Как заменить электролит в аккумуляторе: Как выполняется замена электролита в автомобильном аккумуляторе

Как заменить электролит в аккумуляторе

Электролит является важнейшим компонентом свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Это рабочая жидкость, благодаря которой между отрицательными и положительными пластинами могут протекать электрохимические процессы.

Срок службы даже самых современных АКБ обычно не превышает 5–6 лет. Встречаются и более «живучие» устройства, но тут многое зависит уже от соблюдения правил эксплуатации и обслуживания.

Обидно, когда отказ батареи происходит уже через пару лет после покупки. Потому автомобилисты стремятся тем или иным образом продлить жизнь источнику питания. Существует несколько способов добиться желаемого. Один из них предусматривает замену электролита. Процедура достаточно простая и финансово выгодная. Тут главное – соблюдать правила и рекомендации при замене рабочей жидкости.

Содержание

1. Зачем и в каких ситуациях проводится замена
2. Что необходимо для замены
3. Процедура замены
4. Подготовка и удаление
5. Промывание
6. Залив жидкости и зарядка
7. О чём должен помнить автомобилист

Зачем и в каких ситуациях проводится замена

Для начала нужно разобраться с особенностями замены электролита в аккумуляторах и понять, когда и зачем это делается.

Существует достаточно распространённое мнение или даже, скорее, миф. Некоторые автомобилисты в него искренне верят. Они уверены, что периодическая полная замена электролита в автомобильном аккумуляторе – процедура просто необходимая. Это якобы один из методов профилактики, позволяющий продлить срок службы АКБ.

В действительности это не так.

При соблюдении правил эксплуатации залитый на производстве электролит служит полный срок и утилизируется вместе с АКБ. Потребоваться может только контроль состояния, уровня и доливка дистиллированной воды.

На вопрос о том, надо ли менять старый электролит в аккумуляторах, можно ответить следующим образом. Обойтись без замены можно лишь в идеальных условиях. На практике добиться их удаётся не так часто.

Среди наиболее распространённых ситуаций, когда замена всё же может потребоваться, выделяют такие:

• помутнение электролита;
• низкая плотность в банках при полном заряде;
• высокие показатели саморазряда;
• эксплуатация при пониженном уровне жидкости;
• замерзание.

Нельзя сказать точно, поможет ли проведённая замена электролита в автомобильном аккумуляторе в той или иной ситуации. Но если проблема кроется в самой жидкости, прибегнуть к такой процедуре стоит.

Чаще всего автомобилисты сталкиваются именно с помутнением смеси серной кислоты и дистиллированной воды. Изменение цвета изначально прозрачной жидкости связано с такими явлениями:

• применение электролита низкого качества;
• доливка обычной воды вместо дистиллята;
• длительная эксплуатация АКБ;
• осыпание пластин и пр.

Эксплуатация АКБ с мутным электролитом обычно ведёт к существенному падению ёмкости, из-за чего полного заряда хватает буквально на пару пусков двигателя. Ещё такая батарея будет плохо набирать заряд от ЗУ и генератора, демонстрировать высокий саморазряд.

Если электролит мутный, но никаких проблем не наблюдается, всё равно менять жидкость необходимо.

Главное – убедиться в том, что помутнение и изменение характеристик не связаны с осыпанием свинцовых пластин. Если это произошло, тогда АКБ подлежит утилизации. Простая смена рабочей жидкости уже не поможет.

Что же касается того, можно ли полностью поменять в автомобильном аккумуляторе старый электролит, то так делать допускается. Важно избавиться от потерявшей свои свойства жидкости, а также убрать осадок, способный испортить свежий электролит.

Что необходимо для замены

Решив заняться заменой электролита в автомобильном аккумуляторе, предварительно потребуется подготовить всё необходимое для этого.

К списку требуемых инструментов и материалов относят:

• готовый электролит;
• дистиллированную воду;
• тару для слива старой жидкости;
• ветошь;
• воронку;
• резиновую грушу;
• ареометр;
• ЗУ;
• мультиметр или вольтметр (постоянный ток).

Электролит должен иметь плотность, соответствующую климатическим условиям вашего региона. Обычно это 1,28 г/см³. Его количество определяется ёмкостью АКБ. Для популярных батарей на 60 Ач обычно требуется от 2,5 до 3 литров.

Количество дистиллированной воды составляет от 5 до 10 литров. Тару для слива, как и воронку для заливки, выбирайте только из устойчивых к кислоте материалов. К ним можно отнести стекло и пластик.

Помимо материалов и инструментов, также пригодятся средства защиты. Это очки, перчатки, доступ к проточной воде, мыло.

Процедура замены

Теперь непосредственно о том, как заменить своими силами электролит в аккумуляторе.

Вся процедура делится на несколько этапов:

• подготовка;
• слив;
• промывка;
• заливка;
• зарядка.

Зная о том, как нужно менять электролит в аккумуляторе, вам удастся успешно выполнить поставленную задачу.

Подготовка и удаление

Автомобилисты справедливо считают, что успешная замена старого электролита в автомобильном аккумуляторе, которая проводится в домашних условиях, более чем на 50% зависит от правильной подготовки батареи и удаления старой рабочей жидкости.

Когда выполняются подготовка и слив, важно максимально качественно подготовить источник питания к последующей заливке свежего электролита.

Чтобы подготовиться и самостоятельно заменить изношенный электролит в аккумуляторе своего автомобиля, нужно сделать следующее:

• подготовить помещение с хорошей вентиляцией и температурой 15–20 градусов Цельсия;
• снять АКБ с автомобиля, перенести в помещение;
• очистить поверхности корпуса;
• при наличии следов электролита на батарее промыть её ветошью и содовым раствором;
• используя грушу, начать постепенно высасывать из банок батареи старую жидкость;
• по мере извлечения электролита можно постепенно наклонять АКБ;
• когда при наклоне батареи на 45 градусов груша уже не сможет ничего доставать, слив можно считать завершённым.

Многих интересует, можно ли при замене старого электролита переворачивать автомобильный аккумулятор. Тут ответ однозначный.

Ни в коем случае не пытайтесь слить жидкость, просто открутив крышки и перевернув АКБ. Также нельзя сверлить в днище отверстия, чтобы ускорить процесс выведения электролита.

Если перевернуть батарею, весь осадок, осевший в придонных призмах, окажется на пластинах. Это ни к чему хорошему не приведёт. Сверлить нельзя, поскольку электроинструмент может ударить вас током, вы нарушите герметичность, часть кислоты выльется вам на руки, и есть риск просто повредить свинцовые пластины.

Потому слив выполняется только с помощью груши и до наклона не более 45 градусов относительно ровной горизонтальной поверхности.

Вот почему важно знать, как правильно и безопасно поменять старый электролит в уже немного изношенном аккумуляторе. Опыт показывает, что более чем в 80% случаев, когда жидкость сливается путём переворачивания АКБ, источник питания просто отправляется на свалку.

Промывание

Следующим этапом будет промывка АКБ от остатков старого электролита. Задача не менее ответственная.

На этот счёт можно дать следующие рекомендации:

• разместите АКБ на ровной горизонтальной поверхности;
• с помощью груши залейте во все банки дистиллированную воду;
• убедитесь, что вода полностью покрыла пластины;
• дайте батарее постоять около 10–20 минут;
• немного покачайте в стороны батарею, что позволит поднять осадок;
• слейте воду по аналогии с кислотой, то есть грушей.

Только не трясите устройство. Тряска может свести к нулю все ваши старания.

Слив грушей воду, повторите процедуру ещё несколько раз.

Как только сливаемая из батареи вода станет чистой, промывку можно заканчивать.

Часто автомобилисты интересуются, нужно ли после выполненной замены старого электролита заряжать аккумулятор. Об этом в следующем разделе.

Залив жидкости и зарядка

Теперь остаются последние два этапа. Правильная заливка и последующая зарядка АКБ также играют большую роль.

В заливке нет ничего сложного. Аккуратно берёте готовый раствор и постепенно заполняете им с помощью груши банки аккумуляторной батареи. Либо воспользуйтесь воронкой и постепенно, небольшими порциями, через неё заливайте состав.

В общей сложности может уйти от 2,5 до 5 литров готового раствора воды и серной кислоты. С помощью корпуса от ручки (прозрачного) можно убедиться в правильном уровне. Для этого после заливки вставьте корпус в банку, коснувшись пластин, второй конец закройте пальцем и поднимите.

После заливки обязательно покачайте немного АКБ, что позволит удалить воздух и выровнять уровень электролита. Сделайте замер ещё раз и при необходимости долейте состав.

Измерьте, сколько жидкости осталось в корпусе от ручки, с помощью линейки. Если электролит покрывает пластины на 4–5 мм, уровень правильный. Некоторые заливают до 15 мм. Но это неправильно.

Да, в норме уровень жидкости должен быть на 10–15 мм выше пластин. Так рекомендует производитель. Но вы заливаете электролит, фактически предназначенный для сухозаряженных АКБ. Его плотность составляет около 1,27–1,28 г/см³. После заливки батарея будет разряженной, и её потребуется подключить к ЗУ. В процессе зарядки плотность начнёт повышаться. По завершении заряда потребуется привести плотность в норму, что делается путём добавления дистиллированной воды. Потому заливка на 4–5 мм необходима, чтобы потом иметь возможность долить воду.

Говоря о том, нужно ли заряжать свой аккумулятор после замены электролита, ответ будет утвердительным. Сделать это необходимо.

Сразу после заливки электролита нужно оставить АКБ в состоянии покоя на 3–4 часа, чтобы пластины пропитались рабочей жидкостью.

Только теперь можно приступать к зарядке.

Что же касается того, сколько необходимо заряжать по времени аккумулятор после выполненной замены электролита, то тут ориентируйтесь на саму АКБ и её состояние. Лучше всего поставить батарею на автоматическое зарядное устройство и выбрать зарядный ток на уровне 10% от ёмкости. То есть при 60 Ач ток будет 6 А.

В среднем на полную зарядку уходит 6–8 часов. Следите за состоянием батареи, контролируйте уровень электролита и при оголении пластин доливайте дистиллированную воду.

Когда зарядка закончится, отключите АКБ от ЗУ и дайте ей просто постоять 2–3 часа. Теперь сделайте замеры напряжения и проверьте плотность. Долейте недостающее количество дистиллята, чтобы электролит покрывал пластины на 10 мм.

Напряжение должно быть около 12,6 В, а плотность 1,27–1,28 г/см³.

На этом процедуру можно считать завершённой.

О чём должен помнить автомобилист

Напоследок стоит дать несколько рекомендаций:

• отдавайте предпочтение готовому электролиту;
• делая состав своими руками, кислоту добавляйте в воду, а не наоборот;
• если электролит попал на тело, смойте водой с мылом, смажьте кремом для кожи;
• промывать глаза нужно под проточной водой, а затем раствором из 1 таблетки «Фурацилина» на 1 стакан воды;
• электролит на одежде через несколько часов разъест ткань, потому застирать нужно сразу;
• зарядку АКБ нельзя проводить в закрытых помещениях и под открытым небом;
• не курите около АКБ;
• всегда держите батарею в горизонтальном положении, не переворачивайте её.

Как видите, поменять электролит не так сложно даже в гаражных условиях.

Но прежде чем это делать, убедитесь, что замена жидкости даст результат, а АКБ ещё пригодна к восстановлению таким способом.

Змена электролита в аккумуляторе и как приготовить пропорцию

Электролит является химическим раствором, и состоит из серной кислоты и дистиллированной воды. Состав способствует протеканию химических реакций между положительно и отрицательно заряженными свинцовыми пластинами в аккумуляторной батарее. При нормальных условиях эксплуатации АКБ требуется проводить только контроль уровня электролита и оценивать его плотность (около 1,27 г/см3).

В случае отдельных сбоев – понижение уровня, выкипание, несвоевременное обслуживание возможно изменение уровня и состояния химического раствора. Это значительно снижает срок эффективного использования АКБ, приводит к возникновению нештатных ситуаций.

Содержание

• 1 Когда нужно доливать электролит в аккумулятор и как это делается
• 2 Как поменять электролит в аккумуляторе автомобиля и когда это нужно
• 3 После замены электролита сколько нужно заряжать аккумулятор
• 4 Как приготовить электролит для аккумулятора
• 5 Видео про замену электролита в аккумуляторе

Когда нужно доливать электролит в аккумулятор и как это делается

Следует учитывать, что замена электролита в АКБ не является частым процессом. В основном пользователи ограничиваются контролем уровня и состояния жидкости. Для понимания причин снижения плотности раствора следует вспомнить принцип работы электрохимической машины.

В процессе эксплуатации АКБ наиболее частой неисправностью является потеря электролитом плотности. После передачи батареей части энергии при запуске двигателя, питания других потребителей происходит последующая подзарядка. Ток поступает от генератора, или допустимо использовать внешний источник энергии. В случае недостаточного заряда возникает такой процесс, как сульфатация пластин. При разряде АКБ оксид свинца образуется в ускоренном режиме. В результате необходимые вещества изымаются из окружающего вещества, с учетом того, из чего состоит электролит для аккумуляторов. Как следствие – его плотность понижается.

Любой владелец авто без труда в состоянии при помощи ареометра проверить плотность раствора. Процесс намного более простой, чем замена электролита. При пониженном значении следует соотношение кислоты и воды за счет добавления раствора с начальным более высоким значением.

Для корректной оценки измерение плотности проводят на начально заряженной батарее. Возможны два варианта развития событий:

1. Плотность находится в допустимых значениях – 1,25-1,27 г/см3. При малом уровне в отдельных банках следует только доливать дистиллированную воду в батарею.
2. Плотность пониженная – значение от 1,20-1,25 г/см3 и ниже. Добавляют раствор с более высокой концентрацией (около 1,34 единиц).

Для повышения плотности применяют принцип замещения. Из банки с низкой плотностью грушей откачивают раствор из области над поверхностью пластин. На освободившееся место доливают раствор большей плотностью. Проводят последующий замер показателя плотности после отстоя источника тока в течение нескольких часов. После доливки уровень жидкости должен быть не выше меток, а если они отсутствуют – превышать на 5–7 мм верхнюю кромку свинцовых пластин.

Как поменять электролит в аккумуляторе автомобиля и когда это нужно

При контрольном осмотре могут быть обнаружены признаки, указывающие на то, что потребуется полная замена электролита:

1. Замутнение раствора, частичное изменение цвета. Для оценки состояния жидкости следует часть ее извлечь из каждой секции.
2. После частичной замены не удается добиться нужной плотности.
3. Раствор подвергался полной заморозке. К примеру, при плотности около 1,10 г/см3 (глубокий разряд) заморозка произойдет при 7–8 градусах мороза.

Кислотный состав нормальной плотности выдержит отрицательную температуру на уровне ниже -54 °С.

Полная замена электролита в аккумуляторе начинается с извлечения прежнего раствора. Ни в коем случае не следует сливать жидкость из банок путем наклона батареи. Стоит помнить, из чего состоит АКБ. Свинцовый осадок со дна с легкостью закоротит разно полярные пластины, попав между ними.

До начала замены электролита в автомобильном аккумуляторе следует приготовить подручные инструменты: емкость для старой жидкости, воронку, приспособления для откачки жидкости.

Поменять электролит легче, постепенно отсасывая грушей или шприцом прежний раствор из каждой секции. Предварительно корпус аккумулятора очищают от загрязнений. После откачки для замены электролита в АКБ выполняют последовательные действия:

• проводят промывку внутренней полости, заливая дистиллированную воду до необходимого уровня;
• заливают свежий раствор плотностью 1,27 единиц.

Для обретения второй жизни заменить электролит в аккумуляторе автомобиля недостаточно. Потребуется зарядка устройства с соблюдением режима.

После замены электролита сколько нужно заряжать аккумулятор

Прежде чем заряжать аккумулятор после замены электролита, дайте отстояться АКБ несколько часов. Разрешено покачать корпус с целью удаления пузырьков воздуха.
Режим зарядки АКБ предполагает использование малых зарядных токов – 0,1А. Процесс проводят по циклу – заряд-разряд, контролируя плотность. Не следует допускать излишнего кипячения раствора с учетом возможной потери концентрации воды.

При обнаружении излишней сульфатации свинцовых пластин допускается использовать присадку для растворения налета. На качество нового раствора этот процесс не повлияет. Время полного растворения оксида составляет около 2 суток.

Окончательный замер плотности и степени зарядки проводится не ранее чем через два часа после отключения батареи от зарядного устройства. При контроле тестером на полную зарядку укажет напряжение на клеммах на уровне 14–15 В. Но процесс следует продолжить в течение еще двух часов, чтобы убедиться на стабильность показателя плотности.

Как приготовить электролит для аккумулятора

Если с вопросом как заменить электролит в аккумуляторе все становится ясно, то остается приготовить химический раствор. На сегодняшний день приготовление электролита не является острой необходимостью. Кислотный состав плотностью 1,27 г/см3 доступен в свободной продаже.

В зависимости от размеров и электрической емкости батареи будет отличаться объем приготавливаемой жидкости. Для большинства легковых моделей не понадобится жидкости более 2,6-3,7 литра. Стоит заранее высчитать объем необходимых ингредиентов с учетом конечного объема с запасом — около 4 литров.

Теоретически, приготовление электролита для аккумуляторов плотностью 1,28 единиц включает в себя следующие пропорции:

• дистиллированная вода – 1 л;
•  серная кислота – 0,33 л.

При смешивании важно помнить, как правильно вливать компоненты – в воду льют кислоту. Перемешивать не нужно, при постепенном добавлении процесс успешно протекает самостоятельно. По окончании приготовления раствора оставляют его на 12 часов, по истечении которых проводят замер плотности.

В случае самостоятельного приготовления следует учитывать, что серная кислота должна иметь отличную степень чистоты, что требуется стандартом. Допустимое содержание примесей – не более 7%.

Использование h3SO4 неизвестного происхождения не позволит заменить электролит в аккумуляторе автомобиля с успехом.
В случае использования щелочного аккумулятора процесс замены рабочей среды несколько отличается. Для приготовления щелочного электролита используют готовый сухой щелочной электролит – обычно Натрий-Литиевый. Этот состав смешивают в нужной пропорции с дистиллированной водой.

К примеру, для традиционной концентрации 1,27 г/см3 используют соотношение сухая смесь/готовый раствор как 1 к 2 частям. Более подробно следует прочитать инструкцию к смеси, а также изучить рекомендации производителя отдельной модели источника тока.

Следует внимательно отнестись к утилизации старого состава. Не экологично сливать его просто в канализацию или землю. Обратитесь в специальные службы по сбору кислоты.Проведенная работа не потребует значительных финансовых и временных затрат. В ответ владелец авто получит надежный запуск двигателя в любой сезон года.

Видео про замену электролита в аккумуляторе

Как заменить электролиты в свинцово-кислотной батарее

Дэвид Сандовал

Изображение цифрового мультиметра TekinT с сайта Fotolia.com

Свинцово-кислотная батарея вырабатывает электрическую энергию за счет взаимодействия раствора электролита со свинцовыми пластинами батареи . Результирующее взаимодействие создает перепад напряжения между клеммами батареи и позволяет батарее работать в качестве источника питания.

Со временем раствор электролита соединяется со свинцом в пластинах батареи, образуя кристаллы сульфата свинца. Электролит ослабевает, и пластины батареи выстилают кристаллы. Перезарядка батареи вместе с заменой раствора электролита изменит химический состав батареи и позволит батарее снова производить электроэнергию.

Шаг 1

Подключите зарядное устройство к сетевой розетке и включите зарядное устройство; это разрушит любые кристаллы сульфата свинца, которые образовались на пластинах аккумулятора. Дайте аккумулятору зарядиться не менее двух часов. Проверяйте аккумулятор каждые 30 минут во время зарядки; если аккумулятор вздулся или стал горячим на ощупь, немедленно отключите зарядное устройство от сетевой розетки и отсоедините провода зарядного устройства от аккумулятора.

Шаг 2

Дайте аккумулятору остыть в течение как минимум одного часа после зарядки. Наденьте защитные очки и перчатки.

Шаг 3

Ослабьте и снимите вентиляционные крышки аккумулятора с помощью вентиляционного ключа. Проверьте уровень электролита в каждом элементе аккумуляторной батареи. Наклоните аккумулятор вперед, чтобы слить раствор электролита из элементов аккумулятора. Поскольку электролит батареи содержит серную кислоту, убедитесь, что весь использованный раствор электролита собран в кислотостойкий контейнер.

Шаг 4

Залейте раствор электролита для замены в каждое вентиляционное отверстие аккумулятора, пока в каждом элементе аккумулятора не будет достаточно раствора, чтобы достичь нижней отметки «заполнить».

Шаг 5

Замените и затяните вентиляционные крышки аккумулятора. Нейтрализуйте пролитый раствор электролита, посыпав пятно пищевой содой, а затем поливая рассыпанную пищевую соду водой. Вытрите нейтрализованную жидкость по мере необходимости.

Шаг 6

Включите мультиметр и установите шкалу на «В постоянного тока». Подсоедините красный (положительный) провод мультиметра к положительной клемме аккумулятора. Поместите черный (отрицательный) провод мультиметра на отрицательную клемму аккумулятора. Проверьте дисплей мультиметра. Напряжение должно быть на уровне или выше 12,6 В для 12-вольтовой батареи (или 6,3 В для шестивольтовой батареи).

Ссылки

• Автомагазин 101: Основы аккумуляторов
• Автомагазин 101: Сервис аккумуляторов
• «Популярная механика»; Обслуживание батареи; Майк Аллен; Август 2000 г.

Советы

• Если напряжение батареи ниже 12,6 В для 12-вольтовой батареи (или ниже 6,3 В для шестивольтовой батареи), подключите зарядное устройство, как указано в шаге 1, и зарядите батарею в течение по крайней мере один час.

Вещи, которые вам понадобятся

• Безопасные очки
• Резиновые перчатки
• Ведущие батареи
• БАСПЛАТНЫЙ Вентиляционный ключ
• РЕГУЛИРОВАНИЕ АКТИЦИИ.
• Цифровой мультиметр

Предупреждения

• Свинцово-кислотные батареи обычно не требуют замены электролита. Проще, безопаснее и экономичнее просто купить новую батарею, если электролит загрязнится, станет слишком слабым или непригодным для использования по другим причинам.
• Раствор электролита содержит серную кислоту и может потребовать специальной процедуры утилизации. Узнайте в местных органах власти, как безопасно и законно утилизировать раствор электролита в вашем регионе.

Writer Bio

Дэвид Сандовал работает тренером и техническим писателем с 2000 года. Он написал несколько статей в Интернете на темы обустройства дома, финансов, электроники и науки. Сандовал имеет степень младшего специалиста по прикладным наукам в области микроэлектроники Северного колледжа Нью-Мексико.

Другие статьи

Новый электролит поддерживает конструкцию перезаряжаемой батареи

Исследователи преодолевают трудности в разработке магниево-кальциевых батарей с помощью нового принципа конструкции.

ДЛЯ НЕМЕДЛЕННОГО ВЫПУСКА 8 октября 2021 г.

КОНТАКТЫ:
Кэти Холланд
301 405 0379
[email protected]

Аккумуляторные электролиты с использованием хелатообразователей на основе аминов, сольватирующих двухвалентные катионы, продемонстрировали стабильное и хорошо обратимое покрытие/удаление металлического Mg с изображениями сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) зацикленного анода Mg, показанного слева, вместе с репрезентативной сольватной оболочкой катиона Mg2+ . Авторы и права: Нина Бородин, Сингюк Хоу, Сяо Цзи для UMD.

Образ выпуска

Энергия, содержащаяся в литий-ионных батареях, может изменить технологию поля боя будущего, создав мировой спрос на основные материалы для литий-ионных батарей, такие как литий, кобальт и никель, что создаст проблемы с поставками для будущего производства.

Исследователи из Университета Мэриленда (UMD) и Командования по развитию боевых возможностей армии США, известного как DEVCOM, Армейская исследовательская лаборатория, разработали революционный аккумуляторный электролит, который может открыть новые возможности для многообещающих альтернатив, таких как перезаряжаемые магниево-металлические батареи. Подробное исследование этой новой аккумуляторной технологии было опубликовано в  Science   от 8 октября.

«Магния значительно больше, чем лития, что должно удовлетворить потребности постоянно растущего рынка аккумуляторов», — сказал Олег Бородин, армейский химик-вычислитель. «Низкий окислительно-восстановительный потенциал и большая емкость металлического магниевого анода также потенциально могут обеспечить плотность энергии, сравнимую или даже большую, чем у литий-ионных аккумуляторов в сочетании с высоковольтными оксидными катодами».

Бородин также пояснил, что по сравнению с литием магний образует меньше дендритов, что эксперты называют основной причиной проблем с безопасностью литий-ионных аккумуляторов.

Несмотря на эти преимущества, батареи из магниевого металла по-прежнему сталкиваются со многими проблемами, которые мешают их развитию. Одна из основных проблем связана с сильной реакцией магния на обычные электролиты во время работы батареи — оба электрода должны быть совместимы с электролитом, чтобы батарея достигла достаточной плотности энергии.

В качестве материала анода магний имеет тенденцию вызывать коррозию электролита и создавать толстое покрытие вокруг анода.

В то время как аналогичные покрытия в литий-ионных батареях обеспечивают диффузию ионов лития и защищают электролит от дальнейшего разложения, это покрытие блокирует магниевое покрытие и предотвращает протекание необходимых электрохимических реакций.

Пытаясь решить эту проблему, исследовательская группа UMD под руководством Чуншэна Вана, профессора химического машиностроения и директора Центра исследований экстремальных аккумуляторов, разработала новую стратегию проектирования, включающую новый класс растворителей.

К их удивлению, конструкция электролита не только предотвратила процесс коррозии, но и значительно увеличила кинетику реакции как анода, так и катода, повысив общую производительность батареи.

«Предыдущие электролиты могли покрывать магний, но у них было много недостатков, — сказал Ван. «Это исследование решило эту проблему с помощью нового электролита, который позволил наносить покрытие из металлического магния, а также использовать катоды с более высоким напряжением. Это первый раз, когда магниевая батарея теоретически достигла такой же плотности энергии, как литий-ионная батарея».

Исследователи также обнаружили, что они могут применить тот же принцип проектирования к другим материалам, подпадающим под категорию двухвалентных металлов, а не только к магнию.

В своем эксперименте новая стратегия дизайна электролита позволила исследователям обойти часто встречающиеся проблемы как с перезаряжаемыми батареями из магниевого металла, так и с перезаряжаемыми батареями из кальциевого металла.

«Испытание с кальцием показывает, что эта конструкция электролита может быть распространена на другие типы мультивалентных батарей с низким потенциалом и расширяет выбор электродных материалов в целом», — сказал Сингюк Хоу, аспирант UMD и соавтор исследования. . «Люди особенно интересуются кальцием, потому что потенциал кальциевого анода даже ниже, чем у магниевого, а кальция в земной коре очень много».

Армейские исследователи в основном поддержали исследование с помощью расчетов теории функционала плотности (DFT), которые помогли команде понять, почему новый электролит привел к этим улучшениям, и направить поиск новых электролитов.

«Армия помогла нам понять механизм того, что именно произошло», — сказал Ван. «У нас есть знания об этом явлении, но предоставленные ими расчеты сыграли важную роль в демонстрации этой технологии и того, что мы должны сделать дальше, чтобы улучшить ее».

По словам Вана, команда планирует оптимизировать электролит, а затем преобразовать концепцию в крупномасштабный силовой элемент.

Бородин объяснил, что эта новая стратегия проектирования может означать настоящий прорыв для двухвалентных металлических батарей после двух десятилетий исследований, сопряженных с проблемами, связанными с недостаточной плотностью энергии, вызванной несовместимостью электрод-электролит. Это продвижение может изменить то, как армия в будущем снабжает энергией солдат на поле боя.

Перейдите по этой ссылке, чтобы подготовить исследование по науке.

О Инженерной школе им. А. Джеймса Кларка

Инженерная школа им. А. Джеймса Кларка Университета Мэриленда — ведущая программа, входящая в число 20 лучших в мире. Школа Кларка, расположенная всего в нескольких милях от Вашингтона, округ Колумбия, находится в центре созвездия высокотехнологичных компаний и федеральных лабораторий, предлагая студентам и преподавателям доступ к уникальным профессиональным возможностям.