Черный электролит в аккумуляторе: Черный или мутный электролит в аккумуляторе. Что делать? Разберем основные причины

зачем нужна эта лампочка и что она означает

ProAkkym.ru » Автомобильные

На большинстве современных аккумуляторов, которые устанавливаются в транспортные средства, можно найти специальную лампочку, которая светится разными цветами, в зависимости от состояния батареи. Если индикатор на аккумуляторе горит красным или другим цветом, можно сделать выводы об уровне заряда устройства. Бывает, что неопытные водители не знают об этой особенности.

Содержание

1. Режимы индикатора аккумулятора
2. Устройство конструкции
3. Дополнительная информация

Режимы индикатора аккумулятора

Индикатор на АКБ предназначен для быстрого определения уровня заряда. В любой современной модели можно встретить такую лампочку, поскольку конструкция устройства не может быть разобрана, и установить показатели электролита «вручную» невозможно.

Большую часть времени эта лампочка светится зеленым цветом, что сигнализирует об отсутствии каких-либо проблем.

Если же начинает гореть красный, белый или черный индикатор на аккумуляторе, то следует предпринять соответствующие меры.

Каждый цвет характеризует различное состояние батареи, а именно:

1. Зеленая лампочка сигнализирует о том, что аккумулятор полностью заряжен и может стабильно работать в стандартном режиме. Иными словами, нет необходимости в зарядке батареи.
2. Если горит белый индикатор на аккумуляторе, в нем содержится низкий уровень электролита. Как правило, эта проблема возникает при постоянном превышении максимального времени зарядки устройства. Из-за этого происходит выброс электролита в газообразной форме через соответствущий клапан на поверхности аккумулятора. При возникновении такой проблемы необходимо разобрать устройство и добавить в него дистиллированную воду. Для этого лучше всего обратиться к специалистам.
3. Черный или красный индикатор на аккумуляторе свидетельствует о низком уровне заряда батареи. В таком случае необходимо срочно зарядить устройство, иначе высока вероятность его полного выхода из строя.

Если регулярно заглядывать под капот своего автомобиля и проверять состояние индикатора, можно намного увеличить его срок эксплуатации.

Устройство конструкции

Многие ошибочно считают, что такое приспособление выполнено в виде светодиодной лампочки. Однако устройство этого прибора выглядит по-другому. В большинстве случаев используется специальный ареометр, который встраивается непосредственно в корпус АКБ. Это приспособление позволяет точно определить плотность электролита в устройстве.

В зависимости от полученных данных, в трубке всплывает шарик определенного цвета, после чего он проецируется на специальное окошко, расположенное на поверхности устройства.

Если батарея полностью заряжена, то на верху трубки находится зеленый шарик, который можно увидеть в окошке и принять за лампочку. Если устройство разряжено, всплывает красный шарик. В случае с черным цветом никакой шарик не всплывает, и в окошке просто виден черный цвет.

Использование такой конструкции обосновано тем, что электроника в виде обычной лампочки не подошла бы для этой задачи, поскольку она тоже требует энергии. Более того, любая лампочка может перегореть. В таком случае устройство перестанет выполнять свою задачу.

Многие автомобилисты сталкиваются с проблемой, когда аккумулятор был полностью заряжен, но красный индикатор не сменяется зеленым. Всего можно выделить три причины, по которым это может произойти:

1. В конструкции используются специальные шарики, и часто возникает ситуация, когда они застревают и не могут выскочить на поверхность. В таком случае необходимо потрясти аккумулятор, и индикатор покажет нужный цвет.
2. На приспособление попала грязь от пластин, которая препятствует правильной передаче информации. Это связано с тем, что пластины в любом аккумуляторе могут осыпаться с течением времени. Тогда электролит становится мутным.
3. Вполне возможно, что устройство вышло из строя и не может правильно заряжаться. В таком случае нужно обратиться к специалистам.

При необходимости можно снять индикатор самостоятельно.

В большинстве случаев это удается сделать с помощью простых плоскогубцев, но такая «процедура» небезопасна. Есть вероятность того, что нарушится безвоздушное пространство внутри устройства. Это приведет к утечке «гремучего газа». Поэтому рекомендуется тщательно подумать о надобности такого действия перед его началом.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Что показывает встроенный индикатор заряда аккумулятора

Рассказ об индикаторе плотности аккумуляторной батареи. Именно о том «зелёном глазе», который монтируется в одну из банок. Разберём, что он показывает на самом деле и стоит ли ему верить.

Самый большой миф об этом индикаторе – это то, что он контролирует заряд батареи. Впрочем, в этом есть доля правды, потому что заряд напрямую связан с плотностью электролита. Но если в вопросе необходимости обслуживания аккумулятора ориентироваться только на него, то батарею мы потеряем. Чаще всего, когда этот индикатор сменил цвет, включать зарядное устройство уже поздно. И наоборот, не всегда при пропадании зелёного глазка аккумулятору требуется заряд. Начинаем разбираться.

Какие состояния могут быть у этого индикатора:

• зелёный цвет – всё хорошо, батарея работоспособна;
• чёрный цвет – низкая плотность электролита, требуется подзарядка;
• белый цвет – низкий уровень, подлейте воды.

Цвета могут различаться у разных производителей — вместо чёрного может быть красный, а вместо белого чёрный. Подробнее можно прочитать в инструкции к батарее. И самая достоверная информация с этого датчика получается в третьем случае, когда необходимо подлить воду.

Всё остальное следует подвергнуть сомнению. Почему?

Зелёный глаз аккумулятора. Что с ним не так

Что представляет собой индикатор заряда? Это самый простой встроенный ареометр, который реагирует на изменение плотности электролита. Благодаря его особой конструкции, в его окошке можно наблюдать три разных цвета, соответствующих трём состояниям аккумуляторной батареи. И надо сказать, что всё это работает безотказно, ломаться там нечему. Что ж нам не нравится?

Индикатор рассчитан на определённую плотность электролита и меняет свой цвет, когда она упадёт ниже 60% от номинальной. Но аккумулятору требуется зарядка уже при потере 70-80% заряда. Уже при таком разряде возникает вероятность замерзания электролита. Нет, конечно, он не замёрзнет до состояния льда, но станет малоподвижным при воздействии низких температур. И батарея уже не прокрутит стартёр.

Плотность также зависит и от температуры окружающей среды. И на холоде раствор в банках становится более густым, его концентрация повышается. Индикатор при этом горит «зелёным глазом», сигнализируя, что всё в норме. Но, на самом деле, аккумулятор оказывается разряженным.

А в жару наблюдается обратный эффект – электролит разжижается, его плотность падает. Индикатор сигнализирует о необходимости подзарядки. Хотя на самом деле такой нужды нет. В этом случае при зарядке раствор кипит, пластины разрушаются, аккумулятор выходит из строя. Вот такие температурные парадоксы.

Подобные индикаторы впервые стали устанавливать на гибридные малообслуживаемые аккумуляторы. Так же он практически всегда установлен в кальциевых. Классический ареометр с грушей в них засунуть нельзя по причине отсутствия заливных пробок. Производитель считает, что подобные батареи не требуют обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации.

Почему же его не ставили в старые «6СТ55» и «6СТ60», казалось бы, удобная вещь? Потому в старых батареях имелся большой расход воды на выкипание. Считалось, что водитель каждые две недели будет откручивать пробки, доливать воду и измерять плотность классическим ареометром.

Идём дальше. Вы замечали, что индикатор заряда обычно ставится в одну из средних банок. А было бы правильнее его устанавливать в крайнее. Почему? Потому что в них электролит выкипает сильнее всего, они работают в усиленном режиме относительно остальных. Потому что на крайних банках расположены клеммы. И контролировать состояние электролита было бы разумнее именно в этих проблемных банках.

Подведём итоги. Пользоваться этим встроенным индикатором разряда батареи следует с умом. Нельзя слепо верить его показаниям. Лучше периодически проверять уровень заряда и напряжение при помощи приборов: надёжного ареометра с грушей, нагрузочной вилки и мультиметра.

Так будет гораздо правильнее.

Смотрите видео

Композит черного фосфора делает аккумулятор лучше – Physics World

Композитный материал черного фосфора, соединенный ковалентными связями углерод-фосфор, имеет более стабильную структуру и более высокую емкость для хранения ионов лития. Авторы и права: DONG Yihan, SHI Qianhui и LIANG Yan

Новый материал для электродов может позволить создавать литий-ионные батареи с высокой скоростью зарядки и емкостью. В увеличенном масштабе анодный материал, разработанный исследователями из Университета науки и технологии Китая (USTC) и их коллегами в США, может быть использован для производства батарей с плотностью энергии более 350 ватт-часов на килограмм, что достаточно для типичный электромобиль (EV), способный проехать 600 миль без подзарядки.

Ионы лития являются рабочей лошадкой во многих распространенных областях применения аккумуляторов, включая электромобили. Во время работы эти ионы перемещаются между анодом и катодом через электролит в рамках цикла заряда-разряда батареи. Таким образом, производительность батареи во многом зависит от материалов, используемых в электродах и электролите, которые должны быть способны хранить и переносить много ионов лития за короткий период времени, оставаясь при этом электрохимически стабильными, чтобы их можно было перезаряжать сотни раз. Максимизация производительности всех этих материалов одновременно является давней целью исследований аккумуляторов, однако на практике улучшение одного из них обычно происходит за счет других.

«Типичный компромисс заключается в емкости хранения и скорости материала электрода», — рассказывает Physics World руководитель одной из групп Хэнсин Цзи. «Например, анодные материалы с высокой емкостью хранения лития, такие как кремний, обычно имеют низкую литий-ионную проводимость, что препятствует быстрой [зарядке] батареи. В результате увеличение емкости аккумулятора обычно приводит к увеличению времени зарядки, что представляет собой критическое препятствие для более широкого внедрения электромобилей».

Новый материал анода — черный фосфор

Анод большинства литий-ионных аккумуляторов изготовлен из графита. Исследователи под руководством Цзи из USTC и Сянфэна Дуана из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создали новый анодный материал, объединив графит с черным фосфором. Этот двухмерный слоистый материал ранее рассматривался как кандидат на аноды, но испытания показали, что его электрохимические характеристики были намного ниже его теоретического потенциала.

Одной из причин дефицита является деформация структуры материала при работе от батареи. Эта деформация, которая начинается на краях слоев черного фосфора, снижает качество материала до такой степени, что ионы лития не могут легко проходить через него.

Объединив черный фосфор с графитом, Джи, Дуан и их коллеги показали, что химические связи между двумя материалами стабилизируют структуру края и предотвращают нежелательные изменения края. Чтобы преодолеть продолжающееся образование и наращивание межфазной фазы твердого электролита с меньшей ионной проводимостью, команда нанесла тонкое покрытие из полианилинового геля на электродные материалы — стратегия, которая также усилила транспортный путь для ионов лития.

На пути к более высокой плотности энергии и быстрой зарядке

Исследователи проверили характеристики своего нового электродного материала в цикле зарядки, подготовив образцы электродов с помощью метода, совместимого с промышленными процессами изготовления. Они обнаружили, что их испытательные устройства имели обратимую емкость 910 мА·ч/г, 790 мА·ч/г и 440 мА·ч/г после более чем 2000 циклов при 2,6 А/г, 5,2 А/г и 13 А/г. , соответственно. Для контекста, анодный материал, который может заряжаться при 13 А/г с обратимой емкостью 440 мА·ч/г, означает, что усовершенствованную литий-ионную батарею, изготовленную с использованием этой технологии, можно заряжать менее чем за 10 минут.

Подробнее

Ионные ножницы для вырезания фосфореновых нанолент

«Если будет достигнуто масштабируемое производство, этот материал может стать альтернативой обновленному графитовому аноду и приблизить нас к литий-ионному аккумулятору с плотностью энергии выше 350 ватт-часов на килограмм», — говорит Сен Синь, исследователь. в Институте химии Китайской академии наук и одним из первых авторов исследования. Эта цифра, добавляет он, означает, что электромобиль, оснащенный такой батареей, может проехать 600 миль на одной зарядке, что делает его конкурентоспособным с обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

Для сравнения, Tesla Model S может проехать 400 миль на одной зарядке.

Полная информация об исследовании опубликована в Science .

Крошечные движения глубоко внутри батареи

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) использовали передовую рентгеновскую технику для наблюдения за движением компонентов внутри работающего элемента батареи. Это исследование является одним из первых случаев, когда такие движения наблюдались непосредственно в мельчайших деталях — в масштабе миллионных долей метра — во время зарядки и разрядки аккумулятора.

«Очень интересно визуализировать эти движения», — сказал Дэниел Абрахам, старший научный сотрудник отдела химических наук и инженерии Аргонны (CSE) и один из авторов исследования. «Другие исследователи ранее предполагали, что эти движения происходят, но не могли показать их в таких мельчайших деталях».

Проблема: рост «мха» внутри батареи

Головокружительное разнообразие типов батарей борется за то, чтобы стать одним из аккумуляторов следующего поколения.

Применительно к электромобилям и накопителям энергии для электросетей такие батареи являются важной частью решения по уменьшению последствий изменения климата.

«Очень интересно визуализировать эти движения. Другие исследователи ранее догадывались, что эти движения происходят, но не могли показать их в таких мельчайших подробностях». — Даниэль Абрахам, старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории

.

В настоящее время одним из наиболее перспективных типов аккумуляторов является литий-металлический аккумулятор. Он заменяет металлический литий-анод (отрицательный электрод) графитовым анодом, который сейчас используется в литий-ионных батареях. Эти аноды имеют в десять раз большую емкость накопления энергии по сравнению с графитовыми анодами, но их производительность снижается после многих циклов заряда-разряда.

Аргоннские исследователи хотели визуализировать движения компонентов батареи, чтобы лучше понять две проблемы, связанные с литий-металлическими батареями.

Во-первых, эти батареи имеют тенденцию набухать и сжиматься при зарядке и разрядке. Во-вторых, существует тенденция к накоплению вредных материалов на поверхности металлического литиевого анода. В своем исследовании они наблюдали за движением анода, катода (положительного электрода) и сепаратора внутри работающего элемента батареи. Сепаратор представляет собой пористый слой между электродами, который предотвращает их соприкосновение, что в противном случае могло бы привести к короткому замыканию.

Эта анимация визуализирует изменения внутри работающей аккумуляторной батареи. Движения оранжевых полос основаны на изменении картины рентгеновских лучей, рассеянных компонентами клетки. Исследователи использовали эти паттерны для количественной оценки движений компонентов. (Изображение предоставлено Аргоннской национальной лабораторией.)

Когда элемент литий-металлического аккумулятора заряжается, ионы лития перемещаются от катода через электролит к аноду. Анод расширяется по мере осаждения атомов лития на его поверхность. Во время разряда анод сжимается по мере удаления лития. Этот возвратно-поступательный процесс является нормальным.

«Идеальная литиевая батарея должна обратимо осаждать и снимать однородный слой лития в течение тысяч циклов заряда-разряда», — сказал Абрахам. «Такая батарея будет хранить и обеспечивать заряд в течение многих лет».

Металлический литий обладает высокой реакционной способностью. При нанесении на анод металл быстро реагирует с находящимся рядом электролитом. Эти реакции образуют слой материала над литием, называемый межфазной границей твердого электролита.

Тонкий межфазный слой может защитить аккумулятор. Он разделяет электролит и металлический литий, поэтому они не могут продолжать реагировать. Такие реакции могут в конечном итоге израсходовать весь электролит — и элемент перестанет работать.

«Тонкая интерфаза похожа на яичную скорлупу, покрывающую яйцо», — сказал Абрахам. «Подобно тому, как эмбрион в яйце может дышать воздухом, который проходит через яичную скорлупу, ионы лития все еще могут перемещаться через интерфазу, продолжая процесс зарядки и разрядки».

Но межфазный материал может стать проблематичным, если он станет слишком толстым. По мере того, как новый литий осаждается на аноде, больше реакций может привести к образованию большего количества межфазных слоев. Различные части слоев могут врастать друг в друга, образуя небольшие поры. Эти поры создают дополнительные поверхности и увеличивают объем межфазной поверхности.

«Многие из современных электролитов продолжают реагировать с металлическим литием, образуя густую массу межфазного материала», — сказал Абрахам. «Эта масса может препятствовать движению ионов лития через анод и ставить под угрозу производительность элемента и срок службы. Когда мы смотрим на толстую интерфазу под мощным электронным микроскопом, она выглядит как моховой коврик на лесной подстилке. Мох — это усы из металлического лития, инкрустированные межфазным материалом».

«Если вы пытаетесь разработать аккумуляторы для телефонов, компьютеров и автомобилей, вы не хотите, чтобы необратимое расширение анодов было слишком большим», — сказал Джон Окасински, аргоннский физик из отдела рентгеновских исследований и один из авторов исследования. «Это может вызвать проблемы с другими компонентами устройства».

Использование рентгеновских лучей для наблюдения за движением батареи

В Argonne Advanced Photon Source, пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики США, исследователи использовали передовой метод, называемый энергодисперсионной рентгеновской дифракцией. Этот метод включал направление рентгеновского луча на элемент литий-ионного аккумулятора, когда он неоднократно заряжался и разряжался. Ячейка представляла собой небольшое круглое устройство, известное как монетная ячейка. Он содержал анод из металлического лития и катод из оксида металла.

Исследователи измерили изменение структуры рассеянных рентгеновских лучей. Эта информация позволила им наметить и охарактеризовать изменения в расположении атомов в материалах клетки. Затем команда использовала эти изменения расположения для количественной оценки перемещений компонентов клетки.

«Движения, которые мы измерили, были вызваны расширением и сжатием анода по мере того, как литий откладывался и удалялся», — сказал Абрахам. «Мы обнаружили, что анод стал намного больше, чем ожидалось, из-за накопления межфазного материала. Мы также увидели, что расширяющийся анод давит на катод и сепаратор, заставляя их также двигаться».

Ценные будущие приложения для усовершенствованной рентгеновской техники

В усовершенствованной рентгеновской методике в этом исследовании используются рентгеновские лучи высокой энергии, которые проникают сквозь защитный стальной корпус монетоприемника и заглядывают глубоко внутрь ячейки во время ее работы. .

Исследователи продемонстрировали, что этот метод можно использовать для количественного определения количества обратимого литиевого покрытия и зачистки в работающем элементе батареи. Он также может измерять количество металлического лития, безвозвратно потерянного в межфазном слое, и возникающий в результате рост межфазного слоя. Эти возможности чрезвычайно ценны, поскольку их можно использовать для поиска наиболее эффективных электролитов следующего поколения.

«Ученые-аккумуляторы могут использовать этот метод для быстрого определения лучших электролитов», — сказал Абрахам. «Это будут те, которые образуют тонкий межфазный слой, предотвращают скопление мха материала и позволяют металлическому литию осаждаться и растворяться равномерно. Одним из наших следующих шагов исследования является использование этой техники для оценки того, как электролиты следующего поколения могут оптимизировать осаждение лития и межфазный слой. Мы также планируем исследовать, как различные поверхности анодов, такие как медь, могут изменить и улучшить эти процессы».

Рентгеновский метод имеет и другие полезные применения. Он может определить, не слишком ли сжимают сепаратор расширяющиеся компоненты батареи. Это сжатие может привести к закрытию пор сепаратора, замедляя или даже останавливая движение ионов лития между электродами. Его также можно использовать для определения градиентов концентрации лития в катоде.

Помимо Авраама и Окасински, другими авторами исследования являются Илья Шкроб, Паван Бадами и Марко-Тулио Ф. Родригес, все в CSE.

Это исследование проводилось при поддержке Управления транспортных технологий Министерства энергетики США.

Об усовершенствованном источнике фотонов

Усовершенствованный источник фотонов (APS) Министерства энергетики США в Аргоннской национальной лаборатории является одним из самых производительных в мире источников рентгеновского излучения. APS обеспечивает рентгеновские лучи высокой яркости для разнообразного сообщества исследователей в области материаловедения, химии, физики конденсированных сред, наук о жизни и окружающей среде, а также прикладных исследований. Эти рентгеновские лучи идеально подходят для исследования материалов и биологических структур; элементарное распределение; химические, магнитные, электронные состояния; и широкий спектр технологически важных инженерных систем от аккумуляторов до распылителей топливных форсунок, которые являются основой экономического, технологического и физического благополучия нашей страны. Каждый год более 5000 исследователей используют APS для выпуска более 2000 публикаций с подробным описанием важных открытий и решения большего количества жизненно важных структур биологических белков, чем пользователи любого другого исследовательского центра рентгеновского излучения. Ученые и инженеры APS внедряют инновационные технологии, лежащие в основе совершенствования операций с ускорителями и источниками света. Это включает в себя устройства для ввода, которые производят рентгеновские лучи чрезвычайной яркости, которые ценятся исследователями, линзы, которые фокусируют рентгеновские лучи до нескольких нанометров, инструменты, которые максимизируют способ взаимодействия рентгеновских лучей с изучаемыми образцами, и программное обеспечение, которое собирает и управляет огромным количеством данных, полученных в результате исследований в APS.

В этом исследовании использовались ресурсы Advanced Photon Source, пользовательского центра Управления науки Министерства энергетики США, управляемого для Управления науки Министерства энергетики Аргоннской национальной лабораторией по контракту № DE-AC02-06Ch21357.

No related posts.