ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Защита АКБ в сильные морозы

Аккумулятор – сердце автомобиля! Именно от АКБ зависит запуск двигателя и функционирование всех приборов в салоне, поэтому важно правильно эксплуатировать и обслуживать батарею. Некоторые автолюбители считают, что, в зависимости от времени года, нужно уменьшать или увеличивать номинальную плотность электролита. Разберемся, так ли это.

Стоит ли увеличивать номинальную плотность электролита с наступлением зимы?

Заводы-изготовители выпускают аккумуляторы с плотностью электролита в максимально заряженных АКБ: 1,27 – 1,28 г/см³. Для наших широт это оптимальная плотность, и регулировать ее не просто не рекомендуется, а даже запрещено. Плотность 1,27 г/см³ позволяет электролиту не замерзать до –60 °C. Конечно, если предстоит более суровая зима или требуется восстановить АКБ после сильной разрядки, плотность электролита увеличить придется, но не самостоятельно. Обратитесь к специалистам по обслуживанию автомобилей. Самостоятельно можно только корректировать уровень электролита дистиллированной водой, доливая до необходимого уровня. Увеличение номинальной плотности с помощью кислоты приводит к агрессивности среды, а, следовательно, к ускоренному осыпанию пластин аккумулятора. Лучше доведите уровень заряда аккумулятора перед сильными холодами до выравнивания плотности по банкам АКБ и показателей 1,27- 1,28 г/ см³ (в свинцовых аккумуляторах).

К чему приводит глубокая разрядка АКБ?

Если в теплое время можно завести авто только с наполовину заряженным аккумулятором, то перед началом зимы заряда должно быть не менее 80%. Причина в том, что при минусовых температурах смазка в АКБ густеет, приводя к ее разрядке. В морозы требуется больше энергии на запуск холодного двигателя, интенсивную работу бортовой системы, печки, видеорегистратора, магнитолы, фар и т.д. Бросая автомобиль в ледяном гараже, во дворе, на стоянке, редко используя его из-за гололеда или снегопада, мы способствуем накапливанию разряженности АКБ, в результате чего снижается и плотность электролита.

Ионы оседают на пластинах АКБ, а вода, входящая в его состав, кристаллизуется, расширяется и разрушает изоляторы между пластинами соседних банок. Таким образом, разряженный аккумулятор во время морозов приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин! Мутный электролит в банках – сигнал о гибели аккумулятора.

Рекомендации по зарядке замерзшего аккумулятора.

Зимой подзаряжайте АКБ хотя бы два раза в месяц, а размороженную «реанимируйте» малыми токами. Для этого можно использовать правило трех пятерок: при температуре -5 нужно поставить АКБ на зарядку током 5А на 5 часов.
Если нет возможности занести аккумулятор в дом, для восстановления энергетического баланса батареи необходимо не менее часа интенсивной поездки.
Для карбюраторных автомобилей – при оборотах не менее 1500 об/мин, для инжекторных – не менее 800-1000 об/мин. Электролиту нужно время, чтобы хорошо прогреться и зарядиться.

Когда машину не удается завести из-за подморожения АКБ и глубокой разрядки, некоторые водители «прикуривают» свою АКБ от чужого аккумулятора. В этом случае она подвергается двойному пусковому току, пробивающему изоляторы между пластинами. Имейте в виду, что заводская экспертиза это увидит, и возврат АКБ не примет.
Перед тем как оставить автомобиль на несколько часов, убедитесь, что двери закрыты, а в салоне отключены все энергопотребляющие приборы. Не выключенные на ночь фары часто являются причиной разрядки аккумулятора.
Когда автомобиль предстоит оставить на морозе дольше 2 месяцев, обязательно проверьте все электрические системы машины на утечки, а лучше – снимите минусовую клемму. Снижение токов утечки до нуля оставят батарею заряженной на более долгий срок.
Потребитель должен следить за аккумулятором. Это прописано во всех гарантийных талонах, прилагаемых к АКБ. Заботьтесь о своем аккумуляторе, и он не подведет вас в дороге!

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе самостоятельно

Главная » Разное » Как поднять плотность электролита в аккумуляторе самостоятельно

Как в аккумуляторе ПОДНЯТЬ ПЛОТНОСТЬ электролита самостоятельно❓

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

Почему падает плотность электролита?

Основные причины, по которым может упасть показатель уровня электролита в банках автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ):

  1. Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.
  2. Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.
  3. Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.

Как подготовить аккумулятор к восстановлению?

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

  1. Производится демонтаж батареи с авто, для этого предварительно ослабляются клеммные зажимы устройства.
  2. При наличии защиты выполняется ее снятие. Для этого потребуется гаечный ключ соответствующего размера.
  3. С помощью отвертки или другого приспособления с плоским наконечником производится откручивание пробок на банках.
    Рекомендуется использовать защитные очки и перчатки, чтобы не допустить появления ожогов.
  4. Пользователь выполняет диагностику объема рабочей жидкости в устройстве. Для легковых транспортных средств данный параметр должен составить около 1,5 сантиметров выше пластин. Диагностика плотности электролита должна производиться через 3 часа после подзарядки устройства либо примерно через 10 ч после остановки двигателя. Если уровень жидкости соответствует норме, то ареометр опускается в банки и с помощью груши производится набор небольшого объема воды.
  5. В зависимости от температуры воздуха производится оценка полученных параметров. Проверка выполняется для каждой банки отдельно. В идеале данный показатель должен составить в диапазоне от 1.25 до 1.29 г/см3.

При подготовке аккумуляторной батареи необходимо учитывать следующие нюансы:

  1. Перед открытием банок пользователю нужно произвести очистку корпуса устройства от загрязнений чистой ветошью. Это нужно сделать для того, чтобы при откручивании пробок грязь не попала внутрь батареи.
    В противном случае возможен полный выход устройства из строя.
  2. Если диагностика будет выполняться без демонтажа батареи, то нужно убедиться в ее качественной посадке. Устройство не должно болтаться.
  3. При подготовке аккумуляторную батарею нельзя переворачивать, поскольку это может привести к разрушению пластин, расположенных внутри. В результате АКБ полностью выйдет из строя без возможности восстановления.
Видео: руководство по использованию ареометра

Канал «Аккумуляторщик» в своем видеоролике подробно описал процесс подготовки аккумулятора и рассказал об использовании ареометра.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

  1. При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.
  2. Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.

Важно знать

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

Приступать к процедуре необходимо с соблюдением техники безопасности, так как электролит – это ничто иное, как кислотный раствор, поэтому:

  • наденьте резиновые перчатки;
  • максимально обезопасьте себя от попадания электролита на одежду и тем более кожу;
  • используйте защитные очки и респиратор.
Что понадобится?

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

  • ареометр;
  • мерный стакан или другая аналогичная емкость;
  • отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;
  • клизма-груша;
  • корректирующий раствор либо кислота;
  • дистиллированная вода.
Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости

Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:

  1. Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.
  2. С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.
  3. Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.
  4. Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.
  5. Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.
  6. Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.

Важно знать

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

Формула расчета количества жидкости для корректировки плотности электролита
где:
  • Vэ — объём удаляемого из банки электролита, см3;
  • Vб — объём электролита в одной банке, см3;
  • ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3;
  • ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3;
  • ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3).

Важно знать

При использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.

Таблица: корректировка плотности в АКБ
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,241,251,26
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,246062120125
1,2544456570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,271,291,31
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,24173175252256
1,25118120215220
1,266566177180290294
1,27122126246250
1,2840436365198202
1,297578143146
1,3010911336387981
Как поднять зарядным устройством?

Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

  1. Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.
  2. В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.
  3. Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.
  4. После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.
  5. При необходимости производится повторение данной операции.
Руководство по повышению плотности в необслуживаемом аккумуляторе

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

  1. В необслуживаемых устройствах корпус полностью закрыт, поэтому пользователю надо демонтировать батарею и снять с нее наклейку. Крышку аккумулятора снимать не нужно, поскольку установить ее обратно будет сложно.
  2. Нужно сделать отверстие в крышке, используя шило или дрель. Оно должно быть небольшим, поскольку придется впоследствии его запаивать.
  3. Используя одноразовый шприц в АКБ добавляется дистиллят или корректирующий электролит в зависимости от того, что нужно сделать с рабочим параметром. Следует добавлять по 5 мл жидкости. Рекомендуется использовать банку батареи, в которой расположен индикатор плотности. Если индикатор стал черного либо зеленого цвета, то в аккумулятор нужно добавить еще 20 мл жидкости.
  4. Для определения уровня рабочего раствора игла опускается в банку, а шток подтягивается в обратном направлении. Затягивая рабочий раствор в шприц, рекомендуется отмечать уровень с помощью маркера. Если в батарее применяется пластик светлого оттенка, то уровень жидкости можно определить на просвет или замерить с помощью линейки. Остальные банки доливаются до уровня, который должен составить на 1,5-2 см выше поверхности пластин.
  5. После выполнения задачи отверстия нужно заделать герметиком либо специальными резиновыми пробками. Затем аккумулятор следует осторожно потрясти, чтобы перемешать электролит. Но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить пластины.
Как увеличить плотность, если она ниже 1,18

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

Алгоритм действий при этом будет такой:

  1. Электролит откачивается из аккумуляторной батареи, насколько это возможно (для откачки можно использовать грушу с клизмой).
  2. Аккумулятор осторожно переворачивается без резких движений. Это позволит предотвратить возможное осыпание пластин. В дне устройства надо просверлить отверстия в каждой банке с помощью дрели. Эти действия рекомендуется выполнять в емкости, к примеру, миске или тазике.
  3. Затем аккумулятор устанавливается в вертикальное положение и из него сливаются остатки рабочего раствора.
  4. Производится промывка батареи с помощью дистиллята.
  5. Отверстия в дне аккумулятора запаиваются, на этом этапе важно убедиться в герметичности устройства, чтобы не допустить дальнейшей утечки жидкости. Производится заливка нового раствора в батарею.

Важно знать

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

Видео: самостоятельное увеличение плотности электролита

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видеоролике подробно изложил процесс зарядки аккумуляторной батареи и добавления электролита, а также увеличения его плотности.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Одним из главных параметров для автомобильного аккумулятора, который напрямую влияет на срок его службы – производительность и способность держать заряд является плотность электролита. Сразу же после приобретения новой батареи, это значение соответствует заявленному производителем для конкретной климатической полосы. При его выборе на это нужно обращать особое внимание, поскольку электролит также, как и моторное масло, предназначен для конкретных температур.

Совет! Как приготовить электролит для аккумулятора.

Так, аккумулятор, плотность электролита в котором высока, может легко использоваться при сильных морозах, обеспечивая сохранение заряда и нормальный, уверенный пуск двигателя. В то же время батарея, плотность электролита в которой низкая можно использовать лишь в теплом климате. Низкая плотность батареи грозит не только плохим пуском при отрицательной температуре, но и постоянным недозарядом, что для любого аккумулятора является серьезным моментом для снижения срока его эксплуатации.

Содержание статьи

Замеряем плотность электролита правильно

Не секрет, что в процессе эксплуатации аккумулятора количество и плотность электролита меняется, поэтому автомобилисту приходится постоянно контролировать эти параметры самостоятельно. Для этого проводится техническое обслуживание АКБ. При этом важно, чтобы обслуживание проводилось правильно. Так, далеко не каждый автовладелец знает, что такой показатель, как плотность электролита в аккумуляторе измеряется лишь на полностью заряженной батарее.

Т. е. замерить ее, не снимая АКБ с машины нельзя, поскольку автомобильная система заряда батареи не в состоянии зарядить ее на 100%. Кроме того, прежде всего нужно проверить и откорректировать уровень электролита. Это важно по той причине, что в процессе эксплуатации батарея нагревается, и происходит испарение воды из электролита, а более тяжелая кислота остается. Этот момент также негативно сказывается на состоянии внутренних пластин, поэтому нужно периодически добавлять в раствор именно воду, доводя объем электролита до нормы.

После восстановления объема аккумулятор необходимо полностью зарядить. Для этого используются зарядные устройства с возможностью регулировки силы зарядного тока. Поскольку перед тем, как измерить плотность электролита в аккумуляторе, его необходимо на 100% зарядить, целесообразно использовать ток небольшой величины, но длительное время, к примеру, в течении всей ночи. Лишь после окончания цикла заряда, отключения АКБ от источника напряжения и «отдыха» батареи не менее 6-ти часов можно приступать к измерению – результаты будут точно соответствовать действительности.

Алгоритм замера

Совет! Рекомендованная частота проверки состояния аккумулятора – 1раз/3 месяца, с обязательными промежуточными замерами напряжения на выводах.

Непосредственно сам замер начинается с демонтажа, очистки и визуального осмотра корпуса. После этого потребуется приготовить прибор для измерения плотности электролита и полую стеклянную трубочку, требующуюся для контроля уровня имеющегося в батарее раствора. Перед замером аккумулятор ставится на ровную поверхность, из него выкручиваются все пробки. Стеклянная трубочка опускается в одну из банок, свободный конец ее зажимается пальцем и извлекается для оценки. Нормальным уровнем считается 12-15 см. Если он ниже – требуется долить дистиллированной воды.

После этого аккумулятор полностью заряжается. Как правило, на это требуется ночь, а величина зарядного тока не должна превышать 1-1,5 А. С утра, когда батарея отключена от зарядного устройства, необходимо выждать 4-6 часов, после чего можно замерять плотность электролита автомобильного аккумулятора. Перед тем как измерить плотность электролита в аккумуляторе ареометром, желательно приготовить либо таблицу значений, либо инструкцию к данной модели батареи, где указаны конкретные значения плотности для различных регионов нашей страны. В дальнейшем берется ареометр, сжимается его резиновая груша для вытеснения воздуха, наконечник погружается в первую банку и необходимое количество раствора набирается в прибор.

После извлечения из батареи можно приступать к оценке результатов. Первое, что оценивается – это положение поплавка. Прибор имеет три цветовых зоны, из которых зеленая соответствует норме. Для более подробных данных можно использовать градуированную шкалу, по которой можно измерить плотность электролита в г/см3. Это значение должно составлять 1,25-1,27 для центральных регионов страны, где возможны достаточно сильные морозы. Но для регионов Крайнего Севера такого значения может не хватить, и его, как правило, немного повышают. После измерения в первой банке, аналогичным образом проверяются все оставшиеся. Показания в них должны быть одинаковыми или отличаться минимально. Оценивая результаты важно держать ареометр на уровне глаз, в противном случае можно ошибиться, считывая значения с мелкой шкалы. О правильной последовательности работ можно посмотреть на видео:

Какие показатели плотности требуются для зимы

Естественно, что плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом несколько отличается. В норме зимой она должна быть выше, летом можно использовать менее концентрированный раствор. Это связано не только с возможностью банального замерзания, но и с ускоренным саморазрядом батареи, а также большими нагрузками. К примеру, чтобы обеспечить стартеру возможность провернуть коленвал в загустевшем на морозе масле, аккумулятору «приходится» выдавать ток максимальной величины. Поэтому плотность электролита зимой должна быть выше.

Не следует чрезмерно завышать значения плотности заливаемого в аккумулятор электролита, поскольку после полной зарядки батареи это значение и без этого возрастет на 0,1-,03 г/см3. Если есть сомнения относительно того, какая плотность электролита в аккумуляторе зимой считается нормальной, выручит все та же инструкция к самому аккумулятору – там дано правильное значение с учетом не только климатического региона, но и технических особенностей самой батареи. Если после проверки оказывается, что плотность не соответствует норме, ситуацию следует исправлять, а не оставлять как есть – это чревато разрядом аккумулятора на морозе.

Для многих автовладельцев вопрос – как поднять плотность электролита в аккумуляторе – является непонятным и сложным, хотя на деле ничего сверхординарного в этом нет. Чтобы повысить значение раствора до нормы потребуется запастись концентрированным электролитом и чистой дистиллированной водой. Перед тем как повысить плотность электролита в аккумуляторе рекомендуется разбавить концентрат водой. Занимаясь этим самостоятельно следует вначале налить в чистую емкость воды, и лишь потом понемногу добавлять в нее кислоту. Сделав наоборот можно получить реакцию, схожую с взрывом, в результате чего гарантированы химические ожоги.

После того как раствор для добавления готов, его можно заливать в аккумулятор. Делать это нужно понемногу, соблюдая предельную осторожность. Естественно, что работать нужно только в защитных перчатках и очках. Добавив свежий электролит, необходимо подключить аккумулятор к зарядному устройству на полчаса, чтобы весь раствор внутри батареи тщательно перемешался за счет газовыделения. После этого значение плотности в каждой банке перепроверяется, и при необходимости корректируется вновь.

Совет! Стоит отметить, что прибор для измерения плотности электролита в аккумуляторе после каждой серии замеров следует обильно промыть дистиллированной водой чтобы исключить получение неточных данных.

Почему меняется плотность электролита

При эксплуатации аккумулятора он подвергается достаточно сильному нагреву – как со стороны атмосферы, так и со стороны работающего двигателя. естественно, что при этом активно начинает испаряться вода из электролита. Кислота при этом остается на месте. Во время проведения обслуживания водитель доливает воду, и плотность АКБ восстанавливается. После этого обновленный раствор замеряется ареометром. Это в идеале. На практике многие ограничиваются простым доливом, а в ряде случаев используется даже не вода, а концентрат. Это является ответом на вопрос почему падает плотность электролита в аккумуляторе, или же она, наоборот, повышается. Повысить плотность можно и в том случае, если используется неисправный ареометр.

Если не поднимается плотность электролита при зарядке, это является верным признаком того, что его пора заменить – частично или полностью. Оставлять батарею «как есть» в этом случае нельзя, поскольку она полностью разрядится в любой момент. Кроме того, неправильная плотность – как низкая, так и высокая, одинаково вредна АКБ, существенно снижая срок ее эксплуатации. Отсюда можно сделать простой вывод – измерение плотности электролита в аккумуляторе следует проводить каждый раз после зарядки батареи. Это не занимает много времени, но эффект от постоянного наличия в батарее достаточного количества электролита с нормальной плотностью не заставит себя ждать – легкий пуск двигателя в любой мороз и стабильная работа всей электроники в автомобиле гарантированы.

Как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях

В автомобильных аккумуляторах, которые находятся в активной эксплуатации со временем происходит падение плотности. Это может происходить по ряду причин. Сервисы предлагают услуги по корректировке плотности АКБ. Также проблему можно решить самостоятельно. Но прежде всего стоит ознакомиться с тем, как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях.

По каким причинам происходит падение плотности

Прежде чем сразу же приступать к исправлению проблемы стоит разобраться в причине ее возникновения.  Для АКБ явление падения плотности — это естественное явление. При разряде она показатели снижаются, при заряде повышаются.

Низкие показатели в АКБ говорят о следующем:

  1. Батарея просто разряжена.
  2. Аккумулятор перенес перезарядку, из-за чего раствор просто выкипел.
  3. Дистиллированная вода просто доливалась без замера показателей.

В первом случае падение — это естественное явление. Во втором, когда батарея перенесла перезарядку произошло частичное выкипание, что сильно повлияло на параметры жидкости. В третьем, упала плотность электролита в аккумуляторе из-за большого содержания воды.

Важно! Плотность электролита прямо влияет на качество батареи. А самое главное на то как она будет держать заряд.

Рекомендуется постоянно производить замеры показателя плотности электролита при первых признаках. К ним можно отнести быструю разрядку АКБ. В противном случае при долгой работе с некорректными показателями пластины внутри батареи будут разрушены. Исправить такое можно будет только полностью заменив батарею.

Способы повышения плотности

Повысить плотность электролита в АКБ можно поднять несколькими способами. Они различаются своей сложностью исполнения и длительностью.

Корректирующий электролит

Повышение плотности электролита в аккумуляторе происходит в несколько этапов. В этом действии важно соблюдать последовательность, только в этом случае можно получить достоверные результаты.

Также потребуются следующие инструменты и продукты:

  • ареометр;
  • стеклянные емкости;
  • груша для извлечения лишней жидкости;
  • перчатки для защиты;
  • пластмассовые защитные очки;
  • корректирующий электролит;
  • дистиллированная вода.

Важно! Перед тем как приступить к работе необходимо убедится, что батарея находилась несколько часов в помещении с температурой 20-25 градусов.

Чтобы реанимировать батарею и поднять плотность электролита в аккумуляторе требуется выполнить следующие действия:

  1. Зарядить АКБ, в котором предположительно упала плотность электролита. Важно чтобы батарея заряжалась около 8-12 часов. Необходимо чтобы она стала именно полностью заряженной, так как этот момент сильно влияет на показатели.
  2. После зарядки требуется замерить параметр ареометром в каждой банке АКБ. Показатели должны быть в пределах 1.25-1.27 г/см в кубе. Отклонение в показателях между банками допускается до 0.01.
  3. Если результат оказался ниже нормы, требуется откачать часть электролита из банок с недопустимыми параметрами.
  4. В банку заливается корректирующий электролит, в объеме в двое меньше откаченного. Далее заливают дистиллированную воду для закрытия пластин.
  5. Как только была произведена частичная замена электролита необходимо поставить АКБ на подзарядку. Достаточно 30-60 минут. После требуется оставить батарею на 2 часа чтобы жидкость смешалась.
  6. По истечению времени производится повторный замер. Если она все также ниже нормального действия повторяются.

Важно! Если планируется самостоятельно делать корректирующий электролит стоит заливать кислоту в воду, а не наоборот. В противном случае произойдет реакция, в ходе которой вода вскипит, и кислота расплескаться.

Выравнивание с помощью зарядки

Для этого метода потребуется зарядное устройство для АКБ с возможностью регулировать выходное напряжение. Простая зарядка, которая уменьшает силу тока при полном заряде не подойдет.

Корректировка плотности электролита в аккумуляторе происходит по следующей схеме:

  1. Батарея полностью заряжается.
  2. Когда электролит начинает кипеть силу тока снижается до 1-2 А.
  3. Пока электролит кипит вода из него испаряется и плотность постепенно повышается.
  4. После падения уровня необходимо долить электролит, и замерить плотность.

Выпариваться жидкость будет очень медленно и может понадобится более 24 часов. Этот способ наиболее безопасен. За счет естественного испарения замена производится без выкачивания химического раствора.

Полная замена

В случае если хоть в одной банке показатели ниже чем 1.18 г/м в квадрате, то поможет только полная замена электролита. Это действие стоит проводить очень аккуратно так как при ошибке вся батарея может выйти из строя.

Замена производится следующим образом:

  1. Из банок в АКБ выкачивается максимально возможное количество жидкости при помощи груши.
  2. После чего необходимо аккуратно перевернуть батарею на бок и просверлить отверстия в каждой банки. С них необходимо слить остатки электролита.
  3. После чего все емкости осторожно промываются дистиллятом. Отверстия запаиваются пластиком, который устойчив к кислоте.
  4. В свежевымытые банки заливается раствор электролита с необходимой плотностью. Далее батарея заряжается и проверяется на работоспособность.

Можно залить готовый корректирующий раствор, а после нормализовать параметры просто доливая дистиллированную воду.

Важно! Батарею требуется перевернуть очень аккуратно и медленно. Дело в том, что на дне остается осадок из свинца и при резком перевороте он может застрять между пластин тем самым их закоротив. После этого, как правило, батарея становится не дееспособной.

Как понизить

В некоторых случаях плотность не падает, а наоборот увеличивается. Такой исход также негативно сказывается на общем состоянии аккумулятора. Понижение происходит следующим образом:

  1. Из банок откачивается некоторое количество электролита.
  2. После чего заливается дистиллированная вода.
  3. Измеряется плотность, и в случае если она выше 1.27 необходимо добавить воды.

Желательно вводит воду постепенно. Это поможет избежать слишком сильного понижения показателей.

Чем опасна высокая или низкая плотность

Высокая плотность электролита в аккумуляторе приводит к быстрому разрушению пластин. С течением времени пластины будут съедены кислотой, и аккумулятор выйдет из строя.

Низкая плотность электролита в аккумуляторе не дает батареи держать заряд так как значительно падает емкость. Также повышенная концентрация именно воды увеличивает вероятность того что зимой такая батарея просто заледенеет из-за кристаллизации при низких температурах.

Также плотность рекомендуется выбирать исходя из времени года и региона. Разброс в параметрах не сильный, но это поможет избежать многих проблем с обслуживанием аккумулятора.

Советы и рекомендации

Для того, чтобы корректировка плотности прошла успешно, и батарея не была повреждена стоит следовать некоторым рекомендациям:

  • Замер производить только при температуре 20-25 градусов;
  • Все параметры измеряются у полностью заряженного аккумулятора;
  • Для корректировки использовать специальный раствор с плотностью 1.4. Нельзя заливать более насыщенный раствор кислоты, это приведет к разогреву электролита в батарее;
  • Корректируется жидкость в каждой банке, главное, чтобы между значениями отдельных емкостей не разнилось больше чем на 0.01;
  • Жидкость должна покрывать пластины на 1-2 см.

Совет! Если после всех манипуляций показатели падают за короткое время и не приходит в норму после зарядки батарею следует заменить.

Иногда выровнять плотность электролита в банках аккумулятора невозможно. Это, как правило, происходит по причине того, что батарея не исправна и аккумулятор не может держать плотность.

Заключение

Плотность электролита и его уровень оказывают сильное влияние на работоспособность и эффективность аккумулятора. Своевременная корректировка позволяет увеличить срок службы АКБ. Главное совершать все действия правильно в соответствие с нормами безопасности.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе на зиму

Электролит

Практически все автовладельцы сталкивались с необходимостью поднятия электролита в аккумуляторной батарее, когда автотранспортное средство стояло долгое время и не заводилось. Иногда аккумулятор зимой может быть разряжен настолько, что стартер не подает никаких признаков жизни.

В том случае, если стартер не крутит ни при каких обстоятельствах, то стоит попробовать зарядить аккумуляторную батарею. Если же эта процедура не дает ровным счетом ничего, то проблема, скорее всего, связана со снижением плотности электролита в аккумуляторе.

Дело в том, что электролит является соединением серной кислоты с дистиллированной водой, то есть без этого катализатора работать АКБ не будет. Плотность электролита напрямую зависит от заряженности субстанции, которую можно будет поднять или же снизить.

Содержание статьи:

Основные причины снижения плотности электролита

Залив электролита в АКБ

Часто автомобилисты не понимают, почему стремительно снижается плотность электролита в практически новом аккумуляторе. Для того, чтобы внутри АКБ содержалось достаточное количество электролита, приходится периодически дополнять его до нормы периодическим доливанием дистиллированной воды.

Следует оговориться, что норма для плотности электролита зимой и летом составляет 1.25 или 1.27 грамм на кубический сантиметр, но показатель между банками не может быть больше, чем на 0.1.

Зачастую владельцы автотранспортного средства практически никогда не замеряют плотность электролита сразу же после того, как доливается жидкость. В том случае, если дистиллированной воды будет налито слишком много, то во время работы зарядного устройства субстанция будет выкипать, забирая с собой и электролит, что вызывает необходимость поднять плотность электролита в аккумуляторе дома или в условиях СТО, как то показано на видео.

Сделать это следует как можно скорее, поскольку в скором времени аккумуляторная батарея не сможет работать даже на пятьдесят процентов. Повышение плотности электролита в аккумуляторной батарее поможет возвратить ее дееспособность.

Как повысить плотность электролита в домашних условиях

Для того, чтобы поднять плотность электролита в домашних условиях, следует подготовить АКБ, выполнив несколько простых правил:

Измерение плотности электролита в АКБ

  • замерить ареометром уровень плотности электролита при температуре в выше двадцати двух градусов тепла;
  • смешать раствор, аккуратно добавляя кислоту в воду тонкой струйкой;
  • применять следует емкости, в которые будет сливаться старая смесь и готовиться новая;
  • перед тем, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, следует измерить ее в обеих банках

В тех случаях, если требуется поднять плотность электролита, то следует сделать это правильно, а для этого выкачать прибором побольше жидкости и измерить ее количество. После этого дополнить недостачу потребуется таким же количеством изготовленной смеси кислоты и дистиллированной воды, а потом подсоединить к АКБ зарядное устройство в домашних условиях на тридцать минут.

После того, как старая и новая смеси перемешались, придется снова измерить плотность электролита в каждой банке аккумулятора. Правильно повторять все вышеуказанные придется несколько раз, пока уровень электролита не придет в норму.

Измерение плотности электролита

После того, как плотность удалось поднять, в каждую банку добавляется необходимое количество дистиллированной воды. Кстати, если плотность составляет после всех процедур 1.18 грамм на кубический сантиметр зимой или летом, то самостоятельно поднять уровень в домашних условиях, к сожалению, уже не получится.

Стоит попробовать довести показатели до нормы, добавляя в аккумулятор не дистиллированную воду, а кислоту, поскольку ее плотность значительно превышает тот же показатель у электролитической смеси.

Однако в большинстве своем аккумуляторы с таким показателем плотности электролита, особенно в условиях суровой русской зимы, уже работать не смогут. Для того, чтобы реанимировать агрегат, не пытаясь поднять плотность электролита, стоит банально слить раствор полностью, заменив его на новую смесь. При том срок эксплуатации АКБ катастрофически снизится, но поездить до приобретения нового агрегата автомобиль еще сможет не один день.

Повышение плотности электролита с помощью зарядного устройства

Извлечение АКБ из автомобиля

Еще одним способом того, как можно быстро поднять плотность электролита аккумулятора в домашних условия самостоятельно, является повышение этого показателя при помощи зарядного устройства.

Этот способ одинаково подходит для зимы и лета, но только все следует делать правильно и поэтапно:

  • заряжать аккумулятор на слабых токах длительное время;
  • проследить, чтобы был достигнут полный заряд, когда электролитическая смесь начинает кипеть;
  • дождаться момента, когда вода испарится, а кислота осядет;
  • уточнить, насколько снизился уровень электролита в батарее, и долить электролитическую смесь необходимой плотности;
  • измерять уровень выкипания и добавлять необходимое количество электролита придется не менее двух суток.

Стоит уточнить, что поднять плотность электролита в отдельно взятой батарее, можно в домашних условиях несколькими способами. Нужно помнить, что зимой и летом следует соблюдать основные правила безопасности, то есть работать в очках и защитных перчатках, чтобы избежать химических ожогов.

Причины падения плотности электролита в аккумуляторе

Почему плотность электролита падает

Нормальная работа батареи подразумевает постоянную подзарядку и высокотемпературный режим химических процессов на электродах и в электролите. Результатом становится постоянное снижение жидкости в банках АКБ, которая пополняется дистиллированной водой. Среди наиболее распространенных причин снижающих в аккумуляторе плотность раствора:

  1. Не контролируется уровень концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости;
  2. Неоднократная зарядка аккумулятора приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости;
  3. Батарея разрядилась.

ВАЖНО: Длительная работа АКБ в режиме сниженной плотности электролита – это дорога к сульфатации пластин и выходе устройства из строя.

Для установления причины низкого заряда батареи производят замеры концентрации раствора в банках АКБ используя ареометр. Оптимальный температурный режим для этой процедуры – от 22 до 25 °С. Плотность электролита может быть выше или ниже нормы. В первом случае повышается вероятность коррозийного разрушения электродов с положительным зарядом. Во втором – опасность подстерегает в холодные периоды года, когда электролитический раствор способен охладиться и затвердеть. Поэтому контроль уровня густоты зимой является первостепенной задачей любого владельца ТС.

Подготовка перед поднятием плотности электролита

Для измерения концентрации электролита в аккумуляторной батарее необходимо, чтобы соблюдались условия:

  1. На АКБ отсутствуют сколы или трещины, корпус абсолютно целый и клеммы без повреждений;
  2. Нормальный уровень жидкости в каждой из банок;
  3. Температурный режим электролитического раствора в диапазоне от 20 до 25°С;
  4. Заряд батареи полный.

При наличии повреждений клемм или корпуса данные могут быть неточными, а причина отсутствия способности выдать нужный разряд для старта ТС совсем не в низкой плотности электролита. Низкий уровень жидкости является более концентрированным, чем его нормальное количество, разбавленное дистиллятом. При низких температурах замеры существенно отличаются от реальных значений в нормальных условиях. В разряженном аккумуляторе густоты раствора всегда ниже, поскольку большинство ионов скопилось на пластинах.

ВАЖНО: Добавление серного концентрата для коррекции плотности электролита должно производиться очень аккуратно, поскольку более высокие показатели способствуют осыпанию пластин и порче АКБ.

Зарядка от генератора автомобиля аккумулятора выполняется не в полном объеме, а всего на 80-90%, что требует подзарядки прибора для измерения концентрации раствора.

В подготовительные работы по поднятию плотности электролита входит:

  • Изъятие АКБ из ТС;
  • Хранение в теплом помещении до приобретения АКБ температуры 20-25 °С;
  • Проверка уровня насыщенности раствора;
  • Зарядка и зачистка клемм по необходимости до пополнения жидкости в банках.

Для определения нормы существуют специальные таблицы, согласно которым эксплуатационный показатель для теплого периода должен быть не ниже 1,27 г/куб. см, а для зимнего – 1,3 г/куб. см.

Поднимаем плотность электролита в АКБ

Для повышения концентрации активного раствора в банках аккумулятора необходимо приготовить:

  • Средства для личной защиты при работе с едкими веществами: старая одежда, защитные очки, респиратор или защитная маска, перчатки резиновые;
  • Мерный стакан;
  • Емкость, в которую будет сливаться старый раствор;
  • Аэрометр с резиновой грушей для откачки имеющейся в банках жидкости;
  • Дрель со сверлом диаметром 3-4 мм;
  • Паяльная лампа или паяльник;
  • Кислотная пластмасса.

Электролит содержит в составе серную кислоту, способную разъесть кожу или одежду, поэтому следует позаботиться о личной защите и постараться все манипуляции делать предельно аккуратно. Повышение плотности раствора достигается несколькими способами:

  • Полной заменой электролита в банках при концентрации ниже 1 г/куб. см;
  • Добавлением аккумуляторной кислоты в раствор;
  • Заливанием дистиллята и серной кислоты до нужного уровня и показателя плотности.

Полная замена электролита

Это является крайней радикальной мерой в случае полной выработки своего ресурса электролитом при снижении его плотности до 1 г/куб. см. Действия осуществляются в следующем порядке:

  1. Аккумуляторная батарея после подготовки подвергается полной откачке раствора из банок с помощью груши;
  2. Перевернув АКБ набок необходимо в дне каждой емкости с электродами просверлить дырки и слить остаток жидкости;
  3. В таком положении нужно продержать прибор и промыть внутренние полости дистиллятом;
  4. Очищенную батарею снова делают герметичной, запаивая кислотной пластмассой, сделанные ранее отверстия дрелью. Для этого пользуются паяльной лампой или паяльником;
  5. В каждую банку заливается нужное количество дистиллята, которое рассчитывается в соотношении от общего объема банки и нужного количества аккумуляторной кислоты для раствора с концентрацией 1,25-1,27 г/куб. см;
  6. Банки хорошо закупориваются, слегка встряхивается батарея без сильного отклонения от вертикали.

ВАЖНО: Первым в банки заливается дистиллят, а после добавляется кислота, в ином случае жидкость вскипит.

Добавление аккумуляторной кислоты

При показателе плотности раствора ниже 1,2 г/куб. см необходимо применять кардинальные меры для повышения значения электролита. Следует приобрести аккумуляторную кислоту, плотность которой составляет 1,84 г/куб. см, и залить тем же способом, что и обычный электролит.

Добавление дистиллята и серной кислоты

Необходимо сначала откачать имеющийся раствор из каждой банки АКБ. Затем залить новую жидкость плотностью 1,25-1,27 г/куб. см. Заполнив банки до отметки «Норма», следует хорошо закрыть крышки и слегка встряхнуть батарею.

ВАЖНО: Запрещается переворачивать вверх дном АКБ. При такой манипуляции могут отколоться кусочки соли свинца с решетки и попасть на соседний электрод, замкнув таким образом банку. После этого поврежденная емкость станет непригодной для эксплуатации.

Замеры концентрации подскажут необходимость повторения процесса замены электролита. Если показатель ниже 1,25 г/куб. см, то следует повторять операцию до тех пор, пока не будет получен нужный результат.

Корректирующая подзарядка АКБ

После замены или манипуляций по повышению плотности электролита в банках батареи устанавливается раствор с отличным друг от друга показателем. Допускается разнос в диапазоне 0,01 г/куб. см. Чтобы выровнять это значение необходимо произвести корректирующую подзарядку. Суть метода заключается в подаче на протяжении 1-2 часов тока при зарядке в 2-3 раза ниже номинального значения.

При отсутствии положительного результата применяются более радикальные способы выравнивания. Применяется зарядка устройствами, оснащенными регуляторами, обеспечивающими стабильное напряжение на входе.

Инструкция восстановления плотности корректирующей подзарядкой:

  1. Заряжается батарея полностью;
  2. В момент достижения максимального заряда при наблюдении кипения электролита сила тока снижается до уровня 1-2 А;
  3. В процессе кипения происходит испарение дистиллята и повышается густота жидкости;
  4. Для каждого отдельного случая время выпаривания может быть разным и иногда достигать 1 сутки;
  5. При снижении плотности ниже 1,25 г/куб. см электролит доливается, концентрация замеряется при остывании прибора до 25 °С;
  6. Производится повторная операция при необходимости.

Единственный недостаток процедуры – большая длительность.

Корректирующий электролит

Под корректирующей смесью понимают электролит, плотность которого составляет 1,4 г/куб. см. Простое добавление такого раствора недопустимо, следует предварительно произвести замеры имеющегося уровня плотности жидкости. Установление причины поможет подобрать наиболее подходящий метод применения корректирующего электролита. Предназначение такого раствора:

  • Скорректировать уровень электролита при вытекании раствора;
  • Поднять уровень плотности жидкости в банке при заливании большего количества, чем нужно, дистиллята.

Порядок использования корректирующего электролита:

  1. С помощью спринцовки или аэрометра откачать из полости банки жидкость;
  2. Заменить откачанный раствор аналогичным объемом корректирующего состава;
  3. Поставить заряжаться аккумулятор на срок от 30 минут до часа;
  4. По окончанию зарядки выдержать прибор в спокойном состоянии часа 2-3;
  5. Провести контрольный замер в каждой из банок;
  6. Повторить процедуру при необходимости.

ВАЖНО: Откачивая электролит необходимо оставлять поверхность пластин покрытыми жидкостью.

Заключение

В заключении хотим отметить, что работа с АКБ и электролитом не проста. Поэтому, если у вас мало опыта в сервисных работах по вашему авто, то лучше всего обратиться в сервис и доверить это дело профессионалам. В любом случае, следите за плотностью электролита для надежной работы АКБ хоть летом, хоть зимой. 

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе самостоятельно

Доброго времени суток! Все читатели блога знают, что обслуживаемый аккумулятор, требует периодических проверок. Ведь концентрация серной кислоты в нем со временем падает. Поэтому, каждый уважающий себя автомобилист, должен знать, как поднять плотность электролита в аккумуляторе. Об этом, мы с вами и поговорим.

Содержание

Почему плотность электролита падает

Прежде чем разбираться, как повысить плотность электролита в аккумуляторе, давайте выясним причины ее падения.

Для любого АКБ, изменение плотности это нормальное явление. Т.е., аккумулятор разрядился – ее значение понизилось. Зарядился – повысилось. Но в некоторых ситуациях, батарея попросту не держит заряд. А это говорит о том, что концентрация упала слишком сильно и ее пора поднимать.

Почему у АКБ становится маленькая плотность:

  • аккумулятор просто разряжен;
  • батарея подвергалась перезарядке, в результате чего выкипал электролит;
  • в банки доливается дистиллированная вода, а замеры концентрации не проводятся. В результате плотность электролита постепенно падает;

Кстати, если АКБ будет долго работать в таком состоянии, это приведет к сульфитации пластин. Поэтому, лучше его не запускать.

Подготовка

Итак, если в результате проверки ареометром, обнаружилась низкая плотность электролита в аккумуляторе ее нужно поднимать. Но, прежде чем это делать, нужно убедиться, что соблюдены некоторые условия:

  • АКБ заряжен;
  • температура электролита в банках находится в пределах 20-25 оС;
  • во всех банках уровень жидкости в норме;
  • аккумулятор целый. На АКБ, часто появляются трещины возле токовыводов, из-за расшатывания контактов. Поэтому не нужно стучать и прикладывать излишних усилий чтобы снять клемму на аккумуляторе. Лучше потратить немного больше времени и сделать это аккуратно.

Если же батарея автомобиля разряжена, то она заряжается, а после измеряется плотность. Почему так? Дело в том, что при низком заряде – концентрация кислоты в банках уменьшается.

Если залить корректирующий раствор в незаряженный аккумулятор – концентрацию серной кислоты можно повысить до такой степени, что в банках осыпятся пластины.

Нужно учесть, и тот факт, что автомобильный генератор, заряжает аккумулятор лишь на 85-90%. Поэтому перед замерами, зарядку батареи нужно проводить в обязательном порядке.

Корректирующая подзарядка АКБ

Иногда, может возникнуть ситуация, что после полной зарядки, плотность электролита в банках оказывается разная. Вообще, разница в плотности допускается не более 0,01 кг/см3. Иначе, требуется ее выравнивание.

Для этого, можно провести корректирующую подзарядку батареи. В 2-3 раза уменьшается сила тока (по сравнению с номинальной величиной) и АКБ заряжается 1-2 часа. Если это не помогло выровнять плотность электролита – потребуются более радикальные меры.

Корректирующий электролит

Корректирующим, называют электролит с плотностью 1,40 кг/см3. Запомните, ни в коем случае, нельзя просто так вливать его в АКБ. Т.е. вначале, нужно проверить аккумулятор и выяснить причину падения уровня жидкости, а потом его уже поднимать.

Часто встречается ситуация, когда начинающие автолюбители неправильно истолковывают название «корректирующий». Например, когда из банок выпарилась вода. Т.е. нужно поднять уровень жидкости, а тут как раз корректирующий раствор. Логика проста:

  • в АКБ залит электролит, а его уровень упал;
  • раствор корректирующий, значит он предназначен для корректировки уровня жидкости.

К сожалению, такая точка зрения в корне неправильна. В большинстве случаев, для выравнивания уровня, в АКБ льется дистиллированная вода.

А корректирующий электролит льется в таких случаях:

  • если жидкость вытекла из банок;
  • если вы налили в АКБ слишком много дистиллята и понизили плотность.

Поэтому не нужно его лить, если, например, батарея просто разряжена, а соответственно концентрация ниже требуемой.

Поднимаем плотность электролита в АКБ

Итак, давайте разбираться, как повысить плотность аккумулятора. Скажу сразу – дело это хоть и не хитрое, но достаточно кропотливое и к тому же, занимает много времени. Поэтому лучше заранее запастись терпением.

Нормальная плотность электролита должна быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Причем, это значение должно быть одинаково для всех банок. Для того чтобы поднять концентрацию электролита в банках аккумулятора, используется корректирующий раствор. Если же вы захотите самостоятельно приготовить смесь в домашних условиях, запомните последовательность:

  • в емкость льется дистиллят, а уже в него добавляется серная кислота. Если сделать наоборот – раствор начнет бурно кипеть.

Кроме того, понадобится:

  • аэрометр с грушей для откачки жидкости из банок;
  • стеклянная емкость для слива старого электролита;
  • мерный стакан;
  • защитные очки, перчатки.

Важно помнить и то, что у жидкости может быть разная плотность в банках. Поэтому имеет смысл сделать простую табличку, куда заносить результаты замеров по каждой банке – иначе можно запутаться.

Сразу сделаю одно важное уточнение. Некоторые товарищи, советуя как поднять плотность в аккумуляторе, предлагают полностью выливать электролит и заливать новый. А для этого, они рекомендуют просто перевернуть батарею, вылить жидкость и промыть все дистиллированной водой. А в результате таких манипуляций перестает работать одна или несколько банок.

Почему так происходит? Дело в том, что на дне собирается свинцовый осадок. И если АКБ перевернуть – кусочки свинца могут упасть между пластин и закоротить их. Т.е. банка перестает работать.

Итак, когда упала плотность электролита, есть несколько действенных метода, чтобы ее безболезненно поднять. Давайте их рассмотрим.

Доливка корректирующего электролита

Для этого понадобится концентрированный электролит.

Как увеличить плотность:

  • из банки откачивается жидкость при помощи аэрометра или обычной спринцовки;
  • вместо нее, заливается такой же объем корректирующего раствора;
  • АКБ ставится на зарядку на полчаса – час, после чего, выдерживается в течение 2-3 часов;
  • проводятся контрольные замеры;
  • при необходимости, процедура повторяется.

При откачке, нужно следить, чтобы не оголялась поверхность пластин.

Выравнивание при помощи зарядного устройства

Здесь все просто. Единственное условие, понадобится зарядное для автомобиля с жесткой регулировкой выходного напряжения. Автоматические зарядные, уменьшающие силу тока при достижении полной зарядки не подойдут.

Как восстановить плотность:

  • АКБ доводится до полной зарядки;
  • когда он заряжен и начинает кипеть – уменьшается сила тока до 1-2 Ампер;
  • логика простая – АКБ кипит, вода испаряется, концентрация электролита повышается;
  • время выпаривания зависит от конкретного случая и может длиться больше суток;
  • когда уровень упал – доливается электролит и замеряется плотность;
  • если нужно – операция повторяется.

Из минусов, стоит отметить, что это долго.

Если плотность слишком низкая

Как выровнять плотность, если она слишком низкая? Например, если ее значение, ниже 1,18, описанные методы не сработают. Придется сливать кислоту полностью.

Давайте разберемся, что делать в этом случае:

  • электролит откачивается из банок, насколько это возможно;
  • АКБ аккуратно переворачивается, и в дне высверливаются отверстия в каждой банке.
  • Желательно делать это в какой-нибудь емкости, например в тазу;
  • после этого, батарея ставится в вертикальное положение, и с нее выливаются остатки жидкости;
  • аккумулятор промывается дистиллированной водой;
  • отверстия запаиваются, и заливается новый раствор.

Пластик для запаивания дырок, должен быть устойчивым к серной кислоте.

Иногда встречаются ситуации, когда в старых аккумуляторах совсем нет плотности. Это говорит о глубокой сульфатации. В этом случае потребуются более серьезные меры для восстановления.

На самом деле, если в вашем аккумуляторе упала плотность электролита – это не такая уж большая проблема. И поднять ее можно без особых трудов. Но, лишь в том случае, если определить падение концентрации вовремя. Если же за аккумулятором не следить – он просто выйдет из строя.

Часто задаваемые вопросы

Вопросы и ответы


Какой программой на вашем устройстве в моём случае… лучше пользоваться?
В устройстве есть 4 программы заряда, которые позволяют выбрать подходящий вариант для свинцово-кислотных акб любого типа.
У нас нет данных по всем видам аккумуляторов, имеющихся на рынке. За конкретной информацией лучше обратиться на сайт производителя (руководство по эксплуатации АКБ).

Чаще всего так: если АКБ не обслуживаемая, то 1-я программа, 2-я- когда холодно.
А если АКБ обслуживаемая, то можно 3-4 программы, но следить за уровнем электролита. При этом, 3-4-ю программы лучше использовать после предварительного заряда на 1-й или 2-й программе.

Иногда ошибочно думают, что номер программы связан с ёмкостью АКБ, чем меньше ёмкость, тем ниже номер программы. Это неверно!
Наше устройство автоматически определяет ток заряда в зависимости от ёмкости, состояния, температуры акб и пр. И происходит это вне зависимости от выбора программы. Таким образом выбор программы не связан с ёмкостью акб.

Выбор программы, в первую очередь определяется типом акб (не ёмкостью и не размером акб). Лучше всего за информацией о напряжении заряда обращаться к производителю акб. Если производитель в разных ситуациях рекомендует разное напряжение, то можно будет выбрать подходящую программу заряда.

Что делать, если нет инфо от производителя? И вообще нет данных по акб.

В этом случае не надо выбирать программу. Надо включить устройство в сеть и подключить к акб. Через 30 сек устройство начнёт заряд по первой программе, которая безопасна (и это главное) для всех 12-ти вольт. свинцово-кислотных акб. В случае, если акб исправна, она будет полностью заряжена, благодаря функции точного контроля за полнотой заряда акб.

Если есть информация о типе акб. Например Gel, AGM, Flooded (жидкий электролит). Тогда так:

GEL — первая программа.

AGM — вторая программа. Сразу после окончания заряда можно повторить заряд на третьей программе.

Flooded (жидкий электролит) — Тут могут быть разные варианты:

Батареи малой ёмкости (например до 20 Ач) — лучше ограничиться первой программой.
Для авто акб (примерно 40-70 Ач) можно определиться с максимальным напряжением так:

Зарядить на первой программе, затем на второй. Если на второй дошло до зелёного свечения индикатора «заряд» и затем, соответственно до зелёного мигания, значит максимальное напряжение не превышено. И так далее. Если, например на третьей программе устройство застряло на жёлтом свечении индикатора «заряд» и при этом будет активный электролиз, то выбранная программа завышена.

Серьёзной опасности такой способ подбора не представляет, так как работа во всех режимах ограничена защитными таймерами. И если устройство «застрянет», то защита всё равно выключит через некоторое время. Этот способ можно пробовать только для акб с жидким электролитом, поскольку возможен активный электролиз.

Если, например Вы попробуете такой подбор для распространённой акб «Тюмень», почти гарантированно на третьей программе застрянете в жёлтом свечении. Для этих батарей рабочая программа — вторая. Иллюстрация к этому посту — нарастание тока для акб «Тюмень премиум» 60 Ач. в зависимости от увеличения напряжения на акб. Видно, что больше 15 В. начнётся быстрое нарастание тока, сильный электролиз, терморазгон (в конце хорошо видно). Так, что устройство ( BL1204 ) правильно делает, что отказывается наращивать напряжение выше второй программы.
Практически для всех батарей СА/СА можно включать четвёртую программу. Хотя большинство производителей, для регулярного подзаряда указывают вторую программу. И я с ними согласен. Они прекрасно заряжаются при напряжениях не выше второй программы. И при этом не расходуется вода (особенно актуально для необслуж. акб).

В большинстве случаев всё просто: Включить в сеть, подключить к акб и идти отдыхать. Для того устройство BL1204 и сделано, чтобы использовать было просто, а результат получить наилучший. Всё это будет справедливо и для модели BL1215. Только для ёмкостей примерно в 3 раза больше.


Как поднять плотность на Ca/Ca АКБ? 

На кальциевых АКБ не могу поднять плотность выше 1,25. Приходится при 16,3 вольта дозаряжать, чтобы поднять плотность.
Существует Миф о том, что для заряда Ca/Ca аккумуляторов требуется напряжение выше 16,3 Вольта.
Это не так. Нет такой необходимости. Если бы этим батареям требовалось обязательно 16,3В, их нельзя было бы ставить в авто, где борт-сеть никогда таких значений не достигает. Люди путают «заряд» и «расслоение электролита», когда пытаются по плотности определить заряд и ошибаются.
Напряжение выше 16,0 Вольт — это режим активного электролиза для Са/Са батарей. Режим вредный и нерекомендуемый производителями и не добавляющий никакого дополнительного заряда для пластин аккумулятора. И необходимости в нём никакой нет. Батарея полностью заряжается и при более низких напряжениях. Более того, напряжение для заряда акб вообще непринципиально. Заряд происходит под действием тока, а не напряжения. Как человека убивает не напряжение, а ток, так и акб заряжает не напряжение, а ток.
Повышенный потенциал электролиза в Са/Са батареях сделали как раз для того, чтобы не было электролиза, уменьшился расход воды и увеличился срок необслуживаемой эксплуатации.
Некоторых смущает, что после заряда Са/Са батарей (на столе, в стационаре — это важно) плотность может быть несколько ниже нормы. В этих батареях плохо перемешивается электролит (в стационаре). Надо проехать километров 100 и всё придёт в норму.
Принудительно перемешивается электролит с помощью вибрации. Иногда в батареях даже есть специальные решения для перемешивания электролита при движении. Поэтому для тех, кто ездит регулярно, но мало, надо поддерживать пластины акб заряженными с помощью ЗУ BL1204, а для перемешивания хватит и коротких поездок.
Утверждение о вреде «кипячения» кальциевых батарей для достижения необходимой плотности подтверждает наш опыт и исследования, а также опыт многих пользователей, которые делятся им на форумах и на странице ВКонтакте.

А не маловат ли максимальный зарядный ток 4А для ёмкости батарей выше 50А\Ч?
Зарядится или нет Ваша батарея зависит не столько от тока заряда (в разумных пределах) сколько от состояния акб. Народная мудрость о том, что зарядный ток должен быть равен 0,1 от ёмкости акб — в целом, правильная, но это очень осреднённая величина. Не следует воспринимать это утверждение однозначно. Нормальным, обычно, можно считать зарядный ток от 0,05 до 0,2 от емкости акб. Но и это условно. Большое значение имеет качество (состояние) акб. Если утечки в акб меньше тока заряда, то акб зарядится. Вопрос времени. Один из наших клиентов успешно заряжал нашим устройством BL1204 акб — 190 Ач. Видимо, акб была в хорошем состоянии с малыми собственными утечками. Следует так же иметь ввиду, что акб 50-80 Ач. через 3 года средней эксплуатации потеряет ёмкость до величины 30-50 Ач., а то и больше. И тогда ток в 4 А, даже в строгом соответствии с народной мудростью, окажется очень подходящим. А если акб ещё и с морозца, то в неё и 1-1,5А с трудом загонишь из-за сильно возросшего внутреннего сопротивления. Поэтому мы и научили наше устройство измерять состояние акб и устанавливать такой ток, какой батарея может принять.

-Вашим з/у можно заряжать АКБ не снимая АКБ с машины и не отключая клеммы?
-Можно ли подключать устройство не отключая АКБ от автомобиля?
 -Хотелось бы уточнить позволяет ли зарядное устройство BL 1204 не снимая клем авто поддерживать АКБ в постоянной готовности.

Да, с помощью BL1204 можно заряжать АКБ, не снимая АКБ с машины и не отключая клеммы.
Для этого выключите «зажигание», отключив основные потребители энергии, чтобы потребление от батареи не превышало примерно 0,5 Ампер (выключить все, что можно выключить), и подключите устройство к аккумулятору, соблюдая последовательность действий, изложенную в инструкции. Включите первую программу заряда (до напряжения 14,4 В, это безопасное для бортсети напряжение). Устройство подзарядит аккумулятор, автоматически перейдёт в режим хранения, и установит напряжение на АКБ 13,6 В, поддерживая в постоянной готовности. В режиме хранения можно подключать некоторые потребители энергии, но чтобы батарея оставалась заряженной, потребление от АКБ не должно превышать 2-2,5 Ампер.

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что наше устройство содержит решения, повышающие безопасность заряда и хранения АКБ (отключение выходных проводов, при соскакивании зажима с клеммы АКБ, контроль температуры внутри устройства и т. п.), будьте внимательны, если Вы оставляете без присмотра электроприборы! Обратите внимание на качество соединений (не только АКБ и зарядного устройства), но и других элементов: розетки, удлинители, автоматы и прочее. Это зона Вашей личной ответственности.

подробнее о наших ЗУ

Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе?

При эксплуатации автомобиля его владелец неизменно сталкивается с необходимостью обслуживания и замены аккумулятора. На такую батарею приходится повышенная нагрузка, поэтому со временем аккумулятор начинает хуже держать заряд, требуя соответствующей замены. На эффективность работы такого автомобильного аккумулятора напрямую оказывает влияние показатель плотности электролита. Необходимо на регулярной основе проверять показатели плотности у электролита, что и позволит гарантировать беспроблемный пуск двигателя, а сам аккумулятор прослужит максимально долго, не доставляя каких-либо хлопот. В этой статье мы расскажем вам как проверить плотность аккумулятора.

Устройство аккумулятора


Перед тем как рассказывать непосредственно о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, поговорим об устройстве стандартных автомобильных батарей. Такая АКБ состоит из:

  • Корпуса, состоящего из шести банок.

  • Плюсовых и минусовых свинцовых пластин, расположенных внутри каждой банки.

  • Плюсовой и минусовой шины, которые соединяют каждый герметичный отсек.

  • Последовательного соединения, что позволяет получать на выходе необходимую мощность заряда.

Своей способностью отдавать и накапливать электрический заряд аккумулятор обязан именно электрохимическим показателям электролита. Такой электролит залит в каждую из герметичных банок и имеет определенные показатели плотности. В процессе эксплуатации машины показатель плотности может изменяться, поэтому автовладельцу необходимо знать, как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях и при необходимости увеличить или уменьшить этот показатель.


 

Как правильно обслуживать аккумулятор


Беспроблемность эксплуатации такой АКБ автомобиля зависит от своевременности и правильности обслуживания батареи. Такие работы включают:

  • Визуальный осмотр.

  • Анализ уровня электролита.

  • Проверка плотности батареи.

  • Измерение уровня напряжения.

  • Проверка аккумулятора нагрузочной вилкой.

Такую проверку аккумулятора необходимо выполнять дважды в год — весной и осенью. Это и позволит обеспечить качественную работу батареи как летом, так и в мороз зимой. Обслуживание и правильный уход за аккумулятором не представляет особой сложности. Если плотность электролита выше нормы, необходимо доливать дистиллированную воду. Если же отмечается низкая плотность, то следует просто зарядить аккумулятор.

Принцип работы аккумулятора


Батарея в автомобиле работает циклично, то есть сначала аккумулятор накапливает заряд, после чего отдаёт его, когда требуется завести двигатель. Во время таких циклов внутри АКБ происходит химическая реакция, когда из серной кислоты выпадают различные соли, которые оседают на пластинах из свинца, а в банках из электролита выделяется вода. Со временем концентрация и плотность электролита изменяется, что приводит к неправильной работе АКБ. Периодический замер плотности, позволит избежать разряжения батареи, которая будет служить максимально надолго. Поговорим поподробнее о том, как проверить плотность аккумулятора ареометром.

Внимание. Если показатель плотности оказался ниже нормы, то доливать в аккумулятор электролит не следует. Необходимо провести подзарядку батареи, что и позволит обеспечить необходимый показатель плотности.


Как и зачем измеряют плотность электролита?


Многие автовладельцы попросту не знает для чего следует измерять плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, электролит состоит на 35% из серной кислоты и на 65% из дистиллята. Такое соотношение позволяет с легкостью накапливать заряд, при этом не причиняется какой-либо вред свинцовым пластинам. В процессе эксплуатации показатели плотности электролита могут изменяться, что объясняется испарением дистиллированной воды и химическими реакциями при работе АКБ. В результате повышается содержание серной кислоты, что в свою очередь ухудшает заряд и может нанести вред свинцовым пластинам, вплоть до полного прихода в негодность аккумулятора.


 

Что плохого в высокой и низкой плотности?


Низкая плотность приводит к разряду батареи, что не позволяет использовать автомобиль. Высокая плотность, то есть повышенное содержание серной кислоты, разъедает пластины, которые быстро приходят в негодность.

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 выполнять замер плотности электролита


Если вы задаетесь вопросом, как правильно проверить плотность аккумулятора, то можем сказать, что такая работа не представляет особой сложности. Помните лишь о том, что банки внутри батареи не соединяются между собой, поэтому следует проверять плотность в каждой из емкостей. Переворачивать аккумулятор и смешивать между собой электролит для выравнивания плотности запрещается. Крышка и пробки аккумулятора должны быть чистыми и не иметь каких-либо загрязнений. Проверку плотности выполняют исключительно на заряженной батарее, в противном случае показатели такого измерения будут некорректными.

Перед тем как проверить плотность необслуживаемого аккумулятора его необходимо снять с машины и выдержать в течение нескольких часов при комнатной температуре. Оптимальным диапазоном температуры при измерении плотности является показатель 20-30 градусов.

Для измерения плотности потребуется использовать ареометр, который еще называют денсиметром. В продаже можно найти разнообразные ареометры, которые имеют схожую конструкцию, но при этом отличаются своей стоимостью. При выборе такого устройства для измерения его необходимо проверить на калибровочной жидкости, что позволит быть полностью уверенным в точности таких измерений.

Большинство ареометров имеют одинаковую конструкцию и обеспечивают необходимую точность показателей. И всё же приобретать самые дешевые китайские образцы не следует, так как их качество и точность измерений будет соответствовать стоимости.

Измерение плотности электролита при использовании ареометра не представляет сложности. Необходимо выполнить следующие:

  • Наконечник ареометра протирается.

  • Его опускают в колбу для измерения.

  • Грушей набирают электролит и заполняют им колбу.

  • Ожидают несколько минут, после чего проверяют показания.

  • Сливают электролит обратно.

  • Аналогичная работа проводится с каждой из банок в аккумуляторе.

Оптимальные показатели плотности электролита

При эксплуатации аккумулятора и замере плотности электролита следует помнить о том, что показатели могут колебаться в зависимости от климата в регионе.

  • Для юга России оптимальный показатель плотности составляет 1,25.

  • Для средней полосы — 1,27.

  • Для севера — 1,29.

При изготовлении аккумуляторов в батарею заливают стандартный электролит, который замерзает при температурах ниже 60 градусов и имеет плотность порядка 1,26-1,27 грамм на сантиметр кубический.

Если проведённый замер показал повышенную плотность электролита, в аккумулятор необходимо долить дистиллированную воду. Приобрести такой дистиллят можно на автомобильных заправках или в специализированных магазинах. Использовать обычную воду из-под крана запрещается. Доливают дистиллят на глаз, после чего вновь проверяют плотность электролита.

Важно. Свинцовые пластины аккумулятора должны быть погружены в жидкость полностью. Исходя из этого и следует доливать дистиллят или же проводить дополнительную зарядку аккумулятора.

Изменение плотности электролита внутри аккумулятора происходит по естественным причинам. Однако если вы замечаете, что батарея быстро теряет заряд, а показатели плотности изменяются буквально спустя неделю после их выравнивания и доливки дистиллята, это свидетельствует о серьезных проблемах с аккумулятором, который в скором времени потребует замены.

Как измерить плотность в необслуживаемых аккумуляторах?


Если проверка плотности и уровня электролита в обслуживаемых батареях не вызывает сложности, то как проверить плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе. Такие батареи имеют в верхней крышке небольшой глазок, который можно выкрутить и через появившееся отверстие проверить плотность аккумулятора автомобиля. Помните лишь о том, что в необслуживаемых аккумуляторах можно будет провести замер плотности электролита в одной банке, поэтому вы получите усредненный показатель. Выполнить точные замеры по каждой из банок у вас не получится.

Заключение


В этой статье мы рассказали вам как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе. Такое обслуживание батареи автомобиля должно выполняться на регулярной основе. Поддерживая оптимальные показатели плотности и уровень электролита, вы сможете обеспечить качественный запуск двигателя автомобиля при любых температурах, а сам аккумулятор прослужит вам максимально долго. Если у вас появились какие-либо сложности с выполнением данной работы, то в сети интернет вы можете найти многочисленные тематические видео, где наглядно показывается как проверить плотность электролита в аккумуляторе ареометром.

27.07.2017

Три аккумуляторных технологии, которые могут обеспечить будущее | Saft аккумуляторы

Миру нужно больше энергии, желательно в чистой и возобновляемой форме. Наши стратегии по хранению энергии в настоящее время формируются литий-ионными батареями — передовыми технологиями, — но что мы можем ожидать в ближайшие годы?

Начнем с основ аккумуляторной батареи. Батарея представляет собой блок из одной или нескольких ячеек, каждая из которых имеет положительный электрод (катод), отрицательный электрод (анод), сепаратор и электролит.Использование различных химикатов и материалов для них влияет на свойства батареи — сколько энергии она может хранить и выводить, сколько энергии она может обеспечить или сколько раз она может быть разряжена и перезаряжена (также называемая циклической емкостью).

Производители аккумуляторов постоянно экспериментируют, чтобы найти более дешевые, плотные, легкие и мощные химические продукты. Мы поговорили с директором Saft по исследованиям Патриком Бернаром, который рассказал о трех новых технологиях аккумуляторов с потенциалом преобразования.

ЛИТИЙ-ИОН НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

ЧТО ЭТО?

В литий-ионных (Li-ion) батареях накопление и выделение энергии обеспечивается движением ионов лития от положительного к отрицательному электроду назад и вперед через электролит. В этой технологии положительный электрод действует как исходный источник лития, а отрицательный электрод — как хозяин для лития. Несколько химических элементов объединены под названием литий-ионные батареи в результате десятилетий выбора и оптимизации, близких к совершенству как положительных, так и отрицательных активных материалов.Литированные оксиды металлов или фосфаты являются наиболее распространенным материалом, используемым в качестве положительных материалов. В качестве негативных материалов используются графит, а также оксиды графита / кремния или литированного титана.

Ожидается, что в ближайшие годы литий-ионная технология с учетом реальных материалов и конструкции элементов достигнет предела энергии. Тем не менее, совсем недавние открытия новых семейств разрушительных активных материалов должны раскрыть существующие ограничения. Эти инновационные соединения могут хранить больше лития в положительных и отрицательных электродах и впервые позволят объединить энергию и мощность.Кроме того, с этими новыми соединениями также принимается во внимание дефицит и критичность сырья.

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

Сегодня среди всех современных технологий хранения литий-ионные аккумуляторы обеспечивают самый высокий уровень плотности энергии. Такие характеристики, как быстрая зарядка или диапазон рабочих температур (от -50 ° C до 125 ° C), можно точно настроить за счет большого выбора конструкции и химического состава элементов. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы обладают дополнительными преимуществами, такими как очень низкий саморазряд и очень долгий срок службы, а также способность к циклическим нагрузкам, обычно это тысячи циклов зарядки / разрядки.

КОГДА ЭТО МОЖНО ОЖИДАТЬ?

Ожидается, что новое поколение передовых литий-ионных аккумуляторов будет развернуто раньше первого поколения твердотельных аккумуляторов. Они идеально подходят для использования в таких приложениях, как системы хранения энергии для возобновляемых источников энергии и транспорта (морской, железнодорожный, авиационный и внедорожный транспорт), где высокая энергия, высокая мощность и безопасность являются обязательными.

ЛИТИЙ-СЕРНЫЙ

ЧТО ЭТО?

В литий-ионных батареях ионы лития хранятся в активных материалах, действующих как стабильные структуры хозяина во время заряда и разряда.В литий-серных (Li-S) батареях нет никаких структур-хозяев. Во время разряда литиевый анод расходуется и сера превращается в различные химические соединения; во время зарядки происходит обратный процесс.

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

В аккумуляторе Li-S используются очень легкие активные материалы: сера в положительном электроде и металлический литий в качестве отрицательного электрода. Вот почему его теоретическая плотность энергии чрезвычайно высока: в четыре раза больше, чем у литий-ионных аккумуляторов.Это делает его подходящим для авиационной и космической промышленности.

Saft выбрала и отдает предпочтение наиболее перспективной технологии Li-S на основе твердотельного электролита. Этот технический путь обеспечивает очень высокую плотность энергии, длительный срок службы и устраняет основные недостатки Li-S на жидкой основе (ограниченный срок службы, высокий саморазряд и т. Д.).

Кроме того, эта технология дополняет твердотельные литий-ионные аккумуляторы благодаря своей превосходной гравиметрической плотности энергии (+ 30% в Втч / кг).

КОГДА ЭТО МОЖНО ОЖИДАТЬ?

Основные технологические барьеры уже преодолены, и уровень зрелости очень быстро приближается к созданию полномасштабных прототипов.

Ожидается, что для приложений, требующих длительного времени автономной работы, эта технология выйдет на рынок сразу после твердотельных литий-ионных аккумуляторов.

ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ

ЧТО ЭТО?

Твердотельные батареи представляют собой смену парадигмы с точки зрения технологий. В современных литий-ионных батареях ионы перемещаются от одного электрода к другому через жидкий электролит (также называемый ионной проводимостью). В полностью твердотельных батареях жидкий электролит заменен твердым соединением, которое, тем не менее, позволяет ионам лития перемещаться внутри него.Эта концепция далеко не нова, но за последние 10 лет — благодаря интенсивным исследованиям во всем мире — были обнаружены новые семейства твердых электролитов с очень высокой ионной проводимостью, аналогичные жидкому электролиту, что позволило преодолеть этот конкретный технологический барьер.

Сегодня усилия Saft R&D сосредоточены на 2 основных типах материалов: полимеры и неорганические соединения, стремясь к синергии физико-химических свойств, таких как технологичность, стабильность, проводимость…

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

Первое огромное преимущество — заметное повышение безопасности на уровне элементов и батарей: твердые электролиты негорючие при нагревании, в отличие от их жидких аналогов.Во-вторых, он позволяет использовать инновационные высоковольтные материалы с большой емкостью, что позволяет создавать более плотные и легкие батареи с более длительным сроком хранения за счет снижения саморазряда. Более того, на системном уровне это принесет дополнительные преимущества, такие как упрощенная механика, а также управление температурой и безопасностью.

Поскольку батареи могут иметь высокое отношение мощности к весу, они могут быть идеальными для использования в электромобилях.

КОГДА ЭТО МОЖНО ОЖИДАТЬ?

По мере продолжения технического прогресса на рынке, вероятно, появятся несколько типов твердотельных батарей.Первыми будут твердотельные батареи с анодами на основе графита, обеспечивающие улучшенные энергетические характеристики и безопасность. Со временем, более легкие технологии твердотельных батарей с использованием металлического литиевого анода должны стать коммерчески доступными.

Задняя страница

Лопнул пузырек батареи?

Фреда Шлахтера Фото Роя Калшмидта / Berkeley Lab

Подключаемый гибрид Ford Energi 2013 года на фоне моста Золотые Ворота.

Три года назад на симпозиуме по литий-воздушным батареям в IBM Almaden был большой оптимизм.Симпозиум «Масштабируемое накопление энергии: помимо литий-ионных» содержал рабочее сообщение: «Нет никаких фундаментальных научных препятствий для создания батарей с в десять раз более энергоемким — для данного веса — лучших современных батарей».

Оптимизм почти исчез в этом году на пятой конференции из серии масштабируемых накопителей энергии в Беркли, Калифорния. Объявление о симпозиуме гласит: «Несмотря на то, что новые электромобили с усовершенствованными литий-ионными аккумуляторами вводятся, необходимы дальнейшие прорывы в области масштабируемого накопления энергии, помимо современных литий-ионных аккумуляторов, прежде чем можно будет в полной мере использовать преимущества электрификации транспортных средств. осуществленный.Настроение было осторожным, так как ясно, что литий-ионные батареи созревают медленно, и что их ограниченная плотность энергии и высокая стоимость не позволят производить полностью электрические автомобили для замены основного американского семейного автомобиля в обозримом будущем. «Будущее туманно», — резюмировал конференцию Венкат Сринивасан, возглавляющий программу исследования аккумуляторов в лаборатории Беркли.

Электромобили имеют долгую историю. Они были популярны на заре автомобильной эры: 28 процентов автомобилей, произведенных в Соединенных Штатах в 1900 году, работали на электричестве.Однако ранняя популярность электромобилей пошла на убыль, когда Генри Форд в 1908 году представил серийные автомобили с двигателями внутреннего сгорания. и по объему — примерно в 500 раз больше, чем у свинцово-кислотной батареи — и его было много, он был недорогим и, казалось, неограниченным в поставках. К 1920-м годам электромобили перестали быть коммерчески выгодными и исчезли со сцены. Они не появлялись снова до конца 20-го века, когда бензин стал дорогим, запасы больше не казались безграничными, а озабоченность по поводу возможного воздействия сжигания ископаемого топлива на глобальный климат достигла общественной осведомленности.

Электромобили возвращаются с появлением химических батарей, которые более эффективны, чем старые свинцово-кислотные батареи. Новое поколение электромобилей представлено гибридными электромобилями (HEV), подключаемыми гибридными автомобилями (PHEV) и полностью электрическими или аккумуляторными электромобилями (BEV). Большинство электромобилей последнего поколения питаются от литий-ионных аккумуляторов с использованием технологий, впервые разработанных для портативных компьютеров и мобильных телефонов.

Использование в автомобилях электричества, а не бензина дает двойное преимущество: в конечном итоге мы избавляемся от зависимости от импортных ископаемых видов топлива и работаем на автомобилях с использованием возобновляемых источников энергии.Устранение зависимости от нефти, импортируемой из часто недружественных стран, значительно улучшит нашу энергетическую безопасность, а использование энергии для автомобилей от зеленой сети с использованием солнечных и ветровых ресурсов значительно снизит количество CO 2 , выбрасываемого в атмосферу.

Основным препятствием на пути замены основного американского семейного автомобиля электромобилем является производительность аккумуляторной батареи. Наиболее важной проблемой является плотность накопления энергии как по весу, так и по объему. Современная технология требует, чтобы электромобиль имел большую и тяжелую батарею, обеспечивающую меньший запас хода, чем автомобиль, работающий на бензине.

Батареи дороги, поэтому электромобили обычно намного дороже, чем автомобили аналогичного размера, работающие на бензине. Существует разумный предел затрат, когда стоимость электромобиля и электроэнергии, потребляемой в течение срока службы автомобиля, значительно превышает стоимость автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, включая бензин, в течение всего срока службы автомобиля.

Безопасность — это вопрос, который много обсуждают в прессе. Хотя в Америке ежегодно происходит более 200 000 пожаров в автомобилях, работающих на бензине, существует широко распространенный страх перед электричеством.Аккумуляторы в автомобилях с электричеством наверняка сгорят при некоторых сценариях аварии; риск возгорания, вероятно, будет таким же, как у автомобилей с бензиновым двигателем.

Энергия, накопленная в топливе, значительна: бензин — рекордсмен — 47,5 МДж / кг и 34,6 МДж / литр; бензин в полностью заправленном автомобиле имеет такое же энергосодержание, как тысяча динамитных шашек. Литий-ионный аккумулятор имеет около 0,3 МДж / кг и около 0,4 МДж / литр (Chevy VOLT). Таким образом, бензин имеет примерно в 100 раз большую плотность энергии, чем литий-ионный аккумулятор.Эта разница в плотности энергии частично компенсируется очень высокой эффективностью электродвигателя при преобразовании энергии, накопленной в батарее, для движения автомобиля: обычно он эффективен на 60-80 процентов. Эффективность двигателя внутреннего сгорания по преобразованию энергии, запасенной в бензине, для движения автомобиля обычно составляет 15 процентов (EPA 2012). При соотношении около 5 аккумулятор с плотностью накопления энергии 1/5 от плотности бензина будет иметь такой же запас хода, что и автомобиль с бензиновым двигателем.В настоящее время мы даже не приблизились к этому.

Электроэнергия для автомобиля значительно эффективнее, чем для бензинового двигателя с точки зрения потребления первичной энергии. В то время как эффективность использования энергии электромобилем очень высока, большинство электростанций, производящих электроэнергию, эффективно преобразовывают первичную энергию в электроэнергию, поставляемую потребителю, лишь на 30 процентов. Превращение нефти в бензин очень эффективно. В результате электричество имеет коэффициент 1.6 улучшение использования первичной энергии по сравнению с бензином, и это важный момент в его пользу.

В отчете APS по энергоэффективности за 2008 год анализировались статистические данные о том, сколько миль проезжают американцы в день. Вывод этого исследования заключался в том, что полный парк PHEV с запасом хода на электротяге 40 миль (60 км) может снизить потребление бензина более чем на 60 процентов. Таким образом, Америке может не понадобиться полный парк BEV для достижения очень значительного сокращения использования бензина.

Неоспоримый вопрос заключается в том, могут ли электромобили обеспечить удобство, стоимость и запас хода, необходимые для замены их бензиновых аналогов в качестве основного стандартного американского семейного автомобиля.И это почти полностью зависит от состояния разработки аккумуляторов, вкупе с проблемами экологизации энергосистемы и обеспечения широкой инфраструктуры для подзарядки электромобилей.

Сегодняшний ответ неоднозначен:

  • HEV уже популярны, хотя сегодня они составляют лишь небольшую часть автомобилей. Нынешнее поколение аккумуляторов подходит для HEV, и запас хода не является проблемой, поскольку 100 процентов энергии для питания автомобиля вырабатывается бензином.Стоимость покупки выше, чем на обычную машину; Преимущество заключается в улучшении экономии топлива на 40 или более процентов (EPA 2012).
  • PHEV теперь поступают на рынок (рис. 1). Электрический диапазон ограничен, а батареи, имеющиеся в наличии в настоящее время, лишь частично подходят. Общий запас хода не является проблемой, поскольку бензин хранится на борту в качестве «расширителя диапазона».
  • BEV, поступающие на рынок, дороги, а их ассортимент слишком мал для многих американских водителей, по крайней мере, в качестве основного семейного автомобиля.Батареи с гораздо более высокой плотностью накопления энергии и более низкой стоимостью необходимы для того, чтобы BEV стали популярными за пределами ограниченного рынка высококлассных городских жителей в качестве второго автомобиля, который будет использоваться для местного транспорта, где возможна домашняя подзарядка и где время зарядки ограничено. вопрос.

Требования к батареям для HEV, PHEV и BEV различны. Аккумулятор для HEV не должен хранить много энергии, но должен иметь возможность быстро накапливать энергию от рекуперативного торможения. Поскольку он работает в ограниченном диапазоне заряда / разряда, его срок службы может быть очень долгим.Аккумулятор PHEV должен иметь гораздо большую емкость хранения энергии для достижения разумного электрического диапазона и будет работать со значительно большим диапазоном заряда / разряда, что ограничивает срок службы аккумулятора. Батарея для BEV должна обеспечивать всю энергию для питания автомобиля на всем диапазоне — скажем, 150–300 км — и должна использовать большую часть своего диапазона заряда / разряда. Эти требования означают, что аккумулятор для BEV будет большим, тяжелым, дорогим и с ограниченным сроком службы. Замена батареи на BEV может повлечь за собой расходы, превышающие десять тысяч долларов, которые, разделенные на пробег, вероятно, значительно превысят стоимость электроэнергии для питания автомобиля.

Симпозиум в Беркли 2012 был посвящен двум альтернативным химическим соединениям: литий / кислород (литий / воздух) и литий / сера. Оба теоретически предлагают гораздо более высокую плотность энергии, чем это возможно даже на теоретическом пределе развития литий-ионных аккумуляторов. Однако технические трудности в создании практичной батареи с хорошей способностью к перезарядке с использованием любого из этих химических компонентов являются значительными.

Существуют серьезные исследовательские проблемы, касающиеся всех аспектов батареи: катода, анода и электролита, а также поверхностей раздела материалов и возможных производственных проблем.Литий-воздушная (Li / O 2 ) батарея требует охлажденного сжатого воздуха без водяного пара или CO 2 , что значительно усложняет систему литиево-воздушной батареи. Литий-воздушная батарея будет больше и тяжелее, чем литий-ионная, что делает маловероятной перспективу использования в автомобилях в ближайшем будущем. Однако ведущая группа разработчиков аккумуляторов в IBM написала в 2010 году статью о литий-воздушных батареях; «Автомобильные силовые батареи только начинают переход от никель-металлгидридных аккумуляторов к литий-ионным батареям после почти 35 лет исследований и разработок последних.Переход на воздушно-литиевые батареи (в случае успеха) следует рассматривать с точки зрения аналогичного цикла разработки ». Возможно, нам нужно набраться терпения.

Для разработки и улучшения характеристик батарей используются многие подходы, включая исследования с использованием нанотрубок, нанопроволок, наносфер и других наноматериалов. Однако ни один из исследователей не сообщил о прогрессе до такой степени, что можно было бы представить практическую батарею, использующую Li / air или Li / S.

Томас Греслер, менеджер группы разработки элементов в лаборатории электрохимических исследований энергии General Motors, был пессимистичен в отношении перспектив нового химического состава аккумуляторов: «Мы не инвестируем в технологию литий-воздушных и литий-серных аккумуляторов, потому что мы не думаем от с точки зрения автомобилестроения, в обозримом будущем это принесет существенные выгоды.”

Существенной инфраструктурной проблемой является сеть, которую необходимо будет построить для подзарядки батареи BEV. В США более 120 000 автозаправочных станций. Поскольку диапазон современного BEV составляет менее трети диапазона бензинового автомобиля, потребуется очень большое количество станций подзарядки в дополнение к домашней зарядке, что может быть осуществимо только для тех, кто живет в частные дома или многоквартирные дома с выделенной парковкой.

Зарядка электромобиля занимает часы, и даже быстрая зарядка займет больше времени, чем большинство людей готовы ждать. А зарядка должна производиться ночью, когда выработка электроэнергии и мощность сетей наиболее доступны.

Исследования аккумуляторов финансируются на скромном уровне, поскольку среди общественности и политиков существует ложное представление о том, что характеристики аккумуляторов достаточны для повсеместного признания электромобилей на аккумуляторах. Национальное внимание уделяется возобновляемым источникам энергии.Соединенные Штаты не станут независимыми от иностранной нефти и сжигания ископаемого топлива до тех пор, пока не будут разработаны новые аккумуляторные технологии. Это потребует согласованных национальных усилий в области науки и технологий, что потребует значительных затрат.

Фред Шлахтер недавно вышел на пенсию с должности физика в Advanced Light Source Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Он является соавтором отчета APS за 2008 год «Энергетическое будущее: думайте об эффективности», для которого он написал главу о транспорте.

«Закон Мура» для батарей?

Нет ли какого-то «закона Мура» для аккумуляторов? Почему прогресс в повышении емкости батареи настолько медленный по сравнению с увеличением вычислительной мощности компьютера? Существенный ответ заключается в том, что электроны не занимают места в процессоре, поэтому их размер не ограничивает возможности обработки; пределы задаются литографическими ограничениями.Ионы в батарее, однако, занимают место, а потенциалы определяются термодинамикой соответствующих химических реакций, поэтому можно значительно улучшить емкость батареи только за счет перехода на другой химический состав.

NanoGraf достигла вехи в энергетической плотности за свой

ЧИКАГО, 10 июня 2021 г. (ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ) — Чтобы помочь нам лучше понять наше электрическое будущее, NanoGraf , компания по производству передовых материалов для аккумуляторов, объявила сегодня о том, что обеспечила самую высокую в мире плотность энергии в цилиндрических литий-ионных элементах 18650. — тот, который обеспечивает на 28 процентов больше времени работы, чем традиционные химические элементы.

При финансовой поддержке Министерства обороны США, и других, группа ученых, технологов и инженеров NanoGraf представила сегодня элемент на основе кремниевого анода мощностью 800 ватт-час на литр (Втч / л), который обеспечивает убедительные преимущества для практически любое применение — от бытовой электроники до аккумуляторов электромобилей и аккумуляторов для оборудования, которое солдаты используют во время боевых действий.

«Это прорыв для индустрии аккумуляторов», — сказал президент NanoGraf, д-р.Курт (Чип) Брайтенкамп. «Плотность энергии вышла на плато, увеличившись всего на восемь процентов или около того за последнее десятилетие. Мы только что достигли 10-процентного прироста менее чем за год. Это более чем десятилетие инноваций в одной технологии ».

Одна из самых больших возможностей для более энергоемких батарей связана с электромобилями, где «беспокойство по поводу дальности» является основным препятствием для массового внедрения. Новая технология ячеек NanoGraf может незамедлительно дать толчок развитию электромобилей, таких как Tesla Model S, которая проработает на одной зарядке примерно на 28 процентов дольше по сравнению с аналогичными транспортными средствами на дорогах сегодня.

Помимо коммерческих приложений, аккумулятор с поддержкой NanoGraf также значительно улучшает характеристики военной электроники и оборудования, переносимых солдатами. Патрульные солдаты США несут до двадцати фунтов ионно-литиевых батарей, что часто является второй по весу категорией снаряжения после бронежилетов. Батареи NanoGraf сокращают время работы снаряжения американских солдат и могут снизить вес их аккумуляторных батарей более чем на 15 процентов.

Это объявление последовало за периодом быстрого роста компании.В прошлом году министерство обороны США предоставило NanoGraf грант в размере 1,65 миллиона долларов на разработку долговечных литий-ионных батарей для питания военной техники США. В 2019 году Совет США по автомобильным исследованиям, консорциум Ford, General Motors и US FCA, который производит автомобили Chrysler, Jeep, Dodge, Ram и FIAT, предоставил компании $ 7,5 млн на исследования и разработки аккумуляторных батарей для электромобилей. .

Для получения дополнительной информации о NanoGraf, материалах и технологиях кремниевых анодных батарей посетите www.nanograf.com .

О NanoGraf
NanoGraf — это производитель передовых материалов для аккумуляторов, чья запатентованная технология кремниевого анода позволяет использовать литий-ионные аккумуляторы с более длительным сроком службы, повышенным энергопотреблением и повышенной мощностью. NanoGraf работает с более чем 50 компаниями, включая некоторые из ведущих мировых брендов бытовой электроники, бытовой техники и электроинструментов, а также с более чем 12 стратегическими партнерами в области электромобильности (от стартапов до компаний из списка Fortune 100).NanoGraf является дочерним предприятием Северо-Западного университета и Аргоннской национальной лаборатории. Для получения дополнительной информации посетите www.nanograf.com .

Контакт для СМИ
Джиллиан Смит
[email protected]

Фотография, сопровождающая это объявление, доступна по адресу https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/646df4ac-916f-4f42-14edab2


Новая твердотельная батарея удивила исследователей, создавших ее

Слева:
1) Полностью твердотельная батарея состоит из катодного композитного слоя, слоя сульфидного твердого электролита и безуглеродного микрокремниевого анода.
2) Перед зарядкой дискретные микрочастицы кремния составляют энергоемкий анод. Во время зарядки аккумулятора положительные ионы лития перемещаются от катода к аноду, и образуется стабильная двухмерная граница раздела.
3) По мере того, как все больше ионов лития перемещается в анод, он вступает в реакцию с микрокремнием, образуя взаимосвязанные частицы литий-кремниевого сплава (Li-Si). Реакция продолжает распространяться по электроду.
4) Реакция вызывает расширение и уплотнение микрочастиц кремния, образуя плотный электрод из сплава Li-Si.Механические свойства сплава Li-Si и твердого электролита играют решающую роль в поддержании целостности и контакта вдоль двухмерной межфазной плоскости.

23 сентября 2021 г. — Инженеры создали аккумулятор нового типа, который объединяет два многообещающих подобласти аккумулятора в одну батарею. В батарее используется как твердотельный электролит, так и полностью кремниевый анод, что делает ее полностью кремниевой твердотельной батареей. Первые этапы испытаний показывают, что новая батарея безопасна, долговечна и энергоемка.Это многообещающе для широкого спектра применений, от энергосистемы до электромобилей.

Технология аккумуляторов описана в выпуске журнала Science от 24 сентября 2021 г. Наноинженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего провели исследование в сотрудничестве с исследователями LG Energy Solution.

Кремниевые аноды известны своей плотностью энергии, которая в 10 раз больше, чем у графитовых анодов, наиболее часто используемых в современных коммерческих литий-ионных батареях.С другой стороны, кремниевые аноды печально известны тем, как они расширяются и сжимаются при зарядке и разряде батареи, а также тем, как они разлагаются жидкими электролитами. Эти проблемы не позволяют использовать полностью кремниевые аноды в коммерческих литий-ионных батареях, несмотря на соблазнительную плотность энергии. Новая работа, опубликованная в Science, открывает многообещающие перспективы для полностью кремниевых анодов благодаря правильному электролиту.

«С этой конфигурацией батареи мы открываем новую территорию для твердотельных батарей с использованием анодов из сплава, такого как кремний», — сказал Даррен Х.С. Тан, ведущий автор статьи. Недавно он получил докторскую степень в области химического машиностроения в инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс и стал соучредителем стартапа UNIGRID Battery, который получил лицензию на эту технологию.

В твердотельных батареях следующего поколения с высокой плотностью энергии в качестве анода всегда использовался металлический литий. Но это накладывает ограничения на скорость заряда аккумулятора и необходимость повышения температуры (обычно 60 градусов Цельсия или выше) во время зарядки. Кремниевый анод преодолевает эти ограничения, обеспечивая более высокую скорость заряда при комнатной или низкой температуре, сохраняя при этом высокую плотность энергии.

Команда продемонстрировала полный элемент лабораторного масштаба, который обеспечивает 500 циклов зарядки и разрядки с сохранением емкости 80% при комнатной температуре, что представляет собой впечатляющий прогресс как для производителей кремниевых анодов, так и для твердотельных аккумуляторов.

Кремний как анод для замены графита

Кремниевые аноды, конечно, не новость. На протяжении десятилетий ученые и производители аккумуляторов смотрели на кремний как на энергоемкий материал, который можно было бы смешать с обычными графитовыми анодами в литий-ионных батареях или полностью заменить ими.Теоретически кремний предлагает примерно в 10 раз большую емкость хранения, чем графит. Однако на практике литий-ионные батареи с кремнием, добавленным к аноду для увеличения плотности энергии, обычно страдают от реальных проблем с производительностью: в частности, количество раз, когда аккумулятор может заряжаться и разряжаться при сохранении производительности, недостаточно велик.

Большая часть проблемы вызвана взаимодействием между кремниевыми анодами и жидкими электролитами, с которыми они связаны.Ситуация осложняется большим объемным расширением частиц кремния при заряде и разряде. Это приводит к серьезным потерям мощности со временем.

«Для исследователей аккумуляторов жизненно важно решать основные проблемы системы. Что касается кремниевых анодов, мы знаем, что одной из серьезных проблем является нестабильность поверхности раздела жидкого электролита », — сказала профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Ширли Мэн, автор статьи, отвечающей за научную работу, и директор Института исследования материалов и дизайна в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Диего.«Нам нужен был совершенно другой подход», — сказал Мэн.

Действительно, группа под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего использовала другой подход: они отказались от углерода и связующих, которые использовались в полностью кремниевых анодах. Кроме того, исследователи использовали микрокремний, который меньше обрабатывается и дешевле, чем нанокремний, который используется чаще.

Полностью твердотельное решение

Помимо удаления всего углерода и связующих с анода, команда также удалила жидкий электролит.Вместо этого они использовали твердый электролит на основе сульфида. Их эксперименты показали, что этот твердый электролит чрезвычайно стабилен в батареях с полностью кремниевыми анодами.

«Эта новая работа предлагает многообещающее решение проблемы кремниевых анодов, хотя есть еще кое-что, что нужно сделать, — сказал профессор Мэн. — Я рассматриваю этот проект как подтверждение нашего подхода к исследованиям аккумуляторов здесь, в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Мы работаем в паре. самая кропотливая теоретическая и экспериментальная работа с творчеством и нестандартным мышлением.Мы также знаем, как взаимодействовать с отраслевыми партнерами, решая сложные фундаментальные задачи ».

Предыдущие усилия по коммерциализации анодов из кремниевых сплавов в основном сосредоточены на кремний-графитовых композитах или на сочетании наноструктурированных частиц с полимерными связующими. Но они все еще борются с плохой стабильностью.

Заменив жидкий электролит твердым электролитом и одновременно удалив углерод и связующие с кремниевого анода, исследователи избежали ряда связанных проблем, которые возникают, когда аноды пропитываются органическим жидким электролитом во время работы батареи. .

В то же время, исключив углерод из анода, команда значительно уменьшила межфазный контакт (и нежелательные побочные реакции) с твердым электролитом, избегая постоянной потери емкости, которая обычно происходит с электролитами на жидкой основе.

Этот двухэтапный шаг позволил исследователям в полной мере воспользоваться преимуществами низкой стоимости, высокой энергии и экологически безвредных свойств кремния.

Воздействие и коммерциализация побочных продуктов

«Использование твердотельных кремний позволяет преодолеть многие ограничения обычных батарей.Это открывает для нас захватывающие возможности удовлетворить рыночный спрос на более высокую объемную энергию, более низкие затраты и более безопасные батареи, особенно для хранения энергии в сети », — сказал Даррен Х. С. Тан, первый автор статьи в Science.

Твердые электролиты на основе сульфидов часто считались крайне нестабильными. Однако это было основано на традиционных термодинамических интерпретациях, используемых в системах жидких электролитов, которые не учитывали превосходную кинетическую стабильность твердых электролитов.Команда увидела возможность использовать это нелогичное свойство для создания высокостабильного анода.

Тан — генеральный директор и соучредитель стартапа UNIGRID Battery, который лицензировал технологию для всех этих кремниевых твердотельных батарей.

Параллельно с этим в Калифорнийском университете в Сан-Диего будет продолжена соответствующая фундаментальная работа, включая дополнительные исследования, совместные с LG Energy Solution.

«Компания LG Energy Solution рада, что последние исследования аккумуляторных технологий, проведенные в Калифорнийском университете в Сан-Диего, попали в научный журнал, что является значимым подтверждением», — сказал Мён-хван Ким, президент и главный директор по закупкам LG Energy Solution.«Согласно последним данным, LG Energy Solution намного ближе к реализации технологии полностью твердотельных аккумуляторов, которая значительно разнообразит нашу линейку аккумуляторов».

«Как ведущий производитель аккумуляторов, LGES продолжит свои усилия по развитию новейших технологий в ведущих исследованиях аккумуляторных элементов следующего поколения», — добавил Ким. LG Energy Solution заявила, что планирует и дальше расширять сотрудничество с Калифорнийским университетом в Сан-Диего по исследованиям твердотельных аккумуляторов.

Исследование было поддержано открытой инновацией LG Energy Solution, программой, которая активно поддерживает исследования, связанные с аккумуляторными батареями.LGES работает с исследователями по всему миру, чтобы продвигать соответствующие методы.

Заголовок статьи

«Безуглеродные кремниевые аноды с высокой нагрузкой на основе сульфидных твердых электролитов», в выпуске журнала Science за 24 сентября 2021 г.

Авторы
Даррен Х.С. Тан, Ю-Тинг Чен, Хеди Ян, Вуригумула Бао, Бхагат Сринарайянан, Жан-Мари Ду, Вейкан Ли, Бингю Лу, Со-Ён Хам, Бахарак Сайяпур, Джонатан Шарф, Эрик А. Ву, Грейсон Дейсон , Чжэн Чен и Ин Ширли Мэн из Департамента наноинжиниринга, Программы химической инженерии и Центра устойчивой энергетики и энергетики (SPEC) Калифорнийского университета в Сан-Диего, Инженерная школа Джейкобса; Хеа Ын Хан, Хо Джин Ха, Хери Чон, Чон Бом Ли, из LG Energy Solution, Ltd.

Финансирование
Это исследование было выполнено при финансовой поддержке компании LG Energy Solution в рамках программы Battery Innovation Contest (BIC). Z.C. выражает признательность за финансирование из фонда поддержки стартапов Инженерной школы Джейкоба Калифорнийского университета в Сан-Диего. Ю.С.М. благодарит за финансовую поддержку Zable Endowed Chair Fund.

Поделиться


Создание батареи будущего

Батареи играют важную роль в переходе к экологически чистой энергии будущего, и с более высокой плотностью энергии они будут способствовать дальнейшему развитию ряда отраслей.

LeydenJar Technologies — голландский стартап, цель которого — продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов.

Замена графита внутри батарей на чистый кремний, по словам Кристиана Руда, соучредителя и генерального директора LeydenJar, может стать ключом к созданию электромобилей большей дальности, полетов на электромобилях и бытовых хранилищ.

Когда вы впервые заинтересовались аккумуляторными технологиями?

Кристиан Руд : Я начал работать в ABN AMRO Bank в качестве инвестиционного банкира, а затем, в 2009 году, я основал свой собственный специализированный венчурный бизнес, консультирующий компании.Именно тогда я заинтересовался чистыми технологиями, так как это была область, в которой я чувствовал какую-то цель.

Я хотел сделать что-то, что имело бы влияние, поэтому я начал работать над всевозможными чистыми технологиями и пытался выйти на рынок. Это дало мне возможность взглянуть на технологии, разрабатываемые изобретателями в исследовательских институтах, а потом я увидел эту.

Что именно представляла собой эта технология?

Это была гибкая технология солнечных панелей, разработанная Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO), которая не имела большого успеха в применении солнечных элементов, но первоначальный изобретатель обнаружил, что у нее есть большой потенциал для применения в батареях.Я влюбился в него и ухватился за возможность вместе со своим соучредителем построить вокруг него бизнес. У научно-исследовательского института не было сосредоточения на батареях, поэтому была возможность получить некоторое финансирование и создать необходимые возможности, чтобы добиться успеха.

Батарейные элементы есть повсюду, но нам отчаянно нужна технология, которая могла бы получить в них больше энергии. Не только для наших iPhone, но и для целого ряда отраслей, например, для получения электромобилей с большей дальностью полета и для создания новых экологически чистых отраслей, таких как электрические полеты.

Существует огромный рынок аккумуляторов с более высокой плотностью энергии. LeydenJar говорит, что это можно сделать, заменив графит в батареях на кремний. Как это работает?

Кремний в качестве анода может содержать в 10 раз больше ионов лития. На самом деле никто этого не изобрел — вся индустрия аккумуляторов смотрит на кремний. Но что уникально в том, что мы делаем, так это то, что мы используем совершенно иную производственную технологию. И с его помощью мы можем производить анод из 100% кремния.

Люди пробовали это раньше, но безуспешно, потому что у кремния есть одна большая проблема. Он разбухает, если в него попадают ионы лития — он расширяется на 300% — и трескается, если вы заряжаете его. В нашем случае он остается механически стабильным, что приводит к увеличению плотности энергии на 70%. Для отрасли, которая в настоящее время способна повышать плотность энергии на 3–5% в год, это колоссально.

Каким вы видите этот масштаб в будущем?

Святой Грааль — это возможность накапливать энергию, которую вы генерируете сами, дома.Но у большинства людей нет места для контейнера с аккумуляторными элементами, поэтому именно здесь важно повышение плотности энергии, а вы хотите, чтобы это было доступно.

Для этого вам нужна производительность серверной части, но также и индустриализация. В Эйндховене мы можем производить рулоны из этого кремниевого наноматериала, и эти рулоны могут напрямую использоваться производителем батарей для изготовления целого элемента.

Но это происходит недостаточно быстро, и мы пока не контролируем качество. Но с нашим последним раундом финансирования мы можем сделать следующий шаг — полностью перейти на промышленное производство.Итак, мы разрабатываем, конструируем и эксплуатируем новый инструмент, который позволит нам производить гораздо больше материалов по доступной цене и с низким уровнем выбросов углекислого газа.

Беспокоитесь ли вы о других технологиях аккумуляторов, например о твердотельных аккумуляторах?

Нет, я рассматриваю это как возможность. Ключевым моментом в твердотельных батареях является то, что они представляют собой твердый электролит, а твердый электролит в первую очередь имеет преимущество в безопасности. Но некоторые компании комбинируют его с новым материалом анода или катода, например металлическим литием, что также может привести к очень высокой плотности энергии.

Плотность энергии, которую может достичь наш кремниевый анод, очень похожа на твердотельные батареи, но у него нет некоторых проблем, связанных с металлическим литием. Все больше и больше исследовательских институтов и производителей аккумуляторов рассматривают аноды из чистого кремния в сочетании с твердым электролитом. Мы уже показали, что он очень хорошо работает с нашим кремниевым анодом.

И, наконец, какие уроки вы извлекли как лидер, попав в этот интересный сектор?

Вначале я был довольно наивен.Можете ли вы представить, что бывший банкир основал компанию по производству аккумуляторов в Нидерландах и работал над кремниевым анодным материалом? У нас не было собственной лаборатории по производству аккумуляторов, поэтому мы были простой компанией, работающей с некоторыми исследовательскими институтами.

Но я понял, что это большое преимущество. Многие технические специалисты внедряют инновации в технологии аккумуляторов, но эти технические люди очень категорично относятся к тому, как аккумуляторы должны работать и как их следует производить. Возможность смотреть на это без предвзятого мнения и открытость для новых возможностей позволила нам оказать значительное влияние на эту отрасль.

Дополнительное качество, которое я приношу, — это понимание того, как финансировать новый бизнес. Если вам нужно научиться привлекать капитал для глубоких технологий как технический специалист, это довольно сложно. С моим опытом работы в сфере финансов это намного проще. Понимание рынков капитала и инвесторов, общение с ними, наличие стратегии, соответствующей тому, как рынки капитала смотрят на большие технологии, — это критически важно для роста такой компании.

Для других, пытающихся проникнуть в это пространство, важно нанять разных людей — не только технических специалистов, но и людей, которые имеют больший опыт в области развития бизнеса и инвестиций.Это очень важно для масштабного роста.

Инновационный процесс предотвращает необратимую потерю энергии в батареях

метод химического предварительного литиирования для максимального увеличения ICE смешанных анодов с использованием восстанавливающего раствора комплекса лития-арена с регулируемой сольватационной способностью, который позволяет полной ячейке демонстрировать почти идеальную плотность энергии. Предоставлено: Корейский институт науки и технологий (KIST).

Когда аккумулятор полностью заряжен, электронное устройство обычно показывает, что он заряжен на 100%.Однако это значение составляет только 70–90% от теоретической плотности энергии, которая может храниться в батареях, из-за постоянной потери ионов лития, которая происходит во время начальной зарядки на стадии стабилизации (формирования) производства батареи. Предотвращая эту первоначальную потерю ионов лития, можно значительно увеличить пробег электромобилей (электромобилей) и время использования смартфонов.

Пытаясь решить эту проблему, совместная исследовательская группа Корейского института науки и технологий (KIST) во главе с доктором Дж.Мина Ли из Центра исследований по хранению энергии, д-р Джихюн Хонг из Центра исследований энергетических материалов и д-р Хянсу Чжон из Центра исследований водородных топливных элементов разработали раствор для предварительной обработки электродов, способный минимизировать эту первоначальную Потери ионов лития в композитных анодах из графита и оксида кремния (SiO x , 0,5 ≤ x ≤ 1,5). После погружения в раствор анод, состоящий на 50% из SiO x , продемонстрировал незначительные потери лития, что позволило всей ячейке продемонстрировать почти идеальную плотность энергии.

В то время как большинство коммерческих литиевых батарей имеют графитовый анод, SiO x привлекает значительное внимание как материал следующего поколения для анодов из-за его высокой емкости, которая в 5-10 раз больше, чем у графита. Тем не менее, SiO x также необратимо потребляет в три раза больше активного Li, чем графит. В результате композитный электрод, состоящий из смеси графита и SiO x , теперь получает признание как альтернатива практическим анодам следующего поколения.Однако, несмотря на соответствующее увеличение емкости композитных электродов графит-SiO x при более высоких соотношениях SiO x , также наблюдалось увеличение потерь исходного Li. Следовательно, соотношение содержания SiO x в композитном электроде графит-SiO x было ограничено до 15%, так как увеличение соотношения до 50% привело бы к исходным потерям Li на уровне 40%.

Исследователь KIST проводит эксперимент по оценке аккумуляторов большой емкости после предварительного литиирования.Предоставлено: Корейский институт науки и технологий (KIST).

Чтобы одновременно достичь высокой емкости и высокой начальной эффективности, ученые предложили различные методы предварительного литиирования, включающие предварительное легирование анода дополнительным литием. Исследовательская группа доктора Мины Ли в KIST разработала процесс, при котором электрод погружается в уникальный раствор для уменьшения потребления Li электродом из SiO x . Затем команда применила этот процесс к композитному материалу графит-SiO x со значительным коммерческим потенциалом.

Исследовательская группа обнаружила, что ранее разработанные растворы для предварительной обработки могут вызвать непреднамеренное внедрение молекул растворителя с ионами Li в графит из-за универсальной способности графита к интеркалированию. Эта интеркаляция больших молекул растворителя привела к структурному разрушению композитного электрода графит-SiO x .Чтобы предотвратить выход из строя электрода, исследователи разработали новый раствор с использованием слабосольватирующего растворителя, чтобы уменьшить взаимодействие между растворителем и ионами Li. Это решение позволило избирательно вводить ионы лития в активные материалы, обеспечивая стабильную подачу дополнительного количества лития на композитный электрод графит-SiO x .

Первоначальное потребление Li было полностью предотвращено после того, как электрод графит-SiO x был погружен в раствор, разработанный исследовательской группой, примерно на 1 минуту, даже при соотношении 50% SiO x .Следовательно, электрод показал высокую начальную эффективность почти 100%, что указывает на незначительную потерю Li (≤ 1%) при начальной загрузке. Электроды, разработанные с помощью этого процесса, имели емкость в 2,6 раза выше, чем у обычных графитовых анодов, а также сохраняли 87,3% начальной емкости после 250 циклов заряда / разряда.

Доктор Мина Ли из KIST сказала: «В результате этого исследования мы должны быть в состоянии увеличить содержание SiO x в композитных анодах графит-SiO x до более чем 50%, в отличие от соотношения 15%. Использование традиционных материалов позволяет производить литий-ионные аккумуляторы большей емкости и увеличивать пробег будущих электромобилей.Доктор Джихюн Хонг, со-исследователь из KIST, также сказал: «Эта технология безопасна и подходит для массового производства, и поэтому, вероятно, будет коммерциализирована».


Предотвращение потери лития в литий-ионных аккумуляторах большой емкости
Дополнительная информация: Джинкван Чой и др., Слабосольватирующий раствор обеспечивает химическую предварительную литиацию анодов графит-SiOx для высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов, журнал Американского химического общества, (2021 г.).DOI: 10.1021 / jacs.1c03648

Предоставлено Национальный исследовательский совет науки и технологий

Ссылка : Инновационный процесс предотвращает необратимую потерю энергии в батареях (2021, 24 августа) получено 11 декабря 2021 г. с https: // физ.org / news / 2021-08-необратимая-потеря-энергии-батареи.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Что такое твердотельный аккумулятор для электромобиля?

Твердотельный аккумулятор — это перезаряжаемая система хранения энергии, аналогичная по общей структуре и принципу действия более знакомой литий-ионной батарее.Они отличаются тем, что литий-ионный аккумулятор содержит жидкий электролит, а твердотельный аккумулятор — как следует из названия — имеет твердотельный. Это позволяет твердотельным батареям быть легче, иметь большую плотность энергии, обеспечивать больший радиус действия и быстрее заряжаться. Задача сделать твердотельные батареи жизнеспособными — это разработка технологии, обычно используемой в небольших устройствах, и ее применение в крупномасштабных приложениях, таких как электромобили.

Какой тип батареи используется в электромобиле?

Первым серийным электромобилем стал EV1, выпущенный General Motors в 1996 году.Специально созданный электромобиль с нуля, 2-местное купе имело запас хода 78 миль, разгонялся до 50 миль в час за 6,3 секунды и требовал более 5 часов для полной зарядки. Его питал свинцово-кислотный аккумулятор.

Когда всего три года спустя было выпущено второе поколение EV1, его источник питания переключился на никель-металлогидридный аккумулятор, и запас хода увеличился почти вдвое до 142 миль.

Как раз в то время, когда выводился из обращения EV1, Tesla Motors вошла в автомобильную сферу со своим Tesla Roadster, первым серийным электромобилем с аккумуляторной батареей, в котором использовались литий-ионные батареи.Как говорится, остальное уже история.

Что такое литий-ионный аккумулятор и как он работает?

Литий-ионные батареи стали стандартом для питания многих устройств, от бытовой электроники, такой как мобильные телефоны и ноутбуки, до мобильных и транспортных средств, таких как велосипеды и автомобили.

В отличие от свинцово-кислотных и никель-металлогидридных аккумуляторов прошлого, литий-ионные аккумуляторы сконструированы с жидким электролитом для управления потоком энергии между катодом и анодом.Преимущества литий-ионной батареи включают более длительный срок службы батареи, лучшую производительность при различных температурах, пригодные для повторного использования компоненты и более высокую плотность энергии. Плотность энергии — это количество энергии, которое батарея может хранить на единицу веса. Проще говоря, чем выше плотность, тем выше выходная мощность.

Несмотря на множество преимуществ, у литий-ионных аккумуляторов есть недостатки. Несмотря на то, что он легче, чем старые аккумуляторные батареи, его жидкие внутренние части все же делают ионы лития довольно тяжелыми. Они также лучше работают в штабелируемых упаковках, что увеличивает их вес.Кроме того, электролиты легко воспламеняются, могут быть нестабильными при экстремальных температурах и при повреждении или неправильном заряде могут привести к взрывам или пожарам. Нет недостатка в новостях, охватывающих все, от мобильных телефонов до самолетов, которые загорелись из-за проблем с аккумулятором.

Что такое твердотельный аккумулятор и как он работает?

Благодаря устранению всплескивающего горючего жидкого электролита твердотельные батареи по умолчанию становятся более стабильными и компактными. Твердый электролит может состоять из любого количества повседневных материалов, таких как керамика и стекло.

Твердотельные батареи уже много лет используются в небольших устройствах, таких как кардиостимуляторы, а также в устройствах RFID и носимых устройствах. Меньшее количество кусочков означает, что меньше вещей может пойти не так. В дополнение к повышенной безопасности, размеру и стабильности твердотельные батареи в электромобилях также будут предлагать более быстрое время зарядки, больший диапазон перемещения и даже большую плотность энергии.

Твердотельные аккумуляторы могут быть заряжены до 80 процентов за 15 минут и меньше нагружаются после нескольких циклов зарядки.Литий-ионный аккумулятор начнет разряжаться и терять емкость после 1000 циклов. С другой стороны, твердотельный аккумулятор сохранит 90 процентов своей емкости после 5000 циклов.

Когда в электромобилях будут использоваться твердотельные батареи?

Несмотря на все преимущества, расширение производства до уровня, необходимого для использования в электромобилях, остается дорогостоящим мероприятием. Помните, что твердотельные батареи славятся умными часами и регулятором сердцебиения.

Затраты на разработку и производственные трудности являются ключевыми недостатками при производстве твердотельных батарей для массовых электромобилей.Но так же, как литий-ионные батареи стали более доступными, идея состоит в том, что и твердотельная версия тоже станет такой же. А автопроизводители вкладывают огромные средства в эту технологию, особенно с учетом стратегии бренда с нулевым уровнем выбросов и линейки продуктов только для электромобилей.

BMW и Ford инвестируют 130 миллионов долларов в Solid Power, стартап по производству твердотельных батарей в Колорадо. Hyundai вкладывает 100 миллионов долларов в SolidEnergy Systems, дочернюю компанию Массачусетского технологического института.Toyota, которая сотрудничает с Panasonic, объявила, что в этом году дебютирует прототип внедорожника с твердотельной батареей. Также инвестируют General Motors и Volkswagen.

Сводка

Audi, Bentley, Dodge, Jaguar, Jeep, Land Rover, Lotus, Mazda, MINI, Nissan, Volvo — практически все автопроизводители от A до V обнародовали свои планы электрификации и целевые даты по нулевым выбросам. Некоторые пошли еще дальше и объявили, что бензиновые и дизельные двигатели выйдут из своих модификаций к 2050 году.

Но электромобили должны быть прибыльными для автопроизводителей, доступными для потребителей и полностью заменять автомобили, оснащенные двигателем внутреннего сгорания (ДВС), за фунт за фунт. Тем не менее, даже с большим количеством вариантов электромобилей, чем когда-либо, автомобили с бензиновым двигателем продолжают доминировать на рынке. В конце концов, ископаемое топливо дешево, выбор транспортных средств по-прежнему велик, а дозаправка занимает считанные минуты.

Тем не менее, привлекательность твердотельных батарей не вызывает сомнений, и их потенциал может заставить автопроизводителей сдержать свои производственные обещания.Электромобили уже соответствуют или превосходят своих коллег с ДВС в конструкторском отделе. Избавьтесь от беспокойства по поводу дальности действия, обеспечьте паритет цен и предложите привлекательную производительность, и, возможно, потребители искренне купятся в будущем, когда будут полностью электромобили.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *