Можно ли в аккумуляторе менять электролит: Как заменить электролит в аккумуляторе автомобиля: уровень, плотность, необходимые инструменты

Как произвести замену электролита в аккумуляторе авто

Каждый автолюбитель знает, насколько важной для автомобиля является нормальная и правильная работа машинного аккумулятора. Но далеко не каждому известно, как уберечь его от преждевременного износа, а тем более как попытаться его восстановить. Если вы заметили, что ваш автомобильный аккумулятор очень часто начал разряжаться и подзарядки не приносят никакого результата, то это значит, что пришло время его реанимировать – залить новый электролит. На самом деле это не должно вас пугать, так как заменить электролит в АКБ можно самостоятельно. Замена электролита в аккумуляторе представляет собой довольно трудоемкое задание, которое, в первую очередь, требует повышенной безопасности.

Содержание статьи

Случаи замены электролита

Замена электролита в аккумуляторе чаще всего необходима:

• когда плотность электролита в акб гораздо ниже, чем положено и она не повышается при подзарядке;
• когда уровень электролита в акб не соответствует норме;
• в том случае, когда у водителя нет возможности приобрести новую батарею для авто;
• когда автомобильному аккумулятору не более трех лет;
• с целью получения опыта.

Во всех остальных случаях желательно приобрести новую батарею.

Что понадобиться?

Прежде чем проводить замену, необходимо провести некоторые подготовительные работы.

Чтобы замена прошла с максимальной безопасностью для вас, необходимо приобрести некоторые материалы и инструменты.
Итак, вам необходимо: аэрометр – устройство для замера плотности жидкости в АКБ, специальный стаканчик с мерной шкалой, новый электролит, клизма или спринцовка, дистиллированная вода, сода пищевая в жидком виде, кислота для аккумуляторов, паяльник и дрель.

После приобретения инструмента нужно провести ряд подготовительных работ. Первым делом необходимо узнать его плотность. Нормальная плотность электролита в акб должна быть в диапазоне 1,25-1,28 г/см3. Замеры необходимо проводить при комнатной температуре (+22º С). Нужно быть максимально осторожным, так как можно повредить себя кислотой, поэтому необходимо защитить руки и надеть защитные очки.

Так же вам нужно знать важную вещь, что кислоту нужно добавлять в воду, а не наоборот.

В противном случае начнется химическая реакция, в результате которой выделится большое количество тепла и пара, а кислотные ожоги вам ни к чему. Категорически запрещено переворачивать автомобильный аккумулятор при наличии в нем рабочих электролитов, так как слабые пластины могут осыпаться, а это, в свою очередь, приведет к короткому замыканию. Заранее нужно подготовить емкость для слива старого и емкость с новым электролитом.

Инструкция замены

Конечно же, первым делом необходимо снять автомобильный аккумулятор с автомобиля при помощи ключа. Что бы работать с ним было приятнее, очистите его поверхность от пыли и грязи.

Замена электролита в аккумуляторе производится при комнатной температуре. Когда такое условие создано, можно приступать к процессу замены электролита. Снимаются крышки с банок, которые являются вместилищем для электролита, чтобы его слить. Замена происходит при помощи резиновой груши, которая является очень удобным средством для удаления электролита из банок. Здесь все просто: сдавили грушу, опустили ее носик в банку и отпустили грушу. Таким образом она всасывает в себя отработанный материал. И такие действия выполняются, пока весь отработанный материал не будет удален. Важно придерживаться правил безопасности. Не допускайте попадания капель жидкости на открытые участки тела.

После того, как банки очищены, их необходимо промыть с помощью дистиллированной воды. Мыть нужно тщательно, чтобы удалить оставшийся старый электролит, можно даже немного потрясти аккумулятор. После обработки водой в середину банок засыпается пищевая сода, которая находится там на протяжении трех часов и потом сливается. Следующим веществом для обработки является раствор поваренной соли, которым заполняют банки на час. После того, как раствор удалили, можно считать, что банки чистые.

Берем новый электролит и заполняем им банки по определенный уровень, при этом используем воронку. Теперь необходимо подождать некоторое время, пока с батарей не удалиться воздух. Потом добавить специальные присадки, которые удалят излишек сульфатов. Этот процесс удаления длиться около двух дней, поэтому лучше не торопиться приступать к следующему действию. Следующее, что необходимо сделать – это зарядить и разрядить аккумулятор при помощи зарядного устройства. Ток, подаваемый на заряд, должен быть не более 0.1 ампера. Полная зарядка будет тогда, когда напряжение покажет 2.4 вольта на каждой секции.

После этого нужно батарею разрядить и потом снова зарядить. Таким образом делается специальный прогон аккумулятора для того, чтобы восстановить оптимальную емкость. В том случае, когда батарея неразборная, применяется вышеупомянутая дрель. Необходимо ею просверлить отверстия в банках, чтобы слить электролит. Пластмасса нужна для заваривания этих отверстий при помощи горелки. Замена электролита в аккумуляторе на этом завершается. Теперь ваш аккумулятор работает как новенький, но нельзя сказать точно, сколько лет он сможет проработать еще.

Видео “Как заправить аккумулятор электролитом”

На видео показан процесс заправки аккумулятора.

Пять способов оживить мертвый аккумулятор в мороз — Российская газета

Многие не вспоминают о том, что аккумулятор их автомобиля уже не первой свежести, пока не ударят по-настоящему сильные морозы. Между тем не зря говорят — «готовь сани летом»: перед началом зимы стоит обновить старую АКБ. Однако если вы не сделали это и в итоге не завели машину, можно воспользоваться следующими приемами оживления проблемной батареи.

Добавить кислоты

В сильные морозы аккумулятор разряжается гораздо быстрее, чем при плюсовых температурах и небольшом минусе, что связано с увеличением вязкости электролита.

Как следствие, снижается отдаваемый батареей ток, и АКБ может не справиться с тем, чтобы провернуть стартер и коленвал двигателя. А когда указатель термометра приближается к отметке -40 градусов, электролит может и вовсе затвердеть или кристаллизоваться.

Соответственно, в качестве «антикризисной» меры для обслуживаемых АКБ можно рекомендовать повышение соотношения кислоты с водой, которое в стандарте составляет примерно 35% к 65%.

Увеличив пропорцию кислоты, мы снизим порог замерзания электролита до -50 и -60 °C. Однако такое решение будет актуальным в основном для северных регионов страны. Фактически такой долив кислоты — временная мера. Дело в том, что «обезвоживание» провоцирует разъедание пластин. Поэтому после потепления измерьте плотность состава ареометром (денсиметром) и верните пропорцию вода-кислота к норме.

Отогреваем правильно

При резком, а тем более экстремальном похолодании, особенно если АКБ старая, имеет смысл провести процедуры ее отогрева даже прежде, чем вы попытаетесь запустить мотор.

В Сети популярен следующий совет — перед включением зажигания включить ненадолго дальний свет, магнитолу и другие потребители энергии. Однако такой способ может «взбодрить» разве что новенький аккумулятор, который с большой степенью вероятности запустит мотор без всяких допингов. Старую же АКБ такая метода может просто-напросто «умертвить».

Поэтому обеспечить гарантированный запуск могут следующие два способа. Первый — использовать «автозапуск» ночью (за отсутствием такой опции — встаем ночью и прогреваем двигатель).

Второй — снимаем АКБ и уносим ее на ночь домой для того, чтобы поутру теплый «аккум» выдал максимальный ток. Если вы не сделали ни того, ни другого, придется отогревать уже замерзшую батарею. Для этого снимаем ее, относим домой или в гараж и ставим в тазик с теплой водой. Как вариант — размещаем АКБ у батареи или укутываем покрывалом и греем феном, периодически меняя направления потока. Примерно час таких манипуляций, электролит отогреется, и АКБ сможет выдать ток, необходимый для пуска мотора.

Прикуривание

«Прикуривания» от аккумулятора другого автомобиля — известный способ оживить подсевшую батарею. Однако минус такого способа состоит в том, что он опасен для современных автомобилей с чувствительной электроникой. Если вы все же решились на «прикуривание», придерживайтесь следующих правил.

«Донором» должна быть машины с такой же емкостью батареи или больше. Мотор, зажигание и все электроприборы «донора» должны быть выключены. Зажигание и электроприборы реципиента должны быть выключены.

Алгоритм «прикуривания» должен быть следующим — сначала «плюсовой» провод донорской батареи подаем к «плюсовой» клемме АКБ неисправного автомобиля. Минусовой провод соответственно сажаем на кузов или неокрашенные части двигателя прикуриваемого авто¬мобиля. Применять только исправные провода с сечением не менее 16 мм, выдерживающие пусковой ток не менее 150 А.

Сетевое зарядное устройство

В последнее время стали популярны так называемые «бустеры» или «джамп стартеры» — портативные пусковые аккумуляторы, которые, как обещают их производители, обеспечат надежный старт двигателя даже при полностью севшей батарее.

Самые компактные бустеры напоминают обычный пауэрбанк большой емкости и слоты для подсоединения зажимов-«крокодилов» с проводами.

Алгоритм использования чрезвычайно прост — цепляем зажимы к клеммам аккумулятора, соблюдая полярность и пытаемся завести мотор. При этом не превышайте длительность прокрутки стартера (не более 10 секунд) и рассчитывайте на не более, чем 5 попыток.

Помните о том, что бюджетные модели бустеров могут запускать двигатель, если аккумулятор еще «живой» (при повороте ключа загорается «приборка»). Более дорогие модели могут реанимировать даже «мертвые» АКБ, но количество попыток придется ограничить двумя-тремя. Наконец, если у вас есть запасная аккумуляторная батарея, то в качестве бустера можно использовать ее. Также можно попросту поменять аккумулятор на работоспособный.

Завести с «толкача» или буксира

Такой экстренный метод лучше использовать только в машинах с механическими коробками передач и роботизированными коробками с одним сцеплением. Ведь смазка АКПП происходит лишь когда двигатель уже работает, а при старте на сухую конструктив «автоматов» будет страдать.

Необходимо также ровное, не занесенное снегом место, лучше всего — с небольшим уклоном вниз. Еще одно условие — аккумулятор должен иметь остатки заряда для питания бортовой электроники и бензонасоса.

Теперь действуем по следующему алгоритму. Включаем зажигание, переходим на нейтральную передачу и даем команду «бурлакам». Когда автомобиль тронется и слегка разгонится, следует быстро выжать сцепление и перейти на вторую передачу. Затем отпускаем педаль сцепления, после чего мотор должен завестись. Если же в вашем распоряжении имеется буксир, задача облегчается. Цепляем машину за трос к другому автомобилю, включаем зажигание, выжимаем и удерживаем сцепление и включаем третью передачу. Когда вас разогнали до 20-30 км/ч, плавно отпускаем сцепление и следим за моментом запуска мотора.

срок службы и порядок замены аккумуляторных батарей ИБП

Содержание

Правила замены аккумуляторов в ИБП

Аккумуляторная батарея ИБП и срок её службы

Аккумуляторная батарея – ключевой элемент любой системы бесперебойного электропитания. Именно от аккумулятора зависит длительность автономной работы ИБП и надёжность функционирования подключенных электроприборов в период отключения электроэнергии.

Внимание!
Своевременная замена аккумуляторных батарей является залогом надежной работы системы электропитания.

Аккумуляторная батарея, даже встроенная в корпус ИБП, является расходным материалом, так как она в большей степени по сравнению с другими элементами системы бесперебойного питания подвержена влиянию эксплуатационных факторов и, соответственно, износу.

Как правило, для источников бесперебойного питания применяются герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с технологией AGM (Absorbed Glass Mаt – абсорбированное стекловолокно). Их отличие от батарей других типов заключается в том, что электролит внутри аккумулятора содержится в абсорбированном стекловолокне. Кроме того, часто на корпусе таких батарей предусмотрены клапаны VRLA (Valve Regulated Lead Acid – кислотный регулировочный клапан), исключающие взрыв аккумулятора во время зарядки в следствие избыточного давления при выделении водорода (о других типах аккумуляторных батарей можно прочитать в статье «Аккумуляторы для ИБП: основные типы»).

Свинцово-кислотные аккумуляторы для ИБП имеют ряд преимуществ: малый саморазряд, большое количество циклов заряда-разряда и отсутствие эффекта «памяти», при котором из-за нарушения режима зарядки снижается емкость батареи. Срок службы таких аккумуляторных батарей составляет в среднем 7 лет. Отметим, что в моделях ИБП производства ГК «Штиль» используются аккумуляторы линейки «Long Life», которые рассчитаны на работу до 12 лет. Однако заранее определить точный срок службы батареи довольно сложно, поскольку он зависит от условий эксплуатации и функционала самого ИБП. Перечислим основные факторы, влияющие на длительность работы аккумуляторных батарей:

Факторы	Описание
Температура окружающей среды	Считается, что для оптимальной работы аккумуляторов ИБП температура помещения, в котором установлено устройство, должна составлять 25°C. Любые отклонения температуры будут ухудшать производительность батареи: снижать емкость и срок службы.
Цикл заряда/разряда	Разряд аккумулятора ИБП происходит в момент автономного питания нагрузки. Когда в сети появляется напряжение, батарея начинается заряжаться. При каждом таком цикле заряда/разряда ресурс батареи постепенно истощается, и её ёмкость снижается.
Функционал ИБП по управлению работой аккумуляторов	Некоторые модели ИБП оснащены специальным функционалом, который позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей. И чем больше у ИБП таких опций, тем дольше проработают аккумуляторные батареи. Например, источники бесперебойного питания «Штиль» имеют интеллектуальный алгоритм заряда батарей, при котором зарядка сначала выполняется в ускоренном режиме и повышенным напряжением, а затем напряжением постоянной подзарядки. Кроме этого, есть функция термокомпенсации заряда для автоматической коррекции режима подзарядки аккумулятора в зависимости от температуры внешней среды. Также данные ИБП имеют защиту от глубокого» разряда аккумулятора: батарея автоматически отключается при разряде на 80-85%. Дело в том, что разряд ниже данного значения, может привести к частичной потери эксплуатационных качеств аккумулятора или даже к его выходу из строя. Внимание! После «глубокого» разряда далеко не всегда можно вернуть аккумулятор в нормальный режим работы.

Внимание!
Снижение емкости аккумуляторных батарей и, соответственно, сокращение времени автономной работы ИБП не является гарантийным случаем. Поэтому пользователь самостоятельно должен обеспечить необходимые условия работы устройства и максимально снизить негативные влияния эксплуатационных факторов.

Внимание!
Даже при соблюдении рекомендаций по правильной эксплуатации аккумуляторных батарей со временем они все равно потребуют замены.

Как узнать, что аккумулятор пора менять?

Современные модели ИБП способны самостоятельно определять неисправность аккумуляторной батареи, а некоторые – заранее сообщать пользователю о необходимости её замены, предотвращая критическое отключение ответственной нагрузки.

Например, онлайн ИБП от ГК «Штиль» оснащены системой оповещения, которая у моделей до 0,5 кВА сообщает об аварии батареи посредством светодиодного индикатора, а у моделей от 0,5 кВА формирует выводимое на ЖК-дисплее текстовое сообщение, информирующее о необходимости заменить батарею.

При возникновении необходимости в замене аккумуляторных батарей, следует либо обратиться за помощью в специализированный сервис, либо поменять аккумуляторы самостоятельно, но только если модель ИБП допускает замену батарей силами пользователя.

Замена аккумулятора ИБП

Сегодня на рынке систем бесперебойного питания встречаются как ИБП со встроенными аккумуляторами, так и приборы, имеющие внешнюю батарею. Понятно, что расположение аккумулятора влияет на сложность его замены. Если в первом варианте потребуется частичная или полная разборка устройства (зависит от модели), то во втором – нужно лишь соблюсти правильную последовательность разъединения/соединения батареи или группы батарей с ИБП.

Внимание!
Самостоятельная замена аккумуляторов, даже если они вынесены за корпус ИБП, является весьма опасным мероприятием, сопряжённым с риском повреждения батареи или источника бесперебойного питания, а также с риском поражения электрическим током.

Именно поэтому многие производители ИБП настаивают на том, чтобы замена аккумуляторов осуществлялась только квалифицированным персоналом, который имеет соответствующий допуск к этому виду работ (о том, почему не следует менять аккумуляторные батареи самостоятельно можно прочитать в нашей статье «Подключение аккумуляторных батарей к ИБП»).

Хотя встречаются и исключения. Например, в линейке онлайн ИБП «Штиль» предусмотрено несколько моделей, в которых допускается самостоятельная замена аккумуляторов – это ST250 и SW250, а также изделия серии STR. Расскажем подробнее о том, как выполняется замена аккумуляторных батарей в этих устройствах.

Замена аккумулятора в ИБП ST250 и SW250

Модели ST250 и SW250 представляют собой источники бесперебойного питания мощностью до 250 ВА/225 Вт и предназначены для бесперебойного электропитания и защиты от повышенного или пониженного сетевого напряжения газовых котлов и циркуляционных насосов, аудиоаппаратуры и персональных компьютеров.

В их конструкции предусмотрен специальный отделённый от силовой части отсек, в который устанавливается одна батарея 12 В ёмкостью от 17 до 100 Ач (конкретное значение ёмкости зависит от модели ИБП).

Процесс замены аккумулятора максимально прост и удобен: он предполагает демонтаж передней панели (в SW250) или крышки батарейного отсека (в ST250) и отключение/подключение батарейных проводов.

Замена аккумулятора в ИБП серии STR

ИБП серии STR представлены моделями STR1101SL, STR1102SL и STR1103SL универсального исполнения мощностью от до 1000 ВА /900 Вт до 3000 ВА /2700 Вт. Устройства предназначены для обеспечения бесперебойного и качественного электропитания серверов, автоматизированных систем управления, систем безопасности, ответственных бытовых приборов и др.

В ИБП используются встроенные батареи 12 В ёмкостью 5 или 9 Ач (в зависимости от модели ИБП). Они установлены в специальном выдвигающемся отсеке, который в случае замены необходимо просто отсоединить от ИБП и извлечь из внутреннего слота.

Важно отметить, что в данных устройствах есть функция «горячей» замены, позволяющая осуществлять замену аккумуляторов, не отключая ИБП от сети и не обесточивая нагрузку.

Внимание!
Если вы решились на самостоятельную замену аккумуляторов в ИБП, то внимательно изучите руководство по эксплуатации на изделие. При возникновении любых вопросов рекомендуем проконсультироваться со специалистом!

Правила замены аккумуляторов в ИБП

Ниже приведены важные правила замены батарей в ИБП. Они требуют неукоснительного соблюдения!

Правило	Описание
Только одинаковые аккумуляторы	Используйте при замене только батареи аналогичные батареям, изначально установленным в устройстве на предприятии-изготовителе. При покупке новой аккумуляторной батареи важно обращать внимание на дату её производства. Рекомендуется избегать изделий с выпуска которых прошло более года, так как, чем дольше аккумулятор находится в разряженном состоянии, например, на складе магазина, тем сложнее восстановить его эксплуатационный ресурс.
Каждое действие по инструкции	Всегда четко следуйте каждому пункту руководства по эксплуатации ИБП в части требований безопасности и порядка действий при замене аккумуляторов. «Шаг в сторону» или невыполнение какого-либо из пунктов чревато серьезными последствиями.
Полное обесточивание ИБП	Выполняйте демонтаж/монтаж аккумуляторов только при отсутствии соединения ИБП с питающей сетью переменного тока и при полном отключении ИБП (кроме моделей, в которых допускается «горячая» замена).
Недопустимость короткого замыкания	Не допускайте соприкосновения плюсового и минусового выводов аккумулятора и четко соблюдайте полярность подключения каждого провода.
Недопустимость механического повреждения	Не допускайте падения аккумуляторных батарей или механического воздействия на их корпус. Чтобы этого не случилось заранее подготовьте рабочее место таким образом, чтобы процесс замены был максимально удобным.
Только диэлектрические инструменты	Используйте в работе только диэлектрические инструменты и перчатки.
Плотная затяжка	Затягивайте болты таким образом, чтобы клеммы прижимались плотно к контактам на аккумуляторе. Рекомендуется убедиться, что момент затяжки зажимов соответствует установленным для данной батареи нормам.
Правильная утилизация	Выработавшие ресурс батареи остаются источником повышенной опасности (в первую очередь – токсичной). Выкидывать их, как обычный бытовой мусор, нельзя!

Замена электролита в аккумуляторе: правильный подход

В наши дни производители автомобильных товаров получают большую прибыль, благодаря продаже акб необслуживаемого типа. Источник питания в стандартном режиме способен эксплуатироваться в течение 5 – и лет, но что делать, если ваша батарея стала работать не корректно уже после года эксплуатации?

Содержание

Замена электролита в аккумуляторе – это верный способ не тратить лишние денежные средства на покупку нового источника питания.

Данная процедура относится к самому сложному классу сервисного обслуживания, поэтому стоит описать весь процесс более подробно.

Электролит и расходные материалы для его замены или долива

Как правило, электролитной жидкостью оснащаются стандартные свинцово – кислотные акб. Внутри этих батарей содержится раствор серной кислоты и чистая (дистиллированная) вода. В результате их взаимодействия между собой постоянно происходят химические реакции, благодаря которым батарея может заряжаться и хранить электрическую энергию определенное количество времени.

Замене или доливу данной жидкости подвержены обычно батареи, которые уже давно находятся в эксплуатации. О том, как поменять электролит в аккумуляторе и как завести машину, если сел аккумулятор будет подробно описано в данном тексте.

Для этого также придется обзавестись следующими приборами:

• Понадобится зарядное устройство для автомобильной батареи с напряжением в 12 вольт.
• Аэрометр (приспособление для замера плотности электролита).
• Обычная воронка (для облегчения процесса залива новой жидкости).
• Основными расходными материалами будут являться дистиллированная вода и раствор серной кислоты (при желании можно приобрести уже готовую смесь).

Можно ли доливать дистиллированную воду в батарею?

В процессе эксплуатации источника электрического тока вода, которая является одной из составляющих электролита, будет постепенно распадаться на водород и кислород. В результате воду придется доливать. Как правильно это сделать?

Необходимо хорошо протереть верхнюю часть акб от загрязнений и визуально определить уровень электролита в каждой банке. Далее тонкой струей следует не спеша долить определенное количество жидкости до тех пор, пока пластины батареи не скроются под ней.

После доливки следует измерить плотность получившегося раствора. По прошествии суток она должна соответствовать цифре 1,28 – 1,29 грамм на кубический сантиметр.

В необслуживаемые аккумуляторы воду можно доливать с помощью стандартного шприца и иголки.

Пошаговая инструкция по замене электролита

1. Перед заливкой нового электролита, необходимо тщательно промыть внутреннюю часть источника питания водой (дистиллированной), чтобы удалить лишнюю грязь. Как промыть правильно? Для этого процедуру желательно проделать несколько раз и дополнительно очистить места контактов с клеммами (доливать воду можно тоже, используя воронку и только небольшой струйкой).
2. Далее нужно взять подготовленный раствор электролита и с помощью воронки не спеша залить в каждую банку аккумуляторной батареи. Заливать нужно очень аккуратно для того, чтобы избежать попадания кислоты на поверхность кожи и дальнейших химических ожогов. Стоит отметить, что плотность электролита должна составлять 1,28 грамм на кубический см, также в него можно добавить различные полезные присадки (например, для расщепления сульфатов). После заливки должно пройти не менее 4 – ех суток, в течение этого времени из акб полностью выходит воздух и растворяются добавленные присадки.
3. Следующим шагом будет процесс зарядки. Нужно будет извлечь пробки с горловин всех банок батареи и подключить зарядное устройство. Стоит напомнить о том, как правильно подключать «зарядку». Сначала устройство подключают к источнику питания и только затем к сети! Стандартные акб имеют обычно емкость в 60 а/ч. Вся процедура зарядки должна происходить поэтапно, в режиме «зарядка – разрядка». Сила тока должна составить 0,1 ампер. Напряжение на контактах с клеммами, равное 14 вольт, будет являться показателем полного заряда автомобильного источника питания.
4. После того, как будет достигнуто номинальное напряжение, силу тока нужно уменьшить в 2 раза.
5. Разряжать батарею следует силой тока в 0,5 до показателя напряжения, равного 10 вольтам. Процедуру разрядки и последующей зарядки производят до тех пор, пока показатель емкости будет равен или больше 4 а/ч.

Стоит отметить, что аккумуляторную батарею, бывшую в употреблении, можно обменять на новую, немного доплатив. Обычно такая услуга доступна у большинства продавцов автомобильных товаров.

В данной статье были подробно описаны ответы на вопросы: как заменить электролит в аккумуляторе? Как долить дистиллированную воду в аккумулятор? Каждому автолюбителю будет полезна эта информация, ведь своевременное проведение этих процедур поможет сэкономить деньги.

С уважением, Максим Марков!

VARTA Automotive | Конструкция грузового аккумулятора VARTA® ProMotive EFB

С момента появления на рынке в 2014 году аккумулятор VARTA® ProMotive EFB задал новый стандарт мощности для батарей с жидким электролитом. 
В современных грузовиках для междугородных перевозок множество электроприборов и, как следствие, повышение глубины разряда представляют собой нелегкую задачу для стандартных аккумуляторов с жидким электролитом.
Причиной тому расслоение кислоты, которое происходит в любом аккумуляторе такого типа.  

Почему расслоение электролита – это проблема?

Феномен расслоения кислоты проявляется всегда при регулярном разряде и заряде аккумулятора с жидким электролитом. Чем глубже разряд аккумулятора, тем быстрее расслоение кислоты превратится в проблему. Но в долгосрочной перспективе к расслоению приводят также многократные плоские циклы или глубокий разряд батареи. Речь идет о неравномерном распределении плотности кислоты в пределах одного элемента. Кислота высокой концентрации собирается в нижней части элемента. Электролит низкой концентрации остается в верхней части. Это приводит к четырем нежелательным эффектам:

1. Высокая концентрация кислоты в нижней части элемента негативно воздействует на активную массу аккумулятора и свинцовую решетку. Это сокращает срок службы аккумулятора.

2. Из-за расслоения электролита возрастает напряжение холостого хода, вследствие чего система управления аккумулятора ошибочно предполагает более высокую заряженность. Это может привести к тому, что из-за неправильно выбранного профиля работы системы управления (BMS) нагрузка на аккумулятор возрастет, и он выйдет из строя раньше времени.

3. Из-за повышенного напряжения холостого хода стремительно падает прием заряда, что может привести к недозаряду и в результате к преждевременному выходу аккумулятора из строя.

4. Из-за разной плотности электролита на пластинах некоторых элементов начинается внутренний процесс перезаряда. В результате часть активной массы безвозвратно повреждается сульфатацией и становится бесполезной, причем объем этой массы постоянно растет. Из-за этого, во-первых, снижается доступная емкость, а, во-вторых, резко ухудшается способность аккумулятора к холодному пуску двигателя.

Все четыре пункта ведут к преждевременному выходу аккумулятора из строя и, таким образом, увеличивают затраты на техобслуживание, так как аккумулятор приходится чаще менять.

Аккумулятор VARTA ProMotive EFB – революционное решение 

Наши инженеры решили проблему расслоения электролита, создав запатентованный перемешивающий элемент. Этот элемент находится на стенке каждой банки и использует естественные движения автомобиля для перемешивания кислоты.

Так как перемешивающий элемент не содержит подвижных деталей, об износе можно забыть. Циркуляция электролита достигается исключительно за счет поворотов, процессов ускорения и торможения и вибрации автомобиля. Благодаря этому жидкий электролит внутри банки находится в постоянном движении. За счет специальной конструкции перемешивающий элемент в аккумуляторе VARTA ProMotive EFB использует два базовых физических принципа (ссылка на статьи в Википедии 1: Сообщающиеся сосуды 2: Закон Бернулли) для создания турбулентного потока внутри каждой банки. В течение всей поездки этот поток обеспечивает постоянную циркуляцию, поэтому в процессе зарядки от генератора электролит не расслаивается. Как показывает практика, в обычных батареях, не имеющих перемешивающего элемента, естественного движения кислоты недостаточно для предотвращения расслоения.

Эффективность аккумуляторов VARTA ProMotive EFB многократно подтверждена

Разнообразные лабораторные и полевые испытания подтвердили, что VARTA ProMotive EFB в состоянии удовлетворить гораздо более высокие требования по сравнению с обычными аккумуляторами с жидким электролитом, благодаря чему срок службы аккумулятора в автомобиле значительно увеличивается. Помимо этого, положительный резонанс среди наших OEM-заказчиков, а также результаты независимых тестов и обзоров доказывают, что, создав EFB для грузовиков, мы пополнили свое портфолио эффективным решением, отвечающим требованиям современной индустрии дальней перевозки грузов. Грузовой EFB стал очередным примером инновационного потенциала марки VARTA. Мы разрабатываем актуальные решения для автопарков дня сегодняшнего и завтрашнего. 

Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством и другими способами

Перед тем как купить новый аккумулятор, стоит изучить тему о наиболее распространённых АКБ. Это позволит впоследствии не жалеть о поспешном выборе и со знанием дела приступить к его правильному использованию. В этом материале мы расскажем о том, как правильно заряжать аккумулятор в зависимости от его технических особенностей.

Как определить, что АКБ нуждается в зарядке?

Обычно после установки новой батареи владелец автомобиля забывает о ней. Если АКБ необслуживаемая, то при правильной эксплуатации её хватит на несколько лет исправной работы.

Если не возникает проблем с электропитанием, заряжать АКБ практически не требуется. Если по какой-то причине она разрядится (длительное питание потребителей тока без зарядки, сульфатация пластин от старости и т. п.), то это моментально обернётся невозможностью завести машину.

При более глубоком разряде не будут нормально работать и другие приборы. В этой ситуации нужно, прежде всего, определить степень разряда. Чтобы уметь быстро устанавливать причину, следует запомнить несколько чисел:

• 100% заряду батареи соответствует напряжение 12,7 В;
• при 50 % заряде эта величина составляет 12,2 В;
• о нулевом заряде свидетельствует напряжение ниже 11,7 В.

Ещё точнее можно установить степень разряженности АКБ по уровню плотности электролита, которую определяют ареометром. Правда, этот замер можно сделать только на обслуживаемых моделях, имеющих пробки. Простейшая таблица соответствия, которую можно запомнить, выглядит так:

• 100 % заряду соответствует плотность электролита выше 1,27 г/см³
• 50 % — 1, 20 г/см³
• 0 % — 1,00 г/см³.

С обслуживаемой АКБ нужно обращаться более внимательно. Необходимо периодически (летом — не реже одного раза в неделю) проверять уровень электролита, пополнять банки дистиллированной водой, нейтрализовать щелочным раствором (соды, например) верхнюю панель батареи для предотвращения саморазряда.

Чтобы АКБ любого типа прослужила дольше, нужно контролировать степень разряда и вовремя подзаряжать её. Особое внимание следует уделять кальциевым батареям, плохо переносящим глубокий разряд.

Вопросы, связанные с методикой зарядки АКБ, и ответы на них

Далее мы разберём самые распространённые вопросы, связанные с обслуживанием автомобильных аккумуляторных батарей.

Можно ли заряжать батарею, не снимая её с автомобиля?

Правильно зарядить аккумулятор автомобиля можно и без демонтажа с ТС. Нужно лишь отсоединить обе клеммы от массы и плюсового провода автомобиля. В противном случае могут быть повреждены штатные электроприборы.

Что заряжает лучше — генератор или ЗУ (зарядное устройство)?

Если рассматривать полноту и качество зарядки, то в выигрыше будет зарядное устройство. Оно позволяет управлять параметрами процесса. С помощью ЗУ можно получить наилучшие результаты для АКБ разных типов, сроков эксплуатации и степеней разряда. Зарядным устройством можно зарядить батарею до 100 % её ёмкости, что в ряде случаев недостижимо для генератора.

Однако зарядка АКБ посредством ЗУ требует определённой трудоёмкости, особенно при её демонтаже. Далеко не все автолюбители готовы тратить своё время на такую операцию. По этим причинам наибольшая часть владельцев предпочитает зарядку источника от машинного генератора. Тем более что она осуществляется автоматически и не требует временных и трудовых затрат.

Можно ли заряжать АКБ на морозе?

Такая операция не рекомендуется. Если в электролите образовалась ледяная шуга, то АКБ заряжаться не будет. Ещё хуже, если электролит полностью замёрз. Такое изделие теряет ёмкость и даже после восстановления неспособно крутить стартер.

Зарядка на морозе возможна только в случае крайней необходимости при условии, что электролит находится в жидком (полужидком) состоянии. Зарядить АКБ удастся лишь частично, и процесс будет продолжаться достаточно долго. Сначала ток будет разогревать саму батарею, только потом начнётся её заряд.

Правильно зарядить аккумулятор зарядным устройством можно только в тёплом помещении (температура выше +20 ºС). При этом АКБ необходимо предварительно выдержать в тепле несколько часов, чтобы весь лёд растаял.

Можно ли «прикуривать» от другой машины?

Это вполне допустимо, но с соблюдением некоторых условий:

• двигатель машины-«донора» должен перед «прикуриванием» поработать пять минут на двух тысячах оборотов, чтобы подзарядить свой аккумулятор;
• один из проводов машины-«донора» нужно отсоединить от аккумулятора;
• соблюдая полярность, следует соединить специальными проводами с зажимами плюсовые и минусовые клеммы обоих аккумуляторов;
• недопустимо «прикуривание» без отсоединения аккумулятора «донора» от самой машины, тем более при работающем двигателе «донора».

Невыполнение указанных требований может привести к выходу из строя электроники «донорской» машины. При проведении операции нужно соизмерять энергетические возможности аккумулятора с характеристиками запускаемого им двигателя. В частности, не стоит пытаться заводить двигатель трёхлитрового внедорожника аккумулятором ёмкостью 45 А·ч.

Как заряжать кальциевые батареи

Пластины кальциевых моделей также состоят из свинца, но в него добавляют до 0,1 % кальция. Это делается для снижения электролиза воды, повышения коррозийной стойкости и прочности пластин. Результат — увеличение долговечности АКБ, отдача более высокой мощности.

Сегодня наибольшее распространение у автомобилистов получили именно кальциевые батареи. Их относят к типу «поставил и забыл», производители анонсируют их срок службы не менее пяти лет. Однако, как обстоит дело в реальности, нужно исследовать дополнительно.

Для кальциевых батарей характерен один существенный недостаток, о котором производители не забывают информировать покупателей. Он заключается в том, что кальциевые модели не переносят глубокого разряда. При падении ЭДС до уровня 11,7 В и ниже они полностью разряжаются. Даже после заряда батареи до нормального напряжения часть её ёмкости утрачивается безвозвратно.

Считается, что 2-3 цикла глубокого разряда могут полностью вывести её из эксплуатации. Изготовители рекомендуют раз в месяц проверять напряжение (ЭДС) на клеммах и при необходимости подзаряжать её. Если этого не делать, то срабатывает схема — чем меньше времени уделять батарее, тем чаще её приходится менять.

Мнения специалистов разделяются насчёт того, как правильно заряжать кальциевые батареи. Наиболее крупные поставщики таких АКБ в России — словенские бренды TAB и Topla — констатируют, что напряжение заряда кальциевых батарей не должно превышать 14,8 В. При зарядке от ЗУ нужно устанавливать ток, численно равный десятой части от значения ёмкости (например, 5 А для АКБ ёмкостью 50 А·ч.). Именно 14,8 В (максимум) выдаёт с генератора на батарею регулятор напряжения любого авто.

Напряжением 14,8 В кальциевая батарея заряжается только до 50 % ёмкости. Полную зарядку даёт напряжение 16,1 В, которое на втором этапе нужно подавать на клеммы до тех пор, пока ток не упадёт до величины 0,5 А. С этого момента рекомендуют, не изменяя напряжения, продолжить зарядку в течение двух часов, затем её прекратить. АКБ будет заряжена на 100 % ёмкости.

Аккумулятор также можно считать полностью заряженным, если напряжение на клеммах составляет 12,7 В через 8-12 часов после прекращения зарядки.

Ещё проще заряжать кальциевый аккумулятор специально предназначенным для этого типа АКБ зарядным устройством с программируемыми режимами. В конце цикла устройство попеременно подаёт на батарею напряжение в 16,1 В и в 13,2 В. По мере зарядки длительность импульсов напряжения меняется, результатом становится более быстрое получение 100 % заряда.

Как заряжать гибридные АКБ

Гибридной батарея называется потому, что производится по технологиям малосурьмянистой и кальциевой АКБ одновременно. Одни пластины — это сплав свинца с сурьмой, другие — свинца с кальцием.

Аккумуляторы этого вида получают всё большую популярность. Они не боятся глубокого разряда, отличаются высокими пусковыми токами и доступными ценами. Особых правил зарядки для гибридных АКМ нет. Ток устанавливают в пределах, не превышающих 10-30 % численного значения ёмкости батареи (для АКБ в 50 А·ч ток заряда — 5-15 А). В то же время специалисты считают, что лучше заряжать их током в 2 А. Сигнал того, что устройство заряжено, — напряжение 14,2 В, а ток — 0,3-0,5 А.

Как заряжать гелевые АКБ

Гелевый АКБ — современный вторичный источник, в котором электролит находится в состоянии геля. Он отличается высокой токоотдачей, большим количеством циклов зарядки и минимальным током саморазряда. Гелевый АКБ боится перезаряда — напряжение свыше 15 В для него губительно.

Для зарядки таких аккумуляторов используют обычные ЗУ. Зарядный ток можно устанавливать в пределах 10-30 % от ёмкости АКБ при условии, что напряжение не будет превышать 15 В. Более высокое напряжение приводит к плавлению геля с потерей функциональных свойств.

Информация о том, как правильно заряжать аккумулятор гелевого типа, всегда указана на его корпусе. Эти сведения устанавливают предельные значения напряжения и тока зарядки. Например, напряжение ограничивается диапазоном 14,4–15,0 В, ток — значением 2,1 А. Чтобы избежать превышения напряжения выше 15,0 В, стоит пользоваться электронными зарядными устройствами, автоматически поддерживающими параметры в заданных режимах.

Как заряжать AGM аккумуляторы

Преимуществами аккумуляторов, выполненных по технологии AGM, являются высокие пусковые токи (500-900 А), длительный срок службы (на 3-5 лет больше обычной АКБ) и быстрая зарядка. Сам процесс должен производиться напряжением не выше 15,2 В с силой тока в 10-30 % от значения ёмкости. Для выполнения этих условий лучше пользоваться электронными ЗУ.

Зарядка необслуживаемых АКБ

Они заряжаются так же, как и обслуживаемые, однако, в отличие от последних, в них невозможно отследить уровень электролита. Необслуживаемые АКБ нельзя перезаряжать, поскольку при этом начинается интенсивное газовыделение. Пары электролита сбрасываются через предохранительный клапан, уровень жидкости в банках понижается. Со временем могут обнажиться пластины, что уменьшит ёмкость АКБ.

Чтобы не допустить перезаряда и правильно заряжать новый аккумулятор необслуживаемого типа, нужно уметь точно рассчитывать и соблюдать время заряда. Так, если напряжение на АКБ ёмкостью 60 А·ч перед зарядкой составляет 12,2 В, значит она заряжена на 50 %. Для полного заряда нужно передать ей 30 А·ч ёмкости. Это означает, что током в 6 А её нужно заряжать не более пяти часов.

Технически грамотное обслуживание и правильно выполняемая зарядка аккумуляторной батареи — залог того, что водитель никогда не попадёт в дорожную ситуацию с неработающим двигателем машины, который сложно или невозможно завести.

Мотоциклетные аккумуляторы: особенности, уход, замена

Как гласит народная мудрость, нет худа без добра. Глобальное потепление, с одной стороны,  угрожает экосистеме всей планеты, но увеличивает продолжительность мотосезона – с другой. Из-за ранней в этом году весны мотоциклисты во многих городах России уже спешат отбить лёд с ворот гаражей и выкатить свои мотоциклы под лучи  весеннего солнца.

Пожалуй, самым главным вопросом в начале мотосезона было и остаётся «здоровье» аккумулятора, установленного на вашем мотоцикле. Попробуем разобраться, почему мотоциклисты весной массово покупают новые «батарейки» для своих железных коней, делая немалые выручки мотосалонам и прочим разномастным торговцам мотоциклетными аккумуляторами.

Автомобиль, как известно, возит тело, а мотоцикл – душу. Из-за компактности двухколёсного транспорта на мотоциклы устанавливаются настолько малые по размерам и ёмкости аккумуляторы, насколько это возможно. В этом можно легко убедиться, сравнив количество ампер-часов, указанных в характеристиках среднего автомобильного и мотоциклетного аккумулятора. В сочетании с сезонной эксплуатацией мотоциклов это грозит вашему мотоаккумулятору глубоким разрядом во время зимнего простоя. Чтобы избежать этого, достаточно соблюдать несколько простых и не требующих значительных усилий правил.

При установке мотоцикла на «зимовку» нужно снять аккумулятор. Первое, что следует сделать – полностью зарядить его при помощи зарядного устройства. После этого нужно смазать положительную клемму аккумулятора консистентной смазкой (солидолом или литолом). Если не сделать этого, плюсовая клемма абсорбирует водяной пар из воздуха во время зимнего простоя, что может увеличить саморазряд аккумулятора. Протрите корпус аккумулятора – это также позволит избежать утечек тока. Особенно критично выполнение этой процедуры для обслуживаемых аккумуляторов (как правило — с полупрозрачным  белым корпусом и дренажной трубкой). Обслуживаемые аккумуляторы после окончания сезона нужно протирать слабым водным раствором пищевой соды: для нейтрализации электролита, попавшего на наружную поверхность аккумулятора. Эту процедуру можно повторять и во время сезона, заодно доливая в банки дистиллированную воду взамен H₂O, испарившейся из электролита.

Но вернёмся к зимовке. Хранить аккумулятор лучше в холоде (для полностью заряженного аккумулятора допустимо хранение при температурах до -55 С^о) – при низких температурах уменьшается саморазряд. Раз в месяц аккумулятор нужно подключать к зарядному устройству. Перед зарядкой не забывайте удалять с «плюса» смазку – она не проводит ток. Если же использовать специальную смазку для клемм, проводящую ток, то и этого можно не делать. Не забывайте о подзарядке раз в месяц – любому свинцово-кислотному аккумулятору свойственен саморазряд, а подзарядка позволит избежать критического разряда ниже 10,5 Вольт (для 12-вольтового аккумулятора с шестью банками). Перед открытием сезона возьмите аккумулятор домой на ночь – после 7-9 часов нахождения в комнатной температуре он будет готов к открытию сезона, как и вы.

Однако, как ни ухаживай за аккумулятором, рано или поздно он «кончается», переставая держать заряд и не выдавая большую силу тока в стартерном режиме (при пуске двигателя). Симптомы: стартер перестаёт крутить, из-под седла (там чаще всего устанавливается реле-регулятор) раздаётся характерный треск. Можно попробовать «взбодрить» аккумулятор, произведя несколько циклов разряда и последующего заряда малым током, равным по амперажу одной десятой ёмкости аккумулятора. Это не всегда даёт результат, особенно со старыми аккумуляторами. Плюс не всегда есть время заниматься этим, а нужно заводиться и ехать. Если у вас есть нагрузочная вилка – протестируйте аккумулятор при помощи неё, и если он уже не даёт хорошего стартерного тока, отправляйтесь за новым аккумулятором.

Какой аккумулятор нужно покупать? Лучше отдать предпочтение «батарейкам» известных брендов: Yuasa, Varta, т. п. Как показывает практика, при надлежащем уходе аккумуляторы проверенных марок способны служить по пять-восемь и даже десять лет. А это в итоге даёт существенную экономию. «Мы не настолько богаты, чтобы покупать дешёвые вещи» — помните?

Ну и последнее. Позаботьтесь о вторичной переработке отслужившего своё аккумулятора. Свинец, содержащийся внутри аккумулятора, очень токсичен и способен отравить почву и воду. Не поленитесь и отвезите старую «батарейку» в пункт вторичной переработки. Или, хотя бы, в ближайший мотосервис – они сдадут ваш аккумулятор в переработку за вас.

Удачного и безболезненного для вашего кошелька открытия сезона!

 

 

О компании Аккумуляторы
Гэри Л. Бертран
Профессор химии
Университет Миссури-Ролла
Симуляторы Вернуться к началу

Батарея состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. Каждая ячейка содержит два металлических электрода и как минимум один раствор электролита. (раствор, содержащий ионы, которые могут проводить электричество). Батарея действует посредством электрохимических реакций, называемых окислением и восстановлением.Эти реакции включают обмен электронами между химическими частицами. Если химическое вещество теряет один или несколько электронов, это называется окислением. Противоположный процесс — усиление электронов — называется редукцией.

Окисление происходит на аноде.

Восстановление происходит на катоде.

Если реактивные компоненты электрохимические ячейки контактируют друг с другом, они будут реагируют прямым переносом электронов ( окисление — реакция восстановления) и там невозможно использовать эту энергию для выполнения электрических работ.Большинство из энергия реакции выделяется в виде тепла. Выделяемое тепло тесно связан со стандартным изменением энтальпии (дельта-Н °) реакции.

В большинстве аккумуляторов используются разные материалы. два электрода, так что они хотят реагировать с одним материалом, окисляется, а другой восстанавливается. В ячейке ниже цинк используется для электрода слева (анод), контактирующего с раствором ионов цинка (II), возможно, раствор Цинк Нитрат.Медь используется для электрод справа (Катод) в контакте с раствором, содержащим Медь (II) ионы, возможно Нитрат меди. Сохраняя материалы разделенными, электроны, производимые окисление на аноде может быть использовано для выполнения электрических работ в том виде, в котором они переносятся на катод, где они будут потребляться восстановлением процесс. Количество электромонтажных работ, которые может произвести аккумулятор. тесно связано со стандартным изменением свободной энергии (дельта-G °) реакции.

Однако процесс окисления дает положительный ионов или удаляет отрицательные ионы из раствора на аноде (или это может заменить один ион на более положительный), и процесс восстановления либо удаляет положительные ионы или производит отрицательные ионы в растворе на катод. В результате получаются электрически заряженные растворы, и очень быстро останавливает процесс до того, как будет перенесено измеримое количество электронов.

Должен быть путь для движения ионов между два решения, чтобы электроны непрерывно текли по проводу. Это создает «ионный ток» внутри аккумулятор с катионами (положительно — заряженный ионы) движутся от анода к катоду, а анионы (отрицательно заряженные ионы) движутся от катода к аноду.

Этот путь может быть обеспечен двумя решениями контактируют друг с другом, но это позволяет диффузию всех ионов и довольно быстро «разряжает» аккумулятор.Это распространение может быть замедляется за счет разделения растворов мембраной или пористой пробкой. Все это может привести к «потенциалу жидкого перехода». из-за различной скорости движения катионов и анионов. Соль мост »может использоваться для разделения двух растворов с помощью третьего концентрированного раствор хорошо подобранных катионов и анионов, полностью устраняя «потенциал жидкого перехода». В нескольких корпусов, можно сконструировать батарею так, чтобы оба электрода могли быть помещен в тот же контейнер только с одним раствором.

********************************************** *

Напряжение ячейки может зависеть от многих факторов: материалы электродов, компоненты и концентрации растворов, тип жидкостного перехода, температура и давление. В Напряжение также зависит от электрического тока, протекающего из ячейки. Напряжение (E) и ток (I) связаны с сопротивлением (R) через Закон Ома: E = IR Ток напрямую связан к скорости, с которой электроны прокачиваются через провод и любые сопротивления в цепи.Когда сопротивление понижается до нуля (короткое замыкание), ток увеличивается, а напряжение ячейки уменьшается до нуля. В виде сопротивление увеличивается, ток уменьшается, а напряжение увеличивается к предельному значению. В химии, нас в первую очередь интересует это предельное значение, максимальное напряжение что может доставить электрохимический элемент. Этот максимум напряжение или электрохимический потенциал — это мера максимума электромонтажные работы, которые можно получить от химическая реакция, происходящая внутри клетки, и это может быть связано к свободной энергии Гиббса Изменения, связанные с химической реакцией.

Прежде чем мы закончим обсуждение, обсудим термодинамику. аккумуляторов, нам необходимо учитывать влияние концентрации на напряжение ячейки. Это может быть несколько сложным и запутанным. Мы собираемся избежать этих проблем, сосредоточив внимание на ячейках с очень специфическим тип химической реакции.

********************************************** *

В ячейке выше электроны производятся свинцом. металл окисляется до ионов свинца (II), а ионы меди (II) восстанавливаются к металлической меди.Даже если ионы движутся через границу между в растворах наблюдается увеличение концентрации ионов свинца на слева и уменьшение ионов меди справа. Это вызывает напряжение батареи уменьшится, и в конечном итоге напряжение будет уменьшаются до нуля. Некоторые батареи рассчитаны на перезарядку. заставляя электроны течь назад через ячейку, обращая химическая реакция.

Уравнение Нернста описывает влияние концентраций на максимальное напряжение, которое химический реакция может быть произведена путем соотнесения напряжения со стандартом Электрохимический потенциал (E °).Этот Стандарт Электрохимический потенциал представляет собой максимальное напряжение реакции может производить со всеми компонентами в своем стандарте состояниях или при единичной деятельности.

********************************************** *

Остальная часть этого обсуждения будет касаться с электрохимическими ячейками, не предполагающими изменения концентраций ионов или газов. В этих ячейках Стандарт Электрохимический потенциал можно измерить напрямую.

Один из способов сделать это — использовать металл / металл. Солевые электроды, которые получают путем покрытия металла одним его нерастворимых солей (или оксида), как в Silver / Silver Хлорид, свинец / сульфат свинца или ртуть / ртуть Хлоридные (каломелевые) электроды. Эти обычно являются твердым металлом и твердой солью, хотя в случае ртути металл — чистая жидкость. Электрический контакт обычно осуществляется через платиновый провод, контактирующий с ртуть.

Эта ячейка состоит из свинца / свинца. Сульфатный анод и серебро / сульфат серебра катод, оба в растворе сульфата натрия. Два раствора разделены анионным обменом. мембрана, позволяющая проходить через нее отрицательно заряженным ионам, но положительно заряженные ионы не могут. Напряжение этой ячейки все еще зависит от тока, протекающего от него, и от температуры. Однако при любой фиксированной температуре максимальное напряжение (при очень малом токе) не зависит от концентрации электролита и равна Стандартный электрохимический потенциал для это реакция.

верхняя

Sealed Battery — обзор

2.3.3.1 Безопасность свинцово-кислотных (LA) аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы бывают самых разных конструкций и размеров. Бывают вентилируемые или вентилируемые батареи. Ассортимент продукции варьируется от небольших герметичных аккумуляторов емкостью около 5 Ач (например, используемых для мотоциклов) до крупных вентилируемых промышленных аккумуляторных систем для тяговых целей до 500 Ач. Стационарные аккумуляторы для резервного питания (рис.2.3) могут иметь даже большую мощность. Самым большим рынком для аккумуляторов LA по-прежнему являются автомобильные стартерные аккумуляторы (SLI). На данный момент почти все автомобили: легковые, грузовые, автобусы используют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи SLI для запуска, освещения и зажигания. Аккумулятор LA был ключевым компонентом многих технических усовершенствований автомобильной техники на протяжении более 100 лет.

Рисунок 2.3. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с вентиляцией и аккумуляторная система для стационарного применения.

ООО «Системы аккумуляторных батарей СБС».

Основная общая реакция заряда / разряда в свинцово-кислотных аккумуляторах представлена ​​следующим образом:

PbO2 + Pb + 2h3SO4↔ ← ChargeDischarge → 2PbSO4 + 2h3OE ° = 2,04V

Помимо химического превращения диоксида свинца и металлического свинца в свинец- сульфат, а также серная кислота в качестве электролита участвует во внутренней реакции ячейки. Реакции заряда / разряда вызывают изменение концентрации электролита из-за образования и потребления воды. Паразитные побочные реакции при хранении и особенно при зарядке могут привести к образованию газов кислорода и водорода внутри элемента.Эти побочные реакции особенно выражены при повышении напряжения. Высокие реакционные перенапряжения участвующих электрохимических реакций заставляют свинцово-кислотные батареи работать в более широком диапазоне напряжений, чем ожидается из нормального диапазона стабильности электролитов на водной основе. Однако загрязнение металлическими примесями может снизить эти перенапряжения и привести к преждевременному выделению газа, создавая критическую газовую атмосферу [2,3,6,18].

Конструкция аккумулятора и внутренняя конструкция во многом зависят от конкретного применения, для которого они предназначены.Почти во всех батареях LA используются элементы призматической формы с плоскими или трубчатыми электродами внутри. Корпус батареи изготовлен из специального пластика, который должен быть химически совместим с кислотным электролитом. Благодаря использованию пластмассовых материалов (в основном полипропилена) корпус батареи электрически изолирован от электродной системы. В вентилируемые системы, используемые, например, для резервного питания, можно пополнять воду, компенсируя потери при побочных реакциях разложения воды.

Технический прогресс в конструкции аккумуляторных батарей и доступность новых материалов позволили реализовать полностью необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные системы [1,3]. Потери воды из-за газовыделения электрода и из-за коррозии могут быть уменьшены до очень низких показателей. Предотвращение расслоения электролита благодаря использованию абсорбционных сепараторов из стекломата (AGM-батареи) или гелеобразного электролита привело к появлению продуктов с улучшенной циклической способностью и высоким уровнем безопасности и надежности.

Тем не менее, потенциальный риск попадания водорода — это общая проблема, с которой сталкиваются свинцово-кислотные и другие системы аккумуляторных батарей на водной основе. В частности, в батареях с недостаточной вентиляцией могут накапливаться критические газовые смеси. Электрическая искра, например, вызванная электрическим разрядом, может привести к взрыву газовой смеси. Большинство таких опасных событий было зарегистрировано от автомобильных аккумуляторов SLI, в основном при непрофессиональном обращении. Внедрение устройств пламегасителя значительно снизило риск таких событий.

Короткое замыкание : Как внутренние, так и внешние электрические короткие замыкания приводят к высвобождению энергии внутри батареи. Химически накопленная энергия преобразуется в тепловую энергию, которая распространяется по компонентам, из которых состоит аккумулятор. Результирующее повышение температуры зависит от количества выделяемой энергии и от теплоемкости батареи и ее компонентов. Если достигается температура кипения электролита (примерно 110 ° C), начинается испарение электролита.В системах с регулируемым клапаном испаряющаяся вода приводит к повышению давления и, наконец, к срабатыванию предохранительных клапанов. Выходящий водяной пар обычно также несет кислотные аэрозоли из серного электролита. Кислотные аэрозоли вместе с горячей парообразной водой представляют опасность для здоровья лиц, причастных к происшествию.

Из-за их относительно низкого удельного энергосодержания (примерно 40 Вт · ч кг ^-1 макс.) Количество выделяемой энергии ограничено.Высокая теплоемкость компонентов внутри корпуса батареи (0,2–0,3 Втч кг ^–1 K ^–1 ) и энтальпия испарения электролита (> 628 Втч кг ^–1 ) обычно поглощают случайно выделяемую энергию, таким образом, сохраняя тепловые эффекты и их последствия для безопасности в ограниченном диапазоне.

Механическое злоупотребление : В зависимости от конкретных обстоятельств механические происшествия или механическое повреждение батарей LA могут привести к опасностям с разной степенью серьезности.Простое механическое разрушение корпуса может привести к утечке электролита. Однако в современных батареях VRLA с недостатком электролита риск большой утечки электролита сводится к минимуму. Как уже упоминалось в разделе 2.3.2, серная кислота является очень опасным веществом при любом контакте с кожей. В худших случаях даже частицы свинца могут вылететь из батарейного отсека, что затем превратит событие в экологическую проблему. Наиболее критичным событием с точки зрения безопасности является сильное механическое разрушение пакета электродов.Может возникнуть сильное короткое замыкание, что приведет к сценарию, описанному уже в предыдущем разделе.

Термическое нарушение : Хранение при высоких температурах является общей проблемой из-за увеличения коррозии компонентов батареи. С механической точки зрения компоненты обычно очень стабильны и надежны до температуры прибл. 110 ° C, при котором электролит начинает испарять воду. Высокая энтальпия испарения электролита обеспечивает стабилизацию температуры в течение определенного периода времени до тех пор, пока электролит не истощится.

При зарядке постоянным напряжением свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (VRLA), особенно после старения и потери воды, существует риск теплового разгона. Облегченный перенос кислорода через сепаратор и жидкую пленку на отрицательном электроде может усилить экзотермические процессы восстановления кислорода на отрицательном электроде. Вызванная таким образом деполяризация отрицательного электрода, в свою очередь, приводит к дальнейшему увеличению скорости генерации кислорода на положительном электроде с неконтролируемым нагревом, как следствие [3,20,25].Следует отметить, что тепловой разгон в батареях VRLA обычно происходит гораздо менее интенсивно, чем это происходит в системах на основе литий-ионных аккумуляторов.

Перезаряд, переразряд и реверсирование : Свинцово-кислотный аккумулятор имеет большое преимущество перед другими системами аккумуляторных батарей из-за того, что обе полярности состоят из компонентов свинца (свинец, диоксид свинца, сульфат свинца), которые заряжаются и разряда могут быть преобразованы друг в друга. Таким образом, по конструкции и компоновке свинцово-кислотные батареи обеспечивают определенную устойчивость к перезарядке, а также к обратному току без побочных реакций, ведущих к разложению электролита и выделению газов.Однако, если электрическая энергия больше не может использоваться для процессов электрохимического преобразования, начинается разложение воды на водород и кислород.

В вентилируемых системах свинцово-кислотных аккумуляторов, не требующих обслуживания. Газы, выделяющиеся при разложении воды, уходят через предусмотренную вентиляционную систему. Соответствующая вентиляция заботится о том, чтобы газы быстро удалялись и не накапливались до критического уровня. Это очень важно для исключения опасности взрыва. Вентилируемые аккумуляторные системы позволяют пополнять разложившуюся и потерянную воду через регулярные интервалы обслуживания для сохранения работоспособности аккумуляторных батарей.Электроды должны быть полностью покрыты электролитом для длительного срока службы и безопасности.

В системах VRLA (например, типа AGM) с ограничивающей емкостью положительного электрода кислород, выделяющийся с этой полярностью при избыточном заряде, мигрирует через волокнистый сепаратор с недостатком электролита к отрицательному противоэлектроду, где он рекомбинируется с водой. Этот механизм обычно работает только до ограниченной скорости перезарядки. Если токи выше, чем указано, давление газа внутри корпуса батареи повысится, и газы, наконец, выйдут через активированный предохранительный клапан.При чрезмерной перезарядке может образоваться даже взрывоопасная смесь водорода и кислорода.

5 новых аккумуляторных технологий, которые изменят будущее | Новости и аналитика

Давайте взглянем на несколько:

1. Литий-вольфрамовые батареи NanoBolt

Работая над анодными материалами для аккумуляторов, исследователи из N1 Technologies, Inc. добавили вольфрамовые и углеродные многослойные нанотрубки, которые связываются с медной анодной подложкой и создают сетчатую наноструктуру.Это образует огромную поверхность, к которой можно прикрепить большее количество ионов во время циклов зарядки и разрядки. Это ускоряет перезарядку литиево-вольфрамового аккумулятора NanoBolt, а также сохраняет больше энергии.

Нанотрубки

можно разрезать на размер для использования в любой конструкции литиевой батареи.

Источник: http://nanoboltbattery.com/

2. Цинк-марганцевые оксидные батареи

Как на самом деле работает аккумулятор? Исследуя общепринятые предположения, команда из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США обнаружила неожиданную реакцию химического превращения в цинко-марганцевой батарее.Если этот процесс можно контролировать, он может увеличить плотность энергии в обычных батареях без увеличения стоимости. Это делает цинк-марганцево-оксидные батареи возможной альтернативой литий-ионным и свинцово-кислотным батареям, особенно для крупномасштабного накопления энергии для поддержки национальной электросети.

Источник: www.pnnl.gov

3. Кремнийорганические батареи с электролитом

Проблема с литиевыми батареями заключается в опасности возгорания или взрыва электролита.В поисках чего-то более безопасного, чем система растворителей на основе карбоната в литий-ионных батареях, профессора химии Университета Висконсона в Мэдисоне Роберт Хамерс и Роберт Уэст разработали жидкие растворители на основе кремнийорганического соединения (ОС). Полученные электролиты могут быть разработаны на молекулярном уровне для рынков литий-ионных аккумуляторов в промышленных, военных и бытовых целях.

Источник: http://silatronix.com

4. Батареи с гелевым электролитом с золотой нанопроволокой

Также в поисках лучшего электролита для литий-ионных батарей исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине экспериментировали с гелями, которые не так горючи, как жидкости.Они попытались покрыть золотые нанопровода диоксидом марганца, а затем покрыть их гелем-электролитом. Хотя нанопроволоки обычно слишком хрупкие для использования в батареях, они стали эластичными. Когда исследователи зарядили получившийся электрод, они обнаружили, что он прошел 200 000 циклов, не потеряв своей способности удерживать заряд. Это для сравнения 6000 циклов в обычном аккумуляторе.

Источник: computerworld.com

5. Аккумуляторы TankTwo String Cell ™

Препятствием к использованию электромобилей (EV) является медленный процесс подзарядки.В поисках способа превращать часы в минуты TankTwo рассмотрел модульную конструкцию батареи. Их батарея String Cell ™ содержит набор небольших независимых самоорганизующихся ячеек. Каждая ячейка струны состоит из пластикового корпуса, покрытого проводящим материалом, что позволяет ей быстро и легко устанавливать контакты с другими. Внутренний блок обработки контролирует соединения в электрохимической ячейке. Чтобы облегчить быструю зарядку электромобиля, маленькие шарики, содержащиеся в батарее, всасываются и меняются на перезаряжаемые элементы на станции обслуживания.На станции аккумуляторы можно подзарядить в непиковые часы.

Источник: http://www.tanktwo.com

На данный момент нам, возможно, придется мириться с тем, что телефоны становятся холодными, ноутбуки нагреваются, а электромобили находятся недалеко от дома. Однако решения, похоже, не за горами, так что лучшее будущее с батарейным питанием уже не за горами.

Карен Вильгельм проработала в обрабатывающей промышленности 25 лет и ведет блог в Lean Reflections, который вошел в десятку лучших блогов по бережливому производству в сети.

Как восстановить автомобильный аккумулятор

Все автомобили нуждаются в аккумуляторной батарее, независимо от того, имеют ли они двигатели внутреннего сгорания, являются ли они гибридными или электрическими. Но аккумулятор также является одной из многих вещей в нашем автомобиле, которые мы принимаем как должное, пока машина не заводится. Поверните ключ как хотите или несколько раз нажмите кнопку зажигания, но разряженная батарея — это разряженная батарея.

В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) используются стандартные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с жидким электролитом — знакомые 12-вольтовые черные ящики.Гибриды добавляют никель-металлгидридную (NiMH) или литий-ионную (Li-ion) батарею большего размера для питания небольшого электродвигателя, который помогает ДВС улучшить экономию топлива. Кроме того, у нас есть подключаемые к сети гибридные и электромобили, которые, как правило, оснащены литий-ионными аккумуляторными батареями большого размера, обеспечивающими чистый запас хода на электротяге.

Назад к дилемме мертвой батареи. В этой статье мы говорим о 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторах, и когда кто-то выходит из строя, очевидным решением является быстрый старт или перезарядка аккумулятора.С традиционными батареями также просто (но, возможно, дорого) посетить местный магазин автомобильных запчастей или крупную розничную торговлю, чтобы купить замену. Но что, если вместо того, чтобы заменять батарею каждый раз, когда она умирает, вы могли бы просто зарядить ее до полной мощности — и делать это несколько раз?

Что такое восстановление батареи?

При подаче энергии на транспортное средство или устройство происходит процесс разряда батареи, известный как сульфатирование. Эта химическая реакция приводит к накоплению кристаллов сульфата на пластинах аккумулятора.Больше кристаллов означает более длительное время зарядки, меньшую эффективность и меньшую емкость заряда. Восстановление или восстановление аккумулятора очищает от этих сульфатов, пополняет раствор электролита внутри и позволяет аккумулятору перезаряжаться и функционировать как новый.

Как восстановить автомобильный аккумулятор в домашних условиях

Следующее относится к свинцово-кислотным аккумуляторам. Хотя вам не нужно ждать, пока батарея разрядится, чтобы восстановить ее, прежде всего позаботьтесь о безопасности. Быстрый визуальный осмотр позволит определить, можно ли отремонтировать аккумулятор.Проверьте, нет ли трещин, выпуклостей или обломков любого вида. Если аккумулятор не в хорошей физической форме, лучше всего приобрести новый.

Процесс восстановления аккумуляторных батарей не требует диплома инженера, но требует терпения. Большинство вещей, которые вам понадобятся, скорее всего, будет у вас дома. Ниже приведен основной список принадлежностей:

Оборудование:

• Защитная одежда (например, защитные очки, химически стойкие перчатки, фартук)
• Зубная щетка
• Стальная вата или очиститель клемм аккумулятора
• Отвертка с плоской головкой
• Воронка
• Два больших ведра

Ингредиенты:

• 1 галлон дистиллированной воды (без добавления химикатов)
• 1 фунт пищевой соды
• 1 фунт английской соли

Специальные предметы:

• Зарядное устройство для аккумулятора
• Вольтметр

Пошаговое руководство по восстановлению батареи

Подберите костюм и отдохните — Возможно, это не ракетостроение, но это все же наука.Все могло запутаться. Убедитесь, что вы работаете в хорошо проветриваемом помещении.

Создайте чистящий раствор — Используйте пищевую соду и воду в соотношении 2: 1, чтобы создать жидкую пасту. Эта смесь послужит очистителем аккумулятора, а также сократит разлив кислоты.

Очистите батарею — Если клеммы батареи корродировали, нанесите чистящую пасту (или специальное средство для чистки батареи) на стойки и сотрите налет зубной щеткой.Реакция вспенивания означает, что раствор работает. Для сильно корродированных аккумуляторов используйте стальную вату. Полностью очистите, протрите и высушите клеммы.

Проверить напряжение — Подключить вольтметр. Как и при запуске автомобиля, красный кабель подключается к положительной клемме, а черный кабель — к отрицательной. Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести ячеек, каждая из которых вырабатывает около 2,1 вольт. Следовательно, здоровая батарея будет показывать 12,6 В. Значение между 10 В и 12,6 В означает, что вы можете восстановить батарею.При напряжении менее 10 В замените батарею.

Опорожните аккумуляторные элементы — До сих пор вам не нужно было снимать аккумулятор автомобиля. Однако на этом этапе вам следует это сделать. Держите рядом ведро с полфунта пищевой соды. Снимите крышку аккумуляторного отсека и с помощью отвертки с плоским жалом снимите находящиеся под ней крышки элементов. По очереди медленно выливайте содержимое ячеек в ведро. Вы можете добавлять пищевую соду по ходу или после того, как все ячейки опустеют. В любом случае он нейтрализует аккумуляторную кислоту для безопасной утилизации на любом предприятии, например в центре переработки, где принимаются опасные отходы.

Очистите элементы батареи — Используя воронку, залейте чистящий раствор в каждую ячейку. Надежно установите на место крышки элементов и крышку аккумуляторного отсека. Теперь встряхните батарею не менее минуты. Распечатайте и утилизируйте смесь в существующее старое ведро для отходов кислоты.

Заменить раствор элемента батареи — Смешайте 4 стакана воды с 4 унциями английской соли. Перемешивайте, пока вода не станет прозрачной. Кипяченая вода ускоряет процесс, но в этом нет необходимости.С помощью воронки снова заполните ячейки новым раствором электролита. Накройте крышкой и снова встряхните, чтобы соль равномерно распределилась.

Зарядите аккумулятор — Как хорошая грудинка, выполняйте этот шаг медленно и медленно. Установите в безопасном и безопасном месте. В качестве дополнительной меры предосторожности снова снимите крышки аккумулятора, так как раствор электролита нагреется и может вылиться из него во время зарядки. Разместите зарядное устройство как можно дальше от аккумулятора и подключите его со скоростью 12 В / 2 А.Дайте аккумулятору зарядиться в течение 36 часов.

Проверить аккумулятор — Отсоедините зарядное устройство и с помощью вольтметра проверьте состояние аккумулятора. Нормальные показания составляют около 12,42 В. Если у вас ниже, зарядите его еще раз в течение 12 часов. Когда все будет готово, проведите тест под нагрузкой, переустановив аккумулятор и повернув автомобиль в положение «Вкл.» С включенным дальним светом. Через несколько минут снова проверьте аккумулятор, пока он находится под нагрузкой. Если на показаниях вольтметра указано 9.6В, поздравляю! Вы успешно восстановили автомобильный аккумулятор.

Срок службы восстановленной батареи зависит от ее возраста и имеющейся емкости. Теоретически вы сможете повторить этот процесс еще несколько раз, что означает продление срока службы батареи сверх стандартных трех-пяти лет.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Новый твердый электролит может повысить безопасность и производительность литий-ионных батарей

Марк Шварц

Ученые Стэнфордского университета определили новый класс твердых материалов, которые могут заменить легковоспламеняющиеся жидкие электролиты в литий-ионных батареях.

По мнению ученых, недорогие материалы из лития, бора и серы могут повысить безопасность и производительность электромобилей, ноутбуков и других устройств с батарейным питанием. Их результаты опубликованы в исследовании в журнале ACS Applied Materials & Interfaces .

«Типичная литий-ионная батарея имеет два твердых электрода с легковоспламеняющимся жидким электролитом между ними», — сказал ведущий автор исследования Остин Сендек, приглашенный научный сотрудник Стэнфордского факультета материаловедения и инженерии.«Наша цель — разработать стабильные и недорогие твердые электролиты, которые также увеличивают мощность и выходную мощность батареи».

Перспективные материалы

Электролиты батареи перемещают ионы лития между положительным и отрицательным электродами во время зарядки и разрядки. В большинстве литий-ионных аккумуляторов используется жидкий электролит, который может воспламениться при проколе аккумулятора или коротком замыкании. С другой стороны, твердые электролиты редко воспламеняются и потенциально более эффективны.

Открытие Эвана Рида, доцента кафедры материаловедения и инженерии в Стэнфорде,
и приглашенного ученого Остина Сендека, доктора философии ’18, может помочь исследователям аккумуляторов разработать первые твердые электролиты
, которые будут безопасными, дешевыми и эффективными. (Изображение предоставлено L.A. Cicero)

«Твердые электролиты обещают стать более безопасными, долговечными и более энергоемкими альтернативами жидким электролитам», — сказал старший автор исследования Эван Рид, доцент кафедры материаловедения и инженерии.«Однако открытие подходящих материалов для использования в твердых электролитах остается серьезной инженерной задачей».

По словам авторов, большинство твердых электролитов, используемых сегодня, слишком нестабильны, неэффективны и дороги, чтобы быть коммерчески жизнеспособными.

«Обычные твердые электролиты не могут проводить такой ионный ток, как жидкие электролиты», — сказал Сендек. «Те немногие, которые обычно деградируют при контакте с электродами батареи».

Машинное обучение

Чтобы найти надежные твердые электролиты, Сендек и его коллеги в 2016 году обучили компьютерный алгоритм для проверки более 12 000 литийсодержащих соединений в базе данных материалов.В течение нескольких минут алгоритм определил примерно 20 многообещающих материалов, в том числе четыре малоизвестных соединения, состоящих из лития, бора и серы.

«Когда мы смотрели на кандидатов, мы заметили, что постоянно появляются четыре соединения лития-бора-серы», — сказал Сендек. «К сожалению, в существующей научной литературе об этих материалах было немного».

В текущем исследовании исследователи внимательно изучили четыре соединения, используя технику, называемую теорией функционала плотности, которая моделирует поведение материалов на атомном уровне.

Очень многообещающие результаты

Текущее исследование показывает, что

Литий-бор-серные электролиты могут быть примерно в два раза стабильнее, чем ведущие твердые электролиты. Стабильность может повлиять на количество энергии на единицу веса, которое батарея может хранить. В электромобилях это может означать больший запас хода.

«Teslas и другие электромобили могут проехать от 250 до 300 миль без подзарядки». — сказал Сендек. «Но с твердым электролитом вы потенциально могли бы удвоить плотность энергии литий-ионных батарей и получить дальность более 500 миль — и, возможно, даже начать думать о полете на электричестве.”

Когда обычный твердый электролит выходит из строя, он химически превращается из хорошего проводника в плохой проводник, в результате чего аккумулятор перестает работать. Исследование предсказало, что при смешивании четыре соединения лития-бора-серы будут продолжать функционировать даже при разложении.

«Все четыре соединения химически похожи», — сказал Сендек. «Поэтому, когда смесь разрушается, каждое соединение, вероятно, превратится из хорошего проводника в другой хороший проводник в другой.Это означает, что материалы могут выдержать несколько циклов разрушения, прежде чем они разложатся на плохой проводник, который в конечном итоге убьет вашу батарею ».

Исследование также предсказало, что определенные фазы материалов литий-бор-сера могут в три раза лучше проводить ионы лития, чем современные твердые электролиты, изготовленные из дорогостоящего германия.

«Если у вас хорошая ионная проводимость, вы можете получить больший ток от вашей батареи», — сказал Сендек. «Больше силы тока означает больше мощности для ускорения вашего автомобиля.”

Некоторые из лучших твердых электролитов, доступных сегодня, состоят из редких элементов, таких как германий, килограмм которого стоит около 500 долларов. Литий, бор и сера — химические вещества в изобилии, стоимость которых составляет 26 долларов за килограмм.

«Наш компьютерный алгоритм искал новые материалы на основе их физических свойств», — сказал Сендек. «Но так уж вышло, что четыре соединения были намного дешевле, чем альтернативы».

Литий металлический

Поиск жизнеспособного твердого электролита также может привести к разработке литий-металлических батарей — энергоемких, легких батарей, которые являются идеальными кандидатами для электромобилей.

Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют отрицательно заряженный электрод из графита. В литий-металлических батареях графит заменен металлическим литием, который может хранить значительно больше заряда на килограмм.

«Металлический литий — это действительно святой Грааль в исследованиях аккумуляторов», — сказал Сендек. «Но электроды из металлического лития имеют тенденцию к внутреннему короткому замыканию во время работы, чему жидкие электролиты не помогают. Твердые электролиты, кажется, являются нашим лучшим шансом преодолеть эту проблему, а литий-бор-серные электролиты являются многообещающими кандидатами.”

Дорожная карта исследований

Стэнфордское исследование представляет собой теоретический план для будущих исследований. Следующим шагом будет синтез всех четырех материалов литий-бор-сера и проверка их в батарее.

«Судя по тому, что мне говорят мои друзья-экспериментаторы, изготовление этих материалов в лаборатории может быть довольно трудным», — сказал Сендек. «Наша задача как теоретиков — указать экспериментаторам на перспективные материалы и позволить им увидеть, как эти материалы работают в реальных устройствах.”

«Возможность идентифицировать эти многообещающие материалы у тысяч кандидатов стала возможной благодаря искусственному интеллекту и машинному обучению», — добавил Рид.

«На сегодняшний день обнаружение большинства новых материалов было достигнуто путем неэффективного поиска методом проб и ошибок», — сказал он. «Наши результаты представляют собой вдохновляющий успех подхода машинного обучения к химии материалов».

Другими соавторами исследования в Стэнфорде являются И Цуй , доцент кафедры материаловедения и инженерии, а также науки о фотонах в Национальной ускорительной лаборатории SLAC; и аспиранты Эван Антонюк из Школы гуманитарных и естественных наук и Брэнди Рэнсом из Школы инженерии.Другими соавторами являются Экин Кубук из Google Brain, Брайан Франциско и Джош Бюттнер-Гаррет из Solid Power, Inc.

Финансирование исследования было предоставлено Стэнфордским центром устойчивой энергетики TomKat и программой Toyota Research Institute Accelerated Materials Design & Discovery .

Техническая сторона — Уход за герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами и их питание

У меня разрядился аккумулятор, что случилось?

Избыточный заряд аккумуляторов сокращает срок их службы.Как только материал пластины полностью восстановлен (аккумулятор заряжен), продолжение зарядки может привести к в избыточной выработке газа и уменьшении мощности. Когда свинцово-кислотный аккумулятор полностью заряжен, продолжающаяся зарядка вызывает разрушение электролита вниз и образуют водород и кислород. Это «кипение» что мы видим при зарядке автомобильного аккумулятора с высокой скоростью около окончание перезарядки по времени. В этот момент происходят две плохие вещи: (1) В аккумуляторе образуется взрывоопасная газовая смесь, а в случае герметичный свинцово-кислотный аккумулятор , тепло и давление строятся.Если давление становится достаточно большим, герметичные односторонние клапаны на батарее откроет и сбросит избыточное давление газа и, возможно, жидкий электролит. (2) В незапечатанной влажной батарее электролит испаряется или преобразуется к водороду и кислороду и теряется, но может быть заменен. В необслуживаемом или герметичный аккумулятор электролит утерян и не подлежит замене. Во всех свинцово-кислотных аккумуляторах потеря электролита означает потерю емкости. и срок службы.

Предупреждение: ВСЕ свинцово-кислотные батареи могут выделять водород и кислородные газы! Никогда не заряжайте свинцово-кислотные аккумуляторы в закрытых или закрытых помещениях. контейнер. Всегда свинцово-кислотные аккумуляторы заряжать при соответствующей вентиляции и избегайте замыкания или разрыва соединений на аккумуляторе, чтобы избежать поражения электрическим током. разряд (искры, дуги или короткое замыкание). Подключите зарядное устройство к аккумулятору перед включением или подключением зарядного устройства. Еще одно предостережение для разряженные свинцово-кислотные батареи: помните, что электролит в этот момент в основном вода и замерзает при более высокой температуре (от 15 до 20 градусов F.), чем полностью заряженный аккумулятор.

Свинцово-кислотные батареи могут пострадать от состояния, называемого сульфатацией.Вести сульфат обычно образуется при разряде аккумулятора и повторно превращается как он перезаряжается (помните Battery Chemistry 101?). Если батарея осталась длительное время в разряженном или частично заряженном состоянии или никогда не полностью заряженный, сульфат свинца может затвердеть и сопротивляться обратному преобразованию диоксид свинца и губчатый свинец. Это приводит к потере емкости, которая может быть или не быть обратимым. Убедитесь, что аккумулятор полностью заряжен. на большинстве циклов.

Герметичные свинцово-кислотные батареи обычно не переносят повторных глубоких погружений. разряды.Аккумулятор на 12 В не должен разряжаться ниже 10,5 до 10,7 В (1,75 В на элемент X 6 элементов). Если аккумулятор полностью разряжен разряжены, все реактивные материалы превращаются, и это может очень трудно обратить вспять химическую реакцию. Некоторые батареи предназначены с дисбалансом размера пластины и / или катализатором, чтобы помочь контролировать газообразование и помощь в подзарядке глубокого цикла.

Короткое замыкание ячеек вызвано физическим контактом между пластинами, обычно вызванные отказом сепаратора, тепловым искажением или вибрацией и ударами.Открыть ячейки могут быть вызваны потерей электролита, вибрацией или ударным повреждением что приводит к поломке соединителя ячейки. Эти проблемы редко можно устранить.

Как и в случае никель-кадмиевых аккумуляторов, полное использование емкости аккумулятора и полная зарядка — лучший способ сохранить полный запас энергии. если ты подозреваю, что емкость аккумулятора уменьшилась, заряд / разряд / заряд цикл с текущим мониторингом должен быть выполнен. Этот тест лучше всего выполнять специалистом по ремонту с использованием оборудования, которое профилирует аккумулятор при зарядке и разрядка.Тестовое оборудование может показать точное количество заряда и ток разряда. При подключении к компьютеру создается график кривые заряда и разряда с привязкой тока и напряжения ко времени. Результат сравнивается с профилем для новой батареи и позволяет чтобы решить, заменять ли аккумулятор.

В этих двух столбцах мы рассказали вам об основах аккумуляторных батарей. Представленные нами знания — это лишь небольшая часть информации. доступны и, как и все предметы, предоставлены для интерпретации и личного опыт.

Если у вас есть вопросы или вы хотите обсудить эту тему далее, свяжитесь с нами по адресу The Technical Side 1562 Linda Way, Sparks, NV 89431, по факсу (702) 359 6693 или по электронной почте [email protected]. Посетите наш веб-сайт http://www.ingenuityinc.com © 1996 Ingenuity Inc.

---

Спасибо за посещение INGENUITY INC.