Плотность электролита в акб зимой и летом: какая должна быть, как проверить, как поднять?

К каждой батарее прилагается сопроводительный документ (памятка, инструкция или что-то еще – не суть важно). Но именно в нем написано то, что необходимо знать автовладельцу и  учитывать при эксплуатации конкретной батареи. Только тот, кто ее изготовил, разбирается во всех тонкостях ухода.

Например, к какой категории относится АКБ – обслуживаемые, малообслуживаемые (не требующие регулярной доливки воды на протяжении многих месяцев) или необслуживаемые. А то, что они бывают разными и по материалам, и по технологии изготовления (и так далее), объяснять, думается, никому не стоит.

Максимальный, причем систематический, разряд батареи резко снижает срок ее пригодности к эксплуатации. Это никем не оспаривается. Дело в том, что он вызывает повышенную сульфатацию пластин (отложение солей), и часто такой процесс становится необратимым. Слишком «запущенный» аккумулятор восстановлению не подлежит, и его дальнейший путь – в утиль, даже если он не так уж и давно приобретен.

Для батареи одинакова вредна как пониженная, так и повышенная плотность электролита. Если он (в силу разряженности аккумулятора) мало чем отличается от воды, то банки при низких температурах могут просто замерзнуть. Кроме того, такие понятия, как «плотность» и «емкость» батареи, взаимосвязаны (прямая зависимость). Следовательно, возникнут не только проблемы с запуском движка, но и с необходимостью более частой постановки на зарядку.

Излишняя же плотность провоцирует активацию химических процессов, которые в батарее протекают постоянно, независимо от того, «работает» она или «отдыхает». А это влечет более интенсивное разрушение пластин и снижает срок службы изделия.

Для каждого региона есть свое значение оптимальной плотности электролита, поэтому единой рекомендации изначально быть не может. Например, для условий Крайнего Севера – не менее 1,29. Поэтому необходимо ориентироваться не только на сезон, но и на критические значения температуры, которыми характеризуется данная местность. Следовательно, встречающиеся в интернете советы о поддержании плотности на уровне 1,26 – 1,27 можно расценивать только как общую рекомендацию. Кстати, такой показатель приемлем для большей части территории РФ, наверное, поэтому его часто и упоминают.

Учитывая сказанное, есть смысл выяснить минимально допустимое (критическое) значение плотности, ниже которого оно не должно опускаться. И вот тут нужно вспомнить об инструкции Производителя! Хотя есть и распространенное правило – не менее 1,23.

Практические советы

• В зимний период запуск двигателя, как правило, затруднен. Поэтому, если машина стояла в холодном боксе и АКБ с нее не снималась, то ее желательно предварительно прогреть (повысить температуру электролита). Самый простой способ – включить осветительные приборы (например, дальний свет).
• Необходимо чаще контролировать состояние клемм, особенно при сезонном понижении температуры. Уменьшение плотности электролита влечет увеличение значения внутреннего сопротивления батареи, а, следовательно, и всей эл/цепи «запуска». Вспомнив закон Ома, несложно понять, что пусковой ток становится несколько меньше, что и затрудняет работу стартера (не создается должный крутящий момент).
• Если в батарею требуется долить воду (дистиллированную), то специалисты рекомендуют делать это, не снимая АКБ с машины и при запущенном двигателе. Объясняется это следующими причинами.

Во-первых, значения плотностей электролита и воды отличаются, и такой способ доведения уровня в банках до нормы обеспечивает качественное перемешивание жидкостей.

Во-вторых, если долить воды и после этого не эксплуатировать машину, а уйти хотя бы на время, то она может элементарно замерзнуть, так как легче электролита и, следовательно, будет являться «поверхностным слоем» жидкости в каждой банке.

• Ни в коем случае нельзя добиваться повышения значения плотности путем банального добавления в электролит кислоты!!! Объяснение простое – чем агрессивнее среда, тем меньше срок пригодности АКБ к использованию. Именно по этой причине некоторые автомобилисты не могут понять, почему уже через год после приобретения вроде бы новая батарея уже ни на что не годится. Вывод – только постановка на зарядку.
• Многие автомобилисты в зимний период ставят машину «на прикол». Им не рекомендуется оставлять АКБ по месту установки. Целесообразнее ее снять, полностью зарядить и перенести в прохладное помещение (например, спустить в погреб), предварительно «укутав» во влагонепроницаемый материал. В каждом регионе «своя» зима (по продолжительности). Поэтому не реже раза в пару месяцев ее стоит проверять «на плотность» и при необходимости подзаряжать. Такая аккуратность в уходе вполне окупится более продолжительным сроком эксплуатации батареи.

И напоследок — не нужно стесняться спрашивать советов у людей опытных. В любом гаражном комплексе есть автолюбители, которые характеризуются продолжительной безаварийной эксплуатацией, аккуратностью в уходе за «железным конем». А если такой человек имеет и большой стаж вождения (а значит, и обслуживания), то его рекомендации (и по плотности тоже), лишними никак не будут.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой: значения, как поднять?

Автомобилю, постоянно находящемуся в использовании, требуется надежный АКБ, который позволит быстро запустить двигатель вне зависимости от внешних факторов. Плотность электролита в аккумуляторе зимой необходимо держать в определенных рамках, чтобы жидкость не замерзла. Данный параметр является основным и оказывает существенное влияние на длительность службы источника питания.

При правильной и своевременной корректировке значений кислотности жидкости можно значительно увеличить срок службы АКБ. Ведь плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом должна отличаться, чтобы компенсировать влияние температуры, влажности и других климатических условий на химические процессы.

Что такое плотность электролита и от чего она зависит?

Если говорить простым языком, то плотность — это кислотность жидкости в АКБ. В роли электролита сурьмянистые аккумуляторы используют смесь воды и серной кислоты. Количество последней по отношению к общему объему раствора и называют плотностью. Измеряют ее в граммах на сантиметр кубический (г/см

На степень закисленности основное влияние оказывают факторы, способные изменить количество воды в растворе: мороз, жара, влажность. Также на нее влияет степень заряда аккумуляторной батареи. Измерение показателей производятся специальным прибором — ареометром. Процедуру необходимо проводить с полностью заряженным аккумулятором. Особенно это важно делать перед зимой, чтобы выявить проблему заранее и уменьшить риск порчи АКБ, вследствие замерзания воды в ней. Если были выявлены низкие значение, то, скорее всего, проблема кроется в одной из следующих причин:

• дефект ячейки;
• обрыв внутренней цепи батарей;
• глубокий разряд АКБ или одной из его секций.

Все дело в плотности: чем она меньше (воды в растворе больше), тем быстрее замерзнет электролит при понижении температуры. Умеренный климат требует, чтобы этот параметр был в пределах 1,25-1,27 г/см

Многих автолюбителей интересует: «При какой температуре замерзает электролит в аккумуляторе?». Получить ответ на этот вопрос поможет следующая таблица:

Таблица 1. Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля зимой.

Как повысить плотность если она низкая?

Поднимать эту характеристику приходится после неоднократного корректирования уровня жидкости в АКБ дистиллированной водой или в случае нехватки параметра для эксплуатации батареи в зимой. Явным признаком недостаточной концентрации серной кислоты является оледенение ячеек. Что делать если замерз электролит в аккумуляторе? Потребуется отогреть АКБ при комнатной температуре, после чего поставить на зарядку.

Внимание! Замерять плотность нужно только в полностью заряженной аккумуляторной батарее.

Помимо правильно проведенной полной зарядки существует еще такие способы поднятия плотности, как добавление концентрированного (корректирующего) электролита или кислоты.

Для корректировки понадобится:

• ареометр;
• мерная емкость;
• посуда для приготовления смеси;
• спринцовка;
• серная кислота или корректирующий электролит;
• дистиллированная вода.

Процедура проводится следующим образом:

1. Из ячеек батареи отбирается немного кислотного раствора и измеряются показатели кислотности.
2. Если надо увеличить плотность — доливается столько же корректирующего электролита, если уменьшить —добавляется дистиллированная вода.
3. После проведения процедуры со всеми ячейками АКБ ставится на зарядку стационарным устройством для смешивания жидкости.
4. По окончании зарядки надо подождать не меньше часа, чтобы плотность во всех секциях батареи выровнялась.
5. Проводится проверка показателей и в случае необходимости процедура повторяется с уменьшением шага разбавления вдвое.

Плотность между ячейками не должна отличаться сильнее, чем на 0,01 г/см³. Если добиться этого не вышло — необходимо провести выравнивающую зарядку малым током.

Что делать, когда плотность ниже 1,18 г/см

Чтобы зимой не замерзла вода в аккумуляторе нужно не допускать снижения плотности электролита. Если это значение преодолело критический минимум в 1,18 г/см³, то требуется добавление кислоты. Сама процедура проводится в том же порядке, что был описан ранее, только количество отбираемой и добавляемой жидкости необходимо сократить, чтобы не превысить значение первым доливом.

Важно! При изготовлении электролита нужно вливать кислоту в воду, и ни в коем случае не наоборот.

Что делать если электролит в аккумуляторе замерз, а после отогрева приобрел багровый цвет? К сожалению, такая батарея уже не сможет нормально работать зимой при температуре ниже 5°C. Скорее всего у такого АКБ осыпалась активная масса, что уменьшило рабочую поверхность пластин. Восстановить нормальные показатели у такого АКБ невозможно.

Поддержание количества электролита и его плотности на должном уровне существенно продлевает срок службы батареи, а также ее способность сопротивляться морозу и безпроблемно запускать двигатель автомобиля.

Что нельзя делать с аккумулятором летом, чтобы он не «умер» зимой

Когда ваш автомобильный аккумулятор подводит и машина не заводится, это крайне неприятно. Между тем нередко виноват сам водитель, не выполнявший ряд простых правил. Разберемся, какие именно ошибки могут сократить жизнь АКБ даже летом.

Как можно убить аккумулятор быстрее всего

Самый простой путь вывести из строя аккумулятор — это долить в электролит обычную воду — электроды в таком случае выйдут из строя.

Жизнь АКБ может радикально сократить также заряд током чрезмерно большой силы, перегрев электролита и его повышенная плотность, повышенное и пониженное напряжение в бортовой сети автомобиля, загрязнение электролита и короткое замыкание (возможно при неосторожном обращении с инструментом вблизи контактов батареи, или при повреждения изоляции силового кабеля). Однако существуют и менее явные огрехи, которые также вредны для АКБ. Читайте о них ниже.

Не поддерживать чистоту

При эксплуатации автомобиля в особенности в условиях повышенной загрязненности (пыль, песок, пыльца деревьев и т.п.) следует уделять особое внимание чистоте корпуса АКБ. Ведь если грязь просочится в электролит, печальная судьба батареи по сути предрешена.

Загрязнения на корпусе следует регулярно устранять мягкой тряпкой, смоченной в растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды.

Используйте зубную щетку или мелкую шкурку, чтобы удалить любые следы коррозии, если вы обнаружите их на клеммах аккумулятора. Лишняя грязь и следы окисления на клеммах провоцируют замыкание и разрядку АКБ. Не забывайте также проверять надежность крепления как самого аккумулятора, так и его клемм.

Игнорировать температурный режим

Не секрет, что аккумуляторы постепенно подсаживаются от скачков температуры в межсезонье и долгого отсутствия нагрузки. При падении плотности электролит замерзает — это вызывая деформации и осыпание пластин, равно как прожоги от коротких замыканий. Поэтому не следует оставлять ваш автомобиль на недели и месяцы на улице в мороз.

Регулярно заводите ваш автомобиль зимой, а еще лучше — совершайте хотя бы короткие поездки, чтобы батарея могла подзарядиться. Гаражное хранение — идеальный вариант, но даже в этом случае следует замерять тестером уровень заряда АКБ на заглушенном двигателе хотя бы раз в месяц. При полном заряде показания стремятся к значению 12.7 вольт. При почти полной разрядке будет примерно 12 вольт. При нормальной плотности электролита, которая должно составлять 1,27 г/см куб., образование льда начнется только при температуре ниже -65 град.

Перегружать батарею

Прежде всего, не перегружайте сеть. Различные усилители, доп.оборудование и девайсы типа видеорегистратора, радар-детектора и просто несколько подключенных к «мультимедийке» гаджетов — это, конечно, замечательно. Но такая прорва потребителей неизбежно повысит нагрузку на сеть.

Нередки также случаи запредельных разрядов, например, после пуска двигателя стартером. Или, скажем, если вы регулярно даете «прикурить» друзьям и соседям (особенно если потенциал их АКБ больше, чем у вашего), это также не идет на пользу батарее. Кроме того, помогая такому аккумулятору, который уже «дышит на ладан», донор может еще и спалить бортовую электронику.

Неправильное обслуживание

Если ваш аккумулятор обслуживаемый, то в рамках самостоятельного «ТО» следует долить нужное количество смести дистиллированной воды и электролита (у автомобильных аккумуляторов принято считать нормальным уровень заливки на 10-15 мм выше верхней кромки пластин) и убедиться в том что раствор имеют оптимальную плотность (1. 27 г/см3).

Если в АКБ пониженная плотность смеси, то это может привести к быстрому разряду и замерзанию раствора. Если плотность повышенная — тоже плохо: чревато «обезвоживанием», и, как следствие, разъеданием пластин. Плотность состава измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

Совет «подснежникам» — отнесите аккумулятор домой зимой

Есть категория водителей, которые по тем или иным причинам не ездят зимой. Для таких людей имеет прямой смысл позаботится об аккумуляторе. АКБ необходимо снять и отнести домой или в теплый гараж. Хранить батарею рекомендуется при комнатной температуре. При этом каждые два — три месяца аккумулятор рекомендуется подзаряжать, предварительно проверяя уровень зарядки с помощью вольтметра.

Почему АКБ зимой работает хуже? Подготовить аккумулятор на зиму.

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

• внутреннее сопротивление
• напряжение
• емкость
• отдача

1. Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см³ от температуры:

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза.

2. Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С  дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках. 

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.

12,24 В — заряде 50%,

11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

4. Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp, где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

5. Отдача по емкости

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Выводы

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч  до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:

1. Утепление подкапотного пространства

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством. 

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее — это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Ссылки по теме

АКБ. Правила зимнего хранения и эксплуатации

08.08.2016

Зимой некоторые автомобили эксплуатируются нечасто. Нужно ли перед долгой стоянкой скидывать клеммы и отключать массу? И каковы правила хранения АКБ зимой, если машина совсем не используется?

Снимать клеммы и отключать массу необходимо. На это есть свои причины. Прежде всего, в любом случае существует утечка в виде работы бортовых систем, например часов, питание идет и на бортовой компьютер. Все это постепенно опустошает вашу аккумуляторную батарею. Стандартная утечка бортовой цепи автомобиля, допустимая заводом-изготовителем по нормам, составляет 30 миллиампер (0,03 А). На первый взгляд, кажется, что это совсем немного. Но это только так кажется. Попробуйте пересчитать, за какое время такая утечка опустошит ваш аккумулятор. Возьмем, к примеру, стандартную батарею емкостью 55 А/ч. Это означает, что 55 ампер он, выдаст за час. Или 5,5 ампер за 10 часов. Половину ампера он отдаст уже за сто часов. Следовательно, 50 миллиампер уйдут за тысячу часов. Тысячу часов делим на 24 часа, получается, что полностью батарея сядет за 41 день, это если АКБ была 100% заряжена, если нет то еще быстрее. Но эксплуатация при 100% разряде совершенно недопустимо. Если аккумулятор разрядится на 25 % — это уже плохо, а если сядет на 50% — он замерзнет уже при «-27» градусах по Цельсию. Так что за 20 дней при стандартной утечке ваш аккумулятор превратится в кусок льда при стоянке на улице зимой, а про пуск автомобиля мы тут вообще не говорим. Чтобы избежать такого развития событий, нужно просто снять клемму. Это самый простой способ предотвратить утечку энергии и разрядку батареи при длительном промежутке времени «не езды» на машине. Для современных машин это, конечно, не очень хорошо. Могут сброситься настройки бортового компьютера, заблокироваться аудиосистема, потеряться настройки электронного ключа. Но ведь такие машины и не рассчитаны на такую редкую эксплуатацию. Впрочем, и здесь есть выход — периодически подзаряжать аккумулятор или как компромисс хотя бы запускать иногда машину на короткий промежуток времени.

Как же правильно хранить АКБ, если машина зимой на приколе, обслуживать аккумулятор и эксплуатировать его.

1. Хранение аккумулятора

Залитые батареи рекомендуется хранить в сухом помещении с температурой не ниже −30? и не выше 0?. Батареи устанавливаются на хранение полностью заряженными. Допускается хранить батареи и при положительных температурах, однако темп саморазряда аккумуляторов при этом будет в несколько раз выше. Ежемесячно необходимо проверять плотность электролита или измерять напряжение на клеммах аккумулятора. Степень разряда аккумулятора можно проверить по таблице № 1. При снижении плотности электролита более чем на 0,03 г/см3, т.е. до уровня 1,24 г/см3 или напряжения ниже «12,45» Вольт батарею следует подзарядить.

Перед продолжительной стоянкой автомобиля необходимо отсоединить АКБ от бортовой сети, полностью ее зарядить и хранить в прохладном помещении. Моноблок во избежание саморазряда по поверхности должен быть чистым. Если батарея должна быть постоянно готова к установке на автомашину, то при снижении плотности до уровня 1,24 г/см3, батарею следует подзарядить. Если от батареи не требуется постоянной готовности, то рекомендуется ее подзаряжать при снижении плотности до уровня 1,22 г/см3.

Зимой следует иметь в виду, что электролит в сильно разряженных батареях может замерзнуть при наступлении морозов. Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности приведена в таблице № 2.

Не допускайте снижения плотности до критической, иначе при замерзании электролита возможно необратимое повреждение моноблока и пластин аккумулятора.

Таблица № 1. Степень разряженности аккумулятора.

Таблица № 2. Температура замерзания электролита в зависимости от его плотности.

2. Контроль состояния батареи

Рекомендуется один раз в месяц проверять уровень электролита и при необходимости доливать только дистиллированную воду до нормального уровня. Пластины, не покрытые электролитом, высыхают и осыпаются, что приводит к преждевременному выходу АКБ из строя.

Запрещается доливать электролит или кислоту в АКБ.
Это можно делать только в том случае, если точно известно, что понижение уровня электролита произошло за счет его выплескивания.

Не используйте воду сомнительного происхождения.
Контролируйте степень заряженности аккумулятора по плотности электролита или по напряжению на клеммах ненагруженной батареи. Степень разряда батареи можно определить из Таблицы № 1, или посчитать по формуле:

U_нрц = 6*(0,84+Р), где
U_нрц (НРЦ) — напряжение разомкнутой цепи;
Р — Плотность электролита.

Следовательно, плотность можно посчитать соответственно по формуле: Р = U_нрц/ 6 — 0,84

100% заряженная батарея, т.е. с плотностью электролита 1,27 г/см³ будет иметь:
НРЦ = 6*(0,84+1,27) = 12,66 Вольта;
Р = 12,66 / 6 — 0,84 = 1,27 г/см³

Зная напряжение на клеммах аккумулятора, можно всегда посчитать плотность электролита в нем.

Категорически запрещается эксплуатировать батареи с уровнем заряда ниже 75% зимой и 50% летом.
Хранение и эксплуатация АКБ в разряженном состоянии приводит к необратимым процессам, при которых восстановление АКБ не возможно.

Низкая плотность электролита в АКБ говорит о её разряженности и для повышения плотности электролита необходимо заряжать АКБ, а не повышать её доливкой кислоты или электролита.
Просто долив кислоты или электролита, приведёт к изменению кислотного баланса и как следствие после полного заряда к превышению допустимого уровня плотности электролита. Превышение плотности электролита выше допустимой нормы приводит к разрушению пластин внутри АКБ.

3. Заряд аккумулятора

Заряд АКБ производится током равным 10% от её ёмкости (например при ёмкости 55 А/Ч ток зарядки не должен превышать 5,5 А). Нарушение данного требования приводит к разрушению пластин из-за перегрузок.

Старайтесь заряжать батарею малыми токами, при этом увеличивается степень и глубина заряда.

Окончанием процесса заряда аккумуляторов следует считать:

1. равномерное кипение электролита во всех банках;
2. равномерный нагрев корпуса батареи;
3. напряжение на клеммах аккумулятора достигло значения 16,4 вольта;
4. плотность электролита прекратила подниматься в батарее (если плотность растет, то это означает, что не все элементы еще прореагировали и батарея заряжается).

4. Контроль электрооборудования автомобиля

Необходимо качественно и регулярно проверять и обслуживать электрооборудование автомобиля. Отклонение параметров электрооборудования (генератора, стартера, различных реле) от установленных величин приводит к снижению надежности и к сокращению срока службы АКБ.

Нормы на параметры электрооборудования:

Пределы рабочего напряжения бортовой сети автомобиля не должны выходить за пределы 13,8-14,5 V, при различных режимах работы автомобиля.

Отклонение величины зарядного напряжения за пределы нормы на 0,3 — 0,5 V приводит к сокращению срока службы батареи в несколько раз.

Токи утечки не должны превышать 30 мА/ч (0,03 Ампера). Повышенный ток утечки уменьшает срок службы АКБ ввиду ускоренности циклов заряда-разряда батареи, и увеличивает вероятность глубокого разряда батареи.

Повышенное напряжение генератора приводит к осыпанию активной намазки пластин в батареях, что приводит к уменьшению емкости батареи и способствует замыканию пластин за счет осыпавшейся активной массы с положительных пластин.

Эксплуатация разряженной батареи приводит к осыпанию активной массы с отрицательных пластин. Признаком осыпания пластин является потемнение цвета электролита во всех банках (коричневый цвет — осыпание положительных пластин, серый цвет — осыпание отрицательных пластин).

Так же пониженное напряжение генератора (особенно зимой) не позволяет зарядить полноценно батарею, и происходит ее эксплуатация в полуразряженном состоянии. Это может привести к необратимой сульфатации пластин, что чревато уменьшением, как емкости батареи, так и величины стартового тока аккумулятора.

У недозаряженного аккумулятора плотность электролита понижена, что может привести к его замерзанию при сильных морозах и стоянке машины на улице (смотри таблицу № 2).

5. Эксплуатация аккумулятора

Пуск стартера производите короткими включениями, но не более чем на 10 сек. Перерыв между включениями летом не менее 15 сек., зимой не менее 1 мин. Избегайте включать стартер более 3-х раз подряд. Езда при помощи стартера не допускается.

Категорически запрещается «прикуривать» аккумулятор от нестандартных пускозарядных устройств во избежание взрыва моноблока, деформации пластин и внутренних тоководов, что приводит к осыпанию активной массы пластин и разрыву межэлектродных соединений.

При низких температурах происходит замедление всех химических процессов внутри АКБ, батарея переходит в «спящий режим» (электрические параметры АКБ при t ниже «-30» градусов по Цельсию понижаются в 2 раза.) Поэтому перед пуском двигателя на некоторое время необходимо включить электрические потребители (фары, габариты) для возобновления электрохимических процессов и только после этого делать попытки старта.

Для уменьшения рисков плохих пусков при эксплуатации автомобиля в зимнее время рекомендуется подбирать АКБ по ёмкости и стартовым характеристикам в соответствии с конкретной климатической зоной.

самый подробный обзор ?, какие должны быть в заряженном АКБ или при разрядке зимой и летом (таблицы с показателями и видео)

Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля представляет собой соотношение химически активного вещества и дистилированной воды, залитых в банки АКБ в определенной пропорции. Данный параметр устанавливается в зависимости от условий использования транспортного средства и совокупности требований к автомобилю.

Какие должны быть плотность и уровень электролита

В регионах с умеренным климатом рабочий параметр плотности электролита должен составлять от 1,25 до 1,27 г/см3 ±0,01 г/см3.

Важно знать

Следует учитывать, что чем ниже плотность электролита в полностью заряженной батарее авто, тем дольше она прослужит.

Плотность кислоты с водой в банках автомобильного аккумулятора разная, и зависит от нескольких параметров:

• заряженность батареи;
• процентного содержания серы — чем больше концентрация раствора, тем более высокая плотность жидкости;
• температуры раствора — чем больше это значение, тем ниже уровень плотности.

Оптимальный уровень электролита в аккумуляторе машины должен быть таким, чтобы в каждой банке раствор покрывал пластины с запасом 10-15 мм.

Таблица: плотность в зависимости от климатической зоны

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

В странах, где зимой температура воздуха опускается до -30 градусов данное значение должно быть на 0,01 г/см3 больше, а в областях с жарким климатом — на 0,01 г/см меньше. Если в зимнее время года температура воздуха опускается до -50 °C, то уровень плотности рекомендуется увеличивать до 1,29 г/см3. Если данный показатель будет меньше, это станет причиной снижения электродвижущей силы и возможного замерзания рабочего раствора.

Важно знать

Слишком высокий уровень плотности раствора электролита в банках аккумуляторной батареи повлияет на ее срок службы. Пониженный параметр становится причиной падения напряжения и трудному пуску силового агрегата.

Если плотность рабочего раствора в холодное время года снизится до 1,09 г/см3, это станет причиной замерзания аккумуляторной батареи уже при -7 градусах. Надо учитывать, что кратковременные поездки на транспортном средстве, составляющие менее 30 минут, не дают возможности рабочей жидкости полностью прогреться и эффективно заряжаться. Поэтому разряд электролита при низких температурах ежедневно растет, что серьезно влияет на уровень плотности.

Полезно знать

Для нового и исправного аккумулятора нормальная величина изменения плотности рабочей жидкости при полном заряде и разряжении составляет в диапазоне от 0,15 до 0,16 г/см3.

Таблица: температура замерзания электролита в зависимости от его плотности

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Важно знать

Данный параметр для теплых и влажных климатических регионов должен составить не менее 1,22 г/см3 (эта величина является критической).

В конце весны и летом температура в моторном отсеке более высокая, что приводит к испарению воды из кислотного раствора и более активному протеканию электрохимических процессов в аккумуляторе. Это становится причиной повышенной токоотдачи.

В жаркое время года из-за высокой температуры особо остро стоит проблема обезвоживания для аккумулятора. Поскольку высокий уровень плотности негативно влияет на свинцовые пластины обслуживаемых и необслуживаемых батарей, рекомендуется, чтобы этот параметр имел отклонение на 0,02 г/см3 меньше номинального. В частности, если речь идет о южных регионах, где используется устройство. При снижении объема или количества рабочей жидкости и увеличения параметра плотности коррозийные процессы на электродных выходах могут увеличиться.

Причины изменения плотности

Список причин, которые приводят к изменению уровня плотности аккумулятора:

1. Снижение уровня электролита в АКБ (приводит к повышению плотности).
2. Уменьшение концентрации серной кислоты в аккумуляторе или так называемая сульфатация пластин. Сульфат свинца кристаллизуется, теряя способность участвовать в химических реакциях. В результате такого процесса аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства, поскольку не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений.
3. Разряд батареи. Данная проблема особо актуальна для зимы и тех автомобилей, которые редко используются или где замена аккумулятора производилась давно.
4. Неоднократная зарядка аккумулятора. Это приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости.
5. Не осуществляется контроль за уровнем концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости.

Как самостоятельно проверить плотность электролита и степень разряженности батареи?

Прежде чем измерить плотность электролита нужно провести проверку и подготовку аккумулятора, затем произвести замер с помощью:

1. Ареометра (денсиметра). Для этого на отключенном аккумуляторе откручиваются все банки, прибор погружается в жидкость, и делается забор небольшого количества электролита. Определение уровня плотности производится в соответствии с показаниями на шкале тестера.
2. Тестера (мультиметра). Прибор переводится в режим вольтметра, производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными.
3. Самодельным устройством. Способ аналогичен проверке ареометром, однако в данному случае в качестве резервуара используют стеклянную пробирку, в которую помещают какой-нибудь грузик (пшено, кусок свинца). Затем нужно будет самостоятельно произвести градуировку ареометра.

Важно знать

Если батарея необслуживаемая и на ней нет индикатора для проверки уровня и плотности, то для измерения ареометром потребуется высверлить отверстия в банках, которые после выполнения задачи необходимо запаять.

Видео: проверка плотности электролита в автомобильной батарее

Канал «videostar» в своем видео подробно рассказал о том, сколько должно быть электролита в банках аккумулятора и как проверять его плотность.

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

Полезно знать

Стабилизация плотности электролита производится с помощью добавления раствора рабочей жидкости и зарядки. Однако, чтобы поднять данный параметр, недостаточно просто долить дистиллированную воду в банки и тем самым увеличить или уменьшить плотность.

Таблица: корректировка плотности электролита

Видео: руководство по увеличению параметра плотности в АКБ

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видео подробно рассказал о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторной батарее автомобиля.

Каковы причины вздутия автомобильного аккумулятора?

Менее распространенной проблемой автомобильных аккумуляторов является их набухание. У некоторых свинцово-кислотных аккумуляторов, в том числе гелевых, наблюдается обычное вздутие, которое не угрожает их способности работать с оптимальными параметрами. Но в других условиях вздутый аккумулятор — это проблема, которую нужно проверить и при необходимости исправить.

Причины вздутия автомобильных аккумуляторов чаще всего зависят от сезона. Зимой аккумулятор набухает из-за замерзшего электролита, а летом из-за газов, образующихся в результате его кипения.

В обоих случаях вздутый аккумулятор можно исправить, но это не всегда хороший вариант, потому что в большинстве случаев емкость автомобильного аккумулятора для правильной работы снижается, и лучшим решением этой проблемы является чтобы заменить его новым аккумулятором.

Почему автомобильные аккумуляторы разбухают?

• Производственные браки;
• Конденсированный или замерзающий электролит, потерявший плотность;
• Повреждение корпуса аккумулятора в результате удара или механического воздействия;
• Замыкание положительной и отрицательной пластин;
• Неправильная зарядка аккумулятора.Большой ток или длительное время зарядки;
• Неисправный или неисправный регулятор напряжения в генераторе.

В большинстве случаев причиной вздутия батареи является электролит, замерзший или закипевший. Они могут выпирать с одной или с обеих сторон. Плохо то, что, если на аккумулятор есть гарантия, скорее всего, его не заменят бесплатно, потому что считается, что условия эксплуатации были нарушены.

Почему автомобильный аккумулятор набухает при низких температурах?

Как я уже говорил, в холодное время года аккумулятор может вздуваться из-за замерзшего электролита.По мере замерзания жидкость увеличивается в объеме, выпирая стенки батареи.

Нормальная точка замерзания электролита составляет -60 ° C или -76 ° F. Если плотность электролита упадет до 50% заряда аккумулятора, жидкость замерзнет при -24 ° C или -11,2. ° F. И если аккумулятор почти полностью разряжен, он может вздуться уже при температуре от -7 ° C до -10 ° C или от 19,4 ° F до 14 ° F.

Зимой естественное уменьшение плотности — снижение температуры воздуха.Кроме того, из-за того, что в холодное время года мы включаем отопление и чаще включаем свет, происходит недозарядка. Таким образом, зимой важно контролировать как заряд аккумулятора, так и плотность электролита.

Почему автомобильные аккумуляторы набухают при высоких температурах?

Во время электролиза внутри батареи выделяются водород и кислород. Интенсивность газообразования зависит от температуры, и для удаления этих газов используется система отвода газов.

Таким образом, аккумулятор разбухает, потому что эти газы не выводятся.Здесь виновата выхлопная система, потому что она забита пылью, грязью или нечистотами. Другой причиной может быть активное газообразование из-за высоких температур или неисправности.

Но почему этот процесс газов внутри батареи изменяется?

• Пластины аккумулятора закорочены.
• Аккумулятор заряжен слишком большим током.
• Перезаряд аккумулятора из-за неисправного регулятора напряжения генератора.
• Из-за перегрева электролит в аккумуляторе закипает.
• Забита система выпуска газов.

Можно ли починить вздутый аккумулятор?

Хотя есть некоторые исправления для этой проблемы, они не рекомендуются. Если корпус аккумулятора треснул, или пластины повреждены, то единственное решение — купить новый аккумулятор.

При замерзшем электролите размораживание и зарядка аккумулятора могут устранить вздутие. Для этого вам нужно будет довести батарею до комнатной температуры около 19-22 градусов по Цельсию или 66-73 градусов по Фаренгейту.

Оставьте аккумулятор там, пока он полностью не нагреется, и зарядите аккумулятор слабым током, не более 10% от емкости аккумулятора, например 6 ампер для аккумулятора 60 Ач.

Если в начале перезарядки электролит закипает, это свидетельствует о том, что пластины аккумулятора повреждены.

Высокое напряжение на клеммах аккумулятора и не вздувшихся стенках аккумулятора свидетельствует о том, что аккумулятор мог восстановиться. После этого проверьте аккумулятор, чтобы убедиться, что на нем нет трещин, через которые может протечь электролит.

После этого проверьте напряжение аккумулятора, оно должно быть около 12,6 В, если ниже 12, то пластины повреждены.

Засоренный выхлоп газа можно очистить, так как отверстия обычно забиваются снаружи, и это можно сделать, не снимая аккумулятор. Кроме того, давление, которое создают водород и кислород, когда они выходят наружу, не настолько велико, чтобы вызвать травму или взрыв.

Но даже если вам удастся восстановить аккумулятор после очистки, подзарядки или разморозки, он не будет работать, как раньше, поэтому лучшим решением будет замена аккумулятора на новый.

Как предотвратить вздутие автомобильного аккумулятора?

Чтобы аккумулятор максимально не вздулся, необходимо проводить профилактические мероприятия, такие как очистка клемм аккумулятора, очистка системы выпуска газов. При более низких температурах старайтесь максимально избегать разрядки аккумулятора.

Если зимой вы редко пользуетесь автомобилем, лучше всего вынуть аккумулятор и положить в более теплое место. Частый запуск автомобиля — еще один хороший способ сохранить его работоспособность при более низких температурах.

Постарайтесь выработать привычку регулярно проверять автомобильный аккумулятор, особенно на предмет утечек тока. Также не забывайте об генераторе.

Заключение

Вздутый аккумулятор — проблема, с которой нужно быстро справиться. Продолжать движение с этой проблемой с аккумулятором не рекомендуется, потому что это может нанести вред вашему автомобилю, особенно если кислота протекает на другие ваши части. Лучше всего заменить выпирающую батарею, потому что, как я сказал выше, если вам удастся отремонтировать синицу, она не будет работать, как раньше.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

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

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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

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

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

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

Что сохраняется в файле cookie?

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

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

Твердотельный аккумулятор Toyota с быстрой зарядкой появится в 2025 году

• Toyota построила работающий прототип автомобиля с твердотельным аккумулятором, который должен был быть показан на Олимпийских играх этим летом.
• Toyota сотрудничает с Panasonic, чтобы запустить ограниченное производство твердотельных аккумуляторов в 2025 году, но не ожидайте, что они появятся на вашем автомобиле Toyota в ближайшее время.
• С одной стороны, автопроизводителю все еще нужно решить проблему, с которой сталкиваются твердотельные батареи: короткий срок службы.

Toyota решила сосредоточиться на гибридных автомобилях и автомобилях на водородных топливных элементах в качестве краеугольных камней своей зеленой стратегии, но это не означает, что автопроизводитель полностью отказывается от электромобилей. В дополнение к кроссоверу электромобилей, который в ближайшем будущем будет предоставлен автопроизводителем и его партнером Subaru, и линейке из шести электромобилей (некоторые из которых показаны выше), которые, вероятно, сначала появятся в Китае, Toyota в настоящее время работает над технологическим прорывом. это выходит далеко за рамки его использования в электромобиле: твердотельный аккумулятор.


Твердотельные батареи заряжаются быстрее, служат дольше и имеют большую плотность энергии. Это означает, что автомобиль, оснащенный одним из них, может пойти дальше, чем с литий-ионным аккумулятором равной энергии. Toyota должна была показать рабочий прототип своей твердотельной батареи на Олимпийских играх в Токио в 2020 году. Это, конечно, было перенесено на 2021 год из-за пандемии коронавируса, но Toyota все же хотела поделиться тем, как далеко она продвинулась в создании собственного аккумуляторного блока.

В разговоре с Automotive News Кейджи Кайта, исполнительный вице-президент компании Toyota по силовым агрегатам, сказал, что у компании есть рабочий прототип.Однако из-за проблем с безопасностью и долговечностью он еще не раскрыл истинный потенциал твердотельной батареи. Одной из самых больших проблем с твердотельными аккумуляторами является их короткий срок службы: они имеют тенденцию выходить из строя после многократной зарядки.

«Чтобы противостоять ограничениям, мы изучаем, как мы можем отрегулировать анод или другие материалы. Мы пытаемся уменьшить обнаруженные недостатки», — сказал Кайта Automotive News .

Автопроизводитель вместе со своим партнером, Panasonic, фокусируется на сернистом электролите, который, как говорят, обеспечивает более эффективный перенос ионов между электродами.Тем не менее, Toyota нужно выяснить, как создать электролит, который не деформируется при простой зарядке и разрядке аккумулятора, что приведет к выходу блока из строя.

Samsung работает над той же проблемой, но вместо замены электролита он заменяет литиевые аноды композитом из серебра и углерода, чтобы уменьшить разрушение электролита во время зарядки аккумулятора.

Каита отмечает, что прорыв Toyota в этой области может быть достигнут благодаря новым материалам или новому дизайну.Так что сера может не стать тем решением, которое Toyota ищет в долгосрочной перспективе.

Что касается производства, Кайта сказал, что, поскольку элементы должны производиться в ультра-сухой среде, автопроизводитель в настоящее время производит элементы в компактных кабинах. Рабочие работают с ячейками через герметичные резиновые перчатки. Это не подходит для крупномасштабного производства.

Тем не менее, Toyota заявляет, что ограниченное производство намечено на 2025 год. Эти батареи будут дорогими, но если автопроизводитель и Panasonic смогут придумать, как массово производить твердотельные батареи для своих гибридов и будущих электромобилей, это будет огромный скачок для всей электроники с батарейным питанием, не говоря уже об электромобилях.

Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Батареи умирают в холодную погоду: объяснение

Сейчас зима.А с этим идут тяжелые пальто, ледяной ветер, а иногда и отрицательные температуры: условия, не благоприятные для аккумуляторов.

Автомобильные аккумуляторы

Резкие перепады температур, как правило, не благоприятствуют батареям. По данным Lifewire, емкость свинцово-кислотных аккумуляторов падает примерно на 20 процентов в нормальную или морозную погоду и примерно на 50 процентов при температурах, достигающих примерно -22 градусов по Фаренгейту.

В результате автомобильный аккумулятор может разрядиться любым зимним утром.Это связано с уменьшением мощности и повышенным потреблением пусковых двигателей и принадлежностей. Это связано с тем, что стартерным двигателям для работы требуется огромная сила тока: это снижает емкость даже самых новых батарей.

Прочтите статью полностью.

Сотовые телефоны

При низких температурах даже полностью заряженный телефон может резко упасть до нуля.

Почему? Согласно LiveScience, работа батарей зависит от химических реакций, а низкие температуры замедляют или останавливают эти реакции.Литий-ионные батареи работают, разряжая свои электрические токи как отдельные ионы лития, которые перемещаются через раствор от одного конца батареи (анода) к другому концу (катоду). Холод замедляет или даже может остановить эти реакции, хотя до сих пор не совсем понятно, почему.

«Точные механизмы, приводящие к плохой работе литий-ионных аккумуляторов при низких температурах, до сих пор недостаточно изучены», — написала группа инженеров по аккумуляторным батареям в статье «Критический обзор тепловых проблем литий-ионных аккумуляторов», опубликованной в . Журнал Электрохимического общества .

Решение? Дайте телефону нагреться до температуры, достаточной для возобновления реакции, и он должен вернуть ваш аккумулятор к исходному уровню заряда.

Прочтите статью полностью.

235-е совещание ECS, которое состоится 26-30 мая 2019 г. в Далласе, штат Техас, предлагает отличную возможность для дальнейшего изучения вопросов, связанных с миром аккумуляторов. Ученые, инженеры и лидеры отрасли со всего мира собираются вместе, чтобы поделиться своими исследованиями, обсудить новые идеи и открыть для себя новые возможности.Не упустите эту возможность!

Связанные

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Обзор термических опасностей литий-ионной батареи и соответствующих мер противодействия

Ввиду значительных термических опасностей, связанных с тепловыми опасностями LIB, включающими компоненты, одну батарею и батарейный блок, необходимо принять меры или принять меры противодействия этим тепловым опасностям. . В настоящем исследовании обсуждается следующее: (1) использование предохранительных устройств внутри батареи; (2) применение антипиренов (FR) добавок; (3) тепловое управление аккумулятором; (4) предупреждение при возникновении опасности и (5) тушение пожара после образования тепловой опасности.Первые три контрмеры направлены на повышение внутренней безопасности LIB и снижение вероятности опасности, а другие применяются для ограничения ухудшения термической опасности, тем самым уменьшая ущерб.

5.3. Система управления батареями

В практических приложениях LIB должны работать в различных условиях, где могут быть задействованы сложные температурные условия, такие как высокая температура, низкая температура, сильно изменяющаяся температура и т. Д. Как утверждают многие ученые, температура сильно влияет на аккумулятор как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения производительности [230, 231, 232, 233, 234].Следовательно, очень важно настроить эффективную систему управления батареями (BMS), которая позволяет контролировать температуру батареи и предотвращает возникновение термической опасности. BMS, применяемая в электромобилях, обычно состоит из датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров, и она используется для достижения трех основных целей: (1) защитить аккумулятор от повреждения; (2) заставить батарею работать в надлежащем интервале напряжения и температуры; (3) для поддержания характеристик батареи в соответствии с требованиями транспортных средств [235].Традиционно BMS можно кратко разделить на две категории: внутреннее терморегулирование (ITM) и внешнее терморегулирование (ETM), что дополнительно показано на рисунке 17. ITM, также известное как управление внутренней безопасностью, относится к тем методам терморегулирования, которые применяются в уровень заряда батареи, при котором существуют стратегии терморегулирования в основной области мономера батареи. Один из распространенных подходов — оптимизация компонентов батареи, чтобы они были более безопасными, чтобы выделялось меньше тепла и можно было добиться большей равномерности.Choi et al. [236] предложили метод охлаждения для отвода тепла, выделяемого в свинцово-кислотной батарее, посредством регулирования скорости циркуляции электролита. Их результаты показали, что такой подход может обеспечить однородное температурное поле и температуру можно контролировать на желаемом уровне. Как показано на рисунке 18a, Mohammadian et al. [237] представили особый тип метода внутреннего охлаждения, при котором жидкий электролит служил хладагентом и протекал через микроканалы, распределенные в электродах.Кроме того, Bandhauer et al. [238] разработали новую систему, в которой использовался внутренний испаритель с микроканалами, встроенными в толстый токоприемник, а затем применялся для бокового охлаждения, см. Рисунок 18b. Другой способ достижения ITM — применение переменного тока (AC), который может эффективно нагревают аккумулятор без существенного изменения SOC. Стюарт и др. [239] впервые предложили использовать переменный ток для разогрева батареи вместо использования внешнего нагревателя. Для этого метода скорость нагрева увеличивалась с увеличением амплитуды сигнала, однако влияние частоты сигнала на характеристики нагрева не принималось во внимание.Чтобы решить эту проблему, Ruan et al. [240] предложили эффективную стратегию анализа оптимальной частоты. Их результаты показали, что постоянная частота более перспективна для инженерной реализации, чем переменная, и оптимальная частота может быть оценена по промежуточной температуре. Тем не менее, в практических приложениях метод ITM сложен в эксплуатации и имеет некоторые недостатки, такие как низкая эффективность охлаждения и температурный градиент и т. д. также ограничивают его использование [240].Для сравнения, другая BMS — ETM — получила более универсальное применение.

В соответствии с ITM, ETM относится к методам управления температурой, которые улучшают отвод тепла из внешней среды. Чтобы способствовать отводу тепла, важно выбрать подходящую среду. В зависимости от среды ETM можно разделить на три вида: система воздушного охлаждения (ACS), система жидкостного охлаждения (LCS) и система охлаждения PCM (PCM-CS).

В ACS есть два типа схем воздушного потока: естественная конвекция (NC) и принудительная конвекция (FC).Для ACS расход воздуха является важным фактором повышения коэффициента теплопередачи, тем самым повышая эффективность рассеивания тепла. Кроме того, на производительность также влияют определенные факторы, такие как расположение батареи, количество и ширина проточного тракта. Wang et al. [241] исследовали тепловые характеристики LIB с воздушным охлаждением. Их результаты показали, что неравномерность температуры, вызванная аккумулированием и концентрацией тепла, была уменьшена за счет возвратно-поступательного воздушного потока с оптимизированной стратегией реверсирования и прямого воздушного потока.Лю и др. [242] провели ряд методов оптимизации возвратно-поступательного воздушного потока для управления тепловым режимом LIB. Они обнаружили, что возвратно-поступательный поток может обеспечить хорошее рассеивание, уменьшить разницу температур, улучшить однородность температуры и эффективно снизить максимальную температуру батареи. Как показано на рисунке 19, Zhang et al. [243] предложил новый аккумуляторный блок с клинообразной направляющей, оптимизирующий положение входа / выхода, ширину клиновидного пути потока, угол наклона батареи и зазор между батареями.Их результаты показали, что распределение температуры усугублялось с увеличением температуры на входе и улучшалось с увеличением скорости на входе. Однако, несмотря на то, что исследователи никогда не прекращали оптимизировать структуру ACS, в настоящее время ACS все еще сложно удовлетворить потребности электромобилей. Нельсон и др. [244] утверждали, что при использовании воздушной системы было трудно охладить батарею до уровня ниже 52 ° C, когда температура батареи была выше 66 ° C. По сравнению с ACS, жидкостная система охлаждения имеет лучшую производительность из-за его более высокий коэффициент теплопередачи.Обычно LCS можно разделить на два типа в зависимости от того, происходит ли фазовое изменение во время процесса, а именно, превращается ли вода в пар, который обычно имеет место в тепловой трубе. По-видимому, фазовый переход может быть движущей силой поглощения тепла. Shang et al. [245] разработали LCS для LIB путем изменения контактной поверхности, и результаты показали, что увеличение массового расхода на входе может эффективно ограничить максимальную температуру, однако не может значительно улучшить однородность температуры.Как показано на рисунке 20, Zhao et al. [246] разработали два подхода к охлаждению с помощью направленного потока жидкости, чтобы минимизировать тепловую неоднородность в аккумуляторном блоке, и обнаружили, что два LCS могут уменьшить неравномерность батареи при операции разряда 5 ° C до значений ниже 2,2 и 0,7 ° C, соответственно. Кроме того, Wang et al. [247] разработали новый LCS на основе термических пластин из диоксида кремния, который может значительно улучшить охлаждающую способность и, следовательно, уменьшить максимальную разницу температур внутри батареи.Тем не менее, текучесть жидкости является огромным препятствием для электронной системы, которая требует передовой и сложной конструкции перед применением, что приводит к высокой стоимости. Недавно Ren et al. [248] представили новый метод использования испарения воды, как показано на рисунке 21. Была приготовлена ​​тонкая пленка натрия (пленка SA-1) с содержанием воды 99 мас.%, И их результаты показали, что в условиях цикла при более чем 1 ° C скорость повышения температуры аккумулятора может быть уменьшена вдвое.Между тем, жидкостный барьер был успешно решен с помощью предложенной пленки SA-1, так что не было большого влияния на электронную систему. PCM — это тип материала, который способен поглощать тепловую энергию и затем высвобождать ее посредством обратного процесса; следовательно, он считается новой средой в BMS [249]. Обычно он состоит из трех категорий: органические, неорганические и эвтектические. Органический PCM содержит элемент углерода, в котором парафин является наиболее распространенным соединением. Для органических ПКМ он обладает тем преимуществом, что не требует контейнера, поскольку их объем относительно невелик, помимо химической стабильности и некоррозийности [250].Неорганические ПКМ обычно содержат один или несколько атомов металла. У них хорошая теплопроводность и скрытое тепло. Кроме того, они негорючие и нетоксичные. Тем не менее, некоторые из них являются коррозионными, и обратимость фазового перехода трудно поддерживать в долгосрочной перспективе. Кроме того, металлы, содержащиеся в неорганическом ПКМ, имеют высокую плотность, что значительно ограничивает его практическое применение. Эвтектический ПКМ представляет собой особую смесь предыдущих ПКМ, которая позволяет получать ПКМ со свойствами, отличными от чистых материалов.Для большинства ПКМ их скрытая теплота велика, а теплопроводность относительно низкая. Следовательно, были проведены значительные исследования для повышения теплопроводности существующих ПКМ, как показано в таблице 3, и некоторые другие материалы с высокой теплопроводностью, такие как расширенный графит (EG), вспененный металл и наноматериалы, также представлены для синтеза композитного фазового перехода. материал (CPCM). Wang et al. [251] разработали улучшенную BMS на основе CPCM с алюминиевыми ящиками. Их результаты показали, что CPCM может значительно снизить среднюю температуру и улучшить однородность температуры аккумуляторной батареи.Хуанг и др. [252] исследовали эффективность охлаждения CPCM на тепловую реакцию батареи в условиях перезарядки и обнаружили, что батарея значительно остыла по сравнению с условиями естественной конвекции, когда CPCM был прикреплен к сумке-батарее. Ling et al. [253] сравнили два CPCM, композит RT44HC / EG с высокой теплопроводностью и 60 мас.% RT44HC / коллоидный диоксид кремния с более низкой теплопроводностью. Их результаты показали, что низкая теплопроводность CPCM приведет к еще большей разнице температур по сравнению с аккумуляторной батареей в отсутствие PCM.Таким образом, каждый тип BMS имеет свои достоинства и недостатки, здесь проводится сравнение этих различных типов BMS, показанных в таблице 4. Большинство ученых согласны с тем фактом, что воздушное охлаждение легко управлять, но этого недостаточно, чтобы справиться с этим. с повышением температуры батареи. Жидкостное охлаждение является эффективным, но сложным и обеспечивает кратчайший срок службы. Что касается PCM, опасность утечки является проблемой в применении, поэтому контейнер необходим. В настоящее время многие исследователи сосредоточились на разработке комбинированной системы управления батареями (CBMS), в которой применяется более одного из вышеперечисленных методов управления температурой.Таким образом, различные методы могут дополнять взаимные сильные и слабые стороны, обеспечивая отличную производительность. Ling et al. [263] разработали гибридную систему управления температурой для LIB-интегрированного PCM с принудительным воздушным охлаждением, как показано на рисунке 23. Эта CBMS успешно предотвращает накопление тепла и поддерживает максимальную температуру ниже 50 ° C, в которой PCM определяет максимальную температуру. Повышение и равномерность температуры внутри аккумуляторной батареи при принудительной конвекции воздуха позволили восстановить емкость накопления тепловой энергии в PCM.Fathabadi et al. [264] предложил новую конструкцию аккумуляторной батареи, включающую гибридную активно-пассивную систему терморегулирования. Разработанную ими CBMS можно было разделить на две части: в активной части в качестве охлаждающей среды использовались распределенные тонкие воздуховоды, воздушный поток и естественная конвекция, а в пассивной части в качестве охлаждающего компонента использовался PCM / EG для оптимизации тепловых характеристик предлагаемого аккумуляторного блока. Xie et al. [265] разработали систему управления температурой на основе CPCM в сочетании с воздушным охлаждением, и их результаты показали, что охлаждающий эффект интегрированной системы был явно лучше, чем у системы воздушного охлаждения.Кроме того, он был более энергоэффективным из-за относительно более низкой скорости воздушного потока. Как показано на рисунке 24, Song et al. [266] исследовали CBMS, объединяющую жидкостное охлаждение и PCM вместе. Их результаты показали, что как скорость нарастания температуры батареи, так и установившаяся температура батареи были значительно снижены за счет сопряженного охлаждения по сравнению с режимом одиночного PCM или жидкостного охлаждения. Ling et al. [267] исследовали метод оптимизации, методологию поверхности отклика (RSM) с PCM и жидкостным охлаждением, интегрированным для LIB, который помог сохранить массу PCM до 94 единиц.1% и объем до 55,6%. По сравнению с обычным LCS, гибридная система не только высокоэффективна, но и легка и удобна для аккумуляторов произвольной формы. Zheng et al. [268] предложили BMS, объединяющую жидкостное охлаждение и PCM для блока LIB с быстрой зарядкой, и их результаты показали, что улучшенная система хорошо контролировала температуру в блоке заряжаемых батарей со скоростью 8 ° C.

В заключение стоит отметить, что и применение присадок FR, и терморегулирование на батарее соответствуют требованиям до появления опасности для батареи, то есть нормального рабочего процесса.Даже устройство безопасности действует как средство защиты от термической опасности аккумулятора. Принимая во внимание, что при возникновении тепловой опасности важно принять определенные меры, такие как предупреждение об опасности и последующие методы пожаротушения, чтобы уменьшить ущерб, причиненный опасностью, и предотвратить дальнейшее разрушение.

5.5. Пожаротушение

Как показано в Таблице 5, пожары обычно подразделяются на пять различных видов (классы A, B, C, D и K) [276]. Тем не менее, из-за сложности компонентов батареи и разнообразия условий использования классификация возгорания LIB противоречива и может варьироваться в зависимости от классов A, B и C.Ввиду неопределенности, в настоящее время нет единых и конкретных требований к тушению пожаров LIB, и эффективная технология тушения пожаров LIB все еще остается проблемой. Тушение пожара LIB включает тушение открытого пламени и снижение температуры батареи. Если температура батареи достаточно высока после тушения открытого пламени, все еще существует вероятность того, что батарея снова воспламенится. Чтобы исследовать, как можно эффективно подавить огонь LIB, на сегодняшний день исследователи и учреждения провели обширные исследования.Национальная служба технической информации (NTIS) оценила пожарную опасность LIB и проверила эффект тушения различных галоновых продуктов при возгорании батарей [277 278]. Их результаты показали, что галоновые огнетушители могут подавить открытый огонь, в то время как температура батареи все равно будет повышаться после того, как пламя погаснет. Позже Egelhaaf et al. изучили боевой эффект воды в сочетании с поверхностно-активным веществом и гелеобразователем при пожаре батареи [279]. Они измерили температуру батареи и потребление воды и обнаружили, что вода способна потушить пожар в батарее, а добавки, по-видимому, помогли уменьшить количество воды, необходимое для тушения пожара.Кроме того, Фонд исследований противопожарной защиты (FPRF) провел полномасштабное испытание на тушение пожара с участием аккумуляторной батареи электромобиля [280]. Они предположили, что, хотя струя воды может быстро потушить пожар батареи, токсичный или легковоспламеняющийся дым и газ все равно будут выделяться после тушения. FAA провело эксперименты по проверке эффективных средств пожаротушения при возгорании аккумуляторных батарей [281]. Результаты экспериментов показали, что огнегасящие вещества на водной основе (вода, AF-31, AF-21, ABD и Novec 1230 (C ₆ F ₁₂ O)) были наиболее эффективными, особенно очевидным охлаждающим эффектом, в то время как неводные средства пожаротушения (газ, сухой порошок и др.) были наименее эффективными. Det Norske Veritas и Germanischer Lloyd (DNVGL) провели серию экспериментов для оценки тушащего эффекта F500, Fireice, PyroCool, аэрозоля и воды при пожаре батареи соответственно [282]. Их результаты показали, что все огнетушители, использованные в этой работе, могут тушить возгорание батареи, если их распылить сразу после обнаружения теплового всплеска. Среди них вода показала лучший охлаждающий эффект для батареи с тепловым разгоном. Hui et al. выбранный диоксид углерода, сверхмелкозернистый порошок и гептафторпропан для проведения серии испытаний на пожаротушение аккумуляторных батарей [283], в которых было подтверждено, что гептафторпропан является наиболее эффективным в борьбе с возгоранием аккумуляторных батарей и подавлении термических неуправляемых реакций.Кроме того, Wang et al. исследовали эффективность гептафторпропанового огнетушащего вещества (HFC-227ea) и обнаружили, что гептафторпропан может подавлять возгорание отдельной батареи и даже небольшого блока батарей [284]. Однако батарея могла снова воспламениться из-за сильных экзотермических реакций внутри батареи после тушения пожара. Лю и др. исследовали эффективность тушения додекафтор-2-метилпентан-3-она (C ₆ F ₁₂ O) при возгорании аккумуляторов большой емкости [39].Они предположили, что C ₆ F ₁₂ O сначала проявил отрицательный ингибирующий эффект, который затем трансформировался в ингибирующий эффект по мере увеличения дозы, и они также рассчитали надлежащую дозу C ₆ F ₁₂ O ниже их условия. Кроме того, Луо и др. исследовали эффект пожаротушения системы с добавками водяного тумана на аккумуляторную батарею [285]. Их результаты показали, что 5% раствор F-500 и 5% самодельный раствор давали более значительный эффект тушения, чем чистая вода при пожаре батареи.

Таким образом, предыдущие исследования в основном были сосредоточены на сравнении эффектов пожаротушения между различными огнетушащими веществами, такими как галон, вода, диоксид углерода, пена, сухие порошки и так далее. Тем не менее, некоторые недостатки все еще существуют, и предлагаются сложные вопросы по борьбе с возгоранием аккумуляторных батарей. Например, время распыления агента, доза агента, степень повреждения батареи, стоимость и сценарий и т. Д. Должны быть количественно или качественно оценены. Кроме того, стандартные спецификации и инструкции по тушению пожара батарей должны быть сформулированы и опубликованы как можно скорее, чтобы соответствовать требованиям рынка.

Высокоэффективный электролит решает загадку с аккумулятором

Наночастицы кремния в батарее в качестве анода защищены слоем, образованным естественным образом из электролита новой конструкции.

COLLEGE PARK, MD — Литий-ионные батареи уже стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Тем не менее, наше энергоемкое общество требует более длительного срока службы, более быстрой зарядки и более легких аккумуляторов для различных применений, от электромобилей до портативной электроники, включая облегчение нагрузки, которую несет солдат, поскольку в армии становится все больше электроники.

Можем ли мы стать ближе к таким более легким и быстро заряжаемым батареям? В нынешнем поколении литий-ионных батарей в качестве анода используется графит, который имеет относительно низкую емкость и может быть заменен кремниевым анодом с высокой емкостью и низким воздействием на окружающую среду. Это очень многообещающее направление для исследований, но пока труднореализуемое, поскольку батареи с кремниевыми анодами с большим размером частиц, как правило, имеют более короткий срок службы, обычно менее 50 циклов. Когда исследователи попытались использовать наночастицы кремния, алюминия и висмута, они обнаружили, что эти аноды из наноразмерных сплавов по-прежнему имеют короткий срок службы и высокую стоимость.Чуншенг Ван и его коллеги, возможно, нашли новое направление для решения этой проблемы деградации: электролит.

Команда из Университета Мэриленда и Армейской исследовательской лаборатории создала электролит, который образует защитный слой на кремнии, который является стабильным и сопротивляется набуханию, которое происходит в кремниевых анодных частицах. Новый электролит — рационально разработанный с соблюдением основных принципов — дает частицам анода место для набухания Si, позволяющего проникнуть в защищенный слой.Результаты опубликованы в журнале Nature Energy 20 апреля 2020 года.

Доктор Джи Чен, ведущий автор статьи из отдела химической и биомолекулярной инженерии Университета Мэриленда, сказал: «Наше исследование доказывает, что практично и возможно стабильное циклическое использование частиц кремния, алюминия и висмута в качестве анодов литий-ионных аккумуляторов. просто с рационально разработанным электролитом, что раньше считалось недостижимым ».

«Плотность энергии батареи определяется электродами, в то время как производительность батареи критически контролируется электролитами.Разработанные электролиты позволяют использовать аноды из сплава микроразмеров, которые значительно увеличивают удельную энергию батареи », — сказал д-р Сюлин Фань, соавтор из Университета Мэриленда, а ныне профессор Университета Чжэцзян. Китай.

«Текущие усилия по сочетанию молекулярного моделирования и экспериментов предоставили четкий путь к новому направлению к рациональному проектированию электролитов, обеспечивающих длительный срок службы кремниевых анодов большой емкости, открывая путь к разработке высокоэнергетических батарей для истребителей», — сказал д-р.Олег Бородин, сотрудник научно-исследовательской лаборатории армии.

Современная конструкция электролита для кремниевых анодов направлена ​​на формирование однородного полимерного слоя, называемого границей раздела твердого электролита или SEI, который является гибким и прочно связывается с кремнием. Однако сильная связь между полимером SEI и кремнием вынуждает SEI иметь такое же изменение объема, что и частицы анода, поэтому и частицы, и SEI трескаются во время работы от батареи.

«После обширных исследований кремниевых электродов, сообщество разработчиков аккумуляторов пришло к консенсусу, что кремниевые аноды микро-размера не могут использоваться в коммерческих литий-ионных батареях», — сказал Чуншенг Ван, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Мэриленда. .«Мы успешно избежали повреждения SEI, сформировав керамический SEI, который имеет низкое сродство к частицам литиированного кремния, так что литированный кремний может перемещаться на границе раздела во время изменения объема, не повреждая SEI. Принцип конструкции электролита универсален для анодов из всех сплавов и открывает новые возможности для разработки высокоэнергетических батарей ».

По-прежнему существуют проблемы, связанные с коммерциализацией электролита, диапазон напряжения 4,2 В все еще требует расширения, — сказал Ван.

Ван также возглавляет Центр экстремальных батарей (CREB), который является партнерством UMD и Армейской исследовательской лаборатории. Задача центра — решать практические проблемы с батареями, с которыми сталкиваются сухопутные войска США.

Исследование финансировалось Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики (DOE) через Консорциум Battery500.

— конец —

Конструкция электролита для интерфейсов твердого электролита, богатого LiF, для создания высокопроизводительных анодов из микрочастиц из сплава для аккумуляторов

Nature Energy, 20 апреля 2020 г.

DOI: 10.1038 / s41560-020-0601-1

https://rdcu.be/b3FF3

Опубликовано 20 апреля 2020 г.

«Фактически, мы пионеры твердотельных аккумуляторов»

+ Премиум

Они являются единственным производителем твердотельных аккумуляторов для электромобилей в промышленных масштабах — и все же они вряд ли находятся в центре внимания: французская дочерняя компания Bolloré Blue Solutions разработала и выпустила на рынок аккумуляторы с твердотельным электролитом много лет назад.Их самый известный клиент — Daimler.

Немецкий производитель предлагает свои автобусы Daimler eCitaro и eCitaro G с техникой из Бретани. Мы поговорили с управляющим директором Blue Solutions Жан-Люком Монфором о новаторской работе и долгосрочных исследованиях, о растущей клиентской базе компании и различных областях применения технологии твердотельных аккумуляторов. Нам также нужно поговорить о европейских инициативах. «Если европейская промышленность хочет добиться успеха в области твердотельных аккумуляторов, мы считаем, что потребуется сотрудничество и развитие на европейском уровне», — заявляет Монфорт.

Blue Solutions использует исключительно батареи на основе литий-металлического полимера (LMP®) собственной разработки, которые уже достигли рыночной зрелости в 2012 году в своем текущем электрохимическом составе. Батареи производятся в штаб-квартире в Кемпере в Бретани, Франция, и в Монреале, Канада. По словам Монфорта, в компании работает около 400 человек, она владеет более 1700 патентами и значительно извлекает выгоду из ноу-хау материнской компании Bolloré — например, в отношении процессов экструзии.Также в рамках Bolloré Group твердотельные батареи Blue Solutions первоначально использовались: в каршеринге и в автобусном секторе (BlueCar, BlueBus). Практически незаметно для отрасли, внешняя клиентская база с тех пор выросла — с Daimler в качестве ключевого клиента и с другими европейскими договорными партнерами, которых Blue Solutions планирует представить в ближайшие месяцы.

* * *

Мистер Монфорт, почему у Blue Solutions есть технология на рынке, которую другие компании, исследовательские центры и университеты все еще исследуют?

Существуют различные решения для твердотельных аккумуляторов.У нас есть LMP® (литий-металл-полимер), который описывает нашу технологию, основанную на твердом электролите и металлическом литиевом аноде. Это две основные характеристики. Наш катод очень близок к стандартному в литий-ионных батареях, за исключением того, что мы используем фосфат железа вместо NMC.

Что ж, перейдем к вашему вопросу: это долгая история развития. Все началось в Канаде с Hydro Quebec, сетевой энергетической компании в Квебеке, и во Франции с Bolloré. Оба подхода были основаны на первоначальном патенте доктора Мишеля Армана, исследователя, довольно известного в мире электрохимии, который в 1980-х утверждал, что литий можно использовать в качестве материала для батарей.Bolloré начала свои исследования в конце 1990-х годов и разработала первую пилотную линию в 2001 году в Кемпере. Hydro Quebec изучает эту технологию с 1995 года. Дочерние компании обеих компаний объединились в 2007 году, и на основе двух патентов мы начали в 2012 году создание первых линий по производству наших аккумуляторов LMP®. Таким образом, мы развиваем нашу индустриализацию в течение последних восьми лет, улучшая наши производственные процессы, повышая производительность, чтобы сегодня иметь возможность поставлять эти батареи на рынок.

Значит, вы начали намного раньше, чем большинство других?

По сути, мы — настоящие пионеры твердотельных аккумуляторов. Мы накопили более 20 лет разработок и около 15 лет индустриализации и постоянного совершенствования в лабораторных условиях — наши первые образцы с нынешней электрохимической датой относятся к 2005 году. Обычно, когда вы разрабатываете новую технологию, у вас есть много времени между первыми. образцы и реальное серийное производство. Мы думаем, что многие конкуренты недооценивают время, необходимое для перехода от образцов к реальному массовому производству — в зависимости, конечно, от степени инноваций.Если вы используете только некоторые химические вариации, это будет менее сложно. Но если вы разрабатываете полностью инновационную концепцию, вам потребуется много времени, чтобы настроить все параметры и правильно собрать все компоненты батареи.

Твердотельные батареи — это прорыв в аккумуляторной технологии. Что ты думаешь об этом?

Что все ищут, так это найти химию для работы твердотельных батарей при «комнатной температуре», то есть примерно при 20 градусах.Мы еще не там. Мы должны нагреть наши батареи LMP® до 50–80 градусов, в зависимости от области применения. Дело в том, что все ищут твердотельный статус, потому что вы сможете избавиться от теплового разгона. Твердотельный аккумулятор безопаснее, чем литий-ионный аккумулятор. Мы также получаем преимущества анода из металлического лития, удельная энергия которого в десять раз выше, чем у графитового анода, используемого в литий-ионных батареях. Итак, это основные преимущества твердотельных батарей: более высокая плотность энергии, более высокая стабильность — и именно поэтому все это ищут.

Затем вам нужно решить некоторые проблемы, а именно цены на сырье, а также развитие процессов, лежащих в основе этой технологии. И это одна из причин, почему мы находимся в этом положении первопроходца: Bolloré — традиционный производитель ультратонких пленок благодаря процессам экструзии. Это процессы, разработанные в 1960-х годах. Так что мы давно занимаемся этой темой. Сегодня Bolloré может производить пленки толщиной 2 микрона для промышленности.И мы решили использовать этот процесс для получения очень тонкого полимерного слоя электролита. Что касается производства литиевых анодов, технологический процесс в основном был разработан Hydro Quebec. Сегодня эти два процесса лежат в основе наших аккумуляторов LMP®.

Сколько производственных мощностей у вас на заводах?

У нас есть две линии мощностью 500 МВт / ч в год — одна в Кемпер в Бретани, а вторая в Монреале в Квебеке. И мы разрабатываем новые линии: Третья линия находится в процессе установки в Кемпер.Наша цель — в ближайшее время вырасти до 1,5 ГВтч в год. Наши мощности с каждым годом увеличиваются. В настоящее время у нас есть два наших завода, полностью загруженных с четырехсменным производством, что означает, что мы производим продукцию семь дней в неделю, 24 часа.

Можете ли вы описать вашу батарею LMP® некоторыми показателями?

Цифры могут отличаться в зависимости от рынка, в зависимости от того, что ищут покупатели. Но сегодня мы можем поставлять элементы с плотностью энергии более 250 Втч / кг — и это особенно актуально для заказчиков автобусов.Кроме того, мы можем гарантировать более 4000 циклов с использованием полной емкости батарей.

Стоимость кВтч твердотельных батарей сравнима с литий-ионными батареями. Тем не менее, если учесть общую стоимость владения, дополнительные преимущества твердотельных аккумуляторов, такие как простота интеграции, более широкий рабочий диапазон для использования при экстремально высоких и низких температурах, гораздо более строгая гарантия, наши батареи часто более конкурентоспособны, чем литиевые. -ионовые батареи для конкретных приложений и рынков.

Вы упомянули ассортимент — он шире?

Мы предлагаем клиентам, конечно, более широкий рабочий диапазон, чем литий-ионные батареи, потому что нам нужен только нагрев, а не система охлаждения. Это дает больше места для дополнительной емкости аккумулятора.

Мы слышали об электрических автобусах вашей ассоциированной компании BlueBus, которые оснащены вашей техникой. Действительно ли ваши твердотельные батареи пригодны для использования в автобусах, или возможно их применение в легковых или других коммерческих транспортных средствах, например, в транспортерах или грузовиках?

Если вы поддерживаете рабочую температуру аккумулятора от 50 до 80 градусов по Цельсию, вы можете использовать его в любом приложении.Но, честно говоря, мы продавали эти аккумуляторы PSA для забавной машины, которую они создали примерно в 2015 году, но коммерческого успеха не было. Прежде чем вы могли использовать автомобиль, вам нужно было довести аккумулятор до рабочей температуры, что заняло некоторое время. Отсутствие возможности пользоваться автомобилем в любое время несовместимо с массовым рынком. Вот почему наш продукт подходит клиентам, которые используют их постоянно: 5 дней в неделю для работы в течение полного рабочего дня. Так что это идеально подходит для автобусов. Кроме того, для этого хорошо подходят грузовики для доставки последней мили или промышленные транспортные средства в портах, портах и ​​аэропортах.

Совместимы ли ваши твердотельные батареи с автобусами любой марки? Каковы технические требования к шасси автобусов для интеграции ваших аккумуляторов?

Это очень хороший вопрос, потому что это одно из преимуществ наших аккумуляторов. Нам не нужна система охлаждения. Это делает наши аккумуляторы универсальным решением. Шесть пачек — большие габариты. Вы можете поставить их на крышу автобуса, и неважно, нагревает ли их солнце. Это просто помогает им прогреться до рабочей температуры.У нас есть пример одного клиента, который смог разработать первые прототипы электрического автобуса в течение шести месяцев, что является огромным показателем. Конечно, это была уже существующая модель, и им просто нужно было адаптировать крышу для установки пакетов.

Когда вы решили продавать твердотельные батареи третьим лицам?

Поскольку было сложно доказать надежность нашей технологии внешним клиентам, мы первыми начали разрабатывать собственные приложения: каршеринг Bolloré и автобусы.Мы начали переговоры с различными производителями автобусов, но в основном с Daimler, три года назад. Они прислали технологическую делегацию, и в начале 2019 года мы подписали договор на разработку. В целом мы были открыты для поставок внешним клиентам с 2015/16 года.

— РЕКЛАМА —

В Европе не очень известно, что вы поставляете свои твердотельные батареи Daimler.Не могли бы вы рассказать нам, как развивалось это партнерство?

Вы правы, мы мало рассказывали о наших технологиях и мало присутствовали на международных конференциях. Мы думали, что нам лучше заняться внутренними разработками. Daimler всегда стремился к инновациям в своей продукции. Они связались с нами в 2017 году, мы объяснили им наши продукты, начали обсуждения и дали им образцы — и мы сделали для них тесты. Затем они спросили, можем ли мы разработать специальный пакет для их автобусов.Они поняли, что могут предложить своим клиентам два варианта аккумуляторных технологий: литий-ионные аккумуляторы с химическим составом NMC и твердотельные аккумуляторы LMP с более длительным диапазоном действия и более длительным гарантийным сроком. (Эд: Daimler анонсировала оба варианта батарей, когда представила автобус eCitaro летом 2018 года. Обе версии также предлагаются в версии eCitaro G с сочлененной рамой, которая была выпущена в 2020 году).

Когда Daimler попросил вас индивидуализировать их аккумуляторные блоки — что в них особенного? Пакеты отличаются от используемых, например, в BlueBus?

Да, они отличаются от тех, что мы используем в наших автобусах первого поколения.Мы производим аккумуляторные батареи на 450 вольт для BlueBus, компания Daimler попросила нас разработать аккумуляторы на 650 вольт. Во-вторых, они запросили конкретные размеры, чтобы иметь возможность заменить свои литий-ионные блоки на блоки LMP®. И, конечно же, мы разработали характеристики программного обеспечения в соответствии с их спецификациями, чтобы обеспечить работу процессов связи между шиной и аккумулятором. В течение двух лет мы непрерывно работали вместе над индивидуализацией пакетов, включая все критерии безопасности, которые требует Daimler.Это был настоящий вызов, и мы его очень ценили. В результате Daimler может избавиться от одной системы охлаждения и поставить седьмой блок в eCitaro, что дает им возможность достичь емкости батареи 441 кВтч в одном автобусе.

Ну, а еще мы согласовали нашу дорожную карту с Daimler. И мы разрабатываем для них новое поколение аккумуляторов. Но они должны объявить об этом.

Можете ли вы сказать нам в этом контексте, сколько твердотельных батарей вы в настоящее время поставляете Daimler?

Я не могу разглашать эту информацию.Все, что я могу сказать, это то, что у нас есть контракт на поставку и мы доставляем им необходимое количество.

Есть ли у вас другие клиенты или компании, которые заинтересованы стать клиентами?

У нас уже есть другие клиенты, а также много заинтересованных компаний. Автобусная промышленность массово переходит на электрические автобусы. Это верно не только для Европы, но и для всего мира. В этом году мы раскроем новых клиентов.

Среди наших существующих клиентов, например, французская компания Actia.Они интегрируют наши батареи в приложения своих клиентов по всему миру, например, для австралийского производителя Custom Denning. Итак, мы начали поставлять аккумуляторы для электробусов, которые будут использоваться в Австралии. Есть также французский производитель Gaussin, который уже поставляет специальные электромобили для портовой индустрии в Новой Зеландии, Катаре, Кот-д’Ивуаре и т. Д. У них есть клиенты по всему миру, в том числе в Азии. И они создали систему обмена для замены аккумуляторных батарей LMP® в своих транспортных средствах каждые 12 часов, чтобы они могли работать 24 часа в сутки с двумя батареями.

У нас также есть контракт с RTE — высоковольтной сетью во Франции — на разработку проекта 30 МВтч на юге Франции, то есть стационарного применения наших батарей. И мы разрабатываем для Африки некоторые местные стационарные приложения, которые накапливают солнечную энергию в течение дня для доставки энергии в ночное время, особенно в деревнях, которые не подключены к электросети. Это небольшие проекты, но их много, так что это тоже требует МВтч.

Итак, это сегодня наш портфель клиентов.У нас есть еще несколько договоров с европейскими заказчиками, которые уже подписаны, но пока не можем их раскрывать. И мы видим растущий интерес к грузовикам для доставки последней мили и более крупным грузовикам.

В настоящее время осуществляется множество европейских инициатив, направленных на объединение усилий в секторе аккумуляторных батарей. Вы участвуете в каком-либо?

Европа явно запоздала — позже азиатских стран. Китай и Корея значительно опередили Европу в развитии производства литий-ионных аккумуляторов.Еще есть Tesla, единственная компания в США, которая действительно решила массово разрабатывать литий-ионные батареи в рамках партнерства с Panasonic. Суверенитет европейской автомобильной промышленности зависит от производства аккумуляторов. Мы находимся в прямом контакте с комиссией ЕС, которая оценивает, что европейскому сообществу потребуется более 400 ГВтч в год в 2026 году. Поэтому они запускают эти инициативы для субсидирования установки гигафабрик в Европе, а также для субсидирования разработки аккумуляторных технологий следующего поколения.

Мы убеждены, что должны участвовать в европейской экосистеме аккумуляторов. И мы увеличили наши усилия по участию в профессиональных организациях и ассоциациях в Европе. За исключением контактов с комиссией ЕС, мы являемся частью исполнительного комитета Европейской партнерской ассоциации аккумуляторов (BEPA), а также ассоциации RECHARGE, которая является одним из европейских комитетов, занимающихся регулированием аккумуляторов. Кроме того, мы являемся членом EBA 250, Европейского батарейного альянса.Конечно, мы также участвуем в новой европейской сырьевой инициативе, запущенной в 2020 году. Наконец, мы также являемся частью Европейской ассоциации по хранению энергии (EASE). Итак, мы понимаем и верим, что нам необходимо улучшить европейское сотрудничество, и мы открыты для промышленного сотрудничества, чтобы ускорить разработку и доступность твердотельных аккумуляторов для легковых электромобилей. Мы верим в это.

Что вы думаете о первом европейском IPCEI, продвигаемом в основном Германией и Францией, хорошо известном во Франции под названием «airbus de la batterie»?

Мы считаем, что этот проект был запланирован довольно поспешно.Мы скорее ориентируемся на следующее поколение аккумуляторов, а именно на твердотельные аккумуляторы, которые работают при «комнатной температуре» и, следовательно, также подходят для индустрии легковых автомобилей.

Итак, это ваша следующая цель с точки зрения дальнейшего развития вашей технологии?

Да, наша цель — сделать твердотельные батареи способными работать при 20 градусах или даже ниже. Это новая разработка, которую мы уже начали несколько лет назад. В лаборатории у нас уже есть батареи, работающие при «комнатной температуре».Мы планируем поставлять эти аккумуляторы OEM-производителям на промышленный уровень в 2026 году.

В настоящее время мы уже проводим циклические испытания ячеек, чтобы выяснить, могут ли они выполнять более 1000 циклов для автомобильной промышленности. Автомобили менее требовательны к сроку службы аккумуляторов, чем автобусы или системы хранения энергии. Итак, мы хотим заняться этим рынком. Мы знаем, что не будем одни на этом рынке, поэтому мы открыты для сотрудничества и партнерства внутри Европы с этой целью.

Мы участвуем в мировом движении и думаем, что, будучи наиболее опытным производителем твердотельных аккумуляторов, мы будем в числе тех, кто сможет вывести на рынок следующее поколение.Если европейская промышленность хочет добиться успеха в твердотельных технологиях, мы считаем, что сотрудничество и развитие на европейском уровне будут необходимы.

Мистер Монфорт, большое вам спасибо.

Литий-металл-полимерные батареи (LMP®) от Blue Solutions

Батарея LMP не содержит ни кобальта, ни никеля, ни других особо опасных веществ (SVHC), но содержит медь, алюминий, литий, полимеры, соль лития, фосфат железа и углерод.Согласно Blue Solutions, он не содержит растворителей, что упрощает переработку. Таким образом, в настоящее время используются запатентованные процессы рециркуляции для восстановления лития. Внутренняя рабочая температура батарей LMP® в настоящее время составляет от 50 до 80 градусов. Емкость аккумулятора считается постоянной на протяжении всего срока службы батареи до 4.000 циклов. Подробности на сайте компании blue-solutions.com.

.

No related posts.