

Мощность аккумулятора (Ah) продолжительность заряда аккумулятора
•  Вы можете одновременно заряжать однотипные аккумуляторы в количестве более одного параллельно.
• Разряженные аккумуляторы замерзают при более низкой температуре (от -5 до -10 градусов)
• Не пытайтесь зарядить замерзший аккумулятор; перед зарядом необходимо подождать при комнатной температуре.
•  Чрезмерный заряд сокращает срок службы аккумулятора.

 

Новый метод увеличения плотности энергии в литиевых батареях — ScienceDaily

Юань Ян, доцент кафедры материаловедения и инженерии Columbia Engineering, разработал новый метод увеличения плотности энергии литиевых (литий-ионных) батарей. Он построил трехслойную структуру, которая устойчива даже в окружающем воздухе, что делает батарею более долговечной и более дешевой в производстве. Работа, которая может улучшить удельную энергию литиевых батарей на 10-30%, опубликована в Интернете в Nano Letters .

«Когда литиевые батареи заряжаются в первый раз, они теряют от 5 до 20% энергии в этом первом цикле», — говорит Ян. «Благодаря нашему дизайну мы смогли вернуть эту потерю, и мы думаем, что наш метод имеет большой потенциал для увеличения времени работы аккумуляторов для портативной электроники и электрических транспортных средств».

Во время первой зарядки литиевой батареи после ее изготовления часть жидкого электролита превращается в твердую фазу и наносится на отрицательный электрод батареи.Этот процесс, обычно выполняемый до отправки батарей с завода, является необратимым и снижает запас энергии в батарее. Потери составляют примерно 10% для современных отрицательных электродов, но могут достигать 20-30% для отрицательных электродов следующего поколения с большой емкостью, таких как кремний, поскольку эти материалы имеют большое объемное расширение и высокую площадь поверхности. Большие начальные потери уменьшают достижимую емкость в полной ячейке и, таким образом, ставят под угрозу выигрыш в плотности энергии и срок службы этих наноструктурированных электродов.

Традиционный подход к компенсации этих потерь заключался в добавлении в электрод определенных материалов, богатых литием. Однако большинство этих материалов нестабильны в окружающем воздухе. Производство аккумуляторов в сухом воздухе, в котором совсем нет влаги, — гораздо более дорогостоящий процесс, чем производство на воздухе окружающей среды. Ян разработал новую трехслойную структуру электрода для изготовления анодов литиированных батарей в окружающем воздухе. В этих электродах он защищал литий слоем полимера ПММА, чтобы предотвратить реакцию лития с воздухом и влагой, а затем покрыл ПММА такими активными материалами, как искусственный графит или наночастицы кремния.Затем слой ПММА растворялся в электролите батареи, таким образом подвергая литий воздействию электродных материалов. «Таким образом, мы смогли избежать любого контакта с воздухом между нестабильным литием и литиированным электродом, — объясняет Ян, — поэтому трехслойный электрод может работать в окружающем воздухе. Это могло бы стать привлекательным шагом вперед на пути к массовому производству литиированных батарей. электроды «.

Метод

Янга снизил потери в современных графитовых электродах с 8% до 0.3%, а в кремниевых электродах от 13% до -15%. Цифра -15% указывает на то, что лития было больше, чем необходимо, и «лишний» литий можно использовать для дальнейшего увеличения срока службы батарей, поскольку избыток может компенсировать потерю емкости в последующих циклах. Поскольку плотность энергии или емкость литий-ионных батарей ежегодно увеличивается на 5-7% в течение последних 25 лет, результаты Янга указывают на возможное решение для увеличения емкости литий-ионных батарей. Его группа сейчас пытается уменьшить толщину полимерного покрытия, чтобы оно занимало меньший объем в литиевой батарее, и расширить его технику.

«Эта трехслойная структура электрода действительно является продуманной конструкцией, которая позволяет обрабатывать литий-металлсодержащие электроды в условиях окружающей среды», — отмечает Хайлианг Ван, доцент химии Йельского университета, не принимавший участия в исследовании. «Первоначальная кулоновская эффективность электродов — большая проблема для индустрии литий-ионных аккумуляторов, и этот эффективный и простой в использовании метод компенсации необратимых потерь ионов лития вызовет интерес».

История Источник:

Материалы предоставлены Школой инженерии и прикладных наук Колумбийского университета . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Литий-ионный аккумулятор

— Институт чистой энергии

Основные результаты исследований

Одним из способов достижения этой цели CEI является прямая визуализация, в частности, рентгеновская спектроскопия. Недавно лаборатория профессора Джерри Зайдлера разработала метод для выполнения спектроскопии рентгеновского поглощения вблизи краевой структуры (XANES) на стенде. Этот метод может позволить относительно подробные измерения определенных характеристик внутреннего состояния батареи без необходимости открывать ее и, таким образом, нарушать работу системы.Раньше XANES можно было выполнять только с чрезвычайно высоким потоком излучения от таких инструментов, как синхротрон. Это чрезвычайно большие и дорогостоящие объекты стоимостью до 1 миллиарда долларов, которые пользуются таким высоким спросом среди ученых, что месячные очереди являются нормой. Используя преимущества новых передовых оптических технологий, лаборатория Зайдлера смогла изготовить небольшой прибор стоимостью 25 000 долларов, который может имитировать измерения, сделанные на синхротроне. С помощью этого нового инструмента ученые могут получать результаты за часы без значительного времени ожидания, что значительно увеличивает скорость разработки условных технологий.

Другой аспект исследования аккумуляторов CEI включает создание физических, математических и вычислительных моделей для внутреннего состояния аккумулятора. Это может помочь как оптимизировать производительность аккумулятора, так и циклы зарядки / разрядки, а также помочь предсказать и предотвратить опасные сбои аккумулятора. Профессор Венкат Субраманиан, руководитель Лаборатории моделирования, анализа и управления процессами для электрохимических систем (M.A.P.L.E.), разрабатывает и переформулирует физические модели батарей, а также работает над методами моделирования и решения этих моделей с большей эффективностью и точностью.Предлагая более эффективную, универсальную и точную модель для литий-ионных аккумуляторов, M.A.P.L.E. Исследования лаборатории могут помочь разработать батареи более точно, для более безопасной и эффективной работы.

Прочие предметы

Большая часть текущих исследований CEI связана с разработкой способов лучше понять и управлять важнейшими внутренними состояниями литий-ионных батарей. Понимание внутренней работы батареи имеет важное значение для улучшения конструкции и оценки режимов ее отказа.

Другой важный компонент исследований CEI связан с разработкой новых материалов для улучшения характеристик батарей. В центре внимания CEI — наука о материалах высокого уровня, такая как разработка и замена альтернативных материалов в литий-ионных аккумуляторах, а также определение характеристик и проектирование наноструктурированных материалов или материалов, свойства которых определяются даже с точностью до наномасштаба. . Исследователи CEI также изучают материалы, которые могут предложить альтернативу технологиям литий-ионных аккумуляторов.

Кремний исследуется как анодный материал, поскольку он может образовывать трехмерную клетку, которая обладает большей способностью поглощать литий.

Ученые говорят, что новый материал может утроить удельную энергию литий-ионной батареи

Краткое описание погружения:

• Группа ученых из Университета Мэриленда (UMD), Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Исследовательской лаборатории армии США разработала материал, который, по их словам, может улучшить удельную энергию литий-ионных батарей в три раза.

• Ученые синтезировали новый катодный материал, модифицированную и модифицированную форму трифторида железа (FeF3), который, по их словам, имеет более высокую емкость, чем традиционные катодные материалы.

• Пытаясь улучшить предыдущие попытки использовать трифторид железа в качестве катода, ученые добавили в материал катода кобальт и кислород, чтобы улучшить характеристики батареи.

Анализ погружений:

Катоды представляют собой узкое место, когда дело доходит до повышения плотности литий-ионных аккумуляторов.

По сравнению с обычным графитовым анодом литий-ионной батареи количество катодов ограничено. Обычный графитовый катод в процессе, известном как интеркаляция, может переносить только один электрон. Но такие соединения, как трифторид железа, могут переносить несколько электронов.

Предыдущие попытки использовать трифторид железа для катодов породили новые проблемы. Снижена энергоэффективность. Скорость реакции стала медленнее, а побочные реакции привели к сокращению срока службы велосипеда. Добавляя атомы кобальта и кислорода к наностержням фторида железа, команда UMD-Brookhaven-Army смогла изменить путь реакции и сделать его более обратимым.Материал фторида железа был синтезирован в UMD и испытан в Брукхейвене.

В качестве следующего шага ученые планируют использовать свой новый материал в других приложениях и в других типах аккумуляторов. Ученые UMD заявили, что их исследовательская стратегия может быть применена к другим материалам с высоким преобразованием энергии, и в будущих исследованиях этот подход может быть использован для улучшения других систем батарей.

Наиболее вероятно, что этот материал будет использоваться в бытовой электронике до того, как он нашел свое применение в электромобилях и стационарных накопителях энергии.

«С точки зрения производительности это довольно впечатляюще», — сказал Utility Dive Кристофер Робинсон, аналитик Lux Research. «1000 циклов — это довольно впечатляюще».

С точки зрения приложений, однако, Робинсон сказал, что стационарные накопители энергии не будут наиболее очевидным применением технологии фторида железа. По его словам, плотность энергии не обязательно является самым важным фактором для стационарного хранения. Сглаженная стоимость на протяжении всего срока реализации проекта является более важным показателем, и в этом масштабе даже небольшие потери эффективности по сравнению с обычной литий-ионной химией складываются.

«Я прочитал газету, и я впечатлен», — сказал Робинсон, но добавил, что с учетом других технологических достижений потребовалось около десяти лет, прежде чем они вышли на коммерческий рынок.

Вечно через пять лет? Нет, батарейки под носом поправляются

Увеличить / В каком году снова появится Mr. Fusion, чтобы составить конкуренцию Tesla и др.?

Универсальные картинки

Трудно писать об исследованиях аккумуляторов по этим компонентам, не услышав эха определенных комментариев еще до того, как они будут опубликованы: Его никогда не увидят на рынке.До холодного синтеза навсегда останется 20 лет, а до новой технологии батарей навсегда останется пять лет.

Этот скептицизм понятен, когда новая конструкция батареи обещает революцию, но есть риск упустить тот факт, что батареи стали лучше . Литий-ионные батареи уже давно воцарились — это правда. Но «литий-ионные» — это батареи категории , которые включают в себя широкий спектр технологий, как с точки зрения аккумуляторов, используемых сегодня, так и тех, которые мы использовали ранее.Многое можно сделать — и уже сделано из — чтобы сделать литий-ионный аккумулятор лучшего качества. Фактически, прирост количества энергии, которое они могут хранить, составляет порядка пяти процентов в год. Это означает, что емкость ваших нынешних аккумуляторов более чем в 1,5 раза выше, чем они были бы десять лет назад.

Литий-ионные батареи

эволюционировали, заметили вы это или нет. Вот как.

Почему литий-ионный рев?

Полезно начать с определения того, что делает аккумулятор «литий-ионным».«Звезды шоу, очевидно, — это атомы лития, которые легко отдают электрон, образуя ионы. Каждая батарея имеет катод и анод, а между ними находится сепаратор и электролит. На катодной стороне литий находится в составе оксида металла, где он будет оставаться до тех пор, пока каждый атом удерживает этот электрон. После отделения от электрона ионы лития будут перемещаться через сепаратор и собираться на аноде. Освободившиеся электроны не могут пересечь разделитель, поэтому вместо этого они проходят через цепь, подключенную к двум электродам батареи.

Во время зарядки ионы и электроны лития накапливаются в аноде. Во время разряда электроны проходят через цепь, и ионы лития снова проходят через сепаратор, воссоединяясь по мере того, как литий осаждается обратно в структуру материала катода.

Увеличьте / узрите: литий-ионный аккумулятор.

Настоящая батарея состоит из трех слоев материалов: катодного материала, нанесенного на металлическую фольгу, разделительного слоя и анодного материала, нанесенного на другую металлическую фольгу. Сложите их вместе, и у вас будет карманный или призматический аккумулятор, который вы можете найти в своем телефоне или Chevy Bolt.Сверните слои в катушку, и у вас будет цилиндрическая батарея, как в электроинструментах или Tesla.

Реклама

Вы не можете избавиться от лития и по-прежнему называть его литий-ионным аккумулятором, но все остальное — честная игра. Для изготовления катода используется много разных материалов, и вы можете заменить сепаратор или попробовать другой химический состав электролита. Есть даже варианты анодного материала, хотя один из них уже давно доминирует.

В первых попытках создания литий-ионных аккумуляторов в качестве анода использовался твердый металлический литий, но это приводило к серьезным проблемам со стабильностью. (Проблемы, над которыми до сих пор работают.) Прорывом стало использование графита в качестве анода. Графит занимает ценное пространство, не обеспечивая при этом дополнительной энергоемкости, но его пластинчатая структура обеспечивает безопасное размещение ионов лития, значительно увеличивая срок службы и безопасность. Благодаря этому в 1991 году появились первые литий-ионные аккумуляторы Sony.

Даже первые литий-ионные батареи имели большую плотность энергии, чем никель-металлогидридные батареи, удерживая больший заряд в меньшем пространстве при меньшем весе. Они также работают с более высоким напряжением ячеек, что может быть полезно. Конечно, это еще не все солнце и единороги. Литий-ионные батареи более дорогие, а органический растворитель, используемый для электролита, легко воспламеняется, что создает опасность возгорания, с которой необходимо бороться.

Никель-металлогидридные батареи

продолжают использоваться в перезаряжаемых батареях AA и AAA, а также в гибридных транспортных средствах, которые не нуждаются в таком большом накоплении энергии.Но литий-ионный аккумулятор доминирует там, где пространство и вес имеют большое значение, в таких местах, как ноутбук или электромобиль.

Очень специфический набор навыков

Батареи

обладают более чем одной или двумя важными характеристиками, поэтому они часто представлены в виде паутины (например, приведенной ниже). «Есть плотность энергии, есть удельная мощность, есть стоимость, есть срок службы, есть календарный срок, есть безопасность», — сказал Ars Венкат Сринивасан из Аргонской национальной лаборатории.«Что обычно происходит в батареях, это компромисс между этими разными вещами». Даже просто придерживаясь литий-ионных аккумуляторов, существуют конфигурации и конструкции, которые могут подчеркнуть некоторые из этих характеристик за счет чего-то еще. Например, можно немного повысить плотность энергии, но, возможно, это будет связано с более высокими затратами или сокращением срока службы.

Реклама Увеличить / Единый общий набор характеристик аккумулятора.

Это может быть одной из причин разочарования или скептицизма в отношении новостей об исследованиях аккумуляторов. Исследование может определить способ значительно улучшить одну характеристику, сделав захватывающий вывод о прибылях и убытках. Но дизайн может быть непрактично плохим по-другому. Хотя исследователи аккумуляторов учатся на том, что работает, а что нет, это означает, что многие лабораторные аккумуляторы, о которых вы можете прочитать, никогда не появятся на рынке.

Однако это также означает, что существует множество ручек, которые можно использовать для настройки конкретной конструкции батареи.Даже такие, казалось бы, незначительные вещи, как точная толщина анодного или катодного слоя, который осаждается на металлической фольге, могут повлиять на поведение. Например, чем толще катод по сравнению с его подложкой из фольги, тем выше удельная энергия батареи, поскольку фольга занимает меньшую часть общего объема. Но более толстый слой материала также означает более длительный путь для ионов и электронов лития. Это выделяет больше тепла во время работы от батареи и сокращает срок службы. С другой стороны, держите катод тоньше, и он сможет выдерживать более высокие скорости заряда и разряда, поскольку более короткий путь легче.

В небольших устройствах, где пространство ограничено, предпочтительны более дорогие конструкции с максимальной плотностью энергии. Электромобили отличаются, поскольку стоимость аккумулятора составляет значительную часть общей цены — добавление 20-процентной надбавки к аккумулятору может легко вывести автомобиль за пределы вашего бюджета. Жизненный цикл тоже должен быть намного больше. Уменьшение времени автономной работы телефона через два года в наши дни обычно считается нормой. Значительно уменьшенное время автономной работы в автомобиле через два года стало бы нарушением сделки.

Поскольку электромобили в настоящее время находятся на грани доступности и (по крайней мере, для некоторых) приемлемого диапазона и времени зарядки, небольшие улучшения в батареях здесь гораздо более заметны.

Найдите разницу: литий-ионные и свинцово-кислотные батареи Электрические технологии

Транспорт с нулевым выбросом? Вот это здорово! Аккумуляторные электрические автобусы набирают скорость, что является новой нормой для экологически чистых перевозок.Но как именно они работают? Мы отвечаем на пять наиболее часто задаваемых вопросов об электрических автобусах.

1. Что такое электробус?

Электрический автобус с аккумулятором — это электромобиль, который заменяет традиционный двигатель внутреннего сгорания и трансмиссию на электродвигатель и аккумулятор. В электробусе больше нет двигателя и топливного бака. Вместо этого электродвигатель автобуса служит двигателем и трансмиссией, а аккумулятор — по сути, «топливным баком».”

Электробусы работают, посылая сигнал на контроллер системы трансмиссии при запуске. Этот сигнал питает высоковольтную батарею, в которой хранится химическая энергия, и преобразует ее в электрическую. Эта электрическая энергия затем распределяется по всем различным компонентам, которые приводят в движение автобус, таким как электродвигатель и система терморегулирования.

Школьный электрический автобус Bluebird с аккумуляторной батареей Электрический автобус Gillig с аккумуляторной системой Cummins

2.Какая дальность действия у электробуса?

Дальность действия электрического автобуса — это расстояние, которое автобус может преодолеть, прежде чем разрядится. Как долго этот диапазон зависит от множества факторов, включая размер батареи и рабочие циклы.

Размер батареи зависит от размера «топливного бака» электромобиля. Батареи большего размера могут накапливать больше энергии, что, в свою очередь, позволяет заряжать их на большие расстояния. Например, для транзитных автобусов обычно требуются батареи большего размера, чем для школьных автобусов, потому что они должны работать в течение более длительных периодов времени и для этого требуется больше топлива.

Второй фактор, который существенно влияет на запас хода электрического автобуса, — это рабочий цикл. Рабочие циклы описывают, как используется автомобиль, и помогают определить производительность и срок службы батареи.

Маршрут электрического автобуса с аккумулятором нанесен на карту

Рассмотрим следующую аналогию, чтобы понять рабочие циклы:

• Вы живете на третьем этаже многоквартирного дома и любите подниматься по лестнице. Энергия, необходимая для подъема по этим лестничным пролетам, не слишком утомительна, и вы будете работать в «легком» цикле.
• Предположим, вы должны нести с собой груз весом 50 фунтов на три лестничных пролета. В этом случае вы работаете усерднее и будете работать в «среднем» цикле.
• Итак, вы решили пронести пианино на три лестничных пролета. Вы используете максимум энергии и будете работать в «тяжелом» цикле.

Для автобусов факторы, влияющие на нагрузку на рабочий цикл, включают дорожные условия, условия вождения, скорость автомобиля, количество остановок / пусков, изменение высоты, скорость разгона, перевозимый вес, погоду и многое другое.Более легкий рабочий цикл потребляет меньше энергии, чем более тяжелый рабочий цикл. Таким образом, с малой нагрузкой электрические автобусы могут достичь большей дальности полета.

3. Как заряжаются электробусы?

Есть несколько способов зарядки электромобилей. Что лучше всего подходит для конкретного автопарка, зависит от продолжительности включения и размера батареи автобусов.

Сегодня существует два основных типа зарядных устройств для электробуса:

1. Зарядное устройство
2. Зарядное устройство с пантографом

Зарядные устройства для автобусов работают аналогично зарядным устройствам для электромобилей.В электрических автобусах есть порты, к которым может подключаться водитель. При использовании этого метода зарядка может занять от двух до восьми часов в зависимости от силы тока зарядного устройства (что мы вскоре объясним).

Сменное зарядное устройство для школьного электрического автобуса

Новое, более автономное зарядное устройство — это зарядное устройство с пантографом. С помощью этого зарядного устройства автобусы проезжают под зарядной станцией, а роботизированные манипуляторы прикрепляются к электрическим проводам в верхней части автомобиля, чтобы заряжать его. Это зарядное устройство предназначено для пропускания большего тока и обеспечивает более быструю зарядку.

Зарядное устройство не только подключаемое к сети, либо пантографическое, оно также характеризуется тем, как оно преобразует электрические токи, и классифицируется как зарядное устройство постоянного тока (DC) или зарядное устройство переменного тока (AC). Для работы всех аккумуляторов требуется питание постоянного тока, и оба типа зарядных устройств преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Зарядные устройства постоянного тока быстрее, но стоят дороже. Зарядные устройства переменного тока медленнее, но очень доступны.
В то время как сменные зарядные устройства могут быть зарядными устройствами переменного или постоянного тока, зарядные устройства с пантографом могут быть только постоянного тока.Сменные зарядные устройства постоянного тока могут заряжать аккумулятор до 150 кВт, а зарядные устройства с пантографом могут заряжать до 350 кВт.

Независимо от того, какую зарядку вы выберете, компания Cummins упорно работала над тем, чтобы наши аккумуляторные системы были совместимы со всеми ведущими зарядными устройствами, доступными на сегодняшнем рынке.

Водитель автобуса, управляющий школьным электрическим автобусом Blue Bird

4. Почему аккумуляторные электрические автобусы становятся все более популярными?

Устойчивое развитие является основным фактором, способствующим тому, что электрические автобусы становятся все более распространенными.По мере того как правительства вводят более строгие нормы выбросов, а корпорации продвигают свои цели в области устойчивого развития, электрические автобусы рассматриваются как подходящее решение с нулевым уровнем выбросов, которое может помочь городам и общинам достичь своих экологических целей без ущерба для их транспортной инфраструктуры.

Автобусы с электроприводом

также обладают мгновенным крутящим моментом, который улучшает управляемость / ходовые качества. Водители могут быстрее ускоряться, что делает автобусы с электрифицированными системами более привлекательными.

Автобусы с электроприводом

также обеспечивают повышенный комфорт водителя. Это связано с тем, что электродвигатели намного тише и обеспечивают плавное управление. Такой улучшенный опыт вождения снижает утомляемость водителя.

5. Электробусы дешевле?

Хотя первоначальная стоимость покупки электробуса не ниже, чем у автобусов с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), они становятся более доступными. Существует ряд программ стимулирования, которыми покупатели могут воспользоваться, благодаря которым электрические автобусы становятся дешевле обычных автобусов для города или района.

Снижение затрат происходит с течением времени при эксплуатации парка электрических автобусов. У них более низкие затраты на техническое обслуживание и топливо, так как им не требуется дизельное топливо. Электрические автобусы также работают более эффективно благодаря рекуперативному торможению, которое одновременно снижает износ тормозной системы и улавливает кинетическую энергию, которая возвращается в аккумулятор, чтобы увеличить запас хода автобуса. При традиционном торможении кинетическая энергия когда-то «растрачивалась» через рабочие тормоза и превращалась в тепло, что означает, что рекуперативное торможение более эффективно.

Техник, работающий над ходовой частью электрического школьного автобуса Blue Bird

По всей территории США сообщества стремятся сделать свой автопарк более экологичным и уже начали добавлять в свой парк электрифицированные школьные и транзитные автобусы. Только компания Cummins уже помогла доставить более 400 автобусов по всей стране, каждый из которых оснащен аккумуляторной электрической системой Cummins. Эта система построена таким образом, чтобы при использовании не было вредных выбросов, сокращать объем обслуживания и обеспечивать экономию при сохранении рабочих характеристик автомобиля.

Для получения дополнительной информации и новостей о Cummins New Power подпишитесь на нашу рассылку New Power.

Батарея

Сравнение плотности энергии

Рисунки на этой странице были получены из разного количества источников при различных условиях. Сравнение аккумуляторных элементов затруднено, и любое фактическое сравнение должно использовать проверенные данные для конкретной модели аккумулятора.

Батареи

работают по-разному из-за различных процессов, используемых разными производителями.Даже ячейка другой модели от того же производителя будет работать по-разному в зависимости от того, для чего они оптимизированы.

Вы также должны принять во внимание фактическое приложение, в котором используется аккумулятор. Это может существенно повлиять на производительность батареи, поэтому при выборе аккумуляторной батареи для вашего продукта необходимо учитывать множество факторов.

Для получения дополнительной информации см. Сообщение в нашем блоге о том, как выбрать тип элемента для использования в аккумуляторной батарее.

---

Сравнение плотности энергии в аккумуляторных элементах

Эта сравнительная таблица аккумуляторов показывает объемную и гравиметрическую плотности энергии на основе голых аккумуляторных элементов.

Фото предоставлено НАСА — Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства

---

Плотность энергии Сравнение размеров и веса

Приведенная ниже сравнительная таблица аккумуляторов показывает объемную и удельную плотности энергии, показывая меньшие размеры и меньший вес ячеек.

---

Спецификации Battery Chemistry

Технические характеристики	Свинцово-кислотный	NiCd	NiMH	Литий-ионный
				Кобальт	Марганец	Фосфат
Удельная энергия (Втч / кг)	30-50	45-80	60-120	150-190	100-135	90-120
Внутреннее сопротивление (мОм)	<100 12В в упаковке	100-200 Упаковка 6 В	200-300 Упаковка 6 В	150-300 7.2В	25-75 на ячейку	25-50 на ячейку
Жизненный цикл (разряд 80%)	200-300	1000	300-500	500–1000	500–1000	1 000–2 000
Время быстрой зарядки	8-16ч	1 час стандартно	2-4 часа	2-4 часа	1 ч или меньше	1 ч или меньше
Допуск перезарядки	Высокая	Умеренный	Низкий	Низкий.Не выносит непрерывного заряда
Саморазряд / месяц (комнатная температура)	5%	20%	30%	<10%
Напряжение элемента (номинальное)	2V	1,2 В	1.2В	3,6 В	3,8 В	3,3 В
Напряжение отключения заряда (В / элемент)	2,40 Поплавок 2,25	Обнаружение полного заряда по сигнатуре напряжения		4,20		3,60
Напряжение отключения разряда (В / элемент, 1С)	1.75	1,00		2,50–3,00		2,80
Пиковый ток нагрузки Лучший результат	5C 0,2C	20C 1C	5C 0,5C	> 3C <1C	> 30C <10C	> 30C <10C
Температура заряда	от -20 до 50 ° C от -4 до 122 ° F	от 0 до 45 ° C от 32 до 113 ° F		от 0 до 45 ° C от 32 до 113 ° F
Температура нагнетания	от -20 до 50 ° C от -4 до 122 ° F	от -20 до 65 ° C от -4 до 149 ° F		от -20 до 60 ° C от -4 до 140 ° F
Требования к техническому обслуживанию	3-6 месяцев (доплата)	30-60 дней (выписка)	60-90 дней (выписка)	Не требуется
Требования безопасности	Термостойкость	Термостойкий, общий предохранитель		Обязательная схема защиты
Используется с	Конец 1800-х годов	1950	1990	1991	1996	1999
Токсичность	Очень высокий	Очень высокий	Низкий	Низкий

Как мы доберемся до следующего крупного прорыва в области аккумуляторных батарей — Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную для всех читателей в течение ограниченного времени.Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Электрические самолеты могут быть будущим авиации. Теоретически они будут намного тише, дешевле и чище, чем те самолеты, которые есть у нас сегодня. Электрические самолеты с дальностью полета 1000 км (620 миль) на одной зарядке могут использоваться сегодня для половины всех рейсов коммерческих самолетов, сокращая глобальные выбросы углерода в авиации примерно на 15%.

То же самое и с электромобилями. Электромобиль — это не просто более чистая версия своего кузена, извергающего загрязнение.По сути, это лучший автомобиль: его электродвигатель мало шумит и молниеносно реагирует на решения водителя. Зарядка электромобиля обходится намного дешевле, чем оплата эквивалентного количества бензина. Электромобили могут быть построены с небольшим количеством движущихся частей, что удешевляет их обслуживание.

Так почему же электромобили уже не повсюду? Это связано с тем, что батареи дороги, поэтому первоначальная стоимость электромобиля намного выше, чем у аналогичной модели с бензиновым двигателем.И если вы не водите много, экономия на бензине не всегда компенсирует более высокие первоначальные затраты. Короче говоря, электромобили по-прежнему не экономичны.

Точно так же современные батареи не обладают достаточной энергией по весу или объему для питания пассажирских самолетов. Нам все еще нужны фундаментальные прорывы в аккумуляторных технологиях, прежде чем это станет реальностью.

Портативные устройства с батарейным питанием изменили нашу жизнь. Но есть еще много вещей, которые могут вывести из строя батареи, если бы только более безопасные, более мощные и энергоемкие батареи могли быть сделаны дешево.Никакой закон физики не исключает их существования.

И все же, несмотря на более чем два столетия тщательного изучения с момента изобретения первой батареи в 1799 году, ученые до сих пор не до конца понимают многие основы того, что именно происходит внутри этих устройств. Что мы действительно знаем, так это то, что, по сути, есть три проблемы, которые необходимо решить, чтобы батареи снова действительно изменили нашу жизнь: мощность, энергия и безопасность.

Не существует универсальной литий-ионной батареи

Каждая батарея имеет два электрода: катод и анод.Большинство анодов литий-ионных батарей изготовлено из графита, но катоды изготавливаются из различных материалов, в зависимости от того, для чего будет использоваться батарея. Ниже вы можете увидеть, как различные материалы катода меняют работу типов батарей по шести параметрам.

Проблема питания

В просторечии люди используют термины «энергия» и «мощность» как синонимы, но при разговоре об аккумуляторах важно различать их. Мощность — это скорость, с которой может высвобождаться энергия.

Батарея, достаточно мощная для запуска и удержания в воздухе коммерческого реактивного самолета на расстояние 1000 км, требует большого количества энергии, чтобы высвободиться за очень короткое время, особенно во время взлета. Так что дело не только в накоплении большого количества энергии, но и в способности очень быстро извлекать эту энергию.

Решение проблемы энергоснабжения требует от нас заглянуть в черный ящик коммерческих аккумуляторов. Будет немного занудно, но терпи меня. Новые аккумуляторные технологии часто преувеличиваются, потому что большинство людей не уделяют должного внимания деталям.

Самая современная химия аккумуляторов, которая у нас есть, — это литий-ионные. Большинство экспертов сходятся во мнении, что никакая другая химия не сможет подорвать ионно-литиевый сплав в течение как минимум еще одного десятилетия или более. Литий-ионный аккумулятор имеет два электрода (катод и анод) с сепаратором (материал, который проводит ионы, но не электроны, предназначен для предотвращения короткого замыкания) в середине и электролит (обычно жидкий) для обеспечения обратного потока ионов лития и вперед между электродами. Когда батарея заряжается, ионы перемещаются от катода к аноду; когда батарея что-то питает, ионы движутся в противоположном направлении.

Представьте себе две буханки нарезанного хлеба. Каждая буханка — это электрод: левый — катод, а правый — анод. Предположим, что катод состоит из пластин никеля, марганца и кобальта (NMC) — одного из лучших в своем классе — и что анод состоит из графита, который по сути представляет собой слоистые листы или пластинки атомов углерода. .

В разряженном состоянии, то есть после того, как энергия была истощена, в буханке NMC между каждым ломтиком находятся ионы лития. Когда батарея заряжается, каждый ион лития извлекается из промежутков между пластинами и вынужден проходить через жидкий электролит.Сепаратор действует как контрольно-пропускной пункт, гарантирующий, что только ионы лития проходят через графитовую буханку. При полной зарядке в катодной буханке батареи не останется ионов лития; все они будут аккуратно зажаты между ломтиками графитового хлеба. По мере того, как энергия батареи расходуется, ионы лития возвращаются к катоду, пока на аноде не останется ни одного. Вот тогда аккумулятор нужно зарядить снова.

Емкость аккумулятора в основном определяется скоростью этого процесса.Но не так-то просто увеличить скорость. Слишком быстрое извлечение ионов лития из катодной буханки может привести к появлению дефектов на ломтиках и, в конечном итоге, к их разрушению. Это одна из причин, почему чем дольше мы пользуемся смартфоном, ноутбуком или электромобилем, тем хуже время автономной работы. Каждая зарядка и разрядка заставляют буханку немного ослабевать.

Над решением проблемы работают разные компании. Одна из идей — заменить слоистые электроды чем-то более прочным.Например, швейцарская компания по производству аккумуляторов Leclanché со 100-летней историей работает над технологией, в которой используется фосфат лития-железа (LFP), который имеет структуру «оливина» в качестве катода, и оксид титаната лития (LTO), который имеет Структура «шпинель», как анод. Эти структуры лучше справляются с потоком ионов лития в материал и из него.

Leclanché в настоящее время использует свои аккумуляторные элементы в автономных складских вилочных погрузчиках, которые можно полностью зарядить за девять минут. Для сравнения: лучший нагнетатель Tesla может зарядить автомобильный аккумулятор Tesla примерно до 50% за 10 минут.Leclanché также внедряет свои аккумуляторы в Великобритании для быстрой зарядки электромобилей. Эти батареи находятся на зарядной станции, медленно потребляя небольшое количество энергии в течение длительного периода времени из сети, пока они не будут полностью заряжены. Затем, когда автомобиль стыкуется, аккумуляторы док-станции быстро заряжают аккумулятор автомобиля. Когда машина уезжает, аккумулятор станции снова начинает заряжаться.

Такие попытки, как шоу Лекланше, можно изменить с химическим составом батарей, чтобы увеличить их мощность. Тем не менее, никто еще не построил батарею, достаточно мощную, чтобы быстро доставить энергию, необходимую коммерческому самолету для преодоления гравитации.Стартапы стремятся строить самолеты меньшего размера (вмещающие до 12 человек), которые могли бы летать на относительно менее энергоемких батареях, или электрические гибридные самолеты, где реактивное топливо выполняет тяжелую работу, а батареи — инерцию.

Но на самом деле в этой сфере нет ни одной компании, которая могла бы даже приблизиться к коммерциализации. Кроме того, технический скачок, необходимый для полностью электрического коммерческого самолета, вероятно, займет десятилетия, — говорит Венкат Вишванатан, эксперт по аккумуляторным батареям из Университета Карнеги-Меллона.

Reuters / Alister Doyle

Двухместный электрический самолет, сделанный словенской фирмой Pipistrel, стоит у ангара в аэропорту Осло, Норвегия.

Энергетическая проблема

Tesla Model 3, самая доступная модель компании, стоит от 35 000 долларов. Он работает от батареи на 50 кВтч, что стоит примерно 8750 долларов, или 25% от общей стоимости автомобиля.

Это все еще удивительно доступно по сравнению с тем, что было не так давно. По данным Bloomberg New Energy Finance, средняя мировая стоимость литий-ионных аккумуляторов в 2018 году составляла около 175 долларов за киловатт-час, что ниже почти 1200 долларов за киловатт-час в 2010 году.

Министерство энергетики США подсчитало, что как только стоимость батарей упадет ниже 125 долларов за кВтч, владение и эксплуатация электромобиля будет дешевле, чем газовый автомобиль в большинстве частей мира. Это не означает, что электромобили победят автомобили с бензиновым двигателем во всех нишах и сферах — например, для грузовиков дальнего следования еще нет электрического решения. Но это переломный момент, когда люди начнут отдавать предпочтение электромобилям просто потому, что в большинстве случаев они будут иметь более экономичный смысл.

Один из способов добиться этого — увеличить удельную энергию батарей — втиснуть больше кВтч в батарейный блок, не снижая его цены. Теоретически это может сделать специалист по производству аккумуляторов, увеличив удельную энергию катода или анода, либо того и другого.

Катод с наибольшей энергоемкостью на пути к коммерческой доступности — это NMC 811 (каждая цифра в номере представляет собой соотношение никеля, марганца и кобальта, соответственно, в смеси). Это еще не идеально. Самая большая проблема заключается в том, что он может выдержать только относительно небольшое количество жизненных циклов заряда-разряда, прежде чем он перестанет работать.Но эксперты прогнозируют, что отраслевые исследования и разработки должны решить проблемы NMC 811 в течение следующих пяти лет. Когда это произойдет, батареи, использующие NMC 811, будут иметь более высокую плотность энергии на 10% или более.

Однако увеличение на 10% — это не так уж и много в общей картине.
И хотя серия инноваций за последние несколько десятилетий подтолкнула энергетическую плотность катодов еще выше, аноды — это то, где открываются самые большие возможности в области плотности энергии.

Графит был и остается доминирующим анодным материалом.Он дешевый, надежный и относительно энергоемкий, особенно по сравнению с современными катодными материалами. Но он довольно слаб, если сравнивать его с другими потенциальными анодными материалами, такими как кремний и литий.

Кремний, например, теоретически намного лучше поглощает ионы лития в виде графита. Вот почему ряд производителей аккумуляторов пытаются добавить кремний вместе с графитом в свои анодные конструкции; Генеральный директор Tesla Илон Маск сказал, что его компания уже делает это в своих литий-ионных батареях.

Большим шагом была бы разработка коммерчески жизнеспособного анода, полностью сделанного из кремния. Но у этого элемента есть черты, которые затрудняют это. Когда графит поглощает ионы лития, его объем не сильно меняется. Однако кремниевый анод по тому же сценарию набухает в четыре раза по сравнению с исходным объемом.

К сожалению, вы не можете просто увеличить корпус, чтобы приспособиться к этому набуханию, потому что расширение разрушает так называемую «межфазную поверхность твердого электролита», или SEI, кремниевого анода.

SEI можно рассматривать как своего рода защитный слой, который анод создает для себя, подобно тому, как железо образует ржавчину, также известную как оксид железа, чтобы защитить себя от элементов: когда вы оставляете кусок недавно кованое железо снаружи, оно медленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя ржавчину. Под слоем ржавчины остальная часть железа не постигает та же участь и, таким образом, сохраняет структурную целостность.

В конце первого заряда батареи электрод образует собственный слой «ржавчины» — SEI, отделяющий неэродированную часть электрода от электролита.SEI предотвращает потребление электрода дополнительными химическими реакциями, гарантируя, что ионы лития могут течь как можно более плавно.

Но с кремниевым анодом SEI ломается каждый раз, когда батарея используется для питания чего-либо, и восстанавливается каждый раз, когда батарея заряжается. И во время каждого цикла зарядки расходуется немного кремния. В конце концов, кремний рассеивается до такой степени, что батарея перестает работать.

За последнее десятилетие несколько стартапов Кремниевой долины работали над решением этой проблемы.Например, подход Sila Nano состоит в том, чтобы заключить атомы кремния в наноразмерную оболочку с большим количеством пустого места внутри. Таким образом, SEI формируется снаружи оболочки, и расширение атомов кремния происходит внутри нее, не разрушая SEI после каждого цикла заряда-разряда. Компания, оцениваемая в 350 миллионов долларов, заявляет, что ее технология будет использоваться в устройствах уже в 2020 году.

Enovix, с другой стороны, применяет особую технологию производства, чтобы подвергать 100% кремний анод огромному физическому давлению, заставляя его поглощать меньше ион лития и, таким образом, ограничивает расширение анода и предотвращает разрушение SEI.У компании есть инвестиции от Intel и Qualcomm, и она также ожидает, что к 2020 году ее батареи будут в устройствах.

Эти компромиссы означают, что кремниевый анод не может достичь своей теоретической высокой плотности энергии. Однако обе компании заявляют, что их аноды работают лучше, чем графитовые. Третьи стороны в настоящее время тестируют аккумуляторы обеих фирм.

Tesla

В 2020 году новый Tesla Roadster должен стать первым электромобилем, который может проехать 1000 км (620 миль) без подзарядки.

Проблема безопасности

Все молекулярные переделки, направленные на накопление большего количества энергии в батареях, могут происходить за счет безопасности. С момента своего изобретения литий-ионный аккумулятор вызывает головные боли из-за того, как часто он воспламеняется. Например, в 1990-х годах канадская компания Moli Energy выпустила на рынок литий-металлический аккумулятор для использования в телефонах. Но в реальном мире его батареи начали воспламеняться, и Moli был вынужден отозвать свой заказ и, в конечном итоге, объявить о банкротстве. (Некоторые из его активов были куплены тайваньской компанией, и она до сих пор продает литий-ионные батареи под торговой маркой E-One Moli Energy.) Совсем недавно смартфоны Samsung Galaxy Note 7, которые были сделаны на современных литий-ионных батареях, начали взрываться в карманах людей. В результате отзыв продукции в 2016 году обошелся южнокорейскому гиганту в 5,3 миллиарда долларов.

Современные литий-ионные аккумуляторы по-прежнему сопряжены с рисками, поскольку в них почти всегда используются легковоспламеняющиеся жидкости в качестве электролита. Одна из прискорбных (для нас, людей) причуд природы заключается в том, что жидкости, способные легко переносить ионы, также имеют более низкий порог воспламенения.Одно из решений — использовать твердые электролиты. Но это означает другие компромиссы. Конструкция батареи может легко включать жидкий электролит, который контактирует с каждым битом электродов, что позволяет эффективно переносить ионы. С твердыми телами намного сложнее. Представьте, что вы бросаете пару кубиков в чашку с водой. А теперь представьте, что те же самые кости бросают в чашку с песком. Очевидно, что вода будет касаться гораздо большей площади поверхности игральных костей, чем песок.

До сих пор коммерческое использование литий-ионных батарей с твердыми электролитами ограничивалось приложениями с низким энергопотреблением, такими как датчики, подключенные к Интернету.Усилия по расширению масштабов твердотельных батарей, то есть не содержащих жидкий электролит, можно в общих чертах разделить на две категории: твердые полимеры при высоких температурах и керамика при комнатной температуре.

Твердые полимеры при высоких температурах

Полимеры представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе. Они очень распространены в повседневном использовании — например, одноразовые полиэтиленовые пакеты делают из полимеров. Когда некоторые типы полимеров нагреваются, они ведут себя как жидкости, но без воспламеняемости жидких электролитов, используемых в большинстве батарей.Другими словами, они обладают высокой ионной проводимостью, как жидкий электролит, без каких-либо рисков.

Но у них есть ограничения. Они могут работать только при температуре выше 105 ° C (220 ° F), что означает, что они не подходят, например, для смартфонов. Но их можно использовать, например, для хранения энергии от сети в домашних батареях. По крайней мере, две компании — SEEO (США) и Bolloré (Франция) — разрабатывают твердотельные батареи, в которых в качестве электролита используются высокотемпературные полимеры.

Керамика при комнатной температуре

За последнее десятилетие два класса керамики — LLZO (оксид лития, лантана и циркония) и LGPS (литий, германий, сульфид фосфора) — показали почти такие же хорошие проводящие ионы при комнатной температуре. как жидкости.

Toyota, а также стартап из Кремниевой долины QuantumScape (который в прошлом году привлек 100 миллионов долларов финансирования от Volkswagen) работают над внедрением керамики в литий-ионные батареи. Включение крупных игроков в пространство указывает на то, что прорыв может быть ближе, чем многие думают.

«Мы очень близки к тому, чтобы увидеть что-то реальное [с использованием керамики] через два или три года», — говорит Вишванатан из Карнеги-Меллона.

Закон о балансировке

Аккумуляторы — это уже большой бизнес, и их рынок продолжает расти.Все эти деньги привлекают множество предпринимателей с еще большим количеством идей. Но стартап с батарейками — это трудная ставка — они терпят неудачу даже чаще, чем компании-разработчики программного обеспечения, которые известны своим высоким уровнем отказов. Это потому, что инновации в области материаловедения — это сложно.

На данный момент химики по производству аккумуляторов обнаружили, что, пытаясь улучшить одну характеристику (скажем, плотность энергии), они вынуждены идти на компромисс с другой характеристикой (например, безопасностью). Такой баланс означает, что прогресс на каждом фронте был медленным и чреват проблемами.