Плотность электролита в аккумуляторе зимой таблица: Перевірка браузера, будь ласка, зачекайте…

Плотность Электролита в Аккумуляторе Зимой Таблица Какой Должна – Повышение с помощью зу

24.03.2022 Анжела Курпатова 0 Комментариев конструкция батареи, повышение с помощью зу, подготовка акб на зиму, подготовка к проверке, промывка и зарядка

• отсоединяем клеммы с АКБ, снимаем ее крепление;
• демонтируем батарею с автомобиля, отворачиваем пробки банок;
• замеряем плотность ариометром, она должна быть в пределах 1,25-1,29 в зависимости от климатических условий, и зимой плотность всегда выше. Значения при измерении не должны иметь разброс более 0,03 г/см²;
• если показания прибора слишком низкие (менее 1,20 г/см²) или заметно различаются в банках, повысить плотность необходимо так – добавляем дистиллированную воду (свинцовые пластины сверху должны быть покрыты раствором слоем 5-7 мм), затем заряжаем аккумулятор с помощью зарядного устройства малым током, снова проверяем плотность.

Плотность электролита в аккумуляторе: Как проверить и какая должна быть

Определившись с причинами, удастся правильно провести ремонтно-восстановительные мероприятия, продлить срок службы АКБ и отложить покупку новой батареи.

В этой статье мы рассмотрим такое понятие как плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть она, что необходимо делать, если батарея не заряжается, как быть, если АКБ необслуживаемая.

Со временем пластины в банках начинают осыпаться, и зарядить аккумулятор уже не удается, его приходится менять. Еще свинцово-кислотная батарея выходит из строя раньше времени:

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Какая плотность аккумулятора должна быть зимой и летом, таблица Повреждению способствует раскачивание при попытке снять прикипевшую клемму. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

Плотность электролита в аккумуляторе: что это за величина, норма, как определить, можно ли снизить (повысить)

Плотность электролита (г/см3)	Степень заряженности (%)	Замерзание электролита (С)
1,27	100	-60
1,26	94	-55
1,25	87,5	-50
1,24	81	-46
1,23	75	-42
1,22	69	-37
1,21	62,5	-32
1,2	56	-27
1,19	50	-24
1,18	44	-18
1,17	37,5	-16
1,16	31	-14
1,15	25	-13
1,14	19	-11
1,13	12,56	-9
1,12	6	-8
1,11	0,0	-7

Фактически именно ареометр способен показать, какая концентрация электролита в вашем аккумуляторе.

Чем можно померить плотность электролита

Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
5. Производятся несложные арифметические вычисления:
   • Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
   • Получившееся значение делится на 10.

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе автомобиля Сделанные ранее отверстия закрываются полимерным материалом, устойчивым к воздействию кислот. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

• При эксплуатации АКБ зимой, при отрицательной температуре, плотность заливаемого электролита должна составлять 1,27 г/см3.
• Если это крайний север с температурой от -30 до -50 градусов, при заливке должно быть 1,27, а при полном заряде АКБ 1,29.
• Для северного региона с температурой от -15 до -30 это 1,26 и 1,28 г/см3 для заливаемого электролита и при полностью заряженной батарее соответственно.
• Когда температура находится в пределах от -4 до -15 градусов, тогда таблица по плотности электролита в автомобильном аккумуляторе подсказывает о поддержании значений на уровне 1,24-1,26.
• Если это южный регион, когда температура редко падает ниже -10 градусов, хватит и 1,22-1,24 г/см3.
• В тропических регионах с положительной температурой даже зимой используют электролиты с плотностью 1,2-1,22 г/см3.

Как понизить плотность аккумулятора

su мы рассмотрим понятие плотности электролита что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.

В чём опасность высокой и низкой плотности

Не всем автомобилистам известно, на что именно влияет плотность содержащегося в аккумуляторе раствора электролита, а как её изменение может повлиять на АКБ.

В действительности как низкая, так и высокая плотность, наблюдаемая у электролита, может поставить крест на аккумуляторе и привести к необходимости его замены.

Когда концентрация выше допустимой нормы, батарея раньше своего времени выходит из строя. Кислота постепенно начинает разрушать пластины.

Плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть? |

Такой способ проверки подходит только для разборной батареи, когда имеется доступ к электролиту.

Коррекция плотности электролита

Конструкция батареи

Готовые секции, соединенные последовательно, и являются аккумуляторной батареей. В шестивольтовых АКБ таких секций три, в 12-ти вольтовых – шесть.

Как это работает

Серная кислота, входящая в состав электролита, играет одну из основных ролей в работе АКБ. Именно от ее свойств будет зависеть качественная и долговременная работа батареи в целом.

1. Разряд. При потере заряда снижается и плотность наполнителя. Во процессе зарядки этот параметр постепенно увеличивается. Если батарея утрачивает большую часть емкости, речь идет о падении концентрации кислоты.
2. Длительная эксплуатация или хранение в условиях низких температур.
3. Выкипание электролита при перезаряде.
   Если зарядное устройство подает слишком высокое напряжение, жидкий электролит переходит в газообразное состояние и выводится наружу через имеющиеся на корпусе отверстия.
4. Частое добавление воды. Водители добавляют жидкость для поддержания стабильного уровня электролита. Не все пользуются ареометром, измеряющим плотность. Вместе с водой выкипает и кислота, что приводит к снижению концентрации.

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе: повышение плотности и плотность после зарядки АКБ. Какая плотность электролита в аккумуляторе

Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

Ареометр для проверки плотности

При работе с электролитом необходимо соблюдать меры индивидуальной защиты, использовать резиновые перчатки и прорезиненый фартук. Инструкция, как проверить плотность АКБ предусматривает следующий порядок:

В холодное время года плотность наполнителя заряженного аккумулятора должна составлять 1,27 г/см³. Дополнительная корректировка в регионах с суровым климатом при смене сезона не проводится.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Плотность электролита в АКБ Это приводит к разрушению металлических пластин, при котором батарею утилизируют. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

1. Очистите от пыли и грязи поверхность корпуса, где расположены пробки. Задача – избежать попадания мусора внутрь после выкручивания крышек.
2. Зарядите аккумуляторную батарею до максимума.
3. В холодный период года аккумулятор придется снять с автомобиля, занести в теплое место и дать корпусу прогреться до комнатной температуры.
4. Перед подзарядкой выверните пробки и убедитесь, что пластины каждой секции полностью погружены в кислотный раствор. При необходимости долейте дистиллированную воду и произведите зарядку.

Как заменить электролит в аккумуляторе

В таких случаях вышеописанная технология не поможет восстановить работоспособность батареи необходима полная замена электролитического раствора.

Плотность раствора в холодный период

В холодное время года плотность наполнителя заряженного аккумулятора должна составлять 1,27 г/см³. Дополнительная корректировка в регионах с суровым климатом при смене сезона не проводится.

1. Зарядка батареи. Нельзя начинать восстановление при низком заряде. Добавление электролита способствует резкому повышению концентрации кислоты. Это приводит к разрушению металлических пластин, при котором батарею утилизируют.
2. Нормализация температуры электролита. Показатель лежит в пределах +20…+25°С. Уровень электролита в каждой банке должен быть нормальным.
3. Осмотр батареи. Корпус не должен иметь трещин и сколов, особенно возле выводов. Повреждению способствует раскачивание при попытке снять прикипевшую клемму.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Конструкция батареи Такой способ проверки подходит только для разборной батареи, когда имеется доступ к электролиту. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

Видео: Как сделать обслуживание аккумулятора

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3

Южные регионы	1,25
Центральные регионы	1,27
Северные регионы	1,27
Регионы Крайнего Севера	1,27

Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.

Оптимальная концентрация кислоты

Промывка и зарядка

Когда плотность падает до отметки ниже 1,18, добавление кислоты оказывается неэффективным. Для восстановления батареи используют раствор, содержащий большее, чем электролит, количество действующего вещества.

1. Слив содержимого. Максимальное количество жидкости выкачивают грушей. Затем аккумулятор помещают в большую емкость и переворачивают на бок. В дне каждой банке формируют небольшое отверстие. Батарею возвращают в прежнее положение и дожидаются вытекания жидкого наполнителя.
2. Добавление воды. Жидкость заливается через крышки банок для удаления остатков старого наполнителя. Сделанные ранее отверстия закрываются полимерным материалом, устойчивым к воздействию кислот.
3. Заправка батареи новым раствором. Если все действия выполнены правильно, АКБ становится готовой к использованию. Недостатком метода является снижение срока эксплуатации аккумулятора. Несколько недель устройство проработает, однако потом придется покупать новое.

Следовательно, рассмотрев, какая плотность должна быть в аккумуляторе зимой в зависимости от региона, нельзя не привести значения для летнего сезона.

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3

Южные регионы	1,25
Центральные регионы	1,27
Северные регионы	1,27
Регионы Крайнего Севера	1,27

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Как правильно откорректировать плотность электролита? Элемент питания подключают к зарядному устройству на 30 минут. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

Содержание:

• 0.1 Плотность электролита в аккумуляторе: Как проверить и какая должна быть
• 1 Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе?
  • 1. 1 Плотность электролита в аккумуляторе: что это за величина, норма, как определить, можно ли снизить (повысить)
  • 1.2 Чем можно померить плотность электролита
  • 1.3 Как понизить плотность аккумулятора
  • 1.4 В чём опасность высокой и низкой плотности
  • 1.5 Плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть? |
  • 1.6 Коррекция плотности электролита
  • 1.7 Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе: повышение плотности и плотность после зарядки АКБ. Какая плотность электролита в аккумуляторе
  • 1.8 Ареометр для проверки плотности
  • 1.9 Как заменить электролит в аккумуляторе
  • 1.10 Плотность раствора в холодный период
  • 1.11 Видео: Как сделать обслуживание аккумулятора
  • 1.12 Оптимальная концентрация кислоты

AGA — Электролиты для аккумуляторов

AGA — Электролиты для аккумуляторов

• Главная
• О компании

  • Новости
  • Автопробеги
  • Вакансии
  • Интересное видео

• Партнерство

  • Дилер РФ
  • Оптовые продажи
  • Зарубежные партнеры
  • Каталог продукции

• Торговые марки
• Экспертиза и обучение

  • FAQ
  • Колонка тех. эксперта
  • Форум
  • Обучение
  • Подбор промывок
  • Каталог 300 советов

• Где купить?
• АВТОМАГ

Электролиты для аккумуляторов

Электролиты для кислотных автомобильных аккумуляторных батарей представляют собой смесь серной аккумуляторной кислоты с дистиллированной водой.

Плотность электролита для АКБ зависит от климатического района, в котором эксплуатируется автомобиль. Значение норм плотности электролита при температуре +25°С для различных климатических зон и времени года приведены в таблице.

Таблица 1. Значение норм плотности электролита (при +25°С)

Климатический район (средняя месячная температуре воздуха в январе, °С)	Время года	Плотность заряженной батареи, г/см3	Степень разряженности АКБ, %
			25	50
Очень холодный (-50…-30)	Зима Лето	1,30 1,28	1,26 1,24	1,22 1,20
Холодный (-30…-15)	Круглый год	1,28	1,24	1,20
Умеренный (-15…-8)	Круглый год	1,28	1,24	1,20
Теплый влажный (0…+4)	Круглый год	1,23	1,19	1,15
Жаркий сухой (-15…+4)	Круглый год	1,23	1,19	1,15

Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и более чем на 50% летом, снимают с автомобиля и подзаряжают.

• Почему Hi-Gear?

  Когда Вы обратитесь с вопросом в нашем магазине «Каким средством мне воспользоваться?», Вам скорее всего порекомендуют продукцию американской компании Hi-Gear Inc.

• Трансмиссионные масла для автомобилей

  Основное назначение трансмиссионных масел – смазка высоконагруженных зубчатых механизмов силовых передач, подшипников …

• Российская классификация моторных масел по ГОСТ 17479.1-85

  По классам вязкости масла подразделяют на летние, зимние и всесезонные, имеющие двойное обозначение.

Напишите нам

Какая информация вас интересует? * Техническая информацияСотрудничество Приложить документ (не более 5 МБ)

Термический анализ электролитов литий-ионных аккумуляторов для работы при низких температурах

Ключевые слова : DSC, MDSC, литий-ионный аккумулятор, электролиты, низкая температура

Abstract

Электролиты в литий-ионных аккумуляторах должны оставаться в жидком состоянии для оптимального ионного транспорта и производительности батареи. Понимание фазового перехода электролитов имеет решающее значение для улучшения характеристик низкотемпературных аккумуляторов, особенно в холодном климате. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) обеспечивает простое измерение для оценки кристаллизации и плавления электролитов. Электролиты высокой концентрации могут быть переохлаждены и оставаться жидкими при быстром охлаждении, что приводит к кристаллизации при нагревании. Возникающие в результате холодная кристаллизация и плавление могут перекрываться в одном и том же диапазоне температур, что невозможно полностью проанализировать с помощью традиционного эксперимента ДСК. Модулированная ДСК разделяет кристаллизацию на нереверсивный сигнал теплового потока и плавление на реверсивный сигнал теплового потока. Это позволяет четко и точно интегрировать энтальпию, связанную с кристаллизацией и плавлением по отдельности, обеспечивая дальнейшее понимание механизма фазового перехода в диапазоне температур. В этой работе оцениваются два коммерчески доступных электролита, чтобы понять переходы при низких температурах, которые могут повлиять на производительность батареи.

Введение

Электролиты в литий-ионных батареях (LIB) позволяют ионам течь между катодом и анодом для зарядки и разрядки батареи. Ключевой задачей является достижение высокой плотности энергии при сохранении стабильности и долговечности в различных условиях эксплуатации. Состав электролита содержит соль, чаще всего LiPF ₆ , в водном или органическом растворе [1]. Этиленкарбонат (EC), этилметилкарбонат (EMC) и диметилкарбонат (DMC) часто используются, но могут быть ограничены при более высоких напряжениях из-за окисления. Добавление добавок в формулу помогает обеспечить высокое напряжение, а также ограничивает концентрацию EC, что способствует работе при низких температурах [2] [3].

Распространенной жалобой на LIB является снижение эффективности при низких температурах. Если электролит замерзает, транспорт ионов снижается, что влияет на производительность батареи. Анализ электролитов для выявления фазовых переходов при низких температурах обеспечивает ценный инструмент для составления рецептур и помогает прогнозировать характеристики батареи в рабочих условиях. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) представляет собой простой метод измерения изменения теплового потока во время фазового перехода материала. TA Instruments Discovery DSC можно использовать для проведения традиционных испытаний DSC и модулированных испытаний DSC (MDSC), чтобы понять фазовые переходы электролитов, такие как кристаллизация, температуры плавления и энтальпии фазового перехода.

Традиционная ДСК измеряет тепловой поток как функцию линейно изменяющейся температуры в образце; MDSC дает дополнительное представление о традиционном тесте DSC, применяя синусоидальную модуляцию к средней скорости нагрева [4] [5]. Сигнал реверсирования в MDSC представляет собой реакцию теплового потока на скорость нагрева и измеряет теплоемкость (Cp), изменения теплоемкости и плавление кристаллов. Нереверсивный сигнал измеряет реакцию теплового потока на абсолютную температуру и время, фиксируя кинетические процессы, такие как кристаллизация, разложение, испарение, молекулярная релаксация и химические реакции. Возможность разрешать сложные переходы в определенные компоненты из измерений MDSC улучшает интерпретацию данных. В этой заметке дифференциальный сканирующий калориметр (DSC) TA Instruments используется для выполнения как традиционных, так и MDSC измерений электролитов LIB, чтобы понять фазовый переход как функцию температуры.

Experimental

Компания SpectraPower (Ливермор, Калифорния) предоставила два типа коммерческих электролитов, которые в данном исследовании обозначаются как электролит A и электролит B. ДСК TA Instruments с технологией Tzero измерял сигнал теплового потока во время нагревания и охлаждения образцов электролита. Образцы примерно по 10 мг готовили в перчаточном мешке и запечатывали в герметической ванне Tzero. Образцы сначала охлаждали до -120 °C, а затем повышали со скоростью 10 °C/мин от -120 °C до 40 °C для оценки замерзания и плавления электролита. Измерены температуры начала и пика кристаллизации и плавления, а также энтальпия фазового перехода.

MDSC выполняли с использованием метода только модулированного нагрева, показанного в таблице 1, с периодом модуляции 60 с и линейным изменением температуры 2 °C/мин от -120 °C до 40 °C.

Таблица 1. Процедура MDSC только с модулированным нагревом

Испытание	Только модулированный нагрев
Период модуляции	60 сек
Скорость изменения скорости	2 °C/мин
Начальная температура	-120°С
Конечная температура	40 °С

Результаты и обсуждение

Определение фазовых переходов электролита помогает предотвратить замерзание при эксплуатации аккумуляторов при низких температурах. Тепловой поток электролита во время замораживания и оттаивания, измеренный с помощью ДСК, показан на рисунке 1. Электролиты были охлаждены до -120 °C, а затем нагреты для измерения фазового перехода. Ни один из электролитов не кристаллизовался при охлаждении, что привело к переохлаждению раствора; однако оба кристаллизуются при нагревании (холодная кристаллизация) [6]. Электролит А (зеленый) демонстрирует начало кристаллизации при -63,1 °С и пик плавления при -6,6 °С. Электролит B (синий) демонстрирует более низкое начало кристаллизации при -81 °C и пик плавления при -67 °C. Более низкая температура плавления желательна для работы при более низких температурах, поскольку электролит остается жидким в более широком диапазоне температур. Когда электролит замерзает и кристаллизуется, подвижность ионов лития ограничивается, что влияет на производительность батареи. В состав электролита можно внести коррективы, чтобы повлиять на переход к замерзанию или в систему управления температурным режимом, чтобы предотвратить достижение аккумулятором начальной температуры замерзания.

В течение нескольких циклов мы также можем наблюдать тенденции в данных. На рис. 7 показаны средняя паразитная мощность и кулоновская эффективность для четырех циклов. По мере уменьшения паразитной мощности кулоновская эффективность увеличивается, что согласуется с предыдущими исследованиями [5]. Это соответствует теоретическим ожиданиям, поскольку они измеряют одно и то же событие с противоположных сторон. Кулоновский КПД является мерой электрохимического КПД; и наоборот, паразитная мощность является мерой неэффективности, включая как химические, так и электрохимические побочные реакции. Хорошей практикой является отслеживание кулоновской эффективности, поскольку ее можно использовать для проверки тепловых данных, как показано на рис. 7.9.0005

Перекрывающийся переход электролита А во время замораживания и плавления можно дополнительно понять с помощью MDSC. Во время MDSC только для нагрева модулированная температура никогда не снижается, и образец никогда не охлаждается, чтобы предотвратить влияние вынужденного охлаждения на кристаллизацию [7]. MDSC разделил перекрывающиеся переходы кристаллизации и плавления (рис. 1), чтобы различать кристаллизацию при нереверсировании и плавление при реверсировании сигналов теплового потока (рис. 2). Разделение позволяет четко интегрировать энтальпию, связанную с кристаллизацией и плавлением по отдельности. Полученная энтальпия кристаллизации электролита А составляет 28,8 Дж/г, а энтальпия плавления составляет 28,8 Дж/г, что указывает на то, что вся кристалличность сформировалась во время холодной кристаллизации при нагревании. Низкая скорость нагрева 2 °C/мин, используемая в MDSC, по сравнению с традиционной ДСК при 10 °C/мин, также улучшает разрешение и выявляет дополнительный пик кристаллизации при -63,7 °C и -52,7 °C. Плавление происходило сразу после основной кристаллизации и достигало пика при -5,6°С.

Электролит B, показанный на рисунке 3, имеет два отдельных пика кристаллизации и плавления. Подобно электролиту А, аналогичная общая энтальпия кристаллизации (21,3 Дж/г) и общая энтальпия плавления (21,3 Дж/г) электролита В указывает на то, что весь кристаллический материал образовался во время холодной кристаллизации при нагревании. Общие энтальпии можно разделить на две части для дальнейшей оценки механизма кристаллизации и плавления электролита B.

Программное обеспечение TRIOS может анализировать интегрирование с помощью функции «разделить пик», чтобы показать каждую региональную энтальпию и процент площади, показывая, сколько индивидуальной энтальпии, возникающей во время каждого события кристаллизации и плавления. Как видно из таблицы 2, хотя общая энтальпия плавления и кристаллизации одинакова, энтальпия первой кристаллизации (14,9Дж/г) и последующее плавление (12,8 Дж/г) не эквивалентны. Происходит последующая кристаллизация (6,5 Дж/г), за которой следует окончательное плавление (8,5 Дж/г). Это свидетельствует о гетерогенной кристаллизации и плавлении материалов. В зависимости от температуры процесса существуют разные фазы при данной температуре, и этот анализ дает представление о механизме фазового перехода.

Таблица 2. Распределение энтальпий кристаллизации и плавления электролита Б

	Пиковая температура (°C)	Энтальпия (Дж/г)	Сигнал теплового потока
1-я кристаллизация	-80,0	14,9	Нереверсивный
1-я плавка	-69,1	12,8	Реверс
2-я кристаллизация	-65,6	6,5	Нереверсивный
2-я плавка	-35,2	8,5	Реверс

Выводы

Понимание фазовых переходов электролитов имеет решающее значение для работы литий-ионных аккумуляторов при низких температурах. Дифференциальная сканирующая калориметрия измеряет тепловой поток электролитов и может использоваться для определения начальной температуры замерзания и температуры плавления. MDSC обеспечивает преимущество разделения кристаллизации и перехода плавления, которые иногда происходят в одном и том же диапазоне температур. С помощью этого метода исследователи могут исследовать новые составы для улучшения характеристик аккумуляторов при низких температурах, а производители могут использовать ДСК для контроля качества электролитов.

Ссылки

1. 1. Х. Ян, Г. В. Чжуан и П. Н. Росс-младший, «Термическая стабильность соли LiPF6 и электролитов литий-ионных аккумуляторов, содержащих LiPF6», Journal of Power Sources, vol. 161, стр. 573-579, 2006.
   2. Э. Р. Логан, Э. М. Тонита, К. Л. Геринг, Л. Ма, М. К. Г. Бауэр, Дж. Ли, Л. Ю. Болье и Дж. Р. Дан, «Исследование транспортных свойств электролитов лития, не содержащих этиленкарбоната», Журнал Электрохимического общества, том . 165, нет. 3, 2018.
   3. О. Лави, С. Луски, Н. Шпигель, К. Менахем, З. Померанц, Ю. Элиас и Д. Аурбах, «Электролитные растворы для перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов на основе фторированных растворителей», ACS Applied Energy Materials, vol. . 3, стр. 7845-7499, 2020.
   4. Л. К. Томас, «TP006 Modulated DSC® Paper #1: Почему Modulated DSC®? ; Обзор и сводка преимуществ и недостатков по сравнению с традиционной DSC», TA Instruments, New Castle, DE.
   5. TA Instruments, «Примечание по тепловым приложениям TN34: модулированный DSCTM: простой метод со значительными преимуществами», TA Instruments, New Castle, DE.
   6. Л. А. Робертсон, З. Ли, Ю. Цао, И. А. Шкроб, М. Тяги, К. С. Смит, Л. Чжан, Дж. С. Мур и Ю. З., «Наблюдение за микрогетерогенностью в высококонцентрированных неводных растворах электролитов», Журнал Американской химической Общество, том. 141, нет. 20, стр. 8041-8046, 2019.
   7. TA Instruments, «TN045: Выбор условий в модуляции DSC®», TA Instruments, New Castle, DE.

Благодарность

Эта заметка была написана Дженнифер Вейл, доктором философии, и Ханг Лау, доктором философии. в ТА Инструментс.

Щелкните здесь, чтобы загрузить печатную версию этого указания по применению.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших приборах и о том, как они могут помочь вашим исследованиям.

Математика замораживания батареи | Блог Math Encounters

Цитата дня

Лучший аргумент против демократии — пятиминутный разговор со средним избирателем.

— Winston Churchill

---

Введение

Рис. 1: Герметичная свинцово-кислотная батарея 7,2 А-ч
(Источник). Этот аккумулятор является рабочей лошадкой продуктов
для многих рынков, включая телекоммуникации и домашнюю безопасность
.

Я живу в холодном климате — таком холодном, что при определенных обстоятельствах мы можем заморозить наши свинцово-кислотные батареи (рис. 1). Недавно позвонил клиент, который живет в моем регионе, и спросил, не думаю ли я, что какая-либо из его батарей замерзнет за зиму. У многих абонентов его интернет-услуг есть загородные дома, которые зимой пустуют. Все эти владельцы загородных домов отключают электропитание переменного тока на зиму. Поскольку все наши оптические сетевые терминалы (ONT) подключены к источникам бесперебойного питания (UPS), они начнут работать от аккумуляторной батареи при отключении питания переменного тока. Если владелец дома не отключит аккумулятор, ONT начнет разряжать аккумулятор. Это важно, потому что разряженная батарея замерзнет, ​​а заряженная не замерзнет. Батарея, которая была заморожена, скорее всего, разряжена, и вам потребуется замена батареи.

Обратите внимание, что аккумуляторы автомобилей и фургонов редко замерзают, потому что аккумуляторы автомобилей и фургонов редко бывают полностью разряжены. Эти батареи замерзнут, если им дать достаточно остыть при разрядке. Вот типичная ситуация:

• У вас есть автомобиль или дом на колесах с дистанционным запуском и стандартной электроникой. Этот набор аппаратных средств создает паразитную нагрузку 100 мА на аккумулятор: 70 мА для дистанционного запуска и 30 мА для автомобильного компьютера.
• Автомобиль или автофургон стоит в холодном гараже пять дней.
• Аккумулятор разряжается и аккумулятор зависает.

Эта ТОЧНАЯ ситуация только что произошла с моим сыном. Теперь он должен водить машину каждые несколько дней, чтобы аккумулятор оставался заряженным.

Давайте посмотрим, почему мои клиенты ONT должны беспокоиться о разряженных батареях зимой.

Справочная информация

Свинцово-кислотные батареи содержат раствор серной кислоты (H ₂ SO ₄ ) и воды. Этот раствор называется электролитом батареи. Добавление растворенного вещества (в данном случае H ₂ SO ₄ ) в растворитель (в данном случае H ₂ O) понизит температуру замерзания раствора. В полностью заряженном аккумуляторе H ₂ SO ₄ больше, чем в разряженном. Дополнительный H ₂ SO ₄ снижает температуру замерзания электролита аккумуляторов примерно до -70 °C. Это температура, которую мы не видим в Миннесоте. Однако температура замерзания разряженной батареи достигает ~-10 °C. К сожалению, температура в Миннесоте часто опускается ниже -10 °C.

Анализ

Этот пост в блоге посвящен представлению эмпирических данных. Тем не менее, я хочу потратить немного времени на обсуждение различных способов выражения концентрации аккумуляторной кислоты.

Концентрация кислоты в аккумуляторе

Концентрацию кислоты в аккумуляторе можно выразить тремя способами.

• Удельный вес (обозначается SG )

  Удельный вес сравнивает плотность электролита батареи с плотностью воды. Удельный вес легко измерить с помощью ареометра, которым пользовался почти каждый автомеханик, даже у меня есть ареометр. Я вижу недорогие ареометры в продаже каждый раз, когда захожу в магазин автомобильных запчастей.

• Массовая доля (обозначается w )

  Массовая доля выражает концентрацию кислоты как отношение массы кислоты к общей массе смеси кислоты и воды. Эта мера концентрации является удобной мерой, поскольку для смешивания правильно отмеренного раствора требуются только весы. К сожалению, не существует недорогого прибора для измерения массовой доли непосредственно после смешивания. После смешивания мы используем SG .

• Моляльность (обозначается m )

  Моляльность – количество молей растворенного вещества на кг растворителя. Преимущество использования моляльности в качестве меры концентрации аккумуляторной кислоты заключается в том, что вы можете создать правильно смешанный раствор, используя только весы. Проблема в том, что нет легкодоступного инструмента для измерения моляльности после смешивания. Опять же, мы обычно используем SG .

Массовая доля и моляльность связаны уравнением , где MM — молярная масса растворенного вещества (98 г/моль для H ₂ SO ₄ ). Удельный вес можно использовать, чтобы связать массовую долю с молярностью (обозначается M ) уравнением , где SG считается равным плотности раствора (достаточно близким для большинства применений). Я не вижу молярности, используемой аккумуляторщиками, но химики используют ее постоянно. Более подробно я расскажу об этих формулах в этом посте.

Напряжение элементов: разомкнутая цепь, зарядка и разрядка

На Рисунке 2 (Источник) показаны напряжения на клеммах 6-элементной свинцово-кислотной батареи «12 В» при различных уровнях тока заряда и разряда.

Рисунок 2: Напряжения во время зарядки и разрядки для 12-вольтовой батареи.

Из-за изменения напряжения на клеммах батареи в зависимости от тока заряда или разряда я построю график (рис. 3) напряжения на клеммах разомкнутой цепи. Это упростит график.

Точка замерзания и напряжение элемента разомкнутой цепи в зависимости от концентрации кислоты

На Рисунке 3 (Источник) показаны как точка замерзания электролита, так и напряжение на ячейке холостого хода в зависимости от массовой доли, удельного веса и моляльности. Мы обычно определяем, что полностью заряженная батарея имеет моляльность электролита 6,0 моль/кг. Точно так же разряженная батарея обычно определяется как батарея с моляльностью электролита 2,0 моль/кг.

Рис. 3(a): Точка замерзания батареи в зависимости от удельного веса.	Рисунок 3(b): Напряжение на ячейке в зависимости от удельного веса.

Заключение

Я занимался этим вопросом несколько лет. Я подумал, что стоит задокументировать, почему батареи ИБП могут замерзнуть. Решение простое — отсоедините заряженную батарею от ИБП. Многие другие вещи замерзнут (например, смесь воды и антифриза, часто используемая для подготовки к зиме сантехники загородного дома) до того, как замерзнет заряженная батарея.

Для перепроверки моей информации я также обратился к дополнительным источникам, которые я документирую здесь.

Приложение A: Материал основного источника батареи

В дополнение к данным, представленным на рисунке 2, я также использовал следующую таблицу из «Аккумуляторов» Винала. (Справочник по Google Книгам)

Рис. 4. Данные о батареях Vinal, 1951 г. (источник).

Приложение B: Дополнительные материалы для источника питания

Я проконсультировался с многочисленными источниками, чтобы подтвердить представленные здесь данные. На рис. 5 показаны данные компании Sandia, которая собрала удивительное количество данных о свинцово-кислотных батареях.

Рисунок 5: Данные об удельной массе, напряжении на клеммах и состоянии заряда (Sandia Labs). Аккумулятор 12 В имеет 6 ячеек. Чтобы получить напряжение на ячейке, я разделил напряжение на клеммах на 6.

Для упрощения сравнения с рис. 3 я переформатирую данные Sandia так, чтобы состояние заряда и напряжение на ячейке были функциями удельного веса (рис. 6).

Рисунок 6: Данные Sandia, переформатированные как функция удельного веса.

Данные на рисунке 5 аналогичны данным, показанным на рисунке 2. Поскольку это эмпирические данные, я ожидаю некоторых различий между источниками.