Как померить плотность в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Как правильно измерить плотность электролита аккумулятора? 2 способа проверки и 5 полезных советов

Автомобиль с плохим аккумулятором не является надёжным транспортным средством. Опытные водители знают, что такое «севший» аккумулятор, и к каким неприятностям это в итоге приводит. Чтобы не случалось неприятных сюрпризов в дороге, АКБ нужно правильно и вовремя обслуживать — в том числе знать и о том, как самостоятельно проверить плотность аккумулятора.

Содержание статьи

• Неисправности батареи
• Необходимость зарядного устройства
• Доливка жидкости
• Техника безопасности
• Вывод

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:

1. Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
2. Неисправность втягивающего реле стартера.
3. Предельный износ втулок стартера.
4. Неисправность обмоток стартера.
5. 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:

1. От климатической зоны.
2. 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:

1. Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
2. Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
3. 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:

1. Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
2. Включить устройство.
3. 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:

1. 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.
2. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
3. 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.
4. Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
5. Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.

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.

Как проверить плотность аккумулятора и уровень электролита

Главная » Обслуживание

Иногда владельцы автомобилей спрашивают о том, как проверить плотность аккумулятора. Если выражаться корректнее и точнее, речь идет о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, уровень электролита в батарее измеряется в том случае, если АКБ относится к категории обслуживаемых. Для того чтобы научиться делать это самостоятельно, как в гараже, так и в домашних условиях, нужно знать о том, что представляет из себя жидкий электролит и как устроена внутри обслуживаемая автомобильная батарея.

Содержание

1. Что находится внутри АКБ
2. Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости
3. Принцип работы аккумуляторной батареи
4. Как проверить электролит и измерить его плотность
5. Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

Что находится внутри АКБ

Внутри аккумуляторной батареи автомобиля в определенной последовательности расположены шесть отсеков, или «банок». Каждый отсек имеет свинцовые пластины с положительными и отрицательными зарядами. «Банка» устроена герметично, и ее контакт с другими элементами происходит через общее полярное соединение.

Уровень напряжения в каждом отсеке АКБ составляет 2, максимум — 2,1 вольт. Все элементы соединяются друг с другом в последовательную электрохимическую цепь, имея на выходе общее напряжение 12 вольт.

Благодаря тому, что каждая «банка» заполнена особым химическим соединением, имеющим жидкую консистенцию, автомобильный аккумулятор обладает способностью накопления и отдачи электрического заряда. Эта жидкость получила название «электролит», а такие простые теоретические знания из области физики и химии помогут разобраться в том, как проверить плотность аккумулятора (точнее, электролита) правильно.

Для чего необходимо проверять плотность электролитической жидкости

Любой электролит представляет собой не что иное, как химическую смесь, состоящую из дистиллированной воды и серной кислоты в определенной пропорции: вода 65%, 35% — кислота. Именно такое процентное соотношение и позволяет электролиту осуществлять накопление электрического заряда без нанесения урона чувствительным свинцовым пластинам АКБ.

В процессе постоянной эксплуатации батареи происходят постоянные изменения плотности электролита, что определенным образом может сказаться на ее рабочих функциях. Само понятие плотности, кстати, означает не что иное, как процентное соотношение серной кислоты к дистилляту.

Если уровень серной кислоты внутри аккумулятора становится слишком высоким, это может печально закончиться для его пластин. Бывают ситуации, когда кислота попросту разъедает свинец, и пластины разрушаются.

Если же кислоты слишком мало, это означает, что АКБ разряжена или близка к тому, чтобы разрядиться полностью. Аккумулятор не может работать в режиме той емкости, которая указана в его технических характеристиках. Например, энергии может просто не хватить в условиях холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.

Также, если водитель долго пытается ездить на разряженном аккумуляторе, процесс оседания сульфатов на пластинах неизбежен. На них образуется плотный белый налет, убрать который порой бывает весьма проблематично. При критичном уровне сульфатов произойдет либо разрушение пластин, либо короткое замыкание. Потребуется десульфатация аккумулятора.

Принцип работы аккумуляторной батареи

Чтобы знать, как правильно измерять уровень электролита, важно помнить — любая АКБ работает по цикличному принципу. Вначале она осуществляет накопление заряда внутри, а затем, при запуске двигателя, начинает его постепенно отдавать автомобилю, приводя его в движение. При отдаче заряда аккумулятором кислота выделяет те самые сульфаты (соли), оседающие на пластины «банок». А в «банках» происходит образование воды. Это приводит к тому, что уровень электролита значительно снижается.

Что потребуется сделать в данном случае:

• когда уровень плотности выше требуемого, нужно разбавить электролит дистиллированной водой;
• когда плотность снижается, батарея срочно нуждается в полноценной зарядке в течение, как минимум, 10-12 часов.

Как проверить электролит и измерить его плотность

Перед тем как проверить электролит в аккумуляторе, очистите его поверхность от грязи и пыли, чтобы при снятии крышек с батарейных отсеков они не попали внутрь. Возьмите тонкую трубку из стекла, ее диаметр может составлять от 4 до 5 миллиметров. Теперь нужно опустить трубку в отсек до конца, так, чтобы она коснулась его дна. Отверстие можно закрыть с помощью пальца (предварительно не забудьте обезопасить себя, надев технические перчатки!).

Достаньте из банки трубку: в нее должно попасть небольшое количество электролитической жидкости. Ориентируйтесь на ее высоту — сколько места она занимает в трубке. Если высота жидкости 10-15 миллиметров — плотность в пределах нормы, а когда уровень больше, либо меньше — плотность необходимо откорректировать.

Перед тем как приступить к корректировке плотности, нужно произвести ее точные замеры — в каждом аккумуляторном отсеке по отдельности, так как они между собой не сообщаются. Обязательно зарядите АКБ перед измерением, иначе результаты могут оказаться неверными. Кроме этого, незадолго до процесса батарею нужно на 3-4 часа оставить в помещении с комнатной температурой (от 20°С, можно чуть выше). Ведь химическая жидкость имеет прямую зависимость от температурного фактора.

Для измерения уровня плотности электролита применяется такой простой инструмент, как ареометр. Его еще иногда называют более сложным словом — денсиметр. Но по сути это одно и то же. Ареометр состоит из наконечника, поочередно опускаемого в аккумуляторные отсеки, колбы, резиновой груши для отсасывания жидкости и шкалы измерений, которая расположена внутри колбы.

Алгоритм действий проверки будет таким:

• вытрите наконечник насухо чистой тряпочкой;
• опустите его в аккумуляторный отсек;
• резиновой грушей наберите небольшое количество жидкости;
• следите за «поведением» электролита: когда он перестанет двигаться — замерьте плотность по шкале;
• слейте жидкость обратно в «банку».

Как видите, техника снятия показаний очень проста. Главное — не забывать защитить руки с помощью перчаток.

Цифровые показатели, на которые нужно ориентироваться

Поскольку химическая составляющее АКБ напрямую зависит от температурных факторов, существуют общепринятые цифровые показатели, обозначающие уровень оптимальной концентрации электролита. На юге РФ это 1,25, в районах средней полосы — 1,27, а в северных регионах — 1,29 гр/см³.

Итак, как проверить уровень электролита в аккумуляторе и его плотность? Отнесите батарею в помещение с комнатной температурой, удалите с нее загрязнения, откройте банки и воспользуйтесь стеклянной трубочкой и ареометром. Не забудьте надеть перчатки. Проверку аккумулятора нужно осуществлять регулярно для обеспечения наилучшего уровня его работы.

 

 

Как вам статья?

Похожие статьи

Рейтинг

( Пока оценок нет )

ареометр плотность аккумулятора проверка аккумулятора электролит

Единица измерения плотности электролита — Вместе мастерим

Измерение плотности электролита в сочетании с измерением напряжения под нагрузкой и без позволяет быстро установить причину неисправности в аккумуляторной батарее. При низкой плотности — это может быть дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Плотность измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

В качестве электролита в аккумуляторных батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. В основном плотность зависит от концентрации раствора серной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность. Однако, она также зависит и от температуры раствора и от степени заряженности аккумулятора — при разрядке часть серной кислоты «уходит» в пластины, плотность снижается.

Поэтому измерение плотности принято проводить при 25 °С и полностью заряженном аккумуляторе. Плотность электролита в новой полностью заряженной батарее должна составлять 1. 28±0.01 г/см3 для Средней полосы. Но может варьироваться в зависимости от климатической зоны.

Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1.20±0.01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1.10±0.01 г/см3.

Если значение плотности во всех банках аккумулятора одинаково (±0.01 г/см3), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектной ячейке будет значительно ниже (на 0.10-0.15 г/см3), чем в остальных.
Низкая плотность в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи, ее сульфатацией или устареванием.
Все заливаемые аккумуляторные батареи во время заряда и работы теряют часть воды. При этом снижается уровень жидкости над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите.

Работа аккумулятора с низким уровнем электролита отрицательно влияет на ресурс батареи. Поэтому перед проверкой плотности электролита необходимо проверить его уровень в банках аккумулятора. Принято считать нормальным уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).

Существует три основных вида аккумуляторных батарей:

Малосурьмянистые (Sb/Sb) — это обычная «классическая» свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы, они подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита, но не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при низкой плотности электролита.
Кальциевые (Ca/Ca) — пластины легированы кальцием, они практически не требуют слежения за уровнем и плотностью электролита, виброустойчивы, застрахованы от длительного перезаряда до 14.8 В, терпят перепады напряжения в бортовой сети, обладают коррозионной стойкостью, имеют низкий саморазряд, больший срок службы. Однако, имеют один недостаток — они неустойчивы к глубоким разрядам.

Дело в том, что при длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция, блокирующим электрохимические реакции. Этот процесс, в отличие от образования сульфата свинца в малосурьмянистых батареях, необратим. Если разрядить кальциевую батарею ниже 11.5 В, то она уже не восстановит изначальную емкость, при разряде ниже 10.8 В потеряет до 50% своей емкости. Два-три таких разряда – и аккумулятор придется выбрасывать. Также, в связи с тем, что пластины в таких батареях упакованы в плотные пакеты, плотность электролита неравномерна — более тяжелая серная кислота скапливается внизу банок, а поверх пластин оказывается более «легкий» электролит. Из-за этого ареометр будет показывать неадекватно низкую плотность при нормальной заряженности.
Такие батареи хорошо подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды в пути.
Гибридные (Sb/Ca) — являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

На примере кальциевой батареи емкостью 60 А·ч, попробуем выяснить плотность электролита и ее исправность. Для начала, проверим напряжение на клеммах аккумулятора мультиметром, чтобы выяснить степень ее заряженности. Такая проверка проводится через 6-8 часов после выключения двигателя или отключения зарядного устройства. В нашем случае машина простояла около 4-х дней под сигнализацией — напряжение составляет 12 В, что говорит нам о том, что батарея почти полностью разряжена.

Теперь проверим выборочно плотность электролита в двух банках — она составляет 1.23 г/см3 при температуре окружающего воздуха 0°С, поэтому внесем поправку в показания ареометра, приведя их к 25°С: 1.23-0.02=1.21 г/см3 — это также говорит нам о том, что аккумулятор требует срочной подзарядки.

Снимаем аккумулятор и переносим в теплое помещение для подзарядки.

Для кальциевых батарей губительны старые «дедовские» методы зарядки, используемые для малосурмянистых АКБ с контрольно-тренировочным циклом заряда/разряда и «кипячением», а также малоэффективны некоторые автоматические зарядные устройства.
В наши дни в большинстве таких устройств используется комбинированный метод зарядки, когда в процессе зарядки сила тока снижается со временем, а напряжение, наоборот, повышается. Это объясняется тем, что ЭДС аккумуляторной батареи направлена именно на напряжение, соответственно при его повышении нужно повышать и напряжение. А вот сила тока уменьшается из-за все увеличивающегося сопротивления батареи.
Для современных батарей рекомендуется установочный заряд током в 10% от номинальной ёмкости напряжением 14.4 В и продолжительность зарядки не менее суток. Однако, допустимо кратковременное повышение напряжения до 16.5 В в конце цикла зарядки.
Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Ток должен упасть практически до нуля, а входящее напряжение может повысится до 16,5 В, в зависимости от устройства.
Если вы часто заводите двигатель, двигаетесь на небольшие расстояния, и автомобиль долго простаивает без движения, то для такой батареи необходима ежемесячная плановая зарядка аккумулятора специализированным зарядным устройством, подходящим именно для кальциевых батарей.

После того, как электролит прогрелся до 20-25°С еще раз замерим напряжение и плотность. Теперь мультиметр показывает напряжение 12.45 В, а плотность в банках от 1.22 до 1.24 г/см3, что все равно указывает на недозаряд батареи.

Плотность электролита в аккумуляторе очень важный параметр у всех кислотных АКБ, и каждый автовладелец должен знать: какая плотность должна быть, как её проверить, а самое главное, как правильно поднять плотность аккумулятора (удельный вес кислоты) в каждой из банок со свинцовыми пластинами заполненных раствором h3SO4.

Проверка плотности – это один из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, включающий так же проверку уровня электролита и замер напряжения АКБ. В свинцовых аккумуляторах плотность измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратно зависима, относительно температуры жидкости (чем выше температура, тем ниже плотность).

По плотности электролита можно определить состояние батареи. Так что если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние её жидкости в каждой его банке.

Плотность электролита влияет на емкость аккумулятора, и срок его службы.

Проверяется денсиметром (ареометр) при температуре +25°С. В случае, если температура отличается от требуемой, в показания вносятся поправки, как показано в таблице.

Итак, немного разобрались, что это такое, и что нужно регулярно делать проверку. А на какие цифры ориентироваться, сколько хорошо, а сколько плохо, какой должна быть плотность электролита аккумулятора?

Какая плотность должна быть в аккумуляторе

Выдерживать оптимальный показатель плотности электролита очень важно для аккумулятора и стоит знать, что необходимые значения зависят от климатической зоны. Поэтому плотность аккумулятора должна быть установлена исходя из совокупности требований и условий эксплуатации. К примеру, при умеренном климате плотность электролита должна находиться на уровне 1,25-1,27 г/см3 ±0,01 г/см3. В холодной зоне, с зимами до -30 градусов на 0,01 г/см3 больше, а в жаркой субтропической — на 0,01 г/см3 меньше. В тех регионах, где зима особо сурова (до -50 °С), дабы аккумулятор не замерз, приходится повышать плотность от 1,27 до 1,29 г/см3.

Много автовладельцев задаются вопросом: «Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе зимой, а какой летом, или же нет разницы, и круглый год показатели нужно держать на одном уровне?» Поэтому, разберемся с вопросом более подробно, а поможет это сделать, таблица плотности электролита в аккумуляторе с разделением на климатические зоны.

Также нужно помнить, что, как правило, аккумуляторная батарея, находясь на автомобиле, заряжена не более чем на 80-90 % её номинальной ёмкости, поэтому плотность электролита будет немного ниже, чем при полном заряде. Так что, требуемое значение, выбирается чуть-чуть повыше, от того, которое указано в таблице плотности, дабы при снижении температуры воздуха до максимального уровня, АКБ гарантированно оставался работоспособным и не замерз в зимний период. Но, касаясь летнего сезона, повышенная плотность может и грозить закипанием.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Таблица плотности составляется относительно среднемесячной температуры в январе-месяце, так что климатические зоны с холодным воздухом до -30 °C и умеренные с температурой не ниже -15 не требуют понижения или повышения концентрации кислоты. Круглый год (зимой и летом) плотность электролита в аккумуляторе не стоит изменять, а лишь проверять и следить, чтобы она не отклонялась от номинального значения, а вот в очень холодных зонах, где столбик термометра часто на отметке ниже -30 градусов (в плоть до -50), корректировка допускается.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3). Если будет значение ниже, то это приводит к снижению электродвижущей силы и трудного запуска двигателя в морозы, вплоть до замерзания электролита.

Когда в зимнее время плотность в аккумуляторной батареи понижена, то не стоит сразу бежать за корректирующим раствором дабы её поднять, гораздо лучше позаботится о другом – качественном заряде АКБ при помощи зарядного устройства.

Получасовые поездки от дому к работе и обратно не позволяют электролиту прогрется, и, следовательно, хорошо зарядится, ведь аккумулятор принимает заряд лишь после прогрева. Так что разряженность изо дня в день увеличивается, и в результате падает и плотность.

Для новой и исправной АКБ нормальный интервал изменения плотности электролита (полный разряд – полный заряд) составляет 0,15-0,16 г/см3.

Помните, что эксплуатация разряженного аккумулятора при минусовой температуре приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин!

По таблице зависимости температуры замерзания электролита от его плотности, можно узнать минусовой порог столбика термометра, при котором образовывается лед в вашем аккумуляторе.

Как видите, при заряженности на 100% аккумуляторная батарея замерзнет при -70 °С. При 40% заряде замерзает уже при -25 °С. 10% не только не дадут возможности запустить двигатель в морозный день, но и напрочь замерзнет в 10 градусный мороз.

Когда плотность электролита не известна, то степень разряженности батареи проверяют нагрузочной вилкой. Разность напряжения в элементах одной батареи не должна превышать 0,2В.

Показания вольтметра нагрузочной вилки, B

Степень разряженности батареи, %

Если АКБ разрядилась более чем на 50% зимой и более чем на 25% летом, её необходимо подзарядить.

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Летом аккумулятор страдает от обезвоживания, поэтому учитывая то, что повышенная плотность плохо влияет на свинцовые пластины, лучше если она будет на 0,02 г/см3 ниже требуемого значения (особенно касается южных регионов).

В летнее время температура под капотом, где зачастую находится аккумулятор, значительно повышена. Такие условия способствуют испарению воды из кислоты и активности протекания электрохимических процессов в АКБ, обеспечивая высокую токоотдачу даже при минимально допустимом значении плотности электролита (1,22 г/см3 для теплой влажной климатической зоны). Так что, когда уровень электролита постепенно падает, то повышается его плотность, что ускоряет процессы коррозионного разрушения электродов. Именно поэтому так важно контролировать уровень жидкости в аккумуляторной батарее и при его понижении добавить дистиллированной воды, а если этого не сделать, то грозит перезаряд и сульфация.

Если аккумулятор разрядился по невнимательности водителя или другим причинам, следует попробовать вернуть ему его рабочее состояние при помощи зарядного устройства. Но перед тем как заряжать АКБ, смотрят на уровень и по надобности доливают дистиллированную воду, которая могла испариться в процессе работы.

Через некоторое время плотность электролита в аккумуляторе, из-за постоянного разбавления его дистиллятом, снижается, и опускается ниже требуемого значения. Тогда эксплуатация батареи становится невозможной, так что возникает необходимость повысить плотность электролита в аккумуляторе. Но для того, чтобы узнать насколько повышать, нужно знать как проверять эту самую плотность.

Как проверить плотность аккумулятора

Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условия.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе

Итак, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.

Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:

• Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
• В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см 3 . Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%. Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
• Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.

Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.

Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см 3 , если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см 3 . Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см 3 , иначе потребуется их корректировка.

Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.

Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см 3	Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см 3
-55…-41	-0.05	+5…+19	-0.01
-40…-26	-0.04	+20…+30
-25…-11	-0.03	+31…+45	+0.01
-10…+4	-0.02	+46…+60	+0.02

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

Плотность электролита при 25 °С, г/см 3	Температура замерзания, °С	Плотность электролита при 25 °С, г/см 3	Температура замерзания, °С
1.09	-7	1.22	-40
1.10	-8	1.23	-42
1.11	-9	1.24	-50
1.12	-10	1.25	-54
1.13	-12	1.26	-58
1.14	-14	1.27	-68
1.15	-16	1.28	-74
1. 16	-18	1.29	-68
1.17	-20	1.30	-66
1.18	-22	1.31	-64
1.19	-25	1.32	-57
1.20	-28	1.33	-54
1.21	-34	1.40	-37

Причины изменения плотности электролита

Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.

Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3 ). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Как поднять плотность электролита

Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0. 5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.

В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.

Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.

Инструкция по проверке ареометром плотности и уровня электролита в аккумуляторах

Автор marafon На чтение 11 мин Просмотров 47 Опубликовано 30. 08.2022

Содержание

1. Проверка плотности электролита в аккумуляторе (для обслуживаемых АКБ)
2. Проверка плотности ареометром
3. Советы и тонкости
4. Почему проверка так важна?
5. Особенности и точность измерений
6. Как пользоваться ареометром — подробная инструкция
7. Можно ли измерить без ареометра
8. Что делать если аккумулятор необслуживаемый
9. Как измерить плотность электролита
10. Конструкция прибора
11. Меры безопасности
12. Инструкция: как правильно пользоваться ареометром
13. Принцип работы ареометра
14. Интерпретация результата

Проверка плотности электролита в аккумуляторе (для обслуживаемых АКБ)

Прибор для проверки плотности электролита в батарее называется ареометром.

Для проверки плотности электролита в аккумуляторе ареометр помещают в заливное отверстие аккумулятора. Электролит следует наливать в колбу с помощью пузырька так, чтобы поплавок свободно плавал, а шкала ареометра показывала значение плотности в соответствии с верхним уровнем электролита.

Плотность, когда батарея заряжена на 100%, будет зависеть от температурных условий, при которых используется батарея.

Таблица 1: Определение плотности электролита для различных климатических зон.

Обратите внимание, что снижение плотности на 0,01 г/см3 от номинального значения соответствует разряду батареи на 5-6%.

Таблица 2. Скорость разряда батареи при различных плотностях электролита.

Однако значения, приведенные в таблице, верны, если плотность электролита проверяется при температуре электролита 20-30°C. Если температура отличается от этого диапазона, к измеренному значению плотности необходимо добавить (вычесть) поправку в соответствии с таблицей.

Таблица 3: Коррекция показаний ареометра при измерении плотности при различных температурах.

Обычно плотность автомобильных аккумуляторов, которые можно купить в магазине, соответствует 1,27 г/см3 . Предположим, что при проверке плотности электролита в аккумуляторе ареометр показывает 1,22 г/см3 (т. е. плотность снизилась на 0,05 г/см3), это означает, что аккумулятор разряжен на 30% от номинала.

В этом случае необходимо зарядить аккумулятор. После этого, если батарея в хорошем состоянии, она вернется к своей номинальной емкости. Прежде всего, не допускайте разрядки аккумулятора более чем на 50%.

Обратите внимание, что температура замерзания электролита зависит от его плотности.

Таблица 4: Температура замерзания электролита различной плотности.

Поэтому низкая плотность электролита зимой приводит к его замерзанию, быстрой потере емкости аккумулятора, а иногда даже к физической деформации и появлению трещин.

Проверка плотности ареометром

Одним из преимуществ ареометра является безопасность измерения плотности с точностью 0,05-0,1 %. Более того, для измерения не требуется много вещества.

Аккумулятор в автомобиле исправно работает при таком показателе электролита: при 25 градусах он составляет 1,28 г/см3. Это значение имеют новые батареи с соответствующей сертификацией.

Если удельный вес электролита в одном из колец батареи ниже, это указывает на короткое замыкание: свинцовые пластины замкнуты накоротко, и батарея неисправна.

Если, с другой стороны, удельный вес всей батареи ниже нормы, это может указывать на такие неисправности, как:

1. Сильный разряд аккумулятора, снижающий его емкость.
2. Произошла одна из стадий сульфатации (разложение серной кислоты).
3. Батарея сильно износилась из-за непрерывной работы двигателя только на батарее.
4. Аккумулятор устарел и требует замены.
5. Неисправный аккумулятор.
6. Батарея является ненадежной подделкой.

Если показания плотности электролита неверны, устраните неполадки. Стоит помнить, что если плотность низкая только в одной из банок, батарея не подлежит ремонту и должна быть заменена.

Точная причина проблемы будет определена путем дополнительных измерений напряжения с нагрузкой и без нее.

Примечание: Во время работы аккумуляторы теряют некоторое количество воды, что снижает уровень жидкости над пластинами, увеличивая концентрацию кислоты. По этой причине перед тестированием следует проверить уровень электролита. Нормальный уровень находится на 10-15 мм выше верха сепараторов.

Советы и тонкости

Для того чтобы показания ареометра были надежными, необходимо соблюдать определенные правила:

1. Рекомендуется тщательно выбирать одежду, в которой будет проводиться испытание. Контакт кислоты с кожей может вызвать ожоги, поэтому не следует пренебрегать мерами предосторожности. Если одежда соприкасается с кислотой, она может прийти в негодность.

2. Если во время проверки ареометр держать неправильно, поплавок может застрять, искажая показания. Его следует держать вертикально, чтобы он не касался стекла.
3. После измерения плотности электролита не забудьте промыть ареометр водой для удаления остатков кислоты из прибора, чтобы не возникла коррозия компонентов.
4. Чем меньше плотность при полной посадке устройства, тем дольше оно прослужит.

Почему проверка так важна?

Регулярная проверка плотности электролита поможет предсказать и устранить неисправности в вашем устройстве. По мере старения батареи она будет работать хуже, чем в первый день покупки. Поэтому за ним нужно ухаживать и следить, чтобы он прослужил до 10 лет.

Важно: не доливайте электролит из других батарей, так как это сократит срок службы вашего устройства.

Зимой плотность электролита должна составлять 1,27 г/см3. Более низкое значение влияет на производительность, автомобиль будет труднее завести, а иногда приводит к замерзанию электролита.

Использование батареи с низким зарядом при низких температурах может привести к повреждению свинцовых пластин. Тест плотности также позволяет проверить уровень разряда: чем ниже плотность, тем больше разряжена батарея.

Особенности и точность измерений

При снятии показаний ареометра важно помнить одну маленькую деталь. Более точные показания можно получить не в точке контакта воды с поплавком, а из мениска. Это называется нижней частью кривизны поверхности жидкости. Показания следует снимать с этой нижней части, что делает информацию более надежной.

Недостатки устройства:

• В некоторой степени количество измеряемой жидкости
• Шкала нелинейна
• Небольшой диапазон значений, которые можно измерить, ограничен начальной точкой на шкале.
• Внешняя поверхность цилиндрического поплавка подвержена загрязнению
• Капиллярные свойства жидкости различны, что отрицательно влияет на результат теста.

Если показания для требуемой плотности электролита не соответствуют требуемой температуре, необходимо произвести расчет с учетом следующих данных:

«> Расчет отклонений
«> Температура среды, °C	«> -20°С	«> -10°С	«> 0°С	«> 10°С	«> 20°С	«> 30°С	«> 40°С
«> Поправочное значение для электролита, г/см3	«> -0,035	«> -0,025	«> -0,014	«> -0,007	«>	«> 0,007	«> 0,014

Как пользоваться ареометром — подробная инструкция

Ареометр представляет собой стеклянную колбу с поплавком, внутри которой находится груз с делениями от 1,1 в верхней части поплавка до 1,3 или даже 1,32 г/мл в нижней части шкалы. На дне колбы находится тонкая трубка, которую можно легко опустить через отверстие батареи в ее банку с электролитом. К верхней части колбы прикреплена резиновая колба для втягивания раствора в колбу.

Некоторые ареометры имеют несколько поплавков разного веса, которые всплывают вверх при наполнении колбы. Плотность будет соответствовать поплавку, который плавает частично или не плавает первым после поплавка. Существуют дешевые пластиковые изделия различных форм, но принцип один и тот же.

Ареометр измеряется при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура не одинакова, необходимо внести поправки в показания ареометра.

Использование ареометра настолько просто, что проверить плотность электролита можно даже в домашних условиях. Чтобы проверить плотность батареи, выполните следующие действия:

1. Подготовьте ареометр, соберите прибор, если он разложен в футляре.
2. Подготовьте батарею, выкрутив пробки из отверстий в крышках банок или сняв общую полоску, на которой расположены пробки.
3. Подготовьте стеклянную банку или пластиковый сосуд с дистиллированной водой для промывки и очистки ареометра между измерениями.
4. Опустите носик в банку с батареей, пока он не коснется пластин сепаратора.
5. Сожмите пузырек, чтобы выдавить воздух из колбы.
6. Отпустите пузырек, чтобы он принял первоначальную форму, и втяните электролит из банки с аккумулятором в колбу.
7. Наполняйте колбу жидкостью до тех пор, пока поплавок не поднимется.
8. Визуально отметьте уровень шкалы поплавка на поверхности электролита в колбе. Значение, указанное на шкале, соответствует плотности электролита.
9. Слейте жидкость обратно в банку с батареей.
10. Погрузите ареометр в сосуд с дистиллированной водой и несколько раз промойте остатки электролита в колбе, нажимая и отпуская колбу.

Следует добавить, что плотность электролита может быть скорректирована путем добавления дистиллированной воды или электролита с плотностью 1,3 г/мл в банки и измерения ареометром. Для выравнивания плотности в банке после каждого добавления требуется время, и эту коррекцию следует проводить при полностью заряженной батарее при температуре электролита около +25°C.

Можно ли измерить без ареометра

Измерить плотность без гидрометра невозможно. Но вы можете сделать ареометр самостоятельно, самой важной его частью является грузик поплавка. Его можно сделать из пустой пластиковой трубки, например, соломинки для питья, и поместить в него груз. Точность измерения будет зависеть от точности веса на весах и известной плотности измеряемых жидких стандартов. Сначала поплавок помещают в дистиллированную воду и отмечают на нем линию периметра поверхности воды. Эта линия соответствует 1,0 г/мл. Затем поплавок помещают в купленный в магазине электролит 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 разность значений — 30. Теперь поплавок можно масштабировать с любым шагом, но предпочтительно для значений 1,27; 1,25; 1,23; 1,2; 1,15; 1,1.

Электролит можно зачерпнуть обычной резиновой колбой в стеклянный стакан, в который помещен поплавковый груз.

Что делать если аккумулятор необслуживаемый

В батареях этого типа нет заливных пробок и, следовательно, нет доступа к банкам, поэтому плотность электролита можно проверить только одним способом. Это делается путем откручивания индикатора на крышке индикатора электролита и измерения через отверстие для крепления индикатора. Обратите внимание, что полученные показания будут точными только для одной банки, так сказать, эмпирически усредненными по всему устройству. Самостоятельное их увеличение невозможно из-за конструктивных особенностей батареи.

Можно резюмировать, что проверка плотности аккумулятора является необходимой услугой для его нормальной работы и времени сохранения заряда. Если вы откажетесь это сделать, возможно, вместо несложных действий вам придется покупать новый аккумулятор, пришедший в негодность.

Как измерить плотность электролита

Регулярное и правильное обслуживание может обеспечить до 10 лет надежной работы батареи. Для самостоятельного обслуживания важно знать, как пользоваться ареометром батареи и своевременно проверять кислотность электролита.

Конструкция прибора

Конструкция ареометра для электролита выглядит следующим образом:

1. Основой устройства является стеклянная трубка.
2. На одной стороне пробирки находится резиновая пипетка. Его длинный носик легко достает до пластины аккумулятора. Он изготовлен из резины для предотвращения повреждения внутренних частей блока питания.
3. На другой стороне стеклянной колбы установлен резиновый пузырек. Это насос, который заполняет полость электролитом.
4. Внутри трубки находится поплавок пикнометра, а сверху — бумажная шкала. Шкала ареометра откалибрована для раствора кислоты в кг/м3.

Меры безопасности

Перед снятием показаний ареометра важно знать меры предосторожности и соответствующим образом подготовиться.  Кислота едкая и агрессивная, и при контакте с открытыми частями тела может вызвать тяжелые химические ожоги. Электролит может необратимо повредить одежду и обувь.

Защитные очки, резиновые перчатки, сапоги и фартук обязательны!

Примечание: Курение во время работы строго запрещено. Кислота содержит водород. Это взрывоопасно!

При повреждении серной кислотой как можно скорее смойте ее проточной водой и очень тщательно промойте в течение 10 — 15 минут. Если возможно, эффективно нейтрализуйте кислоту щелочным раствором, например, мыльной водой или 10%-ным раствором соды перед ополаскиванием.

Инструкция: как правильно пользоваться ареометром

Можно снимать показания в автомобиле, но лучше разместить батарею в хорошо проветриваемом помещении на устойчивой горизонтальной поверхности.

Обращайтесь с батареей осторожно: не касайтесь ее, не переворачивайте, избегайте короткого замыкания.

Чтобы проверить плотность электролита в аккумуляторе, выполните следующие действия:

1. Сначала соберите устройство.
2. Снимите крышки со всех банок.
3. Если окажется, что в какой-либо из банок уровень жидкости низкий, долейте дистиллированную воду перед измерением.
4. Опустите пипетку и наберите в колбу достаточное количество жидкости, чтобы поплавок плавал вертикально, не касаясь стенок сосуда. Чем ниже кислотность, тем ниже он опускается.
5. Считайте значение на шкале рядом с уровнем жидкости. В течение этого времени ареометр необходимо держать неподвижно и вертикально.

Примечание: После каждого измерения тщательно промывайте прибор, удаляя остатки кислоты и антифриза. Это обеспечит его долгую и надежную работу.

Принцип работы ареометра

Проверка плотности аккумулятора с помощью ареометра производится путем погружения поплавка — пикнометра в измеряемое вещество и определения отношения массы жидкости к ее объему. Показания следует записывать при достижении равновесия.

Интерпретация результата

Если показания плотности электролита в одной из банок батареи ниже, чем в других, это означает, что в батарее произошло короткое замыкание. Следовательно, батарея неисправна.  Его невозможно отремонтировать.

Одинаковое значение плотности во всех банках (±0,01 г/см3) указывает на состояние заряда батареи и необходимость принятия определенных мер.

Низкие значения на батарее могут быть вызваны следующими проблемами

• батарея сильно разряжена;
• батарея повреждена;
• аккумулятор устарел и нуждается в замене;
• источник питания сильно изношен, так как двигатель постоянно работает на нем.

Источники

• https://Acums.ru/akkumulyatory/kak-proverit-plotnost
• http://www.sxemotehnika.ru/zhurnal/kak-proverit-akkumuliator-avtomobilia.html
• https://msmetall.ru/metalloobrabotka/kak-zamerit-plotnost-elektrolita-v-akkumulyatore.html
• http://akkuminfo.ru/zaryadki/proverka-elektrolita-v-akb
• https://Shinomontazh-Penza.ru/inventar/izmerenie-plotnosti-areometrom.html
• https://SevenTools.ru/instrumenty/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora-areometrom. html
• https://akki-carsh.ru/oborudovanie/pokazaniya-areometra.html
• https://mashinapro.ru/2049-ispolzovanie-areometra-dlya-proverki-akb.html
• http://KrutiMotor.ru/kak-proverit-plotnost-akkumulyatora-i-povysit-ili-ponizit-plotnost-akb/
• https://cartechnic.ru/articles/kak_proverit_plotnost_elektrolita_akkumuljatora
• https://diagnozbibike.ru/proverka-akkumulyatora/
• https://ProAkkym.ru/avto/proverit-plotnost-akkumuljatornoj-batarei
• https://auto-gl.ru/kak-pravil-no-izmerit-plotnost-elektrolita-akkumulyatora-2-sposoba-proverki-i-5-poleznyh-sovetov/
• https://BatteryZone.ru/accumulator/chto-takoe-areometr-i-kak-izmerit-plotnost-jelektrolita-v-akkumuljatore

Для проверки плотности электролита в аккумуляторе необходим ареометр

Аккумулятор для автомобиля жизненно важный орган в его общей электромеханической системе. Без его работы запустить двигатель, обычным способом, не возможно.

Чтобы ваш аккумулятор, как обычно, в самый не подходящий момент не сыграл с вами злую шутку нужно периодически проверять его плотность. В данной статье речь пойдет об обслуживаемых аккумулятора.

Проверка плотности аккумулятора ареометром

Чтобы разобраться в этом вопросе необходимо для начала уяснить, что представляет собой прибор для проверки плотности электролита аккумулятора – ареометр.

Ареометр это простейший прибор служит для замера плотности жидкости, а принцип его работы основан на всем известном законе Архимеда.
Выглядит он таким образом.

Обычная стеклянная трубка, верхняя часть которой заужена и имеет шкалу с делениями. Нижняя часть трубки широкая в ней находится дробь или ртуть, которую засыпают строго определенное количество во время калибровки ареометра.

Прибор, как правило, в автомагазинах продается в наборе с резиновой «грушей» для забора электролита и мерной колбой, в которой размещен сам ареометр.

Рассмотрим детально, как провести проверку плотности автомобильного аккумулятора?

• Прежде всего, поставить аккумулятор в чистое место и на ровную поверхность, не забывайте, что электролит это кислота и любая капля, пролитая на одежду, испортит ее навсегда. А при попадании на кожу вызовет химический ожог.
• Очистить батарею от грязи. Любая грязь, попавшая в банку с электролитом способна изменить плотность в этой емкости, что неизбежно приведет к порче всего аккумулятора.
  Сняв крышки с банок проверить уровень электролита и при необходимости долить. Чаще всего доливают дистиллированную воду, но иногда в случае, о котором мы поговорим ниже, необходимо долить электролит.
• Еще одно из обязательных условий перед проверкой плотности — полная зарядка аккумулятора.

Важно! В процессе зарядки аккумулятора из банок будут выделяться газы водород и кислород. Большая концентрация этих газов может привести к взрыву, поэтому помещение должно быть хорошо проветриваемо.

Процесс зарядки не быстрый, поэтому придется подождать некоторое время 5-6 часов. Все зависит от степени разряда вашей батареи и возможностей зарядного устройства.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе ареометром

После выполнения всех необходимых условий приступаем к самой проверке.

Обратите внимание

Внимание! Проверку строго обязательно осуществлять в резиновых перчатках во избежание ожогов.

Для этого берем ареометр и, надавливая на резиновую грушу, всасываем электролит. Держим вертикально наш прибор, чтобы плавающий в колбе с раствором ареометр не прилипал к стенкам, снимаем показания по шкале ареометра.

Обычно на шкале ареометра зелеными полосками отмечена зона допустимой плотности, верхний и нижний ее пределы, если уровень жидкости в колбе попадает между этими полосками, доливать электролит не требуется.

Но поскольку наша страна имеет много разных климатических зон, то в паспорте к аккумулятору указываются правильные значения плотности присущие данной зоне. Будет не лишним сверить полученные значения с рекомендуемыми.

Таблица ориентировочной плотности электролита в зависимости от климатических зон.

Климатические зоны (среднемесячная температура воздуха в январе)	плотность электролита приведенная к 25С, г/см3
	Заливаемого	В полностью заряженной батареи
Очень холодная зона (от -50 до -30)	1,27	1,29
Холодная (-30 до -15)	1,26	1,28
Умеренная (-15 до -4)	1,24	1,26
Теплая (-15 до +4)	1,22	1,24
Жаркая зона (+4 и выше)	1,20	1,22

Окуная попеременно в каждую банку прибор для измерения плотности, проверяем все емкости аккумулятора. Дальше в зависимости от полученных данных еще раз доливаем жидкость дистиллированную воду, либо электролит.

Что делать, если плотность оказалась выше?

Если плотность электролита в банках выше допустимой нормы, то необходимо долить дистиллированной воды.

Почему не стоит заливать сам электролит? Потому что во время работы из аккумулятора испаряется влага, что приводит к повышению плотности и разбавить это соотношение лучше и быстрее обычной дистиллированной водой, а не готовым электролитом, в котором уже присутствует кислота.

Важно! Заливать в банки нужно именно дистиллированную воду и ни в коем случае не водопроводную. В водопроводной воде много различных примесей, это приведет к выходу из строя аккумулятора.

Сколько воды доливать в аккумулятор?

Сложно ответить на этот вопрос в цифрах, но способ один есть. Посветите в банку фонариком, если вы видите пластины без электролита это плохо, срочно доливайте. На фото отчетливо видно что банка крайняя слева «сухая», так называют аккумуляторщики емкость, в которой уровень электролита недостаточный.

Пластины должны быть полностью погружены в жидкость, а дальше визуально, достаточно иметь не большой уровень электролита над поверхностью пластин.

Важно! Не заливайте емкость до краев. Это приведет к выливанию кислоты на внутренности вашего автомобиля при работе.

Что делать, если плотность оказалась ниже?

В процессе работы батареи плотность ее понижается, поэтому важно поддерживать ее на необходимом уровне. Как правило, плотность автомобильных аккумуляторов составляет 1,25 — 1,27 г/см3

Если плотность во время проверки оказалась ниже допустимой, то в банки аккумулятора доливают электролит.

Принцип тот же, светим фонариком, смотрим, сколько жидкости уже есть и доливаем так, чтобы не доверху. Выжидаем 3-4 часа для того чтобы электролит полностью перемешался с тем что есть в банке и делаем повторный замер плотности. По необходимости повторяем процедуру, доводя плотность до нужных нам значений.

Как проверить плотность аккумулятора без ареометра

Многие спрашивают, возможно ли такое. Теоретически возможно. Но опять-таки без закона Архимеда не обойтись, а это значит, вам придется смастерить своими руками нечто похожее на ареометр, это то же самое, что придумывать колесо.

В наше время сам ареометр стоит копейки, жалко денег на готовый прибор для проверки плотности аккумулятора, купите только сам ареометр, а все остальные компоненты уже делайте самостоятельно.

Як користуватися ареометром для вимірювання щільності електроліту?. Статті компанії «Компания «SkyLab»»

02 березня 2018

Вимірювання щільності рідини в акумуляторі — одна з важливих стадій тестування і діагностики батареї. Досить провести вимірювання ареометром, щоб отримати достовірні дані про стан електроліту. Щільність рідини важлива з багатьох причин. Однією з них є можливе доторк свинцевих пластик один до одного і їх подальше дозвіл. Знижується густина електроліту з багатьох причин. Перша — це природна зміна стану з роками експлуатації акумуляторної батареї. Друга — постійне доливання дистильованої води в банки акумулятора, що викликає розрідження електроліту, але зберігає його рівень. Додавати в банки сірчану кислоту або готовий електроліт з інших акумуляторів не варто — це тільки прискорить вихід з ладу батареї.

Якщо ви помітили серйозні проблеми з автомобільної батареєю, скористайтесь діагностичними методами, відомими з давніх часів. Для діагностики вам потрібно ареометр, який вимірює щільність електроліту і розповість про стан акумуляторної батареї. Нижче в публікації ми розглянемо, як користуватися ареометром і як правильно читати дані, які він надає. Також розглянемо особливості інформації від цього приладу та можливі способи усунення неполадок, які виникли.

Як користуватися ареометром для вимірювання щільності рідини в акумуляторі?

Опустити прилад ареометр прямо в банки акумулятора не представляється можливим, тому доведеться відкачати трохи електроліту і перевірити його щільність. Пам’ятайте, що кожна банку акумулятора працює незалежно один від одного, тому виміряти щільність рідини доведеться для всіх присутніх робочих просторів. Відкачати потрібну кількість рідини в спеціальну колбу для подальшого вимірювання можна за допомогою будь-трубки, один кінець якої можна закрити пальцем. Послідовність дій у цьому випадку буде такою:

• переконайтеся, що трубка не розплавиться під впливом агресивного середовища — кислоти з акумулятора;
• вставити частину трубки в банку, щоб рідина набралася всередину і залишилася на одному рівні по всій банку;
• закрийте пальцем верхній отвір трубки, підніміть набрану рідину і злийте її в колбу;
• повторіть цей процес необхідну кількість разів, щоб отримати потрібну кількість рідини;
• далі в колбу потрібно опустити ареометр, дочекатися його вирівнювання та подивитися на цифру, яка знаходиться на лінії поверхні рідини;
• ця цифра і буде означати щільність електроліту у вашому акумуляторі, яку ви шукаєте;
• далі слід виконати цю процедуру з усіма банками акумулятора, щоб отримати достовірну картину стану батареї.

Будьте обережні, виконуючи цю процедуру, адже вам доведеться працювати з агресивною кислотою, яка не повинна потрапляти на ділянки шкіру, в очі або рот людини. Якщо навіть невелика частинка потрапить на вас, неприємні наслідки вам гарантовані. Рекомендуємо убезпечити себе якісними рукавичками, стійкими проти кислоти, а також хорошою колбою, яка не розплавиться від впливу агресивних речовин. З допомогою ареометра ви тільки отримаєте певні дані про стан вашого акумулятора, а от правильно інтерпретувати і використовувати їх — це непроста задача, яка вимагає спеціалізованих знань.

Рівень і щільність електроліту — два важливих фактора хорошої роботи батареї

Автомобильный аккумулятор работает без перебоев и проблем, если плотность электролита при +25 градусах по Цельсию равна 1.28 г/см3. Это значение имеют все новые батареи, которые не работали на автомобилях и обладают заводской сертификацией. Если же плотность в одной из банок ниже, можно предположить, что в этой части аккумулятора произошло короткое замыкание, свинцовые пластины прикоснулись друг к другу, что вызвало поломку аккумуляторной батареи. Если плотность жидкости ниже нормы во всем аккумуляторе, это свидетельствует о таких  возможных проблемах:

• глибоко розряджена батарея, вона не може далі виконувати свої функції в повноцінному режимі;
• акумулятор пройшов стадію сульфітації, отримав певні проблеми у хімічній реакції;
• батарея пройшла через надмірний знос при відмові генератора і роботу двигуна тільки на акумуляторі;
• АКБ просто застаріла і потребує заміни через занадто високого віці і великого зносу;
• автомобільний акумулятор був проведений виробником, який не перевіряє якість продукції;
• перед вами не заводський акумулятор, а підробка, яка не надає особливої надійності.

Будь-які проблеми можна вирішити, а самим популярним вирішенням завдання дуже малої щільності електроліту є зарядка акумулятора. Якщо вийде підвищити щільність шляхом зарядки, значить АКБ ще зможе певний час послужити. Після зарядки дещо знижується рівень електроліту в банках, тому може знадобиться доливання дистильованої водою після виконання кількох етапів заряду. Низький рівень електроліту викликає дотик свинцевих елементів і значне збільшення ризику виходу з ладу всієї акумуляторної батареї. Тому стежте за рівнем рідини в банках, якщо ваш акумулятор дозволяє проводити обслуговування.

Разрешение в датчиках QCM для вязкости и плотности жидкостей: применение к свинцово-кислотным аккумуляторам

. 2012;12(8):10604-20.

дои: 10.3390/s120810604. Epub 2012 3 августа.

Ана Мария Као-Пас ¹ , Лорето Родригес-Пардо, Хосе Фаринья, Хорхе Маркос-Асеведо

принадлежность

• ¹ Факультет электронных технологий, Университет Виго, Кампус Лагоас Маркосенде, Виго 36310, Испания. [email protected]

• PMID: 23112618
• PMCID: PMC3472846
• DOI: 10. 3390/с120810604

Бесплатная статья ЧВК

Ана Мария Као-Пас и др. Датчики (Базель). 2012.

Бесплатная статья ЧВК

. 2012;12(8):10604-20.

дои: 10.3390/s120810604. Epub 2012 3 августа.

Авторы

Ана Мария Као-Пас ¹ , Лорето Родригес-Пардо, Хосе Фаринья, Хорхе Маркос-Асеведо

принадлежность

• ¹ Факультет электронных технологий, Университет Виго, Кампус Лагоас Маркосенде, Виго 36310, Испания. amcaopaz@uvigo. es

• PMID: 23112618
• PMCID: PMC3472846
• DOI: 10.3390/с120810604

Абстрактный

В приложениях с батареями, особенно в автомобилях, подводных лодках и удаленной связи, состояние заряда (SoC) необходимо для эффективного управления батареями. Наиболее широко используемым физическим параметром для этого является плотность электролита. Однако существует большая зависимость между вязкостью электролита и SoC, чем между плотностью и SoC. В этой статье представлен датчик кварцевых микровесов (QCM) для измерения произведения плотности электролита на вязкость в свинцово-кислотных батареях. Датчик откалиброван в растворах H(2)SO(4) в диапазоне электролита батареи для получения чувствительности, шума и разрешения. Кроме того, проводятся тесты заряда и разряда в режиме реального времени с размещением кристалла кварца внутри батареи. В то же время определяется существующий теоретический «предел разрешения» для измерения квадратного корня из произведения плотности на вязкость [формула: см. текст] жидкой среды или наилучшее разрешение, достижимое с генератором QCM. Полученные данные показывают, что предел разрешения зависит только от характеристик исследуемой жидкости, а не от частоты. Предел разрешения QCM для измерений [формула: см. текст] ухудшается, когда увеличивается произведение плотности на вязкость жидкости, но его нельзя улучшить за счет повышения рабочей частоты.

Ключевые слова: измерение продукта плотность-вязкость; частотный шум; свинцово-кислотные батареи; кварцевые микровесы; разрешающая способность; чувствительность; состояние заряда.

Цифры

Рисунок 1.

Электромеханическая модель пьезоэлектрического…

Рисунок 1.

Электромеханическая модель пьезоэлектрического резонатора для микрогравиметрических применений в жидкости; Сечение…

Фигура 1.

Электромеханическая модель пьезоэлектрического резонатора для микрогравиметрических приложений в жидкости; Поперечное сечение нагруженного резонатора и эквивалентной схемы BVD, модифицированной Мартином и Гранстаффом.

Рисунок 2.

Экспериментальная установка для калибровки…

Рисунок 2.

Экспериментальная установка для калибровки датчика ( и ) Схема подключения,…

Фигура 2.

Экспериментальная установка для калибровки датчика ( a ) Схема подключения, ( b ) Экспериментальный испытательный стенд, ( c ) Кристалл кварца при калибровке растворами серной кислоты.

Рисунок 3.

Изменение частоты колебаний…

Рисунок 3.

Изменение частоты колебаний в зависимости от температуры в полностью заряженной батарее (40%…

Рисунок 3.

Изменение частоты колебаний в зависимости от температуры в полностью заряженном аккумуляторе (серная кислота 40 %), Δ f _QCM , и компенсация изменения квадратного корня из произведения вязкость-плотность в зависимости от температуры, Δf(T) = Δ f _ККМ −Δ f _ρη (Т).

Рисунок 4.

Держатель кристалла кварца, предназначенный для…

Рисунок 4.

Держатель кристалла кварца, предназначенный для измерения заряда батареи в режиме реального времени. ( a ) Внешний вид…

Рисунок 4.

Кварцевый держатель для измерения заряда батареи в режиме реального времени. ( a ) Внешний вид кристалла в собранном виде на держателе; ( b ) Фрагмент области кристалла; ( c ) Воздушная камера для колебаний кристалла.

Рисунок 5.

Датчик QCM, расположенный внутри…

Рисунок 5.

Датчик QCM, размещенный внутри батареи во время измерений в реальном времени.

Рисунок 5. Датчик

QCM, помещенный внутрь аккумулятора во время измерений в реальном времени.

Рисунок 6.

Частота датчика QCM и жидкость…

Рисунок 6.

Частота датчика QCM и температура жидкости при тестировании растворов.

Рисунок 6.

Частота датчика QCM и температура жидкости во время теста растворов.

Рисунок 7.

Калибровочный график QCM…

Рисунок 7.

Калибровочный график датчика QCM.

Рисунок 7.

Калибровочный график датчика QCM.

Рисунок 8.

Связь между добротностью и…

Рисунок 8.

Зависимость добротности от ρ η .

Рисунок 8.

Связь между коэффициентом качества и рη.

Рисунок 9.

Связь между отклонением Аллана и…

Рисунок 9.

Связь между отклонением Аллана и ρ η .

Рисунок 9.

Связь между отклонением Аллана и рη.

Рисунок 10.

Частота колебаний за четыре дня…

Рисунок 10.

Частота колебаний за четыре дня при погружении резонатора в аккумуляторную ячейку…

Рисунок 10.

Частота колебаний за четыре дня при погружении резонатора в ячейку полностью заряженной батареи (40% серная кислота) и температура электролита.

Рисунок 11.

Частота колебаний за четыре дня…

Рисунок 11.

Частота колебаний в течение четырех дней после температурной компенсации и отклонения Аллана.

Рисунок 11.

Частота колебаний в течение четырех дней после температурной компенсации и отклонения Аллана.

Рисунок 11.

Частота колебаний за четыре дня…

Рисунок 11.

Частота колебаний в течение четырех дней после температурной компенсации и отклонения Аллана.

Рисунок 11.

Частота колебаний в течение четырех дней после температурной компенсации и отклонения Аллана.

Рисунок 12.

Частота колебаний и температура…

Рисунок 12.

Частота колебаний и температура датчика QCM во время пробного заряда.

Рисунок 12.

Частота колебаний и температура датчика QCM во время пробного заряда.

Рисунок 13.

Частота датчика QCM…

Рисунок 13.

Частота датчика QCM после температурной компенсации с использованием уравнений (14)–(17) и вариации…

Рисунок 13.

Частота датчика QCM после температурной компенсации с использованием уравнений (14)–(17) и изменением ρη в процессе заряда.

Рисунок 14.

Частота колебаний и температура…

Рисунок 14.

Частота колебаний и температура датчика QCM во время пробного разряда.

Рисунок 14.

Частота колебаний и температура датчика QCM во время пробного разряда.

Рисунок 15.

Частота датчика QCM…

Рисунок 15.

Частота датчика QCM после температурной компенсации с использованием уравнений (14)–(17) и вариации…

Рисунок 15.

Частота датчика QCM после температурной компенсации с использованием уравнений (14)–(17) и изменением ρη в процессе разряда.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Различные результаты экспериментов по влиянию угла погружения на резонансную частоту микровесов кварцевого кристалла в жидкой фазе: с комментариями.

  Шэнь Д., Канг К., Ли С., Цай Х., Ван Ю. Шен Д. и др. Анальный Чим Акта. 2007 19 июня; 593 (2): 188-95. doi: 10.1016/j.aca.2007.03.059. Epub 2007 1 апр. Анальный Чим Акта. 2007. PMID: 17543606

• Небольшая лаборатория для измерений на чипе, включающая микровесы на кристалле кварца для измерения произведения вязкости на плотность ионных жидкостей при комнатной температуре.

  Дой Н., Макхейл Г., Ньютон М.И., Хардакр С., Гэ Р., Макиннес Дж.М., Кувшинов Д., Аллен Р.В. Дой Н. и соавт. Биомикрофлюидика. 2010 8 марта; 4 (1): 14107. дои: 10.1063/1.3353379. Биомикрофлюидика. 2010. PMID: 20644676 Бесплатная статья ЧВК.

• Многоточечный датчик на основе оптоволокна для измерения плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах.

  Као-Пас А.М., Маркос-Асеведо Х., Дель Рио-Васкес А., Мартинес-Пеньальвер С., Лаго-Феррейро А., Ногейрас-Мелендес А.А., Доваль-Гандой Х. Као-Пас А.М. и соавт. Датчики (Базель). 2010;10(4):2587-608. дои: 10.3390/s100402587. Epub 2010 25 марта. Датчики (Базель). 2010. PMID: 22319262 Бесплатная статья ЧВК.

• Сверхчувствительные датчики микровесов на кварцевом кристалле для обнаружения М13-фагов в жидкостях.

  Уттенталер Э., Шрамль М., Мандель Дж., Дрост С. Уттенталер Э. и соавт. Биосенс ​​Биоэлектрон. 2001 Декабрь; 16 (9-12): 735-43. doi: 10.1016/s0956-5663(01)00220-2. Биосенс ​​Биоэлектрон. 2001. PMID: 11679251

• Электронные интерфейсные системы кварцевых микровесов: обзор.

  Аласси А. , Бенаммар М., Бретт Д. Аласси А. и др. Датчики (Базель). 2017 5 декабря; 17 (12): 2799. дои: 10.3390/s17122799. Датчики (Базель). 2017. PMID: 29206212 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Разрешение процессов переноса заряда и массообмена ВО ²⁺ /VO ₂ ⁺ окислительно-восстановительные соединения на границе раздела электрод/электролит с использованием спектроскопии электрохимического импеданса для проточной ванадиевой окислительно-восстановительной батареи.

  Леуа П., Приядаршани Д., Чоудхури Д., Маурья Р., Неергат М. Леуа П. и др. RSC Adv. 20 августа 2020 г .; 10 (51): 30887-30895. doi: 10.1039/d0ra05224h. Электронная коллекция 2020 17 августа. RSC Adv. 2020. PMID: 35516052 Бесплатная статья ЧВК.

• Датчик измерения вязкости: прототип нового метода медицинской диагностики на основе кварцевого резонатора.

  Миранда-Мартинес А., Ривера-Гонсалес М.Х., Зейнун М., Карвахал-Аумада Л.А., Серрано-Ольмедо Дж.Дж. Миранда-Мартинес А. и соавт. Датчики (Базель). 2021 13 апреля; 21(8):2743. дои: 10.3390/s21082743. Датчики (Базель). 2021. PMID: 33924605 Бесплатная статья ЧВК.

• Обнаружение белка без меток с помощью микроакустического биосенсора в сочетании с сортировкой электрического поля. Теоретическое исследование моделей мочи.

  Мухин Н., Коноплев Г., Осеев А., Шмидт М.П., ​​Степанова О., Козырев А., Дмитриев А., Хирш С. Мухин Н. и соавт. Датчики (Базель). 2021 6 апреля; 21 (7): 2555. дои: 10.3390/s21072555. Датчики (Базель). 2021. PMID: 33917374 Бесплатная статья ЧВК.

• Высокочувствительный двойной электрохимический QCM для надежных трехэлектродных измерений.

  Тот Д., Каспер М., Алик И., Авадейн М., Эбнер А., Бани Д., Грамс Г., Киенбергер Ф. Тот Д. и соавт. Датчики (Базель). 2021 7 апр; 21(8):2592. doi: 10.3390/s21082592. Датчики (Базель). 2021. PMID: 33917195 Бесплатная статья ЧВК.

• Улучшенные характеристики измерения индуктивности преобразователя с двумя кварцевыми кристаллами.

  Матко В., Миланович М. Матко В. и др. Датчики (Базель). 2019 11 мая; 19 (9): 2188. дои: 10.3390/s188. Датчики (Базель). 2019. PMID: 31083570 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

использованная литература

1. 1. Линден Д. , Редди Т.Б. Справочник по батареям. Макгроу Хилл; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 2002.
2. 1. Мозли П.Т., Гарш Дж., Паркер К.Д., Рэнд Д.А.Дж. Клапанно-регулируемые свинцово-кислотные аккумуляторы. Эльзевир; Амстердам, Нидерланды: 2004 г.
3. 1. Арнау А. Обзор интерфейсных электронных систем для микровесов на кварцевых кристаллах в жидкостях. Датчики. 2008; 8: 370–411. — ЧВК — пабмед
4. 1. Зауэрбрей К. Г. Verwendung фон Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. З. Физ. 1959; 155: 206–222.
5. 1. Канадзава К.К., Гордон Дж.Г. Частота кварцевых микровесов в контакте с жидкостью. Анальный. хим. 1985; 57: 1770–1771.

Типы публикаций

8 показателей батареи, которые действительно важны для производительности

Думаете об батареях? Вот краткий глоссарий основных показателей производительности литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов и их значения.

1. Ватт-часы

Ватт-часы измеряют, сколько энергии (ватт) выдает батарея за час, и это стандарт измерения батареи.

При работе с большими объемами энергии, например, с батареями, емкость обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч), что составляет 1000 ватт-часов, или в гигаватт-часах (ГВтч), что составляет один миллиард ватт-часов.

Почему важны ватт-часы

Ватт-часы дают представление о емкости батареи или ее материалов. Емкость батареи, которая измеряется в весе или количестве произведенных элементов, не дает представления о фактической производительности химии.

2. Плотность энергии и удельная энергия

Плотность энергии — это количество энергии, содержащейся в батарее, по отношению к ее размеру. Плотность энергии обычно измеряется в ватт-часах на литр. Удельная энергия — это количество энергии, содержащейся в батарее, по отношению к ее весу и обычно измеряется в ватт-часах на килограмм.

Почему плотность энергии и удельная энергия имеют значение

Независимо от того, заинтересованы ли вы в питании самых маленьких в мире наушников или электрического внедорожника, для любого применения аккумуляторов можно использовать более легкие аккумуляторы меньшего размера. И с большей плотностью энергии большие батареи становятся меньше, а маленькие батареи становятся более мощными, что меняет правила игры для разработчиков продуктов и производителей элементов.

3. Мощность батареи, пропускная способность или C-скорость

Мощность батареи относится к скорости, с которой электрический ток или энергия может проходить через батарею, и измеряется в ваттах или, чаще, C-скорость. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может отдавать накопленную энергию (или накапливать поступающую энергию).

Коэффициенты C обычно используются для описания заряда батареи. Например, скорость разряда 1С описывает ток, при котором батарея разрядится за 1 час, в то время как батарея со скоростью разряда 5С, будучи в 5 раз быстрее, разрядится за 12 минут (1 час, разделенный на 5). Чем выше показатель C, тем больший удар может нанести аккумулятор.

Почему важна мощность батареи

Не все продукты имеют одинаковые потребности в энергии. Некоторые требуют быстрых всплесков энергии, например, электроинструменты или снегоуборочная машина. В то время как другим нужен более низкий, устойчивый поток энергии в течение длительного периода времени, например, носимые устройства для фитнеса или мобильный телефон. Важно думать о мощности батареи, поскольку она связана с применением продукта.

4. Срок службы батареи

Срок службы батареи — это количество циклов полной зарядки и разрядки, которые батарея может выполнить, прежде чем уровень ее емкости упадет ниже 80%, что считается типичным «концом срока службы» для большинства приложений. Это примерно то время, когда потребители могут начать ощущать разницу в производительности своих аккумуляторов.

Почему срок службы батареи имеет значение

Срок службы батареи оказывает непосредственное влияние на производительность продукта и воспринимаемую потребителем ценность этого продукта с течением времени. Чтобы использовать в качестве примера электромобиль, если ваша батарея рассчитана на 1000 циклов, а ваш запас хода составляет 200 миль, то срок службы батареи вашего автомобиля составит 200 000 миль. Это 200 000 миль удовлетворенности водителя, связанной с запасом хода (или дольше, в зависимости от скорости падения производительности). С учетом сказанного, чем лучше срок службы, тем лучше потребительский опыт.

5. Календарный срок службы

Календарный срок службы — это количество ухудшений, происходящих в течение нескольких лет (не циклов), когда аккумулятор не используется или хранится, при сохранении его энергоемкости. Деградация, вызванная календарным сроком службы, считается независимой от деградации из-за срока службы, но деградация является аддитивной (например, падение емкости на 10 % из-за календарного срока службы + 10 % из-за срока службы = 80 % оставшейся емкости).

Почему календарная жизнь имеет значение

Календарный срок службы — это один из показателей, используемых для количественной оценки срока службы батареи, а также показатель эффективности химического состава, конструкции элемента и материалов внутри батареи. Сегодняшний календарный срок службы обычно не позволяет использовать 30 лет, которые могут потребоваться для энергосистемы, что требует замены каждые 10 лет независимо от использования.

6. Скорость зарядки или скорость зарядки

Скорость или скорость зарядки — это время, которое требуется для зарядки литий-ионной батареи после использования. Это часто измеряется во времени для диапазона заряда батареи (т. Е. 15 минут для зарядки от 10 до 80% емкости) или измеряется в C-скорости, так же, как и разрядка (т. Е. Батарея с поддержкой 6C будет заряжаться примерно за 10 минут) .

Почему важны скорость и скорость зарядки аккумулятора

Независимо от того, питаете ли вы телефон или электромобиль, потребители ценят удобство и хотят, чтобы аккумулятор быстро заряжался. И чем быстрее скорость зарядки, тем быстрее продукт сможет вернуть вас в дорогу или к разговору по телефону.

7. Скорость набухания

Скорость набухания литий-ионной батареи представляет собой степень расширения анодного материала внутри батареи при зарядке. Как традиционные графитовые аноды, так и кремниевые аноды нового поколения набухают при зарядке и сжимаются при разряде.

Почему скорость набухания имеет значение

Несмотря на то, что все батареи набухают, контроль скорости набухания кремниевых анодов был одной из самых больших проблем в развитии технологии литий-ионных аккумуляторов. Возможность контролировать или компенсировать набухание кремниевого анода влияет как на срок службы, так и на безопасность батареи.

8. Импеданс

Импеданс представляет собой величину сопротивления внутри клетки при стимуляции электрическим током. Повышенные уровни импеданса означают, что внутри батареи есть слабость, что может привести к преобразованию накопленной энергии в тепло, а не в полезный ток при использовании батареи.

Почему импеданс имеет значение

Рынок требует безопасных и высокоэффективных аккумуляторов. Проверка импеданса является частью комплексной проверки состояния батареи и помогает выявить ранние признаки отказа или износа элемента.

Бонус: Коммерческая жизнеспособность

Хотя это и не метрика, коммерческая жизнеспособность является высшим показателем для любой новой технологии. Аккумулятор может быть коммерчески выгодным, если он соответствует или превосходит рыночные стандарты по стоимости, размеру/массе, производительности и безопасности и в настоящее время находится в массовом производстве (или быстро готов к этому).

Почему важна коммерческая жизнеспособность

Способность технологии работать в реальном мире (за пределами лаборатории) — это единственное, что имеет значение для партнеров, инвесторов и потребителей. Нет одних только данных, которые могли бы доказать, что аккумуляторная технология работает. Поскольку в новые решения для литий-ионных аккумуляторов вкладываются миллионы долларов инвестиций, решающее значение имеет прозрачность в отношении того, сбалансированы ли в аккумуляторе производительность, стоимость, безопасность и технологичность.

Все, что вам нужно знать о плотности энергии литиевых батарей

Перейти к содержимому Все, что вам нужно знать о плотности энергии литиевой батареи

В последние годы быстро развиваются новые области, такие как транспортные средства на новой энергии, хранение энергии, связь и центры обработки данных, что в значительной степени способствовало разработке литий-ионных аккумуляторов большой емкости. Различные области выдвинули более высокие требования к плотности энергии литий-ионных аккумуляторов.

Материал для накопления активной энергии литий-ионных аккумуляторов представляет собой материал положительного и отрицательного электродов. Способ увеличить плотность энергии для положительного электрода состоит в том, чтобы увеличить разрядное напряжение и разрядную емкость. Для материалов отрицательного электрода это высокая емкость и низкое среднее напряжение удаления лития.

В литий-ионных батареях третьего поколения, главной целью которых является повышение плотности энергии, материалы положительного и отрицательного электродов находятся на стадии модернизации и модернизации. В дальнейшем дальнейшее увеличение плотности энергии будет направлено на разработку аккумуляторов с отрицательными электродами из металлического лития.

Что такое плотность энергии батареи?

Плотность энергии — это мера того, сколько энергии содержит батарея по отношению к ее весу. Это измерение обычно представлено в ватт-часах на килограмм (Втч/кг). Ватт-час — это мера электрической энергии, эквивалентная потреблению одного ватта в течение одного часа.

Плотность мощности — это мера того, насколько быстро может быть доставлена ​​энергия, а не доступного запаса энергии. Плотность энергии часто путают с плотностью мощности, поэтому важно понимать разницу между ними.

Плотность энергии относится к количеству энергии, хранящейся в определенной единице пространства или массы материи. Плотность энергии батареи — это электрическая энергия, выделяемая средней единицей объема или массы батареи.

Плотность энергии батареи обычно делится на два измерения: весовая плотность энергии и объемная плотность энергии.

Как рассчитать плотность энергии литиевых батарей?

Плотность энергии (Втч/л) = емкость аккумулятора × напряжение/объем разрядной платформы0553 Вес батареи Плотность энергии = емкость батареи × разрядная платформа / вес                                                                         базовая единица измерения — Втч/кг

Напряжение платформы железных батарей: 3,2 В; напряжение платформы тройных литиевых батарей обычно составляет 3,7 В.

Цилиндрический объем=πr ² ×h

Призматический или другой объем = длина×ширина×высота

Чем больше плотность энергии батареи, тем больше вес или мощность сохраняется на единицу объема .

Знаете ли вы плотность энергии этих аккумуляторов?

Типы мономерных ячеек	Плотность энергии
Свинцово-кислотная батарея	30-50 Втч/кг
Никель-кадмиевая батарея	45-80 Втч/кг
Никель-металлогидридная батарея	60-120 Втч/кг
Литий-ионный аккумулятор	50-260 Втч/кг

Согласно диаграмме выше, мы можем легко понять, что литиевый элемент может достигать самой высокой плотности энергии. Именно по этой причине литиевые батареи широко используются во всем мире, и их можно использовать в самых разных аспектах.

Итак,

Что именно ограничивает плотность энергии литиевых батарей?

Основной причиной является химическая система батареи.

Вообще говоря, четыре части литиевой батареи очень важны: положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и диафрагма. Положительный и отрицательный полюса — это места, где происходят химические реакции, которые эквивалентны вторым жилам губернатора, и можно увидеть их важный статус.

Все мы знаем, что плотность энергии аккумуляторной системы с тройным литием в качестве положительного электрода выше, чем плотность энергии аккумуляторной системы с литий-железо-фосфатом в качестве положительного электрода. Почему это?

Большинство существующих анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов в основном представляют собой графит с теоретической емкостью в граммах 372 мАч/г графита. Теоретическая емкость в граммах катодного материала из фосфата лития-железа составляет всего 160 мАч/г, а тройного материала никель-кобальт-марганец (NCM) составляет около 200 мАч/г. Согласно теории ствола, уровень воды определяется самой короткой частью ствола, а нижний предел плотности энергии литий-ионных аккумуляторов зависит от материала катода. Платформа напряжения фосфата лития-железа составляет 3,2 В, а тройной индекс — 3,7 В. По сравнению с двумя фазами плотность энергии выше, а разница составляет 16%.

Конечно, помимо химической системы, уровень технологии производства, такой как плотность уплотнения и толщина фольги, также влияет на плотность энергии. Вообще говоря, чем больше плотность уплотнения, тем выше емкость батареи в ограниченном пространстве, поэтому плотность уплотнения основного материала также рассматривается как один из эталонных показателей плотности энергии батареи.

В четвертом эпизоде ​​«Великого тяжелого оружия II» эпоха Ниндэ использовала 6-микронную медную фольгу, используя передовые технологии для увеличения плотности энергии.

Как повысить плотность энергии литиевой батареи?

Внедрение новой системы материалов, точная настройка конструкции литиевой батареи и улучшение производственных возможностей — вот три этапа, на которых инженеры-исследователи должны «танцевать с длинными рукавами». Ниже мы объясним, исходя из двух измерений мономера и системы.

— — плотность энергии мономера, в основном зависящая от прорывов в химической системе

 

01 Увеличение размера батареи

Производители батарей могут добиться эффекта увеличения мощности, увеличив размер исходной батареи. Пример, с которым мы наиболее знакомы: Tesla, известная компания по производству электромобилей, которая стала лидером в использовании батарей Panasonic 18650, будет заменена новой батареей 21700.

Однако «упитанность» или «удлинение» батареи — это только симптом, а не лекарство. Чтобы нарисовать дно чайника, нужно найти ключевую технологию для повышения плотности энергии материалов положительного и отрицательного электродов, из которых состоит аккумуляторная батарея, и состава электролита.

 

02 Изменить химическую систему

Как упоминалось ранее, плотность энергии батареи зависит от положительного и отрицательного электродов батареи. Поскольку текущая плотность энергии материала анода намного больше, чем у катода, необходимо постоянно улучшать материал катода для увеличения плотности энергии.

Положительный электрод с высоким содержанием никеля

Тройные материалы обычно относятся к большому семейству оксидов лития, никеля, кобальта и марганца. Мы можем изменить производительность батареи, изменив соотношение никеля, кобальта и марганца.

Как видно из нескольких типичных тройных материалов на рисунке 5, доля никеля становится все выше и выше, а доля кобальта становится все ниже и ниже. Чем выше содержание никеля, тем выше удельная емкость элемента. Кроме того, из-за нехватки ресурсов кобальта увеличение доли никеля приведет к сокращению использования кобальта.

 Кремниевый углеродный отрицательный электрод

Удельная емкость материала анода на основе кремния может достигать 4200 мАч/г, что намного выше, чем теоретическая удельная емкость графитового анода 372 мАч/г, поэтому он стал мощным заменителем графита анод.

В настоящее время использование кремнийуглеродных композиционных материалов для повышения удельной энергии аккумуляторов является одним из признанных промышленностью направлений развития анодных материалов литий-ионных аккумуляторов. Модель 3, выпущенная Tesla, использует отрицательный электрод из кремния и углерода.

В будущем, если вы хотите сделать еще один шаг вперед — преодолеть порог в 350 Вт⋅ч/кг для отдельных элементов, коллегам в отрасли, возможно, придется сосредоточиться на литий-металлических системах аккумуляторов с отрицательным электродом, но это также означает, что вся батарея изменения и уточнения производственного процесса.

 03 Плотность энергии системы: улучшите эффективность группирования блоков батарей

Группировка блоков батарей проверяет способность «осадных львов» батарей выстраивать в ряд отдельные батареи и модули. Необходимо брать безопасность за основу и максимально использовать каждый сантиметр пространства.

Существуют в основном следующие способы «уменьшения» аккумуляторной батареи.

Оптимизация структуры расположения

Что касается размеров, внутреннюю компоновку системы можно оптимизировать, чтобы сделать внутренние части аккумуляторной батареи более компактными и эффективными.

  Оптимизация топологии

С помощью моделирования и расчетов мы реализовали проект снижения веса с учетом обеспечения жесткости и надежности конструкции. С помощью этой технологии можно реализовать оптимизацию топологии и оптимизацию морфологии, что в конечном итоге поможет реализовать легкий вес батарейного отсека.

  Выбор материала

Мы можем выбрать материалы с низкой плотностью, такие как верхняя крышка аккумуляторной батареи, которая постепенно изменилась с традиционной верхней крышки из листового металла на композитную верхнюю крышку, что может уменьшить веса примерно на 35%. Что касается нижнего ящика аккумуляторной батареи, он постепенно изменился с традиционной схемы из листового металла на схему из алюминиевого профиля, что уменьшило вес примерно на 40%, а эффект легкости очевиден.

============================================== =========================

Вопросы и ответы

1. Какая батарея имеет самую высокую плотность энергии?

По сравнению с другими высококачественными аккумуляторами (никель-кадмиевыми или никель-металлогидридными) литий-ионные аккумуляторы имеют ряд преимуществ. У них одна из самых высоких плотностей энергии среди аккумуляторных технологий на сегодняшний день (100-265 Втч/кг или 250-670 Втч/л).

2. Зачем вам нужен аккумулятор с высокой плотностью энергии?

Чтобы лучше понять литий-ионные батареи, вы должны понять, почему высокая плотность энергии является желательной чертой батареи. Аккумулятор с высокой плотностью энергии имеет более длительное время работы от аккумулятора по сравнению с размером аккумулятора. С другой стороны, батарея с высокой плотностью энергии может отдавать такое же количество энергии, но занимать меньшую площадь по сравнению с батареей с более низкой плотностью энергии. Это значительно расширяет возможности применения аккумуляторов.

В заводских или складских условиях аккумуляторы для вилочных погрузчиков могут весить тысячи фунтов. Легкая батарея для вилочных погрузчиков предлагает некоторые преимущества в плане безопасности и удобства использования.

Если плотность энергии батареи слишком высока, это может представлять проблему для безопасности. Когда в ячейку упаковано больше активного материала, это увеличивает риск теплового события.

3.

Какова плотность энергии мономера?

Плотность энергии батареи часто указывает на два разных понятия: плотность энергии отдельной ячейки и плотность энергии аккумуляторной системы.

Аккумуляторная батарея — это наименьшая единица аккумуляторной системы. M батарей образуют модуль, а N модулей образуют аккумуляторную батарею. Это основная структура аккумуляторной батареи автомобиля.

Плотность энергии отдельной клетки, как следует из названия, представляет собой плотность энергии на уровне отдельной клетки.

4. Какова плотность энергии системы?

Плотность энергии системы относится к весу или объему всей аккумуляторной системы после того, как комбинация мономеров завершена, чем всей аккумуляторной системы. Поскольку аккумуляторная система содержит систему управления аккумуляторной батареей, систему управления температурным режимом, цепи высокого и низкого напряжения и т. д., которые занимают часть веса и внутреннего пространства аккумуляторной системы, плотность энергии аккумуляторной системы ниже, чем мономера.

Плотность энергии системы = мощность аккумуляторной системы/масса аккумуляторной системы или объем аккумуляторной системы.

DNKPOWER2022-07-22T10:04:47+00:00

Высокая объемная плотность энергии (VED) имеет решающее значение для микробатарей – Ensurge

Перейти к содержимому

Подписывайтесь на Ensurge

Будьте первыми, кто узнает о новостях, обновлениях продуктов и инновациях от Ensurge.

Подписка по электронной почте

10 июня 2022 г.

Аккумуляторы меньшего размера с более высокой плотностью энергии улучшают переносимую емкость, долговечность и функциональность

Одним из ключевых свойств аккумулятора является его емкость, т. е. количество энергии, которое он может хранить и затем отдавать изделию до того, как потребуется перезарядка. Как долго прослужат ваши беспроводные наушники, если вы постоянно разговариваете или слушаете музыку? Как долго прослужит ваш смартфон, если вы постоянно пользуетесь картой или играете в видеоигры? Энергоемкость аккумулятора будет определять, как долго вы сможете использовать любое из этих устройств, прежде чем аккумулятор потребует подзарядки.

Но дело не только в энергии. Батареи также оцениваются в зависимости от того, сколько энергии они могут хранить на единицу объема. Когда мы хотим описать эту плотность в очень конкретных терминах или когда мы хотим сравнить две батареи, чтобы увидеть, какая из них хранит больше энергии для своего размера, мы используем измерение, называемое объемной плотностью энергии или VED. Короче говоря, чем выше ЖЭД батареи, тем больше энергии она может хранить для своего размера. Боковая панель в конце содержит больше технических деталей.

Теперь, когда мы поняли идею ЖНВЭД, почему она так важна? Чтобы ответить на этот вопрос, представьте себе слуховой аппарат. Он должен быть как можно меньше, чтобы оставаться удобным для пользователя, и иметь определенную форму, чтобы удобно помещаться в слуховом проходе человека. Тем не менее, в нем есть много технических деталей, которые помогают пользователю слышать звуки более четко. Он также должен длиться как можно дольше до перезарядки. Другие носимые устройства, ориентированные на цифровое здоровье и спорт/фитнес, также требуют крошечных батареек или микробатарей. В то же время эти устройства продолжают уменьшаться в размерах, предлагая больше возможностей и функций. Учитывая эти конкурирующие конструктивные особенности, производителю носимых устройств нужны небольшие батареи, содержащие необходимую энергию. Вот почему VED так важен: производителям нужны аккумуляторы с максимально возможным VED.

За последние 20 лет литий-ионные батарейки типа «таблетка» были единственным вариантом для этих устройств. Однако литий-ионные аккумуляторы не удовлетворяют растущий спрос на энергию в меньших формах (также известных как форм-факторы). Это по нескольким причинам. Во-первых, материалы, используемые в большинстве литий-ионных аккумуляторов, либо громоздкие, либо хрупкие, либо и то, и другое одновременно, что снижает общий ВЭД аккумулятора. Во-вторых, окружающий воздух, просачивающийся в батарею, может привести к ее повреждению, и внутренние компоненты батареи должны храниться отдельно друг от друга, чтобы избежать возгорания. Таким образом, батарея нуждается в толстых стенках или упаковке для защиты от этих проблем. К сожалению, более толстые стены и внутренние перегородки еще больше снижают VED для обычной литий-ионной батареи. Это проблема для батарей стандартного размера, но еще более серьезная проблема для микробатарей, которые в результате могут потерять большой процент ЖЭУ. В-третьих, помните, что целое новое поколение носимых устройств требует еще более мощных аккумуляторов VED для новых функций и/или более длительного времени зарядки. Обычные литий-ионные батарейки типа «таблетка» просто не соответствуют этим требованиям к продукту.

Аккумулятор Ensurge Microbattery предлагает несколько улучшений по сравнению с обычными литий-ионными аккумуляторами, что значительно улучшает VED. Во-первых, Ensurge использует очень тонкую подложку из нержавеющей стали, а не более толстые материалы других батарей. Этот прочный, но ультратонкий слой обеспечивает гораздо лучшую защиту и поддерживает или даже усиливает ЖВЭУ. Во-вторых, Ensurge использует инновационное сверхкомпактное размещение и упаковку элементов, вырабатывающих энергию, внутри батареи. Это еще больше улучшает ЖЭД. В-третьих, твердотельный электролит микробатареи Ensurge по своей природе безопаснее, чем жидкий электролит обычной литий-ионной батареи. В-четвертых, Ensurge может настроить размер каждой микробатареи, чтобы у производителей была большая гибкость при проектировании.

В результате всех этих улучшений Ensurge Microbattery является лучшим вариантом микробатареи для носимых и слуховых устройств, ориентированных на цифровое здоровье и спорт/фитнес. Производители могут пользоваться всеми преимуществами самого высокого доступного VED наряду с чрезвычайно адаптируемыми формами. Это дает производителям свободу разрабатывать следующее поколение своих носимых устройств, своих датчиков IoT и своих медицинских устройств в соответствии с потребностями своих потребителей, зная, что у них есть доступ к микробатарейке, которая удовлетворит все их требования.

Как рассчитывается объемная плотность энергии? Объемная плотность энергии — это энергия или емкость батареи на единицу объема. Он рассчитывается путем деления энергии на объем. Если две батареи имеют одинаковую емкость, а одна в два раза больше, то меньшая имеет удвоенную объемную плотность энергии или ВЭД. Энергия, вырабатываемая батареей, измеряется в ватт-часах (Втч) или милливатт-часах (мВтч) для небольших батарей. Милливатт — это напряжение, умноженное на силу тока. Поскольку напряжение литиевой батареи номинально составляет 4 В, в качестве меры емкости батареи принято использовать ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч). Затем VED измеряется как ватт-час/литр (Втч/л) или милливатт-час/миллилитр (мВтч/мл). ПРИМЕЧАНИЕ: для этого блога значения мАч, мВтч и мВтч/мл являются наиболее важными, поскольку мы сосредоточены на микробатареях, обеспечивающих емкость или энергию 1–100 мАч.

О Ensurge Micropower Ensurge — это Energizing Innovation™ с первой ультратонкой, гибкой, надежной и принципиально безопасной твердотельной литиевой микробатареей для носимых устройств класса 1–100 миллиампер-часов (мАч), подключенных датчиков и т. д. Инновационная микробатарея Ensurge Microbattery позволяет создавать энергоемкие перезаряжаемые продукты, которые идеально подходят для приложений с ограниченным форм-фактором, включая слуховые аппараты (слуховые аппараты и беспроводные наушники), цифровые и медицинские носимые устройства, спортивные и фитнес-устройства, а также сенсорные решения IoT, которые используют сбор энергии для питания. повседневные вещи. Современное производственное предприятие компании, расположенное в самом сердце Силиконовой долины, сочетает в себе запатентованные технологические процессы и инновационные материалы с масштабными методами производства рулонных материалов, чтобы принести преимущества технологии Ensurge на устоявшиеся и расширяющиеся рынки. .

Ссылка для загрузки страницы

Перейти к началу

Какова плотность энергии литий-ионной батареи?

Перед тем, как узнать мощность любой батареи, очень важно иметь представление о плотности ее энергии. Аккумулятор с более высокой плотностью энергии имеет тенденцию работать дольше, чем любой другой аккумулятор.

Аккумуляторы, подобные литий-ионным, в настоящее время движутся в сторону увеличения плотности энергии. Это связано с тем, что увеличение плотности может значительно увеличить емкость батареи по напряжению и скорость разряда.

Однако существуют некоторые требования и цели по повышению плотности энергии. Что это? Давайте подробно рассмотрим их ниже.

Содержание

Что такое плотность энергии в батареях?

Люди часто путают плотность энергии с термином плотность мощности. Но оба являются разными терминами, используемыми для разных измерений. Например, удельная мощность — это мера энергоэффективности батареи, а плотность энергии — это энергия, измеренная в зависимости от ее веса.

Чтобы измерить, насколько быстро энергия может передаваться от одной ячейки к другой, вы можете использовать термин плотность мощности. Принимая во внимание, что плотность энергии соответствует количеству энергии, содержащейся в батарее, в соответствии с ее весом.

Более того, способ измерения плотности энергии литий-ионного аккумулятора прост и измеряется в ватт-часах на килограмм или просто обозначается как Втч/кг. Это также единица электрической энергии, которая показывает, сколько энергии потребляется в час в ваттах.

Статья по теме: Как долго будет работать домашняя батарея на 10 кВтч во время отключения электроэнергии?

Какова плотность энергии литий-ионного аккумулятора?

К этому моменту вы уже четко знаете, что означает измерение плотности энергии элемента или батареи. Но как можно измерить энергию литий-ионного аккумулятора, пока остается под вопросом. Ну, плотность энергии обычно делится на две части:

I. Весовая плотность энергии
II. Объемная плотность энергии

Количество энергии, содержащейся в батарее, является очень важной характеристикой любой батареи и необходимо для измерения времени ее работы. Для литий-ионных аккумуляторов плотность энергии колеблется в пределах 50-260 Втч/кг, что сравнительно близко к диапазону плотности других аккумуляторов.

Как рассчитать плотность энергии литий-ионного аккумулятора?

Как правило, существует два способа определения плотности энергии батареи. Одним из них является гравиметрическое измерение энергии, а другим – объемное измерение энергии. Оба эти измерения берутся в стандартных единицах Втч/кг и, таким образом, равны одному ватту и одному часу потребления.

Для расчета плотности энергии литий-ионного аккумулятора используются разные формулы. Стандартная и простая формула расчета выглядит следующим образом:

● Номинальное напряжение батареи (В) x Номинальная емкость батареи (Ач) / Вес батареи (кг) = Удельная энергия или плотность энергии (Втч/кг).

Из этого измерения мы можем легко рассчитать плотность энергии литий-ионных аккумуляторов, если нам известны значения номинального напряжения, емкости аккумулятора и веса элемента. Кроме того, вот еще две формулы для расчета плотности энергии литий-ионного аккумулятора:

● Плотность энергии (Втч/л) = емкость батареи × напряжение/объем платформы разрядки
● Вес батареи Плотность энергии = емкость батареи × платформа разрядки/вес

В первом стандарте используется Втч/л. единица расчета, в то время как во втором стандартом является Втч/кг. Обе формулы жизненно важны для расчета количества энергии в литий-ионных батареях.

Если кто-то хочет рассчитать плотность энергии литий-ионных аккумуляторов через разные промежутки времени, он может использовать следующую формулу для разных периодов времени:
● Для ежедневного энергопотребления
Ежедневное энергопотребление = Номинальная мощность x время в часах. 2000 Вт x 3 часа = 6000 Вт-час.

● Для ежемесячного энергопотребления
Месячное энергопотребление = номинальная мощность x время в часах. 2000 ватт x 3 часа x 30 дней = 180000 ватт-часов

Кроме того, чтобы рассчитать плотность энергии в джоулях, вы можете умножить количество ватт на количество секунд как (60 ватт) x (120 секунд) = 7200 джоулей .

Статья по теме: Сколько батарей необходимо для питания дома?

Плотность мощности и плотность энергии: в чем разница?

Как упоминалось ранее, как плотность мощности, так и плотность энергии являются совершенно разными терминами и используются по-своему в разных элементах батареи. Плотность мощности просто относится к тому, как быстро батарея может обеспечить энергию или эффективность ячейки.

С другой стороны, плотность энергии является мерой количества энергии, которой обладает батарея, в зависимости от ее веса. Чтобы лучше понять это, вот некоторые основные различия между ними:

● Удельная мощность не является важным показателем для расчета времени работы батареи. С другой стороны, плотность энергии измеряет, сколько времени может работать ваша батарея.
● Для измерения производительности аккумулятора, его веса, размера и габаритов широко применяется плотность энергии, отличная от плотности мощности.
● Срок службы батареи полностью измеряется плотностью энергии, а не плотностью мощности.

Сравнение плотности энергии: какой аккумулятор имеет самую высокую плотность энергии?

Когда дело доходит до определения плотности энергии различных батарей, вы должны быть очень осторожны, так как все ячейки имеют разные диапазоны плотности. Поэтому лучший способ узнать, какая клетка имеет наибольшую плотность энергии, — это посмотреть на ее внутреннюю химию.

Мы обсудили плотность энергии литий-ионных аккумуляторов. Но является ли это максимальным количеством энергии, которое может иметь батарея? Нет, вот список некоторых других популярных аккумуляторных элементов, которые показывают разные диапазоны энергии: —

➔ Свинцово-кислотный аккумулятор имеет плотность энергии в диапазоне 30-50 Втч/кг
➔ Никель-кадмиевый аккумулятор имеет плотность энергии в диапазоне 45-80 Втч/кг
➔ Никель-металлогидридный аккумулятор имеет плотность энергии в диапазоне 60-120 Втч/кг
➔ Литий-ионный аккумулятор имеет плотность энергии в диапазоне 50-260 Втч/кг

В таблице показаны изменения плотности энергии различных типов батарей:

Тип батареи	Стоимость $ за Втч	Втч/кг	Втч/литр
Свинцово-кислотные	0,17 $	41	100
Щелочные долговечные	0,19 $	110	320
Углерод-цинк	0,31 $	36	92
NiMH	0,99 $	95	300
никель-кадмиевый	1,50 $	39	140
Литий-ионный	0,47 $	128	230

Отсюда ясно понятно, что литий-ионные батареи имеют максимальную плотность энергии и, следовательно, обладают большим количеством энергии, чем любые другие батареи на рынке. Тем не менее, он также показывает некоторые вариации.

Как вы знаете, литий-ионные аккумуляторы дополнительно состоят из группы более мелких элементов в своем составе, что помогает увеличить производительность аккумулятора. Эти типы аккумуляторов имеют в своем растворе разные электролиты.

В некоторых катод используется графит, а в других — алюминий, поэтому плотность энергии у них разная. Давайте посмотрим на плотность энергии различных типов литий-ионных аккумуляторов .

1. Батареи из титаната лития (LTO)

Одними из широко используемых литий-ионных батарей в качестве промышленных титанов являются батареи из титаната лития (LTO). Хотя они являются старейшими по природе и составу, но имеют плотность энергии от 50 до 80 Втч/кг.

В литиевых элементах типа LTO в качестве анода вместо углерода используется титанат лития, что обеспечивает быстрый вход и выход электронов в элементах. Хотя их плотность энергии сравнительно ниже, чем у других литий-ионных элементов, они используются в медицинских устройствах и транспортных средствах.

2. Батареи на основе оксида лития-кобальта (LCO)
В отличие от батарей из титаната лития, батареи на основе оксида лития-кобальта имеют более высокую плотность энергии и, таким образом, составляют основу сотовых телефонов, ноутбуков и других электромобилей. Количество энергии, которую они несут, колеблется от 150 до 200 Втч/кг.

Из-за высокой энергии этих типов литиевых аккумуляторов они дороги и требуют более тщательного обслуживания, чем любые другие аккумуляторные элементы. Кроме того, в батареях LCO в качестве типичного катода используется оксид кобальта, который является очень плотным и летучим материалом. Таким образом, эти батареи имеют более высокий риск перегрева и чувствительны к более высоким диапазонам температур.

3. Литий-никелевые батареи с оксидом марганца и кобальта (NMC)
Как и в батареях LCO, в этом типе литиевых батарей в качестве катода используется кобальт. Помимо кобальта, в них также есть никель и марганец, которые помогают повысить стабильность элементов батареи. При этом батареи NMC имеют плотность энергии батареи от 150 до 220 Втч/кг.

Типы батарей NMC широко используются в электромобилях, но они также являются основной частью медицинских устройств и электронных велосипедов. Их высокая плотность энергии батареи и производственные возможности сделали их стабильными и самыми популярными литий-ионными батареями на рынке.

В отличие от батарей LCO никель-марганцево-кобальтовые батареи не чувствительны к высоким температурам. Таким образом, они могут легко работать в диапазоне высоких температур и давлений.

4. Литий-железо-фосфатные (LFP) батареи
Одна из самых привлекательных, безопасных и надежных батарей в отрасли — Литий-железо-фосфатная (LFP) батарея . Они имеют высокую плотность энергии от 90 до 160 Втч/кг, что ниже, чем у кобальтовых батарей, но все же больше, чем у некоторых других популярных типов литиевых батарей.

Кроме того, графитовый электрод и металлическая основа анода в батареях LFP сделали их недорогими, нетоксичными и идеальными батареями для тяжелого оборудования. Плюсом является то, что LiFePo4 является природным органическим минералом и поэтому более надежен по сравнению со свинцово-кислотными батареями.

Чтобы проиллюстрировать разницу и сравнить плотность энергии между различными типами энергии литий-ионных элементов , взгляните на таблицу ниже:

Литий-ионный аккумулятор Тип	Плотность энергии (Втч/кг)	Профи	Минусы
Титанат лития (LTO)	50-80	Долгий срок службы, стабильный	Низкая плотность энергии, более дорогой
Оксид лития-кобальта (LCO)	150-200	Высокая плотность энергии	Нестабильный и дорогой
Литий Никель Марганец Оксид кобальта (NMC)	150-220	Высокая плотность энергии	Более безопасный, чем LCO, но все же относительно нестабильный и дорогой
Литий-железо-фосфат (LFP)	90 -160	Средне-высокая плотность энергии	Стабильный, долговечный и с более высокой плотностью энергии

Часто задаваемые вопросы о плотности энергии литий-ионного аккумулятора

Как увеличить плотность энергии аккумулятора?

Структура элемента батареи разработана таким образом, что при необходимости можно легко улучшить производственные возможности батареи. Таким образом, если вы хотите увеличить плотность энергии литий-ионного аккумулятора, вам следует сосредоточиться на следующих двух факторах:

I. Увеличение размера аккумулятора
Увеличивая размер или габариты аккумулятора, вы можете легко улучшить работу аккумулятора. Изменяя исходный размер батареи, вы можете легко увеличить плотность энергии до большего масштаба.

II. Изменение химического состава
Состав батареи также имеет большое значение. Изменение состава электролита также может увеличить емкость батареи. Вы можете сделать это, модернизировав положительный и отрицательный электроды вашей батареи и модифицировав их прочным материалом.

В чем разница между плотностью мощности и плотностью энергии?

Плотность мощности — это мера энергоэффективности батареи, а плотность энергии — это энергия, измеренная в зависимости от ее веса. Следовательно, оба являются двумя разными терминами и играют важную роль в определении мощности и срока службы батареи.

Чтобы измерить, насколько быстро энергия может передаваться от одной ячейки к другой, вы можете использовать термин плотность мощности. Принимая во внимание, что плотность энергии соответствует количеству энергии, содержащейся в батарее, в соответствии с ее весом.

В чем разница в плотности энергии между бензиновыми и литий-ионными батареями?

Что касается плотности энергии бензиновых и литий-ионных аккумуляторов, то плотность энергии бензина в 100 раз больше, чем у любого другого аккумулятора. Как мы знаем, литий-ионный аккумулятор имеет плотность энергии около 0,3 МДж/литр, а бензин имеет плотность энергии 13 кВтч/кг. По этой причине бензин широко используется в полностью заправленных автомобилях и транспортных средствах.

Имеют ли литий-ионные аккумуляторы более высокую плотность энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы?

Хотя свинцово-кислотные аккумуляторы имеют большое значение среди популярных аккумуляторов с точки зрения плотности энергии, они занимают последнее место в таблице. С диапазоном плотности энергии от 30 до 50 Втч/кг свинцово-кислотные батареи отстают от литий-ионных аккумуляторов в диапазоне плотности энергии от 50 до 260 Втч/кг.

Кроме того, литий-ионные аккумуляторы состоят из элементов меньшего размера с разным энергетическим диапазоном и поэтому более термически стабильны. Такая высокая плотность энергии делает их идеальным типом батарей для использования в резервных источников питания , ИБП и электронных товаров. Кроме того, они являются лучшим выбором для автомобильной промышленности и автомобильной электроники.

Окончательный вердикт

Теперь вы ясно поняли плотность энергии литий-ионных аккумуляторов и то, как ее можно измерить. Однако перед окончательной покупкой обязательно проверьте состав электролита и вес батареи. Таким образом, вы сможете увеличить емкость аккумулятора и общую производительность с течением времени.

 

Что следует учитывать при оценке производительности батареи

Джоди Муэланер | 17 января 2022 г.

При оценке производительности батареи важно учитывать несколько важных показателей и соображений:

• Уровень элемента, модуля и упаковки : важно учитывать, относятся ли данные к отдельной ячейке или батарее в целом. пакет при сравнении плотности энергии и мощности. Клетки всегда будут иметь самую высокую энергию и мощность для данного размера или веса. Это связано с тем, что дополнительная структура модулей, система охлаждения, электрические соединения и упаковка только увеличивают размер и вес, не добавляя энергии или мощности. Потеря производительности при переходе с уровня элемента или пакета будет зависеть от таких факторов, как размер пакета, способность элементов выдерживать нагрев, скорость или заряд и разряд, а также уровень дороговизны и легкости. Аккумулятор в автомобиле будет намного тяжелее, чем в самолете, даже если они могут использовать одни и те же элементы. Автомобильный рюкзак будет оптимизирован по времени автономной работы и стоимости, а самолетный рюкзак будет оптимизирован по весу.
• Плотность энергии : Количество энергии, запасаемой батареей на единицу объема, обычно измеряется в Втч/л. Например, литий-ионные элементы хранят около 690 Втч/л по сравнению с примерно 9500 Втч/л для бензина.
• Плотность мощности : Количество энергии, которую батарея может отдать на единицу объема, обычно измеряется в Вт/л. Это тесно связано со скоростью зарядки (C-Rate), поскольку на поток энергии, поступающий в аккумулятор или выходящий из него, влияют такие факторы, как внутреннее сопротивление и способность рассеивать или выдерживать тепло. Выражение плотности мощности в виде одной цифры несколько вводит в заблуждение, поскольку одна и та же батарея может производить пиковую мощность в течение коротких периодов времени, которая намного выше, чем ее устойчивая выходная мощность. Кроме того, работа батареи на высоких уровнях мощности может потребовать дополнительного охлаждения или сокращения срока службы. Таким образом, фактическая рабочая удельная мощность является компромиссом между несколькими соображениями.
• Удельная энергия (или гравиметрическая плотность энергии) : Количество энергии, запасаемой батареей на единицу массы. Коммерческие аккумуляторы для электромобилей хранят около 260 Втч/кг, но это снижается примерно до 150 Втч/кг на уровне упаковки или до 220 Втч/кг для высокопроизводительной аэрокосмической упаковки.
• Удельная мощность (или гравиметрическая плотность мощности) : Количество энергии, которое батарея может отдать на единицу массы, обычно измеряется в Вт/кг. Это зависит от тех же соображений, что и плотность мощности. Коммерческие литий-ионные элементы для электромобилей достигают мощности около 340 Вт/кг, в то время как современные алюминий-ионные батареи, также известные как алюминиево-графеновые, продемонстрировали в лаборатории мощность 7000 Вт/кг.
• C-Rate: Это скорость зарядки в час – единица, деленная на количество часов для полной зарядки аккумулятора. Скорость 4C, достигаемая современными литий-ионными батареями, соответствует 15-минутному времени зарядки, в то время как 0,1C потребуется 10 часов для полной зарядки. C-скорости иногда также используются для обозначения тока, необходимого для разрядки батареи с этой скоростью. Хотя максимальная C-скорость является свойством батареи, фактическая достигнутая C-скорость также зависит от мощности доступного зарядного устройства.
• Срок службы: Количество циклов заряда-разряда, которое аккумулятор может выполнить до того, как его производительность ухудшится за пределы полезного уровня. Определение срока службы в виде одного числа является упрощением, поскольку срок службы батареи постепенно снижается. Точка, в которой его больше нельзя использовать, зависит от приложения и в некоторой степени субъективна. Кроме того, скорость деградации зависит от того, как используется аккумулятор, более глубокие циклы заряда-разряда, высокие показатели C и перегрев — все это сокращает срок службы аккумулятора. Литий-ионный аккумулятор должен работать не менее 1000 циклов при обычном использовании. Современные алюминий-ионные батареи продемонстрировали в лаборатории срок службы до 250 000 циклов.
• Эффективность зарядки/разрядки : Энергоэффективность батареи. Это количество энергии, которое вы получаете, деленное на энергию, которую вы тратите на зарядку аккумулятора. В оптимальных условиях литий-ионные аккумуляторы могут достигать КПД более 99 процентов. Тем не менее, он может упасть до 90 процентов при очень высоких показателях C и/или рабочих температурах. Дополнительные потери также могут иметь место, если между зарядом и разрядом проходит достаточно времени для значительного саморазряда. Разумная оценка средней эффективности заряда/разряда батареи составляет 95 процентов.
• Скорость саморазряда: Скорость, с которой полностью заряженная батарея теряет энергию без использования. Батареи саморазряжаются быстрее при полной зарядке или хранении при более высоких температурах. Обычно литий-ионные аккумуляторы саморазряжаются на два-три процента в месяц.
• Рабочая температура : Диапазон температур, в котором элемент может эффективно работать.

  No related posts.