Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе?
При эксплуатации автомобиля его владелец неизменно сталкивается с необходимостью обслуживания и замены аккумулятора. На такую батарею приходится повышенная нагрузка, поэтому со временем аккумулятор начинает хуже держать заряд, требуя соответствующей замены. На эффективность работы такого автомобильного аккумулятора напрямую оказывает влияние показатель плотности электролита. Необходимо на регулярной основе проверять показатели плотности у электролита, что и позволит гарантировать беспроблемный пуск двигателя, а сам аккумулятор прослужит максимально долго, не доставляя каких-либо хлопот. В этой статье мы расскажем вам как проверить плотность аккумулятора.
Устройство аккумулятора
Перед тем как рассказывать непосредственно о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, поговорим об устройстве стандартных автомобильных батарей.
Такая АКБ состоит из:
Корпуса, состоящего из шести банок.
Плюсовых и минусовых свинцовых пластин, расположенных внутри каждой банки.
Плюсовой и минусовой шины, которые соединяют каждый герметичный отсек.
Последовательного соединения, что позволяет получать на выходе необходимую мощность заряда.
Своей способностью отдавать и накапливать электрический заряд аккумулятор обязан именно электрохимическим показателям электролита. Такой электролит залит в каждую из герметичных банок и имеет определенные показатели плотности. В процессе эксплуатации машины показатель плотности может изменяться, поэтому автовладельцу необходимо знать, как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях и при необходимости увеличить или уменьшить этот показатель.
Как правильно обслуживать аккумулятор
Беспроблемность эксплуатации такой АКБ автомобиля зависит от своевременности и правильности обслуживания батареи. Такие работы включают:
Визуальный осмотр.
Анализ уровня электролита.
Проверка плотности батареи.
Измерение уровня напряжения.
Проверка аккумулятора нагрузочной вилкой.
Такую проверку аккумулятора необходимо выполнять дважды в год — весной и осенью. Это и позволит обеспечить качественную работу батареи как летом, так и в мороз зимой.
Обслуживание и правильный уход за аккумулятором не представляет особой сложности. Если плотность электролита выше нормы, необходимо доливать дистиллированную воду. Если же отмечается низкая плотность, то следует просто зарядить аккумулятор.
Принцип работы аккумулятора
Батарея в автомобиле работает циклично, то есть сначала аккумулятор накапливает заряд, после чего отдаёт его, когда требуется завести двигатель. Во время таких циклов внутри АКБ происходит химическая реакция, когда из серной кислоты выпадают различные соли, которые оседают на пластинах из свинца, а в банках из электролита выделяется вода. Со временем концентрация и плотность электролита изменяется, что приводит к неправильной работе АКБ. Периодический замер плотности, позволит избежать разряжения батареи, которая будет служить максимально надолго. Поговорим поподробнее о том, как проверить плотность аккумулятора ареометром.
Внимание.
Если показатель плотности оказался ниже нормы, то доливать в аккумулятор электролит не следует. Необходимо провести подзарядку батареи, что и позволит обеспечить необходимый показатель плотности.
Как и зачем измеряют плотность электролита?
Многие автовладельцы попросту не знает для чего следует измерять плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, электролит состоит на 35% из серной кислоты и на 65% из дистиллята. Такое соотношение позволяет с легкостью накапливать заряд, при этом не причиняется какой-либо вред свинцовым пластинам. В процессе эксплуатации показатели плотности электролита могут изменяться, что объясняется испарением дистиллированной воды и химическими реакциями при работе АКБ. В результате повышается содержание серной кислоты, что в свою очередь ухудшает заряд и может нанести вред свинцовым пластинам, вплоть до полного прихода в негодность аккумулятора.
Что плохого в высокой и низкой плотности?
Низкая плотность приводит к разряду батареи, что не позволяет использовать автомобиль.
Высокая плотность, то есть повышенное содержание серной кислоты, разъедает пластины, которые быстро приходят в негодность.
Проверяем уровень электролита
Перед тем как проверить плотность аккумулятора без ареометра необходимо установить его уровень. В том случае, если сам аккумулятор выполнен из полупрозрачного пластика, то проверка уровня электролита не представляет сложности. Если же аккумулятор выполнен из непрозрачного темного пластика, то для проверки уровня электролита потребуется специальная стеклянная трубка, имеющая диаметр около 5 миллиметров. Такая трубка опускается в банку до упора, после чего ее верхнее отверстие закрывают пальцем. Трубку аккуратно достают из аккумулятора. В ней останется электролит, который сливают в колбу и проверяют уровень. Считается, что норма жидкости в колбе составит 10-15 миллиметров. В том случае, если уровень больше или меньше необходимо его выровнять, после чего измерять плотность электролита.
Как выполнять замер плотности электролита
Если вы задаетесь вопросом, как правильно проверить плотность аккумулятора, то можем сказать, что такая работа не представляет особой сложности. Помните лишь о том, что банки внутри батареи не соединяются между собой, поэтому следует проверять плотность в каждой из емкостей. Переворачивать аккумулятор и смешивать между собой электролит для выравнивания плотности запрещается. Крышка и пробки аккумулятора должны быть чистыми и не иметь каких-либо загрязнений. Проверку плотности выполняют исключительно на заряженной батарее, в противном случае показатели такого измерения будут некорректными.
Перед тем как проверить плотность необслуживаемого аккумулятора его необходимо снять с машины и выдержать в течение нескольких часов при комнатной температуре. Оптимальным диапазоном температуры при измерении плотности является показатель 20-30 градусов.
Для измерения плотности потребуется использовать ареометр, который еще называют денсиметром.
В продаже можно найти разнообразные ареометры, которые имеют схожую конструкцию, но при этом отличаются своей стоимостью. При выборе такого устройства для измерения его необходимо проверить на калибровочной жидкости, что позволит быть полностью уверенным в точности таких измерений.
Большинство ареометров имеют одинаковую конструкцию и обеспечивают необходимую точность показателей. И всё же приобретать самые дешевые китайские образцы не следует, так как их качество и точность измерений будет соответствовать стоимости.
Измерение плотности электролита при использовании ареометра не представляет сложности. Необходимо выполнить следующие:
Наконечник ареометра протирается.
Его опускают в колбу для измерения.
Грушей набирают электролит и заполняют им колбу.
Ожидают несколько минут, после чего проверяют показания.
Сливают электролит обратно.
Аналогичная работа проводится с каждой из банок в аккумуляторе.
Оптимальные показатели плотности электролита
При эксплуатации аккумулятора и замере плотности электролита следует помнить о том, что показатели могут колебаться в зависимости от климата в регионе.
Для юга России оптимальный показатель плотности составляет 1,25.
Для средней полосы — 1,27.
Для севера — 1,29.
При изготовлении аккумуляторов в батарею заливают стандартный электролит, который замерзает при температурах ниже 60 градусов и имеет плотность порядка 1,26-1,27 грамм на сантиметр кубический.
Если проведённый замер показал повышенную плотность электролита, в аккумулятор необходимо долить дистиллированную воду. Приобрести такой дистиллят можно на автомобильных заправках или в специализированных магазинах. Использовать обычную воду из-под крана запрещается. Доливают дистиллят на глаз, после чего вновь проверяют плотность электролита.
Важно. Свинцовые пластины аккумулятора должны быть погружены в жидкость полностью. Исходя из этого и следует доливать дистиллят или же проводить дополнительную зарядку аккумулятора.
Изменение плотности электролита внутри аккумулятора происходит по естественным причинам. Однако если вы замечаете, что батарея быстро теряет заряд, а показатели плотности изменяются буквально спустя неделю после их выравнивания и доливки дистиллята, это свидетельствует о серьезных проблемах с аккумулятором, который в скором времени потребует замены.
Как измерить плотность в необслуживаемых аккумуляторах?
Если проверка плотности и уровня электролита в обслуживаемых батареях не вызывает сложности, то как проверить плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе. Такие батареи имеют в верхней крышке небольшой глазок, который можно выкрутить и через появившееся отверстие проверить плотность аккумулятора автомобиля. Помните лишь о том, что в необслуживаемых аккумуляторах можно будет провести замер плотности электролита в одной банке, поэтому вы получите усредненный показатель. Выполнить точные замеры по каждой из банок у вас не получится.
Заключение
В этой статье мы рассказали вам как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе. Такое обслуживание батареи автомобиля должно выполняться на регулярной основе. Поддерживая оптимальные показатели плотности и уровень электролита, вы сможете обеспечить качественный запуск двигателя автомобиля при любых температурах, а сам аккумулятор прослужит вам максимально долго.
27.07.2017
Все способы как проверить плотность электролита в аккумуляторе
Автор Акум Эксперт На чтение 7 мин. Просмотров 4.1k. Опубликовано
Аккумуляторная батарея постоянно работает в режиме разряда-заряда. Чтобы продлить время её эксплуатации, следует поддерживать её заряд на максимальном уровне. А для этого время от времени необходимо проверять уровень заряда АКБ. Сделать это можно разными способами, но самый надёжный — измерить плотность электролита. Поэтому многие водители задаются вопросом, как проверить плотность аккумулятора.
Что такое плотность и на что она влияет
Обязательным элементом свинцово-кислотной батареи является электролит.
Это серная кислота, разбавленная дистиллированной водой. Плотность воды составляет 1 грамм на миллилитр (г/мл). У серной кислоты она выше, чем у воды, и составляет 1,84 г/мл. Концентрированная кислота способна растворить многие металлы, в том числе и свинец, поэтому её следует разбавлять водой. Разбавленная водой кислота называется электролитом. Разбавляют её до пропорции, при которой она неспособна растворить свинец, но позволяет протекать химическому процессу, называемому электролитической диссоциацией (разновидность электролиза).
Чем выше плотность, тем сильнее электролиз, но тем быстрее идёт разрушение свинца. Наиболее оптимальная плотность для аккумуляторов 1,27 г/мл для районов умеренного климата со средней температурой от -20 до +30°С. Такую плотность имеет полностью (100 %) заряженный новый аккумулятор. Для северных регионов это значение составляет 1,29 г/мл, для южного жаркого климата — 1,25 г/мл.
Таблица с рекомендуемыми значениями плотности электролита для полностью заряженной батареиВ продажу поступает серная кислота уже в виде электролита плотностью 1,3 г/мл.
С учётом условий эксплуатации аккумулятора её доводят до нужных параметров.
Как уже отмечалось выше, чем больше плотность электролита, тем сильнее электролиз и тем выше потенциал на выводах батареи. Новая АКБ имеет плотность 1,27 г/мл и напряжение на клеммах 12,8 В. За время эксплуатации батареи при регулярном недозаряде на её свинцовых пластинах образуется нерастворимый сульфат свинца, соединение серной кислоты со свинцом. Называется это сульфатацией пластин. При заряде батареи уже не вся кислота высвобождается, и плотность электролита снижается. А следовательно, снижается и интенсивность электролиза. Напряжение на клеммах будет уже меньше 12,8 В. А попытка зарядить батарею до начального значения напряжения лишь приводит к кипению электролита — активному выделению пузырьков водорода и кислорода. Это процесс разложения воды. Потеря воды приводит к повышению плотности.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Слишком высокая или низкая плотность одинаково недопустимы и значительно снижают срок эксплуатации АКБ.
В условиях эксплуатации автомобиля с частыми пусками двигателя и коротким пробегом происходит ускоренная сульфатация пластин и снижение плотности электролита. При эксплуатации машин в дальних рейсах с длительной работой двигателя происходит перезаряд батареи и разложение воды на газы, а плотность электролита повышается. Напряжение на клеммах уже не отражает степень заряженности батареи. И чтобы точно узнать состояние аккумулятора, нужно произвести измерение плотности электролита. Для этого используют ареометр.
Наиболее популярный тип ареометраАреометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, принцип работы которого основан на Законе Архимеда.
Как пользоваться ареометром — подробная инструкция
Ареометр представляет собой стеклянную колбу (пипетку) с помещённым внутрь измерительным грузом-поплавком (ареометром), на котором нанесены деления с указанием величин от 1,1 в верхней точке поплавка до 1,3 и даже 1,32 г/мл внизу шкалы.
Нижняя часть колбы имеет тонкую трубку, которую легко можно опустить через отверстие аккумулятора в его банку для забора электролита. На верхнюю часть колбы надевается резиновая груша, которая применяется для всасывания раствора в колбу.
У некоторых ареометров несколько поплавков разного веса, которые всплывают при заполнении колбы. Плотность будет соответствовать поплавку, всплывшему частично или не всплывшему первому после всплывших. Встречаются дешёвые пластиковые изделия иной формы, но принцип их действия такой же.
Другие разновидности ареометраИзмерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра.
Поправки к показаниям ареометра при измерении электролита разной температурыПользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях. Чтобы проверить плотность аккумулятора, необходимо выполнить следующие действия:
- Подготовить ареометр, собрать прибор, если он находится в разобранном виде в футляре.
- Подготовить аккумулятор, выкрутить пробки из отверстий в крышках банок, либо снять общую планку с пробками на ней.
- Подготовить стеклянную банку или пластиковый сосуд с дистиллированной водой для промывки и продувки ареометра между замерами.
- Опустить носик прибора в банку аккумулятора до касания с пластинами сепаратора.
- Сжать грушу для выдавливания воздуха из колбы.
- Освободить грушу для принятия начальной формы и забора электролита из банки батареи в колбу.
- Наполнить колбу жидкостью так, чтобы поплавок всплыл.
- Отметить визуально уровень шкалы поплавка на границе поверхности электролита в колбе. Указанное на шкале значение соответствует плотности электролита.
- Выдавить жидкость обратно в банку батареи.
- Ареометр опустить в сосуд с дистиллированной водой и пару раз промыть остатки электролита в колбе путём нажатия и отпускания груши.
Следует добавить, что при помощи ареометра можно корректировать плотность электролита, добавляя дистиллированную воду или электролит плотностью 1,3 г/мл.
по необходимости в банки и произведя измерения. Только для выравнивания плотности в банке требуется время после каждой добавки, а такую корректировку проводят на полностью заряженном аккумуляторе с температурой электролита около +25 °C.
Можно ли измерить без ареометра
Измерить плотность без ареометра не получится. Но можно изготовить ареометр самому, самым важным элементом которого является измерительный поплавок-грузик. Изготовить можно из полой пластиковой трубки, например соломинки для напитков, в которую помещается груз. Точность измерения будет зависеть от точности нанесения шкалы на грузик и известной плотности измеряемых эталонов жидкости. Сначала поплавок помещается в дистиллированную воду и отмечается линия окружности поверхности воды на поплавке. Эта линия соответствует 1,0 г/мл. Затем поплавок помещается в электролит, купленный в магазине с удельным весом, например, 1,3 г/мл. Линия поверхности электролита на поплавке будет соответствовать плотности 1,3 г/мл. Расстояние между двумя полученными значениями измеряется в мм и делится на разницу значений — 30.
Теперь на поплавок можно нанести шкалу с любым шагом, но лучше для значений 1,27; 1,25; 1,23; 1,2; 1,15; 1,1.
Отбор электролита можно произвести обычной резиновой грушей в стеклянный стакан, куда помещается изготовленный поплавок-грузик.
Самодельный ареометр из пластиковой трубки для соковМожно ли проверить плотность в необслуживаемом аккумуляторе
У необслуживаемых аккумуляторов нет откручиваемых пробок на банках. Однако при изготовлении батареи отверстия присутствуют. После заполнения электролитом эти отверстия закрываются одноразовыми пробками, иногда расположенными на общей планке, и запаиваются или заклеиваются. При необходимости можно аккуратно эти пробки снять, и аккумулятор превратится в обслуживаемую батарею. В некоторых случаях отверстия в месте расположения пробок выполняют при помощи сверла, что также позволяет произвести забор электролита и его корректировку.
Сверлятся отверстия 12 мм под резиновые пробки для аптечных пузырьковВажно в ходе таких действий заранее понимать, как после окончания обслуживания эти отверстия вновь надёжно закрыть.
Это можно сделать с применением того же пластика, из которого изготовлен корпус батареи, или подобного. Пластик легко клеится, плавится и спаивается.
Если вскрыть необслуживаемую батарею удалось, то проверить плотность электролита в аккумуляторе можно так же, как описывалось выше.
Аккумулятор превратился в обслуживаемыйПлотность электролита в аккумуляторе — как измерить и увеличить + Видео
Аккумулятор является самой важной частью автомобиля. Именно благодаря нему отпала необходимость в раскручивании коленчатого вала двигателя вручную, как это делали раньше. Аккумулятор позволяет осуществить запуск стартера, который раскрутит двигатель сам, прилагая, при этом, минимум усилий – поворачивая ключ в замке зажигания. Кроме того, аккумулятор позволяет использовать свою энергию, чтобы добраться до станции технического обслуживания, когда генератор внезапно вышел из строя.
Одна из самых главных и распространенных проблем любого аккумулятор – это падение плотности электролита, который находится в специальных банках аккумулятора.
Эта величина имеет большое влияние на емкость аккумулятора и если она упадет до крайней отметки, то аккумулятор будет очень быстро разряжаться. Кроме того, его дальнейшая подзарядка не будет иметь никакого смысла, после чего, батарею можно смело сдать в утиль.
Падение плотности электролита, в основном, связано с обильным испарением газов из его химического состава. Такое часто происходит, если оставить аккумулятор заряжаться на слишком длительное время. После чего, можно заметить, что аккумулятор стал разряжаться раньше положенного срока.
Чтобы продлить жизнь батареи, многие водители доливают в банки аккумулятора специальную дистиллированную воду, таким образом, повышая уровень электролита. Однако, при испарении воды, выделяется и сам электролит, который, постепенно, теряет свою плотность и оставляет на свое месте только воду. В этом случае, необходимо провести контроль плотности и, если есть такая нужда, восстановить ее.
Прежде чем восстанавливать работоспособность аккумулятора, рекомендуем вам ознакомиться с некоторыми советами.
1. Допустимая температура окружающей среды при определении плотности электролита составляет 20 градусов Цельсия. Однако, допускаются отклонения +2 градуса.
2. При работе с кислотой примите ряд мер безопасности. Среди средств вашей защиты должны быть, как минимум: перчатки и специальные очки.
3.Емкости для разведения и замены электролита должны быть подобраны заранее.
4. Так как вода и кислота имеют абсолютно разную плотность, придерживайтесь распространенного правила среди химиков: лейте кислоту в воду, а не воду в кислоту. Старайтесь никогда не нарушать этого правила, иначе рискуете получить химические ожоги.
5. Запомните еще одно очень важное правило: никогда не переворачивайте батарею. Электролит может стечь вниз, а его остатки попадут на вашу кожу. Кроме того, проведение дальнейших замеров и доливки может стать еще сложнее.
Все эти советы и следующие за ними действия распространяются только на кислотные аккумуляторы. Применение всех этих инструкций на других типах аккумуляторов не гарантирует вам правильной работоспособности батареи в дальнейшем.
Видео — Как проверить плотность электролита в аккумуляторе
Чтобы проводить замеры плотности и доливку недостающего количества электролита, необходимо приобрести следующие инструменты: ареометр, паяльник, дрель, емкость для замеров, груша резиновая, пищевая сода, электролит, дистиллированная вода и специальная кислота для АКБ.
Быстрее всего, вода испаряется летом. В этот период рекомендуется проверять уровень электролита в банках не реже одного раза в месяц. Многие аккумуляторы снабжаются прозрачными корпусами, которые позволяют сделать это визуально. Другие виды аккумуляторов обладают даже специальными индикаторами. После осмотра и выявления недостаточного уровня воды, происходит ее доливка.
Если ваша батарея не оборудована подобными элементами, то на этот случай есть специальная измерительная трубка. Ее вставляют в банку до того момента, когда коснется тонкой сетки. Как только это произойдет, закройте пальцем верхнее отверстие и вытащите трубку. Самым допустимым уровнем электролита будет считаться диапазон от 10 до 15 миллиметров.
Как увеличить плотность электролита
1. С помощью ареометра замерьте плотность электролита в банках. Нормой значений принято считать 1,27, однако, это число может меняться, в зависимости от региона страны. Разница плотности между банками не должна превышать 0,01. Если результатом измерений стало значение 1,18, то просто долейте в банку электролит с плотностью 1,27.
2. Откачайте из банки как можно больше электролита с помощью резиновой груши. После выкачки, обязательно измерьте объем.
3. Добавьте новый раствор, но с количеством в 2 раза меньшим, чем прежний.
4. Покачайте аккумулятор в разные стороны, чтобы жидкости хорошо перемешались.
5. Замерьте плотность и, в случае необходимости, добавьте еще электролита. Снова потрясите аккумулятор. Данная процедура выполняется до тех пор, пока плотность не поднимется до номинальных значений.
6. После получения плотности 1,27, выполните доливку дистиллированной воды.
Если плотность превысит электролита, вдруг, превысит нормируемые значения на 0,05, то выполнять эту процедуру придется сначала.
Это все, что нужно знать о плотности электролита в аккумуляторе. Стоит еще раз напомнить, что при работе с кислотами следует соблюдать особую осторожность, так как они могут стать причиной химических ожогов, лечить которые достаточно трудно. Удачи на дорогах!
Ареометр — Полезные и интересные статьи об аккумуляторах в Екатеринбурге
Ареометр – это прибор, с помощью которого можно определить плотность жидкости. Работает на основании гидростатических законов, или всем нам известному закону Архимеда, согласно которому, тело, погруженное в жидкость, вытесняет ровно такой вес жидкости, которое имеет это тело. Работая с ареометром, мы без труда сможем определить содержание растворенных в жидкости веществ, в процентах. При помощи данного прибора вы сможете измерить температуру замерзания антифриза в системе охлаждения и проконтролируете плотность электролита в аккумуляторных батареях.
Ареометр представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой заполняется ртутью или дробью с целью определения необходимой массы. Верхняя часть трубки проградуирована шкалой, для определения плотности раствора или концентрации растворенного вещества.
В зависимости от того, для каких жидкостей предназначены ареометры (тяжелее или легче воды), они бывают разными. Различным бывает и нанесение градуировки шкалы на прибор.
Для того чтобы предотвратить понижение уровня электролита в аккумуляторе при испарении из него воды, необходимо своевременно его проверять. Такой достаточно мудрый уход за аккумулятором, позволит вам в значительной мере увеличить срок его службы. А в выполнении этого своевременного контроля вам не обойтись без ареометра. Он в точности предоставит вам нужную своевременную информацию о плотности электролита, указывая на соотношение количества кислоты и дистиллированной воды в растворе.
Перед погружением необходимо проверить температуру, ведь на ареометрах указана та температура жидкости, для какой они предназначены. Делая замеры плотности электролита в аккумуляторе при отрицательной температуре, необходимо делать поправку к показаниям, так как понижение температуры электролита на 1oC приводит к увеличению плотности на 0,0007 г/см3. Например, замерив плотность электролита при температуре -40oC можно получить результат 1,28 г/см3 – это плотность полностью заряженной батареи. Но, если привезти результат замера к температуре +25 oC, мы получим результат: 1,28г/см3 — 0,0007*(40+25) = 1,23 г/см3, такая плотность соответствует 50% заряда.
Работа с ареометром начинается с того, что перед измерением его моют чистой водой, вытирают досуха полотенцем. Перед погружением в жидкость ее тщательно перемешивают. После проведения измерений прибор вторично моют, вытирают и укладывают в футляр.
Как проверить плотность аккумулятора и поднять ее?
Каждый автомобильный аккумулятор – это, прежде всего, мощный накопитель электрической энергии. Его роль в автомобиле незаменима, поэтому очень важно контролировать процесс работы всех его составляющих и следить за нормальным функционированием каждой детали. Название одной из характеристик, которая обеспечивает эффективную работу АкБ, звучит как плотность. Данный материал поведет повествование о том, что это такое, как проверить плотность аккумулятора и каким образом ее можно увеличить.
Содержание статьи
Какая должна быть плотность?
Плотность является одним из наиболее важных параметров электролита. Ее уровень в процессе эксплуатации авто терпит постоянные изменения. Автоэксперты выделяют обратимое изменение данной характеристики – это разряд батареи и нормальный интервал заряда. Говоря о новом АкБ, то показатель, характеризирующий изменения в плотности электролита (то есть от полного разряда до полного заряда), равняется 0,15-0,16 г/см3.
Существует также такое явление, как необратимое изменение ранее упомянутого параметра, что случается, например, в связи с испарением воды в процессе кипения электролита. Как следствие – увеличение плотности.
В этом деле, как и во многих других, должна быть некая «золотая середина», так как из-за высоких показателей плотности срок службы аккумулятора может снизиться, а низкий уровень этого показателя станет причиной снижения напряжения и затруднительного процесса запуска двигателя.
Что касается идеальной плотности, то она должна равняться 1,30 г/см3. Но этому показателю свойственно трансформироваться в зависимости от климатических особенностей и состояния батареи. Так, если речь идет о холодных макроклиматических районах, то плотность заливаемого электролита может быть в пределах 1,24-1,28 г/см3, а для заряженной батареи – 1,26, 1,29 и/или 1,30 г/см3. Для умеренного климата соответственно заливаемый электролит – 1,20 и 1,24 г/см3, заряженный аккумулятор – 1,22 и 1,26 г/см3.
И для жарких сухих районов рекомендуется следующие показатели плотности соответственно: 1,22 и 1,24 г/см3.
Инструкция проверки
Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.
В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра.
Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.
Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:
- Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
- При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.
- Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
- Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
- Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
- Остаток долить дистиллированной водой.
При этом также нужно замерить его объем.Как поднять плотность
Может случиться и так, что плотность будет иметь слишком низкие показатели. В этом случае одним электролитом уж точно не обойдешься, а на помощь придет аккумуляторная кислота. Процесс с этим веществом нужно проводить при помощи той же схемы, которая была приведена ранее, и повторять процедуру до тех пор, пока показатели не нормализируются.
Если же в результате проверки были получены совершенно низкие цифры, я советуют осуществить его полную замену. Инструкция этого процесса:
- Откачать как можно больше раствора с использованием клизмы-груши.
- На банках АкБ герметично закрыть все вентиляционные отверстия пробок.
- Положить батарею на бок и при помощи сверла для каждой банки поочередно сделать отверстия диаметром около 3-3,5 мм. При этом нужно сливать электролит.
- Промыть аккумулятор дистиллированной водой.
- Запаять высверленные отверстия кислостойкой пластмассой. Это, к примеру, могут быть остатки от пробок другой батареи.
- Залить свежий электролит. Рекомендуется использовать для этого самостоятельно приготовленный раствор, плотность которого чуть выше оптимального для той климатической зоны, в которой планируется эксплуатация авто. При этом следует понимать и то, что в связи с химическими процессами, которые протекают в АкБ, срок его службы может быть уже не таким длительным после абсолютной замены электролита.
И напоследок немного тонких деталей: во-первых, плотности воды и кислоты существенно отличаются, поэтому в процессе разведения водой кислоты или же электролита, нужно именно кислоту добавлять в воду и никак иначе; во-вторых, обращение с аккумулятором должно быть максимально аккуратным, его нельзя ставить вверх дном, так как это может стать причиной коротких замыканий; в-третьих, без острой на то необходимости не рекомендуется производить полную замену электролита, желательно обойтись частичной. Любите свой автомобиль и ухаживайте за ним, не жалея на него времени и сил.
Видео “Как измерить плотность электролита в аккумуляторе”
На записи показан процесс измерения плотности аккумулятора.
youtube.com/embed/upR8OijNuVs?autohide=2&autoplay=0&mute=0&controls=1&fs=1&loop=0&modestbranding=0&playlist=&rel=0&showinfo=0&theme=dark&wmode=&playsinline=0″ frameborder=»0″ allowfullscreen=»true» title=»»/>
Плотность электролита в аккумуляторе: 2 простых способа проверки
Содержание статьи
Неисправности батареи
Большинству водителей знаком надрывный вой стартера или щёлканье, а то и вовсе тишина под капотом машины во время запуска двигателя. Этот неприятный момент связан со следующими неисправностями.
- Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
- Неисправность втягивающего реле стартера.
- Предельный износ втулок стартера.
- Неисправность обмоток стартера.
- Низкое напряжение в цепи из-за разряженного аккумулятора.
Последняя причина, как правило, наиболее вероятная. Самым логичным ходом станет проверка плотности электролита в аккумуляторе.
От чего она зависит?
- От климатической зоны.
- От времени года.
Для того чтобы правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать её значение и иметь прибор, который называется ареометр.
Узнать правильную плотность просто — существуют специальные нормы. Средний их показатель составляет 1,24 — 1,29 кг/дм 3. Более точно:
- холодные регионы — 1,27 — 1, 29 г/дм 3, летом и зимой;
- средняя полоса — 1,25 — 1, 27 г/ дм 3;
- тёплые районы — 1,23 — 1, 25 г/ дм 3.
Следует не реже одного раза в три месяца производить проверку плотности аккумулятора. Даже небольшое отклонение от нормы требует немедленного дозаряда батареи.
За показателями нужно внимательно следить — для того, чтобы АКБ проработала как можно дольше и не подводила владельца в самый ответственный момент. Особенно она «не прощает» халатного к себе отношения в зимний период. Дело в том, что на морозе теряется её ёмкость, и порой даже один неудачный пуск двигателя ведёт к разрядке АКБ.
Имея простейший прибор, проверить плотность аккумулятора в домашних условиях не представляет особого труда.
Плотность — плотностью, но и за уровнем электролита надо следить не с меньшим вниманием, особенно летом, когда аккумулятор выкипает более интенсивно.
Очень много мнений относительно уровня электролита в батарее:
- Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
- Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
- Третьи вообще не заглядывают под пробки аккумулятора — до того самого момента, когда перестаёт крутить стартер, что частенько вызывает у таких горе-владельцев неподдельное удивление.
Есть аккумуляторы, у которых имеется метка на корпусе, указывающая уровень электролита. Пользоваться ею не очень удобно, да и на точные показатели надеяться не приходится.
Здесь поможет проверенный «дедовский» метод: стеклянная трубка с наружным диаметром 5 − 6 мм. На её корпус в нижней части следует нанести риски, указывающие правильный уровень электролита (согласно паспортным данным батареи). Трубка опускается в каждую банку поочерёдно, до упора в сетку сепаратора. Далее пальцем затыкается верхняя сторона трубки, и приспособление вынимается из банки, не отпуская пальца. Жидкость останется в трубке, и будет виден точный её уровень.
Если уровень низкий, следует понемногу наливать дистиллированную воду в банку, производя после каждой доливки контрольный замер. Если уровень слишком высок, что тоже не является правильным показателем, то с помощью ареометра лишняя жидкость откачивается. Этот способ является самым надёжным.
Необходимость зарядного устройства
Этот очень нужный прибор для содержания батареи в исправности, его необходимо иметь каждому автовладельцу. С помощью этого прибора можно всегда дозарядить АКБ, не прибегая к услугам СТО или местных «умельцев».
Имея правильный прибор с амперметром, водитель прекрасно сделает это сам. Порядок действий зарядки батареи таков.
- Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
- Включить устройство.
- Установить зарядный ток. Его величина должна соответствовать десяти процентам от ёмкости АКБ. Например: если ёмкость батареи составляет 60 а/ч, то ток должен быть 6 ампер, 63 — то 6, 3 а/ч.
Время зарядки напрямую зависит от степени разряда, который определяется проверкой плотности аккумулятора ареометром. На шкале обозначен процент разрядки. К примеру, батарея разряжена на 50% и имеет паспортную ёмкость 50 а/ч. Из этого следует, что надо дозарядить недостающие 25 а/ч. Если заряжать батарею током в два ампера, то на это понадобится двенадцать с половиной часов, а если показатель тока четыре ампера — шесть часов 15 мин. и т. д.
Принцип прост и понятен, если бы не одно «но»: каждая АКБ имеет свой неповторимый «норов», особенно когда она уже далеко не новая.
Она берёт зарядку по-разному: быстрее или медленнее.
Доливка жидкости
Многие «светлые головы» горячо советуют в случае сильной разрядки батареи доливать в неё серную кислоту, что является недопустимым. Кислота не сразу смешается с оставшейся жидкостью, и для этого надо заряжать АКБ. Тем временем агрессивная жидкость будет интенсивно разъедать пластины, «съедая» заодно и активную массу — порошок, нанесённый на них.
Если же долить электролит, то последствия не будут такими плачевными, но такая жидкость также плохо повлияет на состояние аккумулятора.
Доливать рекомендуется только воду. Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.
Если плотность чересчур велика, нужно откачать ареометром жидкость, а потом долить дистиллированную воду.
Далее производить зарядку малым током, не забывая о периодическом контроле плотности электролита.
Если электролит подлежит замене, нужно приготовить новый. Для правильного приготовления в стеклянную или кислотостойкую пластиковую ёмкость вначале наливается дистиллированная вода, а потом, тонкой струёй, кислота.
Добавляя кислоту малыми порциями, нужно часто проверять плотность электролита, доведя её до нужной величины, в зависимости от региона проживания и сезона.
Техника безопасности
Во время работы с кислотой или проверки плотности аккумулятора нужно соблюдать осторожность.
- Работать только в спецодежде, которую не жалко выбросить. Даже электролит, не говоря уже о концентрированной кислоте, легко приводит любую одежду и обувь в плачевное состояние.
- Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
- Защитные очки тоже не помешают, особенно при приготовлении электролита, когда опасность попадания этой агрессивной жидкости в глаза особенно велика. Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.
- Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
- Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.
Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.Во время подобных работ курить запрещается. Важно помнить о том, что кислота состоит из водорода, который взрывоопасен, и это особенно вероятно тогда, когда проводится обслуживание большого числа АКБ.
Заряжая батарею, нужно обязательно проверить чистоту вентиляционных отверстий в пробках всех банок, а ещё лучше — вывернуть их полностью.
Батарею нужно беречь от ударов.
Нельзя переворачивать АКБ вверх дном, особенно если батарея уже «в возрасте».
Осыпавшаяся активная масса, доселе мирно покоившаяся на дне корпуса, замкнёт пластины. Прикрепляя аккумулятор к его штатному месту, следует помнить о том, что он не любит коротких замыканий, которые возникают вследствие неосторожной работы с ним.
Вывод
Проверка плотности электролита в аккумуляторе — залог долгой и надёжной эксплуатации батареи. Проводя регулярные измерения, водитель заботится не только о надёжности своего автомобиля, но и состоянии своего кошелька.
Пожалуйста, оцените этот материал!
Загрузка…Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!
Советы по обслуживанию и эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей
По статистике примерно 20-30% неисправностей автомобиля относятся к неисправностям в электрооборудовании. Именно аккумуляторная батарея является сердцем системы электрооборудования, и именно от нее зависит работа всей системы.
В первую очередь, аккумулятор должен быть чистым, потому, что грязь, скопившаяся на его поверхности, неминуемо приведет к повышенному саморазряду батареи. По этой причине при обслуживании аккумулятора его поверхность нужно протереть 10% раствором соды или нашатырного спирта, после чего вытереть насухо чистой ветошью.
Не забывайте регулярно прочищать вентиляционные отверстия в пробках аккумулятора, так как во время его заряда выделяются газы, и им нужно обеспечить свободный выход. Кстати выделяющиеся газы, перемешиваясь между собой, образуют гремучий газ, поэтому очень опасно находится возле аккумулятора с источником открытого пламени, особенно если в это время аккумулятор заряжается.
Периодически нужно очищать контактные штыри аккумулятора и клеммы. После пробега каждых 2 000 км.
нужно проверять уровень электролита в банках аккумуляторной батареи. Если уровень электролита ниже нормы, нужно долить в банки дистиллированную воду, но, ни в коем случае не электролит, потому, что испаряется именно вода, а кислота остается в электролите, в результате чего ее концентрация увеличивается.
Для проверки степени заряженности аккумуляторной батареи периодически нужно проверять плотность электролита в каждой банке. Делают это с помощью специального прибора – кислотомера. При проверке плотности, наконечник кислотомера вставляют в заливное отверстие аккумулятора, погружают его в электролит, и с помощью резиновой груши засасывают электролит. Внутри колбы располагается специальный поплавок, который может погружаться на различную глубину, в зависимости от плотности электролита. На поплавке нанесены деления, по которым и определяется плотность. Чтобы измерения были точными нельзя измерять плотность, если электролит «кипит» (во время заряда), или если он горячий. Нормальной считается плотность электролита 1, 28 гсм.
Часто причиной выхода из строя аккумулятора является сульфатация пластин. Такое происходит, если эксплуатировать аккумулятор с низким уровнем электролита, а также, если аккумулятор долго был разряженным, или не полностью заряженным. Небольшую сульфатацию можно устранить несколькими циклами заряда и разряда аккумулятора. Доверять эту работу лучше специалистам, так как здесь много тонкостей. Если аккумулятор сильно сульфатирован, то восстановить его работоспособность вообще невозможно – его нужно менять.
Как измерить удельный вес
Что такое удельный вес и как его проверить?
Удельный вес используется для проверки состояния заряда аккумулятора, по сути, это отношение веса раствора к весу равного объема воды. Проверка удельного веса ячейки выполняется с помощью ареометра, лучший из которых автоматически компенсирует температуру.
Поскольку соотношение воды и серной кислоты внутри батареи изменяется в зависимости от активности, изменяется и плотность электролита, это то, что измеряет ареометр.Еще один тест, который следует провести вместе с тестами на удельную плотность, — это проверка напряжения холостого хода вашей батареи. Trojan Battery рекомендует следующие шаги для проведения тестов на удельный вес своих батарей:
Проверка удельного веса
(используется только для заливных батарей) - Не добавляйте воду в это время.
- Перед взятием пробы наполните и слейте воду из ареометра 2–4 раза.
- В ареометре должно быть достаточно электролита для пробы, чтобы полностью поддерживать поплавок.
- Снимите показания, запишите их и верните электролит обратно в ячейку.
- Чтобы проверить другую ячейку, повторите 3 шага выше.
- Проверьте все элементы в батарее.
- Установите на место вентиляционные колпачки и вытрите весь электролит, который мог пролиться.
- Скорректируйте показания на 80 ° F:
- Добавить 0,004 к показаниям на каждые 10 ° выше 80 ° F
- Вычтите 0,004 на каждые 10 ° ниже 80 ° F.
- Сравните показания.
- Проверьте уровень заряда по таблице ниже
- Проверить и записать уровень (-и) напряжения.
- Полностью зарядите аккумулятор (и).
- Снова снимите показания удельного веса.
- Проверить уровень (-а) напряжения.
- Выполните уравнительный заряд. Обратитесь к разделу «Уравновешивание батарей», чтобы узнать о правильной процедуре.
- Снова снимите показания удельного веса.
- Батарея старая, срок ее службы подходит к концу.
- Аккумулятор слишком долго оставался в разряженном состоянии.
- Электролит был потерян из-за проливания или перелива.
- Развивается слабая или плохая клетка.
- Аккумулятор перед тестированием был чрезмерно полив.
Тест напряжения холостого хода
- Отключите все нагрузки от аккумуляторов.
- Измерьте напряжение с помощью вольтметра постоянного тока.
- Проверьте уровень заряда по таблице 1.
- Зарядите аккумулятор, если уровень заряда составляет от 0% до 70%.
- Аккумулятор слишком долго оставался в разряженном состоянии.
- Батарея неисправна.
Показания должны быть на уровне 1,277 +/- .007 или выше заводской спецификации. Если какое-либо значение удельного веса окажется низким, выполните следующие действия.
Если какие-либо значения удельного веса по-прежнему низкие, выполните следующие действия.
Если какое-либо значение удельного веса по-прежнему ниже заводской спецификации 1,277 +/- .
007, то может существовать одно или несколько из следующих условий:Для получения точных показаний напряжения батареи должны оставаться в режиме ожидания (без зарядки, без разряда) не менее 6 часов, предпочтительно 24 часа.
Если уровень заряда батареи ниже значений, указанных в таблице 1, могут существовать следующие условия:
Батареи в этих условиях следует доставить к специалисту для дальнейшей оценки или снять с эксплуатации.
ТАБЛИЦА 1.Состояние заряда в зависимости от удельного веса и напряжения холостого хода
| Процент заряда | Удельный вес с поправкой на 80 ° F | Напряжение холостого хода | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6В | 8В | 12 В | 24 В | 36V | 48 В | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 1,277 | 6.37 | 8,49 | 12,73 | 25,46 | 38,20 | 50.93 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 90 | 1,258 | 6.31 | 8,41 | 12,62 | 25,24 | 37,85 | 50,47 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 80 | 1,238 | 6,25 | 8,33 | 12,50 | 25,00 | 37,49 | 49,99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 70 | 1,217 | 6,19 | 8,25 | 12,37 | 24,74 | 37,12 | 49. 49 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 60 | 1,195 | 6,12 | 8,16 | 12,24 | 24,48 | 36,72 | 48,96 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | 1,172 | 6,05 | 8,07 | 12,10 | 24,20 | 36,31 | 48,41 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 1,148 | 5,98 | 7,97 | 11,96 | 23,92 | 35,87 | 47.83 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 30 | 1,124 | 5,91 | 7,88 | 11,81 | 23,63 | 35,44 | 47,26 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 1,098 | 5,83 | 7,77 | 11,66 | 23,32 | 34,97 | 46,63 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | 1,073 | 5,75 | 7,67 | 11,51 | 23,02 | 34,52 | 46.#wpi «8K] 7] {D» jOq7ɯ:? 0ffw> + mQJ
U’Pzl) # E.W ʵ_L
конечный поток
endobj
10 0 obj [/ ICCBased 12 0 R]
endobj
11 0 объект
>
endobj
12 0 объект
>
транслировать
xwTSϽ7PkhRH
H. * 1 ДжПлотность энергии и удельная энергия батареиВведение в плотность энергии (по весу и объему) Плотность энергии батареи обычно выражается двумя способами: в форме гравиметрической плотности энергии , и объемной плотности энергии .Гравиметрическая плотность энергии или Удельная энергия батареи — это мера того, сколько энергии содержится в батарее по сравнению с ее весом, и обычно выражается в Вт-часах / килограмм (Вт-час / кг) . Объемная плотность энергии или Плотность энергии батареи — это мера того, сколько энергии содержится в батарее по сравнению с ее объемом, и обычно выражается в Вт-часах / литр (Вт-час / л) .На рис.1 показаны гравиметрическая плотность (удельная энергия) и объемная плотность (удельная энергия) трех батарей.
 Кроме того, при неизменном весе батареи время работы удваивается, если используются литий-ионные батареи. Благодаря этому преимуществу химия Li-Ion быстро вытесняет Ni-MH в сотовых телефонах и ноутбуках. Удельная энергия и объемная плотность энергии — критический параметр в фотоэлектрических системах Плотность энергии — одна из многих характеристик батарей, используемых в основном для сравнения одного типа аккумуляторной системы с другим. Плотность энергии является функцией веса батареи, а объемная плотность энергии (в Вт · ч / литр3) — функцией объема батареи. Аккумулятор с более высокой плотностью энергии будет легче, чем аккумулятор аналогичной емкости с более низкой плотностью энергии .Говоря о портативных системах, плотность энергии является критическим параметром, но в обычных фотоэлектрических системах , которые обеспечивают питание стационарного объекта, плотность энергии может быть менее важной. Однако, поскольку транспортировка аккумуляторов в удаленные места является дорогостоящей, аккумулятор с высокой плотностью энергии обычно является преимуществом. Плотность энергии не совпадает с плотностью мощности Плотность мощности обычно указывается в единицах Вт / л или Вт / кг , и ее не следует путать с Плотность энергии , которая выражается как Вт / л или Вт / кг .Чтобы лучше объяснить это, Плотность энергии подразумевает, сколько энергии может удерживать батарея . Чем выше плотность энергии, тем меньше время работы от батареи. Примером является литий-ионная химия. С другой стороны, плотность мощности означает, сколько энергии батарея может выдать по запросу. Основное внимание уделяется скачкам мощности, таким как бурение, а не времени работы. Примером является химия на основе никеля. Бутылка для воды Аналогия для объяснения плотности энергии и плотности мощности Размер бутылки аналогичен плотности энергии, а носик аналогичен плотности мощности. Большая бутылка может вместить много воды (плотность энергии), в то время как большое отверстие (плотность мощности) может быстро ее опустошить. Большая бутылка с большим отверстием — идеальное и лучшее сочетание. Стоимость батареи, соответствующая значениям плотности энергии Стоимость — важный фактор при выборе аккумулятора. В таблице ниже представлены стоимость ватт-часа, удельная энергия, т. Е. Ватт-часов на кг, и плотность энергии, т. Е. Ватт-часы / литр для различных типов батарей.
Рисунок 2: Плотность энергии батареи (источник: www.epectc.com)Достижения в области удельной энергии и удельной энергии в 2019 годуLicerion аккумулятор от Sion power: Компания Sion Power разработала технологию , которая значительно улучшила энергию и срок службы перезаряжаемых литий-металлических батарей. Более легкие и энергоемкие батареи всегда пользовались спросом и привели к исследованиям и разработкам, проводимым командой Sion Power для создания аккумуляторной батареи Licerion®. Батареи Licerion устанавливают новый стандарт для литиевых батарей, предлагая высочайшее сочетание плотности энергии и удельной энергии. Этот ультратонкий литий-металлический аккумулятор имеет плотность энергии и удельную энергию 500 Втч / кг и 1000 Втч / л.аккумуляторов | Бесплатный полнотекстовый | Стратегии проектирования для высокой мощности vs.Высокоэнергетические литий-ионные элементы1. ВведениеЗа годы, прошедшие с момента появления литий-ионных аккумуляторов (LIB), было много разработок в конструкции элементов и химии элементов. Например, объемная плотность энергии увеличилась вдвое за счет комбинации улучшенных активных материалов и улучшенной конструкции ячеек. В связи со все более широким использованием LIB для новых приложений, ячейки были оптимизированы для энергии (портативные электронные устройства, мобильные телефоны и аккумуляторные электромобили) или энергии (электроинструменты, гибридные электромобили). Как для конструкции ячейки, так и для активных материалов существует компромисс между мощностью и энергией. Разные производители используют разные подходы к оптимизации своих ячеек для достижения высокой плотности энергии или высокой плотности мощности. Обычно это ноу-хау производителей. Большинство академических исследований в области ионно-литиевых элементов большой мощности связано с конструкцией активных материалов, а не с не менее важными аспектами конструкции и инженерии ячеек. Относительные характеристики литий-ионных батарей и ультраконденсаторов сравнивались ранее [1,2,3].В этой работе большинство исследованных элементов представляли собой цилиндрические элементы 18650, поскольку они доступны с различным соотношением мощности и энергии от одного производителя. Это позволило сравнить различные подходы к проектированию и стратегии. При разработке литий-ионного элемента необходимо принять ряд конструктивных решений, как показано в таблице 1. Состав электродов, масса покрытия, пористость, токосъемники, сепаратор, электролит Все соединительные бирки оптимизированы для получения требуемых характеристик безопасности и рабочих характеристик ячейки. Активные материалы определяют выбор связующего и типа проводящего углерода. Последующие решения принимаются относительно нагрузки электрода, толщины и пористости. В более ранних исследованиях влияние веса покрытия электрода на быстродействие и сопротивление ячейки моделировалось [4] и измерялось [5]. Экспериментально лучшие характеристики были получены с более тонкими электродами.Обычно требования к максимальной плотности энергии противоположны требованиям к высокой удельной мощности, что является классическим инженерным компромиссом.Однако толщина сепаратора обычно указывается исходя из безопасности или технологичности. Предполагая, что в элементе используется жидкий электролит, существует несколько вариантов выбора соли и концентрации лития, смеси органических карбонатных растворителей и добавок. Состав электролита будет зависеть от целевого диапазона рабочих температур ячеек, и добавки будут выбираться для улучшения характеристик конкретных активных материалов. Как указано выше, в этой статье описывается разборка или разборка коммерческих литий-ионных элементов, а также характеристика их компонентов. 2. РезультатыЯчейки, выбранные для этого исследования, перечислены в таблице 2. Большинство ячеек было приобретено через интернет-магазины, обслуживающие сообщества электронных сигарет или вейпинга. Ячейки A123 были приобретены у китайского интернет-магазина. Значения номинальной емкости и максимальной мощности непрерывного разряда были взяты из технических паспортов вместе с датой проектирования.Следует отметить, что первоначальный проект был разработан за несколько лет до фактической покупки ячеек. Это показывает, что от первоначальной проектной спецификации до ячейки, доступной на рынке, могут потребоваться месяцы или годы разработки. Отношения мощности и энергии показаны как Вт: Вт · ч, хотя они были рассчитаны на основе тока (А) и емкости (А · ч). Таблица 2. Литий-ионные элементы включены в это исследование. Таблица 2. Литий-ионные элементы включены в это исследование.
 Исключением был элемент A123 M1A, который, как известно, имеет катод LFP (фосфат лития-железа, LiFePO 4 ). Все элементы немного превысили свою номинальную емкость, за исключением ячейки A123 M1A. На основании информации, предоставленной с клетками, клеткам M1A было три года на момент получения, так что календарное старение могло иметь место.Хранение при 40% SoC при неизвестной температуре в течение трех лет может вызвать некоторую потерю емкости. Значения разрядной емкости и энергии, зарегистрированные во время этого цикла, собраны в таблице 3. Измеренные значения энергии разряда были объединены с весами и объемами элементов для расчета двух значений плотности энергии, как показано в таблице 4. Таблица также включает объемную и гравиметрическую мощность. значения плотности. Плотность мощности можно измерить или рассчитать различными способами. В этом случае мощность определялась как среднее напряжение разряда, умноженное на максимальный непрерывный ток разряда.На практике напряжение элемента во время высокоскоростной разрядки будет ниже, чем среднее напряжение разрядки. Однако максимальный импульсный ток разряда выше, чем максимальный непрерывный ток, поскольку нет риска перегрева ячейки. Таблица 4 также содержит общую площадь катодов, полученную путем прямых измерений реальных электродов. Они были объединены с емкостями ячеек, чтобы получить значения площадных емкостей. При проектировании ячеек и балансировке анодной и катодной емкостей это одно из начальных значений, которые указываются.На рисунке 2 отношения мощности к энергии ячеек нанесены в зависимости от их площадей. Как и ожидалось, между этими двумя параметрами существует обратная зависимость, т. Е. Элементы высокой мощности используют низкую поверхностную емкость и малую массу покрытия. Толщина пяти различных компонентов показана на рисунке 3. Ячейка Samsung 48G имела самый толстый анод, что давало наивысшую плотность энергии и самая низкая плотность мощности. Самым большим сюрпризом стала толщина катода A123 M1A, так как ячейка имела самое высокое отношение мощности к энергии.Вероятно, это связано с более низкой кристаллической плотностью LFP (3,6 г / см -3 по сравнению с 4,8 г / см -3 для NCA). Для токоприемников и сепараторов тенденция оказалась во многом исторической. Доступная толщина сепараторов, а также медной и алюминиевой фольги для аккумуляторных батарей значительно уменьшилась за последнее десятилетие благодаря усовершенствованным методам производства. Естественно, что разработчики ячеек воспользовались преимуществами этих более тонких материалов для увеличения плотности энергии. Основным исключением были две ячейки Sony, датируемые 2015 годом.Ячейка VTC5A высокой мощности имела более толстые медь и алюминий, чем ячейка VTC6 высокой мощности. Более толстые токосъемники уменьшат сопротивление элемента и улучшат теплопередачу из элемента за счет плотности энергии. Аналогичная разница наблюдалась в бирках электродов; катодная метка на VTC5A была шире и толще, чем метка VTC6. Два варианта конструкции меток, обнаруженные в ячейках, показаны на рисунке 4. У восьми ячеек метки полной ширины были приварены к участку покрытия, с метками на каждом конце анода, и одна метка катода смещена от центра.Единственным исключением была ячейка A123 M1A, у которой были две короткие метки, приваренные к голым участкам металла. На практике это может быть достигнуто путем выборочного соскабливания покрытия или предварительного нанесения заплатки для предотвращения прилипания покрытия. Подобное расположение меток наблюдалось в коммерческой ячейке 26650 с катодом LFP [15]. С производственной точки зрения проще наносить непрерывное покрытие, чем периодическое покрытие по всей ширине («пропустить» покрытие). Это также позволяет избежать календарной обработки тонких срезов электрода только обнаженным металлом.Как правило, анод больше, чем катод, чтобы предотвратить избыточный заряд на катоде и избежать образования дендритов лития в областях анода с высокой локальной плотностью тока. Интересно отметить, что в ячейке А123 были области активного катода напротив неизолированной медной фольги на аноде. Это может отражать различия в поведении избыточного заряда между LFP и слоистыми катодами. Причина, по которой катод был смещен в других восьми ячейках, показывает важность управления температурой в конструкции ячейки.С электрической точки зрения симметричная катодная метка дает минимальное сопротивление. Однако из-за спиральной намотки симметричная катодная метка находится относительно близко к стенке банки. При использовании смещенной бирки бирка размещается примерно на полпути поперек обмотки, увеличивая теплоотвод через бирку. Ожидалось, что в элементах большой мощности будет использоваться больше меток, чем в элементах высокой энергии, чтобы снизить сопротивление элементов и улучшить передачу тепла. Очевидно, что двойная анодная метка дает чистое преимущество даже в ячейках, оптимизированных для работы с высокой энергией.Во многих цилиндрических суперконденсаторах используются краевые соединения, а не дискретные метки [16], но такой подход не считается необходимым в элементах большой мощности. Фактические составы электродов неизвестны и их трудно измерить. Их можно анализировать с помощью систематической процедуры химической экстракции, но в начальных тестах ошибки измерения были слишком высокими, чтобы дать точные составы. Однако, делая обоснованные предположения, основанные на известных составах электродов и патентных заявках, можно рассчитать емкости активных материалов и пористость электродов.На рис. 5 показаны полученные значения при условии, что состав анода активный связующий элемент-углерод = 95: 4: 1 (мас.%), А состав катода — 96: 2: 2 (мас.%). Единственным исключением был катод M1A, в котором использовалась формула 79:11:10, на основании патентов A123, опубликованных во время разработки элемента [17]. Некоторые из значений анода были выше, чем теоретическая емкость графита, т.е. 372 мА ч г -1 . Это говорит о том, что электроды содержат компонент с большей емкостью, такой как кремний.Катоды продемонстрировали историческую тенденцию к увеличению емкости, как правило, за счет более высокого содержания никеля. Среднюю пористость электрода можно рассчитать, исходя из веса покрытия, толщины покрытия и средней плотности компонентов покрытия [18]. Эта плотность относительно нечувствительна к составу электродов. Значения пористости для анодов и катодов показаны на рисунке 6. Значения пористости анода были довольно похожими, за исключением ячейки VTC6. Это было удивительно, поскольку VTC6 — это скорее энергетический элемент, чем силовой.Катодная пористость значительно различалась. Три ячейки с наивысшим соотношением мощности и энергии (M1A, HB2 и HB4) имели более высокую пористость, чем остальные шесть ячеек. Катодная пористость также отражалась в весах электролита, показанных на рисунке 7. Они были рассчитаны на основе разницы между начальный вес ячеек и вес других компонентов после промывки и сушки. Исторически разумным считалось значение около 3 г электролита на час. Электролит должен заполнить все поры в электродах и сепараторе, но при этом оставить некоторое пустое пространство внутри ячейки для сбора газов SEI.С более тонкими сепараторами и катодами с меньшей пористостью, очевидно, можно было снизить значение до менее 2 г (А · ч) -1 во многих ячейках. Однако толстый и относительно пористый катод LFP в ячейке A123 по-прежнему требует большего количества электролита. Для получения дополнительной информации необходимо использовать спектроскопические методы, такие как сканирующая электронная микроскопия (SEM), в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией ( ЭЦП). Типичные изображения девяти анодов и катодов показаны на Рисунке 8 и Рисунке 9 соответственно.Среди анодов восемь из девяти выглядели очень похожими, за исключением ячейки A123 M1A. В этой ячейке углеродные частицы оказались хлопьями или осколками, а не более округлыми частицами, которые можно увидеть в других ячейках. Помимо ячеек HB2 и HB4, была смесь более мелких и крупных частиц, чтобы максимизировать плотность утряски и оптимизировать использование доступного объема. Катоды также выглядели похожими, со смесью более мелких и крупных частиц. Последние представляют собой вторичные частицы, агломераты гораздо более мелких первичных частиц.Такой подход сводит к минимуму длину пути диффузии при максимальной плотности материала на выходе. Катоды выглядели сильно каландрированными, и некоторые вторичные частицы начинали распадаться на первичные частицы. ЭДС-карты анодов и катодов представлены в дополнительных материалах. Выводы измерений EDS собраны в Таблице 5. Шесть из девяти анодов содержали кремний, расщепляющийся по историческим линиям, т.е. разработанные до или после 2012 года. Кремний был обнаружен в локализованных частицах, что типично для стратегии «разбрызгивания».На картах EDS кремний обычно ассоциировался с кислородом. Монооксид кремния (SiO x ) является широко используемым кремниевым материалом [19], но на самом деле содержит области кремния и SiO 2 [20]. Во время цикла формирования SiO 2 необратимо превращаются в оксид лития и силикаты лития [20], в то время как сам кремний обратимо интеркалируется и деинтеркалируется. Оксид лития будет реагировать с любыми следами HF в электролите, но силикаты, вероятно, останутся на месте.Следовательно, присутствие кремния и кислорода вместе предполагает, что исходным материалом был SiO x . Если бы кислород был частью другого (более толстого) слоя SEI на кремнии, то и на этих частицах можно было бы ожидать фтора. Между материалами катода было больше различий. На данном этапе составы скорее ориентировочные, чем абсолютные. Ячейка HG2 содержала NMC, богатую никелем. Измерения предполагали 811, а не 622, хотя это было бы ранним введением для ячейки, разработанной в 2014 году.NCA в ячейке Sony VTC5A выглядело как «стандартный» состав LiNi 0,80 Co 0,15 Al 0,05 O 2 . Однако NCA в двух из ячеек Samsung оказался богатой никелем версией, то есть LiNi 0,80 + δ Co 0,15 Al 0,05-δ O 2 с δ ~ 0,04 [21]. Поверхность элемента Sony VTC6 была покрыта оксидом алюминия. Это затрудняло оценку фактического состава частиц, но соотношение Ni: Co оказалось выше, чем в ячейке VTC5A.Покрытие поверхности катодными частицами было предложено как метод увеличения предельного зарядного напряжения и, следовательно, емкости материала [22]. Настоящим сюрпризом стал катод Samsung 25R. Визуально все частицы выглядели одинаково, но некоторые не содержали марганца. Было предложено использование смешанного катода NCA / NMC [23], чтобы испытать некоторые преимущества обоих материалов. По изображениям SEM можно было оценить размер частиц активных материалов. Для катодов это был размер вторичных частиц, а не первичных частиц.На рис. 10 показаны типичные значения размера частиц в зависимости от отношения мощности к энергии. Результаты показали ожидаемую тенденцию уменьшения размера частиц для большей мощности.Температурный эффект и тепловое воздействие в литий-ионных аккумуляторах: обзорAbstractЛитий-ионные аккумуляторы с высокой плотностью энергии (до 705 Вт / л) и удельной мощностью (до 10 000 Вт / л) демонстрируют высокую вместимость и отличные рабочие характеристики. Литий-ионные батареи, являющиеся перезаряжаемыми батареями, служат источниками питания в различных системах.Температура, как критический фактор, значительно влияет на производительность литий-ионных батарей, а также ограничивает применение литий-ионных батарей. Более того, разные температурные условия приводят к разным побочным эффектам. Точное измерение температуры внутри литий-ионных батарей и понимание температурных эффектов важны для правильного обращения с батареями. В этом обзоре мы обсуждаем влияние температуры на литий-ионные батареи как при низких, так и при высоких температурах.В обзоре также обсуждаются современные подходы к мониторингу внутренней температуры литий-ионных аккумуляторов с помощью как контактных, так и бесконтактных процессов. Графический рефератЛитий-ионные батареи (LIB) с высокой плотностью энергии и удельной мощностью демонстрируют хорошие характеристики во многих различных областях. Однако производительность LIB все еще ограничивается влиянием температуры. Приемлемый температурный диапазон для LIB обычно составляет от -20 ° C до 60 ° C. Как низкие, так и высокие температуры, которые находятся за пределами этого региона, приведут к снижению производительности и необратимым повреждениям, таким как литиевое покрытие и тепловой разгон.Таким образом, понимание влияния температуры и точное измерение температуры внутри литий-ионных батарей важны для правильного обращения с ними. Современные достижения в мониторинге температуры внутри LIB можно разделить на контактное и бесконтактное измерение. В этом обзоре дается обзор последних достижений как в понимании температурных эффектов, так и в мониторинге температуры, а также обсуждаются проблемы и возможные будущие направления в достижении оптимальной производительности батарей.
Ключевые словаЛитий-ионный аккумулятор Влияние температуры Внутренняя температура Управление батареями Управление температурой Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0) Просмотреть аннотацию© 2018 Китайское общество исследования материалов. Опубликовано Elsevier B.V. Рекомендуемые статьиЦитирующие статьиЦифровой ареометр / плотномер SG-ProSG-Pro Цифровой ареометр / плотномер Производитель Eagle Eye Тип продукта Прочее оборудование и аксессуары Техника ГидрометрыОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯЦифровой ареометр / плотномер SG-Pro предлагает 99 единиц.Точность 999%, значения удельного веса, плотности и связанных с плотностью значений с температурной компенсацией. Выберите одну из нескольких единиц измерения в соответствии с вашими потребностями в измерениях или создайте собственные требования, определяемые пользователем. Результаты включают идентификацию образца, единицу измерения, коэффициент температурной коррекции, идентификацию прибора, дату и время. Результаты можно легко загрузить на принтер или компьютер. Надежные результаты появляются всего за 3 секунды — просто погрузите пробирку в воду, нажмите кнопку, чтобы автоматически набрать пробу, и прочитайте окончательный результат.Результаты трендов с включенным программным обеспечением для управления. Результаты трендов с опциональным программным обеспечением для управления. Цифровой ареометр SG-Pro обычно используется для тестирования батарей (свинцово-кислотных и никель-кадмиевых), алкоголя и пищевых продуктов, нефтепродуктов и других специальных тестов плотности.
На пути к недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии (Журнальная статья) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
31
Сюда входят физические свойства электродов, в частности, поверхностная емкость и пористость, а также другие параметры конструкции ячейки.
5
8