Потемнел электролит в аккумуляторе что делать: Что делать если помутнел или почернел электролит аккумулятора — dvd-auto.ru — Штатные головные устройства c GPS навигацией

Содержание

Что делать, если стал мутный электролит в аккумуляторе при зарядке

Исправная работа АКБ оказывает огромное влияние на функционирование всего автомобиля. Аккумулятор принимает непосредственное участие в запуске двигателя. Плюс питает разных потребителей, когда не работает мотор.

Потому автомобилист обязан следить за состоянием батареи. Делать это можно не только по напряжению на клеммах, но и исходя из цвета электролита. Последний может меняться с течением времени, а также способен изменять свой цвет в процессе зарядки.

Необходимо знать, каким электролит является в своём нормальном рабочем состоянии, почему может меняться его цвет и что делать в той или иной ситуации.

Понятие о качественном электролите

Прежде чем делать какие-то выводы о состоянии аккумулятора, нужно разобраться, какой цвет считается нормальным. Исходя уже из этого, станет ясно, действительно ли в АКБ есть проблемы.

В АКБ используется смесь на основе чистой дистиллированной воды и серной, но вовсе не соляной, кислоты, смешанных в определённых пропорциях.

Дистиллированная вода цвета и запаха вполне закономерно не имеет. У концентрированной подготовленной кислоты цвет также отсутствует, плюс имеется едва уловимый запах.

Смешивая эти компоненты, ситуация никак не меняется. Поэтому электролит в своём нормальном состоянии остаётся бесцветным, лишённым яркого запаха, жидкостью.

Если же в процессе обычной эксплуатации или во время зарядки аккумулятора окрас смеси меняется, это говорит о наличии тех или иных проблем. Необходимо понять, чем обусловлено изменение цвета и как устранить такую неисправность.

Причины изменений

Появление мутного электролита в аккумуляторе при зарядке, как и просто в процессе стандартной эксплуатации может быть обусловлено несколькими причинами.

Тут важно понимать, что заряжаться аккумулятор может естественным способом в процессе повседневной эксплуатации, то есть за счёт работающего генератора либо же при подключении зарядного устройства. В обоих представленных случаях актуально говорить о появлении тёмного или чёрного электролита в аккумуляторе при его зарядке.

Если говорить о том, почему в автомобильном аккумуляторе появляется нехарактерный мутный электролит, то тут следует выделить такие возможные причины.

Нарушение герметичности. Это может быть связано с нарушением целостности заливных пробок, с неправильным закручиванием, какими-то повреждениями корпуса. В итоге внутрь проникают загрязнения, смазочные материалы, жидкость охлаждения. Смешивание и приводит к изменению окраса.
Использование некачественной воды. Если электролит потемнел буквально сразу после добавления свежей дистиллированной воды и при зарядке аккумулятора это было установлено, тогда причина может крыться именно в некачественной воде. Некоторые автомобилисты с целью экономии либо по причине отсутствия альтернативы, вместо дистиллята особо экономные водители заливают обычную водопроводную. Хотя и некоторые продавцы реализуют более воду из-под крана под видом дистиллята. Нельзя исключить и вариант с покупкой некачественного электролита.

Покупка АКБ низкого качества. Это может оказаться банальная подделка, батарея, которая пролежала на складе не менее 6-12 месяцев. Даже если дата производства свежая, но правила хранения не соблюдались, после начала эксплуатации такой АКБ жидкость внутри может потемнеть.
Перегрев АКБ в процессе зарядки. Основная причина, почему в аккумуляторе может появиться чёрный электролит именно при зарядке, связана с нарушением правил восстановления заряда. Возник сильный перегрев, что и спровоцировало соответствующие изменения.
Сильный разряд. Его ещё называют глубоким. Может спровоцировать изменение цвета. Обычно возникает из-за невнимательности самого водителя, который оставляет включёнными потребителей, покидая авто.

Очевидно, что тёмный электролит не является нормой в аккумуляторе. Понимая, почему эта ситуация может произойти, разработаны соответствующие рекомендации по предотвращению возникновения проблем.

Далее следует рассмотреть несколько ситуаций, когда во время работы генератора или в процессе зарядки от ЗУ в аккумуляторе вдруг потемнел электролит.

Многое зависит от того, с каким именно состоянием вы столкнулись. Здесь есть несколько возможных вариантов.

Понимая, что значит, когда помутнел электролит внутри аккумулятора, и прекрасно оценивая степень опасности такого явления, следует разработать дальнейший план действий. Отдельно посмотрим, как поступить в случае изменения окраса при зарядке.

Что делать при помутнении электролита

Для начала стоит воспользоваться методами стандартной профилактики. То есть по мере необходимости долить электролит или просто разбавить кислоту с повышенной плотностью специальной дистиллированной водой.

Также следует воспользоваться зарядным устройством либо просто постараться восполнить заряд, если он опустился ниже допустимых значений, за счёт активной работы генератора.

Когда подобные меры не помогают, приходится искать альтернативные выходы из ситуаций.

Характеристики меняющегося электролита могут оказаться различными. Специалисты различают несколько вариантов:

серая рабочая жидкость в АКБ;
помутневшая смесь кислоты и воды;
коричневый электролит;
жидкость чёрного цвета.

Каждый вариант теперь следует рассмотреть отдельно, в зависимости от цвета.

Серый

В своём нормальном рабочем состоянии кислотно-водяная смесь не имеет никакого цвета, то есть она остаётся полностью прозрачной.

Но случается так, что автомобилисты замечают изменения. Это происходит в одной банке автомобильной АКБ либо во всех одновременно, когда электролит полностью окрашивается в тёмный серый цвет.

В этом случае самой вероятной причиной будет выступать сильный разряд.

Чтобы вернуть аккумуляторную батарею в строй, рекомендуется слить старую рабочую жидкость, после чего залить новую, свежую и качественную смесь из очищенной, подготовленной кислоты и дистиллята.

После этого обязательно выполняется циклическая зарядка. Ток и напряжение выбираются исходя из рекомендаций, прописанных производителем.

Мутный цвет

Случается и так, что в одной банке АКБ или же сразу в нескольких банках аккумулятора появляется мутный, словно грязный электролит.

Если при проверке обнаруживается мутная смесь, это может быть связано с применением кислотно-водной смеси низкого качества либо использованием водопроводной воды, налитой буквально из крана.

Бывает и так, что мутность появляется во всём аккумуляторе, то есть при проверке всех имеющихся банок. В этой ситуации проблема скорее в низком качестве купленной батареи.

Чтобы вернуть аккумулятору работоспособность, можно заменить смесь воды и кислоты, после чего выполнить процедуру зарядки согласно инструкциям.

Коричневый

А в некоторых случаях кислотно-водная смесь отличается коричневым оттенком. Отличить его от серого или просто мутного электролита достаточно просто.

Основная причина того, что жидкость становится коричневой, заключается в сильном перезаряде АКБ. Либо пластины во время зарядки были сильно оголены из-за дефицита электролита.

Лучше всего, когда проблема наблюдается только со стороны одной банки и коричневый цвет не имеет сильной насыщенности. Тогда решить проблему удастся путём добавления свежего электролита.

Если же оттенок достаточно тёмный, потребуется полностью менять состав используемой кислоты и дистиллята во всём аккумуляторе, после чего проводить последовательный цикл зарядки.

Чёрный

Неоднократно автомобилисты отмечали, что при вскрытии АКБ они замечали чёрный электролит, находящийся в аккумуляторе их транспортного средства. И тут логично спросить, что делать в такой ситуации.

Кислотная рабочая жидкость, которая приобрела чёрный цвет, восстановлению уже вряд ли подлежит. То есть здесь потребуется полная замена.

Почернение смеси кислоты и воды возможно тогда, когда происходит разрушение пластин и на дне банок скапливаются частицы свинца.

Именно свинец и способствует столь интенсивному окрашиванию.

Если почернение наблюдается только в одной из банок, сначала попробуйте заменить там рабочую жидкость. В некоторых случаях действительно удаётся восстановить работу устройства. Но делать это разрешается лишь в той ситуации, когда между пластинами не возникло короткого замыкания.

В противном случае придётся вовсе менять весь электролит либо саму АКБ на новую. Осыпание внутренних пластин на основе свинца является весомым аргументом и поводом для того, чтобы задуматься о покупке новой автомобильной аккумуляторной батареи.

Помутнение в процессе зарядки

Иногда водитель снимает АКБ либо прямо в подкапотном пространстве подключается зарядное устройство. Это требуется для восполнения нужного уровня заряда, поскольку при коротких поездках на небольшое расстояние генератор не успевает в полной мере восполнить АКБ. Но именно при зарядке почему-то мутнеет электролит внутри аккумулятора.

В подавляющем большинстве случаев мутный электролит в процессе зарядки обусловлен неправильно выставленным зарядным током.

Все специалисты и обычные бывалые автомобилисты знают, что заряд всегда осуществляется на 10% тока от номинальной ёмкости батареи.

При этом на такую процедуру обычно требуется около 10 часов.

Если жидкость в процессе заряда темнеет, проверьте правильность настройки зарядного устройства и убедитесь в том, что вы не передерживаете батарея на ЗУ.

Помутнение и изменение цвета рабочей жидкости в аккумуляторной батарее нельзя назвать приятным явлением. Да, не всегда это критично, и порой изменить ситуацию можно путём частичной замены рабочего электролита в одной из доступных банок.

Крайне важно следить за состоянием смеси кислоты и дистиллированной воды, поддерживать оптимальные пропорции между кислотой и водой, а также не забывать о периодической проверке уровня заряда в АКБ. Не всегда восполнять его удаётся за счёт работы генератора. Поэтому наличие зарядного устройства часто помогает выйти из сложившейся непростой ситуации.

Никогда не лишним будет иметь под рукой ёмкость с электролитом и обычной дистиллированной водой высокого качества. Но всё это актуально лишь в том случае, если под капотом вашего автомобиля стоит обслуживаемый тип аккумуляторной батареи.

Начал мутнеть электролит? Чем это чревато

Оксаны-15.06.2021

Недавно обратилась в Автовыкуп, чтобы срочно продать авто Опель Вектра 2008 года выпуска. Процесс продажи и оформления необходимых документов занял всего два часа. Сотрудники фирмы приехали по указанному мною адресу в удобное для меня время. Сделка состоялась без проблем. Рекомендую всем, кто ценит свое время. Отдельное спасибо Максиму за профессиональный подход и уважительное отношение к людям!

Валерии-09.04.2021

Боялась продавать машину в интернете. Позвонила в Автовыкуп, узнать во сколько оценят. На моем автомобиле был запрет, а мне хотелось продать именно с погашением. В компании сделали оценку, и на следующий день автомобиль был выкуплен возле офиса. Надеюсь, что моя Инфинити больше не ломается. Спасибо вам за качественную работу!

Максима-27.05.2021

Я продал ребятам Chevrolet Captiva. Получил приличную сумму. Надеюсь, у них получится продать эту «недвижимость».

Жанны-17.05.2021

Очень довольна, что выбрала эту компанию! Молодые люди Максим и Дмитрий приехали в течение часа. За 15 минут осмотрели машину и выкупили ее. Работаете быстро и надежно! Спасибо вам огромное! Советую вас всем моим друзьям и близким.

Игоря-01.03.2021

Зимой обращался в вашу фирму. Нашел вас в интернете. Срочно продавал битый Mitsubishi Lancer. Спасибо, что все быстро сделали: оперативно приехали, осмотрели авто, договорились о цене. Максим, благодарю за профессионализм!

Кирилла-13.05.2021

Продавал SKODA OCTAVIA, 2012 г. Нашел в интернете выкуп авто. Позвонил, приехали быстро, в течении полутора часов. Купили ее по удобной для меня цене.

Николая Александровича-18.04.2021

Пытался продать свой автомобиль Фольксваген 2011 года выпуска несколько месяцев. Помещал информацию на досках объявлений, результата не было. Когда обратился в «Автовыкуп», машину продали за три дня! Спасибо за отличную цену, сервис и оперативность.

Светланы-11.05.2021

С работой справились на пять с плюсом! Сразу же перезвонили, грамотно оценили, все быстро оформили и рассчитались. Спасибо вам! Желаю удачи и терпения с такими тяжелыми случаями, как у меня!

Екатерины-23.04.2021

Машина была в нерабочем состоянии, барахлил мотор. Обращалась в разные компании по срочному выкупу. Лучшую цену за срочный выкуп авто мне предложили именно в этой компании. Работники Автовыкуп бай приехали на своем эвакуаторе. Забрали мою машину, заплатили деньги. Отличная компания, всем рекомендую.

Степана-15.04.2021

Специалисты фирмы вовремя приехали в назначенное место. Машину осмотрели, оценили. Предложили продать авто по нормальной цене, я согласился. Хорошая компания, рекомендую.

Евгения-16.03.2021

Спасибо сотрудникам «Автовыкуп» за профессиональный подход к работе. Продал машину по самой выгодной цене. Рекомендую всем, кто хочет срочно продать авто.

Елены-03.06.2020

Молодцы! Сработано быстро. От нас с мужем потребовалось минимум усилий для продажи машины — позвонили и через час уже все было решено. Приехали, оформились, забрали машину, отдали деньги.

Георгий-09.03.2021

Нужно было срочно продать авто Mercedes M. Сотрудники фирмы сделали все быстро, меньше чем за день! За автомобили предложили больше денег, чем другие фирмы по выкупу машин. Благодарю за честность, оперативность и профессионализм. Рекомендую вашу фирму всем своим друзьям и знакомым.

Александр-14.05.2020

Подъезжал к ним за точной оценкой цены за выкуп. Скажу честно — цена «не айс». Но сам подход к работе понравился, цену не сбивали по мелочи. Даже дали пару советов. После посещения других перекупов оставили очень приятное впечатление.

Петр- 07.05.2020

Так вышло, что попал в серьезную аварию, сам не пострадал. На ремонт автомобиля денег не было, поэтому решил продать машину как есть. Обратился в автовыкуп. Беднягу моего выкупили, Спасибо.

Светлана- 04.03.2020

Даже немного удивило. что все получилось так, как написано на сайте. Стоимость за выкупа машины вполне нормальная, учмиывая сточность. Все заняло чуть меньше часа. Сумму за автомобиль передали сразу.

Нина- 25.01.2020

Вот почему, если ты девушка, то ремонтники ну просто считают своим долгом тебя обмануть? В моем городе официальных СТО нет, хотя город и не очень маленький, около 24 000, но есть гаражные [специалисты]. Около двух лет назад купила себе авто 2011 года выпуска. Начались проблемы с двигателем.

Подробнее…

Кирилл- 22.01.2020

В ноябре 2014г. (помню, как сегодня, этот день) купили Хонду Аккорд, в 2020 г. легко продали ее через автовыкуп, без проблем. В целом состояние авто было достаточно неплохое, только потерто краска на крыле. Ребята из автовыкупа справились профессионально, оперативно и просто.

почему так происходит и как решить эту проблему

Почему темнеет рабочая жидкость батареи?

Аккумуляторный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды с концентрированной серной кислотой. Изначальный цвет обеих жидкостей – прозрачный, таковым он остается и после перемешивания. Находясь внутри исправного источника питания, раствор не меняет природный окрас и продолжает оставаться прозрачным.

Справка. Если заглянуть в работоспособный обслуживаемый аккумулятор через одну из открытых пробок, можно увидеть свинцовые пластины – чистый электролит вполне позволяет это сделать.

Когда раствор серной кислоты мутнеет либо становится черным, налицо неисправность аккумулятора, связанная с нарушением структуры пластин. К сожалению, подавляющее большинство автолюбителей обращают внимание на цвет жидкости после проявления более осязаемых признаков – неожиданной разрядки батареи, выкипания и так далее.

Если электролит в аккумуляторе приобрел мутный оттенок или почернел, нужно рассматривать следующие причины:

началось осыпание свинцового наполнителя с пластин, на ранней стадии жидкость мутнеет, а затем чернеет;
внутрь обслуживаемого источника питания попала грязь, вызвавшая появление мутного осадка;
владелец авто случайно долил в банки обычную воду, некачественный дистиллят либо электролит неизвестного происхождения;
перегрев батареи;
пластины получали чрезмерное напряжение зарядки в течение длительного периода (так называемая перезарядка).

Грязь в аккумуляторной батарее – довольно редкая причина, вызывающая потемнение раствора. Нужно сильно постараться, чтобы занести посторонние частицы в электролитическую жидкость. На необслуживаемых изделиях попадание грязи практически исключено.

Помутнение вследствие доливки неправильного раствора, перегрева либо перезарядки встречается гораздо чаще. В первом случае химическая реакция провоцирует выпадения осадка из посторонних включений, который плавает в электролите и создает помутнение. Перегрев может возникать из-за неисправности автомобильного генератора и регулятора напряжения, а также при зарядке аккумулятора мощным самодельным устройством.

Справка. Максимально допустимая температура электролитической жидкости в процессе работы батареи – 40 °С. При нагреве свыше указанной величины раствор начинает терять химические свойства и мутнеет.

При зарядке аккумулятора кипит электролит

Автомобильный аккумулятор – относительно простое техническое устройство, предназначенное для накопления и сохранения электроэнергии. В процессе работы батарея заряжается от штатного генератора. При отказе генератора или длительной работе электрооборудования на остановленном моторе АКБ разряжается, после чего ее необходимо зарядить с помощью зарядного устройства.

Во время зарядки батареи многие автовладельцы замечают, что батарея кипит, после чего спешно прекращают процедуру. Однако так ли страшен черт, как его малюют? Почему при зарядке аккумулятора кипит электролит и что при этом нужно делать?

Устройство АКБ и физические процессы, происходящие в ней

Рассматривать физические процессы, протекающие в батарее, можно только после ознакомления с ее устройством. Автомобильный аккумулятор представляет собой емкость, внутри которой расположено 6 энерговырабатывающих элементов. В каждом из них имеется по 8 положительных и 8 отрицательных пластин. Каждый из элементов соединен с другими последовательно.

Энерговырабатывающие элементы внутри АКБ залиты смесью, включающей в себя 65% дистиллированной воды и 35% концентрированной серной кислоты. При отборе энергии батарея осуществляет химическую реакцию, в которой участвует свинец с положительных пластин и электролит. При этом происходит движение электронов в направлении положительной клеммы. Каждый элемент вырабатывает напряжение в 2 вольта. На выходе нормально заряженный аккумулятор выдает 12 вольт.

Во время зарядки батареи происходит обратная химическая реакция. При этом направление движения электронов внутри АКБ изменяется в противоположную сторону. Они занимают первоначальное положение. На определенном этапе протекания реакции образуется газ (смесь кислорода с водородом), который и поднимается в верхнюю точку батареи в виде пузырьков. Собственно, именно это явление воспринимается большинством автовладельцев как закипание АКБ.

Когда кипит аккумулятор?

Реакция электролиза – расщепления воды, содержащейся в электролите на водород и кислород – начинает протекать тогда, когда батарея оказывается не в состоянии сохранить полученный зарядный ток. Излишки энергии, неусвоенные пластинами, идут на поддержание электролизной реакции. По сути, если аккумулятор кипит при зарядке, это свидетельствует о достаточно высоком уровне его заряда.

Стоит заметить, что в норме исправный аккумулятор должен кипеть не ранее, чем через 5-6 часов зарядки на максимальном токе (при условии изначальной полной разрядки). Однако реальное время до начала закипания зависит от того, сколько времени эксплуатируется батарея и каков ее остаточный ресурс.

Интенсивность выделения пузырьков нарастает постепенно. Сперва со стороны батареи может быть слышно легкое шуршание, позднее – хорошо различимое бульканье. Во избежание разбрызгивания электролита рекомендуется прикрыть батарею, оставив при этом щель для отхождения газов.

Признаком неисправности является ситуация, когда кипеть аккумулятор начинает сразу после подачи зарядного тока или через несколько минут после этого. Моментальное начало выделения газа свидетельствует о том, что разрушен внутренний состав батареи – пластины. Такая АКБ для дальнейшего использования непригодна и нуждается в замене или серьезном ремонте.

Что делать, если кипит аккумулятор

Когда кипит аккумулятор при зарядке, необходимо снизить силу поступающего на его клеммы зарядного тока. Современные зарядные устройства регулируют этот показатель без вмешательства человека. Устаревшее оборудование требует ручной регулировки. При этом уменьшать зарядный ток необходимо ниже предела «точки кипения».

Рекомендуется снижение тока минимум вдвое. После этого следует прикрыть «банки» АКБ (если открывались) так, чтобы оставалась щель, и продолжить зарядку. После того, как выделение газа началось вновь, силу зарядного тока снижают еще раз. Заряжать аккумулятор необходимо до момента, когда амперметр прибора покажет, что батарея больше не получает питания.

Если сразу после начала процедуры зарядки стало видно, что накопитель энергии закипел, неисправный аккумулятор следует отключить от устройства. Если этого не сделать, кислота в сочетании с водой выделит столько гремучего газа, что корпус батареи разорвет под его давлением.

znanieavto.ru

Последствия помутнения

Если сернокислый аккумуляторный раствор изменил цвет, а владелец автомобиля не принял надлежащих мер по устранению неполадки, наступят такие последствия:

Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
Мутный электролит – результат попадания посторонних примесей либо начальная стадия осыпания свинца. Разрушительный процесс можно остановить, если заменить рабочую жидкость и устранить источник проблемы.

Почернение раствора возникает как в одной секции источника питания, так и во всех банках одновременно. Результат одинаков: химическая реакция на осыпавшихся пластинах существенно ослабевает и емкость аккумулятора снижается. Вдобавок плавающие частицы свинца провоцируют замыкание между пластинами, быстро приводя батарею в непригодное состояние.

Прежде чем менять темный электролит, отыщите причину помутнения жидкости и устраните ее. Раствор теряет прозрачность из-за следующих неполадок:

На клеммы поступает напряжение, превышающее норму, – 15 вольт. Батарея нагревается, вода из раствора выкипает, верхняя часть банки оголяется. Проблема наверняка кроется в генераторе либо электронном регуляторе напряжения зарядки.
Замораживание источника питания. Если разряженный аккумулятор хранить на морозе, плотность электролита уменьшается, доля воды в растворе замерзает. Лед способен разрушить не только банки, но и корпус изделия.
Жидкость мутнеет после глубокого разряда. Например, вы на несколько дней оставили автомобиль в гараже со включенными фарами головного света. Шанс восстановления есть, но батарею придется долго заряжать малыми токами.

Что делать при более низкой плотности электролита?

Итак, проблема такова: аккумулятор перестал держать заряд. Стоит ли его менять? Можно ли доливать электролит в аккумулятор при низкой плотности, или же работоспособность АКБ уже не восстановить? Ответ на этот вопрос зависит от возраста аккумулятора и показателей ареометра при проверке.

Если аккумулятор достаточно старый (к примеру, ему около 4-5 лет), то его неспособность держать заряд в первую очередь связана даже не с плотностью электролита, а с нарушением целостности пластин в аккумуляторных банках. В таком случае даже восстановление прежних показателей плотности не решит проблему. Однако если аккумулятор относительно свежий, решить проблему можно доливкой электролита. Вопрос лишь в том, нужно ли заливать именно электролит?

Средние показатели плотности электролита в «рабочем» АКБ составляют примерно 1,25-1,30 г/см³. Причем данная величина должна быть примерно одинаковой у каждой аккумуляторной банки с отклонением не более 0,01-0,03. Если плотность электролита меньше 1,25, но больше чем 1,20 — вероятнее всего доливка электролита поможет решить проблему.

Также смотрим видео, как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе:

Замена мутной жидкости

Первым делом попытайтесь избавиться от мути простейшим способом – зарядить аккумулятор автоматическим устройством с функцией десульфатации пластин и периодического отключения. Если напряжение на клеммах не упало ниже 12,7 В, а процесс разрушения еще не начался, подзарядка может помочь и вернуть раствору прозрачность.

Черный электролит в аккумуляторе менять, скорее всего, бесполезно. Ради личного успокоения стоит предпринять такую попытку, но нужно учитывать один момент: наполовину осыпавшиеся пластины никогда не примут заряд в нужном количестве. Емкость батареи останется невысокой.

Что делать с мутным электролитом, если зарядка не дала результата:

Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
Купите в магазине новый электролит плотностью 1,31–1,34 г/см 3 и приготовьте рабочую жидкость, доведя плотность до 1,27–1,29 г/см 3 путем добавления небольшого количества дистиллята.
Залейте электролитический раствор в секции батареи и поставьте ее на зарядку током 2 А, периодически замеряя напряжение. На момент измерения автоматическое зарядное устройство необходимо отключать от электросети.

В большинстве случаев описанная процедура помогает избавиться от помутнения при условии, что в дальнейшем аккумулятор будет эксплуатироваться правильно, а электрическое оборудование машины находится в исправном состоянии.

Более качественная промывка с удалением различных примесей выполняется химическим раствором аммиака и вещества под названием «Трилон Б». На 1 литр дистиллята добавляется 50 мл аммиака и 20 мл «Трилона», после чего раствор медленно заливается в аккумулятор. Когда завершится реакция, жидкость сливается, делается повторная промывка дистиллированной водой и заполнение банок свежим электролитом.

По окончании зарядки не забудьте проконтролировать плотность раствора и его уровень. Жидкость должна полностью покрывать пластины каждой секции, а плотность – остаться на уровне 1,27–1,29 г/см 3 . Если через несколько часов показатель изменится в меньшую сторону (без подключения нагрузки), аккумуляторную батарею придется заменить.

Электролит представляет собой смесь раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Этот компонент является одним из самых важных, участвующих в работе аккумулятора автомобиля.

В хорошо работающем аккумуляторе электролит должен быть прозрачным, без наличия каких-либо примесей. Именно поэтому очень важно при его приготовлении использовать только чистые химические компоненты и приборы.

Просто добавь воды: как оживить мёртвый аккумулятор

Обслуживаемый или нет?

Электролит свинцовых батарей состоит из двух компонентов – серной кислоты и воды. В понижении уровня электролита виновата именно вода, которая со временем испаряется. В итоге часть пластин оказывается не погруженной в электролит, и аккумулятор теряет емкость. Если летом этот эффект можно не заметить безболезненно, зимой он наверняка подложит вам морозную утреннюю свинью…
У автовладельцев принято делить аккумуляторы на «обслуживаемые» и «необслуживаемые» по типу пробок на банках. Если пробки в наличии, и их можно открутить монеткой – значит, «обслуживаемый»: в нем нужно контролировать уровень электролита и доливать воду при необходимости. Если пробок нет – наоборот.

Статьи / Практика Прикурил – выбрасывай АКБ: мифы и правда об аккумуляторах зимой Нагрянула зима, а вместе с ней и традиционные аккумуляторные проблемы. Сталкиваются с ними и продвинутые автолюбители, и водители-раздолбаи: машины с открытыми капотами ждут «прикуривания»,… 109520 10 12 22.12.2016

На деле «необслуживаемость» заключается в первую очередь в том, что аккумулятор изготовлен с добавками кальция в свинец электродов вместо старой доброй сурьмы, которая применялась десятки лет, – говорит Александр Казунин, заведующий аккумуляторной лабораторией НИИ автомобильной электроники и электрооборудования.
«Кальциевые» батареи обладают очень низкой интенсивностью электролиза воды, которая почти не испаряется из электролита в нормальных условиях эксплуатации. И поэтому в них часто отсутствуют пробки для контроля уровня электролита. Впрочем, надо понимать, что с появлением «кальциевых» батарей проблема выкипания электролита полностью не исчезла. Склонные к падению уровня электролита «сурьмяные» батареи до сих пор выпускаются и продаются, да и «кальциевая» запросто может потребовать контроля и доливки, если машина интенсивно ездит летом в городском цикле или, скажем, неисправен регулятор напряжения в генераторе.

Кальций может применяться только на отрицательных электродах батареи или на всех электродах. Аккумуляторы, у которых кальцием легированы все электроды, называют «кальций-кальциевыми» (Ca/Ca). Правда, плата за необслуживаемость уровня электролита – повышенная чувствительность к глубокому разряду. «Кальциевая» батарея, единожды посаженная «в ноль», как правило, не жилец…

Про воду

Часто даже в по-настоящему необслуживаемых батареях пробки всё-таки имеются, но они не отдельные, а закрепленные на общей пластмассовой пластине, которая сверху прикрыта фирменной наклейкой. На таких пробках нет явных признаков того, что их можно открыть. Но сделать это можно, и зачастую нужно. Поскольку уровень электролита может понизиться почти в любом типе аккумулятора.

Выровнять пониженный уровень электролита в аккумуляторе – несложно и недорого. Достаточно приобрести в автомагазине бутылку дистиллированной воды и долить ее посредством шприца или груши в каждую банку батареи, число которых у машины с 12-вольтовой бортсетью равно шести. Заглянув с фонариком в банки, можно увидеть плас, который является меткой уровня. Если его нет – вода доливается до полного покрытия пластин. После этого аккумулятор крайне желательно не грузить стартером, а подзарядить.

Статьи / Практика Заряжаем севший аккумулятор за 10 минут: эксперимент Kolesa.ru Многие из тех, кто не стесняется самостоятельно залезть с инструментами в «потроха» своего автомобиля, знают на практике про весьма любопытный, полезный, но при этом странный и слабо объясни… 228372 9 62 18.04.2016

Процедура эта проста и доступна любому автовладельцу. Единственное «узкое место» в этой истории — покупка дистиллированной воды. Обычно фасованная в бутылки по 1,5 литра «дистиллировка» выпускается конторами типа «Рога и копыта», и найти в продаже воду производства известного бренда автомобильной химии не так-то просто. А ввиду невысокой розничной и еще более низкой закупочной цены дистиллированной воды у производителей имеется нешуточный соблазн максимально сократить издержки и начать разливать под видом дистиллировки для АКБ воду из под крана… Тем более, что обманутый покупатель вряд ли станет предъявлять претензии: аккумулятор от обычной воды, безусловно, умрет, но произойдет это не мгновенно.

Вот типичный отзыв о некачественной дистиллированной воде от одного из форумчан «Уазбуки»:

«У меня как-то в багажнике завалялась нераспечатанная бутылка такой воды. Провалялась, наверное, месяца четыре. И как-то вознамерился я ее долить в систему охлаждения. Вскрыл бутылку, а оттуда такой тухлятиной несет — хоть убегай. Из какого болота набрали её…»

TDS-метр

Проверить качество приобретенной дистиллированной воды можно разными методами. Самый правильный способ проверки из доступных в бытовых условиях – применение специализированного прибора, который называется TDS-метр. В китайских интернет-магазинах их полно, стоят они не слишком дорого, а точность вполне достаточна для наших нужд. Выглядит TDS-метр как карандаш с дисплеем и измеряет уровень общей минерализации (солесодержания) воды в единицах «ppm» — количестве частиц растворенных солей на миллион частиц водного раствора.

Измеряем воду из-под крана — 215 ppm. Измеряем дистиллированную воду из автомагазина – бутылка одного производителя показывает 8 ppm, второго – 7 ppm, а третьего, та, на которой написано «двойная очистка», — 0 ppm!

Последнему производителю, безусловно, респект! Продукт действительно высококачественный. Но и в случае, если ppm дистиллировки не равен нулю, волноваться не стоит. Небольшое число — в пределах допустимого. В конце концов, почти в любом советском учебнике по автомобильным эксплуатационным материалам в крайнем случае допускалось применение для электролита талой снеговой воды (не из городских сугробов, разумеется), ppm которой обычно составляет 10-20.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Омметр

Во многих источниках предлагается проверять качество дистиллированной воды мультиметром в режиме омметра. Иными словами, просто измеряя ее сопротивление. Часто даже встречаются цифры: если сопротивление воды больше 30 килоом, это означает годность воды для аккумулятора.

На первый взгляд, выглядит здраво: мультиметр, в отличие от TDS-метра, встречается дома или в гараже гораздо чаще, чем последний. А количество ppm TDS-метр вычисляет косвенно, как раз через замер сопротивления воды.

Но тут есть принципиальное отличие: TDS-метр измеряет сопротивление на переменном токе, а омметр – на постоянном. А электрохимические процессы, начинающиеся в воде при пропускании постоянного тока, вносят очень большие погрешности. А когда к ним добавляются еще и совершенно случайные геометрические размеры измерительных электродов омметра, и расстояние между ними, взятое на глазок, параметры начинают хаотично скакать, меняясь в десятки раз. Так что мультиметр использовать для оценки качества дистиллята не стоит.

Выпаривание

Следующий способ – визуальный. Он едва ли даст внятную оценку качества «дистиллировки», но хотя бы позволит выявить откровенное мошенничество, когда под видом деминерализованной воды вам подсовывают водопроводную.

Для этого теста нам нужен чистый кусочек стекла. Капаем на него две капли воды рядом друг с другом: той, что мы считаем дистиллированной, и воды из-под крана для наглядности. После чего ждем испарения воды, которое можно ускорить нагревом стекла на зажигалке. После испарения дистиллированная вода не оставляет практически никаких солевых разводов, пятно просто исчезает. Если же заметны явные солевые «круги» — вода, скорее всего, из водопровода…

На фото слева – солевое пятно от водопроводной воды, справа не видно ничего – там испарилась капля дистиллированной воды.

220 вольт

Ну и напоследок — еще один способ. Суровый челябинский – проверка сопротивления воды на переменном токе электрической сети 220 вольт. Как становится понятно, основан он на том, что обычная вода проводит электрический ток, дистиллированная – практически не проводит. Это тоже условный тест, не дающий результата в цифровом виде, но вполне пригодный для бытовых условий, а главное – наглядный. Процедура достаточно проста, но требует определенной осторожности в обращении с оголенными проводами под напряжением!

Собираем простейшую схему из электрического шнура с вилкой и патрона для лампы накаливания на 220 вольт. Примерно в середине двойного шнура разрезаем один из проводов и зачищаем концы. Теперь разрезанные концы выполняют только роль размыкателя. Вкручиваем лампу, вставляем на пробу вилку в розетку – лампа горит полным накалом. Теперь вынимаем вилку, разрезаем один из проводов пары, зачищаем оба конца на длину около сантиметра каждый и опускаем эти концы в стакан с тестируемой водой. Снова вставляем вилку в розетку. На дистиллированной воде лампа гореть не будет, а на водопроводной ее нить станет тлеть тускло-тускло, менее чем на четверть накала.

Ну, а теперь, когда ясно, какая вода действительно дистиллированная, а какая – нет, дело остаётся за малым: долить «правильную» воду в АКБ. Причём так, как мы описывали выше. И радоваться хорошей работе батареи.

Опрос

Что вы делаете, если АКБ плохо «крутит»?

Ваш голос

Всего голосов:

Причины, по которым электролит имеет мутный цвет

В некоторых случаях прозрачный электролит начинает приобретать мутный оттенок. Почему же это происходит и как можно устранить связанные с этим проблемы?

Электролит может приобретать мутный цвет по следующим причинам:

Попадание грязи в АКБ. Это является самой распространенной причиной потемнения смеси;
Доливание воды с посторонними примесями. Иногда вода может содержать высокое содержание хлора или железа, которые влияют на внешний вид раствора;
Применение некачественного электролита. Чаще всего такая проблема возникает при самостоятельной доливке раствора не высокого качества;
Перезаряд аккумулятора. В этом случае изменение цвета может происходить из –за попадания частей намазки с электродов в электролит. Главная причина перезаряда — неисправный генератор, а также зарядка некачественными зарядными устройствами, плохая работа реле – регулятора «таблетка» или постоянная эксплуатация аккумулятора, поскольку в таком режиме он не успевает охлаждаться;
Повышение температуры. Данная проблема актуальна летом, так как при сильной жаре электролит может сильно нагреваться. Катастрофической для него считается температура более 35-37 градусов, при которой наиболее сильно активизируются процессы, приводящие к износу электродов;
Замена дистиллированной воды водопроводной. Водопроводная вода содержит примеси и металлы, из-за которых электроды быстрее выходят из строя;
Постоянно разряженный аккумулятор. По этой причине понижается плотность вещества, он меняет вид, и энергетические характеристики аккумуляторной батареи сильно снижаются;
Размораживание аккумулятора. Данная проблема характерна в зимний период, когда после сильного замерзания, в процессе размораживания батареи лопается моноблок. Очень часто после оттаивания электролит начинает вытекать.

Как вернуть электролиту прозрачный цвет?

После выявления причины можно попытаться вернуть веществу первоначальный цвет, продлив тем самым службу аккумуляторной батареи. В некоторых случаях восстановление работы невозможно и придется покупать новую АКБ.

Сначала необходимо выявить, какой цвет приобрел раствор. Если раствор имеет серый или бурый оттенок, батарею необходимо дозарядить. Как правило, такой цвет имеет электролит, в составе которого находятся нерастворенные кристаллы сульфатов, которые, при должной зарядке, полностью растворяются и цвет снова становится прозрачным.

Темный оттенок, переходящий в черный цвет обычно сигнализирует о том, что почти все намазки с пластин осыпались и попали в раствор. В таком случае АКБ подлежит замене.

Если электролит немного потерял прозрачность, но в целом сохранил свой цвет, необходимо дать батареи постоять без заряда. Тогда лишние примеси осядут на дно и прозрачность восстановится. Обычно такая процедура лишь на время отстраняет замену аккумулятора, поскольку разрушающие процессы в растворе уже начались.

Что делать?

Самое первое нужно оценить раствор, он может быть – черный, просто мутный, серый. Также – во всех банках одинаковый цвет или в одной?

Если мутный, во всех банках:

Значит, вы использовали некачественную жидкость, решение простое – нужно заменить. Просто выкачиваем старый электролит и заливаем новый. Если при дальнейшей эксплуатации он остался светлым, значит, вы просто залили не ту воду внутрь.

Если серый, во всех банках:

Для начала нужно попробовать зарядить, скорее всего, это банально кристаллы солей серный кислоты. Такое бывает при глубоких разрядах. Если не помогает то меняем на новый.

Если мутный или черный в одной банке:

Если черной стала одна банка, остальные в порядке – проводим манипуляции с ней. Если есть такая возможность, попробуйте снять с нее показатели напряжения, они должны быть примерно 2,1 Вольта. Зачастую напряжение в ней нет вообще, либо оно минимальное, около 0,5Вольта, а общее на всей батареи около 10 – 10,5В. Это нам говорит, что банка осыпалась (свинец с пластин выпал в осадок и окрасил в черный цвет электролит), а такой осадок перемыкает пластины, напряжения нет, банка не работает. Тут уже сложно что-то советовать, скорее всего, нужно менять батарею, хотя некоторые ее восстанавливают.

Замена мутного электролита в аккумуляторе

Иногда мутный электролит можно поменять, чтобы восстановить работу старого аккумулятора. Для этого необходимо:

Слить старый электролит;
Отчистить АКБ от пыли и грязи с помощью дистиллированной воды;
Убедиться, что после промывки корпус батареи стал абсолютно чистым и внутри не остались угольные крошки;
Отчистить электроды от наложений и солей;
Проверить плотность вновь заливаемого электролита. Плотность должна составить 1,28 г/с³ м;
Залить раствор через воронку;
Убедиться, что весь воздух вышел из корпуса аккумулятора;
Подождать, пока растворяться все присадочные вещества. Как правило, это занимает 2 дня;
Зарядить батарею. Заряжать ее следует циклами, заряжая и разряжая аккумулятор. Ток должен подаваться в районе 0,1 ампера.

Во время совершения последнего действия следует контролировать плотность. Процесс считается завершенным, если плотность держится в пределах нормы в течение 2 часов.

Таким образом, выявив причину, по которой электролит стал мутный, нормальную работу аккумулятора можно возобновит или продлить, а иногда, приобрести новый.

Низкая плотность аккумулятора и не повышается при зарядке, в чем проблема?

Заменив электролит рискуешь, что банки осыпятся. Промерий плотность ареометром — от этого прыга, либо дистиллята добавить, либо кислоты.

Ваш акум можно реанимировать не на долго. Вам придется купить новый. Взвесь в электролите, замыкает пластины. Перед реанимацией нужно дать отстоятся аккумулятору, под небольшим наклоном, чтобы большая часть осадка скопилась в одном месте. ВЫберите куда удобнее доставать капельницей до дна, в ту сторону зделайте наклон. После того как весь электролит и часть осадка откачали при помощи капельницы и груши, заливаете в каждую банку дистиллированную воду и снова производите откачку. Потом заливаете новый электролит и заряжаете акум. Зарядник нужно поменять, 6 и 4А это грубо, желательно автомат, чтобы точнее ток зарядки давал. Много ампер — быстро но плохо на батарею влияет, мало ампер — производится дисульфация но заряжается очень долго. Аккуратная промывка и удаление осадка в 50% дает положительный, но бывает что и после второй такой процедуры, акум оживать не хочет. На носу зима, поищите в интернет магазинах в вашем городе, может найдется типа «Аккумуляторный мир» или типа подобного специализированного магазина. За 1800р можно приобрести 62 А/Ч акум по акции.

здравствуйте, такая проблема: аккумулятору три года, перед зарядкой проверил плотность-показало везде 1/28,после зарядки плотность повысилась до 1/32,добавил дистилированной воды-довёл опять до 1/28.после зарядки поставил на машину-прокатился. на следующий день решил проверить плотность-что за фигня-опять поднялась до 1/32….что посоветуете делать-опять разбовлять что ли, или что другое?

touch.otvet.mail.ru

При зарядке аккумулятора потемнел электролит

В исправном аккумуляторе электролит должен быть прозрачным. Мутным он становится из-за наличия посторонних примесей. Самая простая причина – попадание внутрь аккумулятора грязи.

Электролит может потерять прозрачность при доливании фальсифицированной дистиллированной воды либо обычной водопроводной с высоким содержанием хлора и железа. Потемнеет и при самостоятельной доливке электролита. Не рекомендуем доливать базарные «электролиты», так как их реальный состав, качество и плотность неизвестны.

Если все вышеперечисленное исключено, а электролит в батарее мутный, то основная причина наличия сторонних примесей – перезаряд. В случае перезаряда частички намазки с электродов осыпаются и попадают в электролит. Причиной перезаряда может стать:

– неисправный генератор или реле-регулятор «таблетка»;

– зарядка самодельными зарядными устройствами или дешевыми китайскими ЗУ, которые не столько заряжают батарею, сколько «кипятят» высокими напряжением и током;

– эксплуатация в режиме «такси», в котором аккумулятор не успевает разряжаться и происходит постоянный заряд заряженного АКБ.

Серый налет в электролите это нерастворенные кристаллы сульфатов, которые сигнализируют о необходимости ее дозарядить. В этом случае после полной зарядки батареи электролит возвращает свою прозрачность

Темный, бурый или красный оттенок электролита – означает, что большая часть намазок с пластин осыпалась и придется купить новую батарею.

Хотим предостеречь от слепого следования рекомендациям из интернета, которые приведут к печальным последствиям для вашей батареи! Вот некоторые «советы», которые повстречались нам:

«Снег – это дистиллированная вода и его можно добавлять в электролит». Снег точно не дистиллированная вода.

«Если электролит мутный, его нужно слить, аккумулятор промыть водой и залить новый, купленный на базаре» Замена электролита с промывкой аккумулятора практиковалась в 70-х с сурьмянистыми батареями. В современном кальциевом аккумуляторе с плотно расположенными электродами «одетыми» в пакеты-сепараторы откачать старый электролит вместе со шламом невозможно. Кусочки шлама застрянут между электродами и подготовят почву для последующего образования мостиков и коротких замыканий. Много нюансов с изготовлением нового электролита, образованием сульфата кальция на электродах при контакте с водой. Результат: потраченное время, деньги и нерабочий аккумулятор.

«Добавить модификатор, который очистит электролит и подарит новую жизнь батарее». Нашим автомобилистам хорошо уже известны нанотехнологии, чинящие старые двигатели и магнитные поля, экономящие топливо. А теперь и модификаторы (секретного химического состава), превращающие всего за 100 грн. старый АКБ в новый.

Мутный электролит это еще не смерть батареи, но верный признак того что аккумулятор требует срочной замены.

Обнаружив ухудшение прозрачности электролита, можно попробовать дать батарее отстоятся без заряда. Возможно, примеси осядут на дно. Но надеяться на надежную и долгую службу такого аккумулятора не стоит. В нем уже идут процессы окисления пластин, закрывается доступ электролита к активной массе, разрушаются намазки. В любую минуту может произойти короткое замыкание между пластинами из-за застрявших там кусочков намазки, что сделает невозможным эксплуатацию вашего авто. На практике мутным электролит наблюдается либо у некачественных батарей, либо у отслуживших свой срок службы «возрастных» АКБ.

Мутный электролит – сигнал владельцу о необходимости покупки нового аккумулятора!

Ресурс качественной аккумуляторной батареи от надежного производителя составляет не менее 5 лет. Но нередко случается ситуация, когда проблемы с автомобильным источником питания возникают значительно раньше указанного срока. Становятся заметны признаки ускоренного износа аккумулятора – существенно упала емкость, потемнел электролит, снизилась плотность кислотного раствора. Каковы причины подобных изменений и что нужно сделать для восстановления, рассказывается в данном материале.

Почему темнеет рабочая жидкость батареи?

Справка. Если заглянуть в работоспособный обслуживаемый аккумулятор через одну из открытых пробок, можно увидеть свинцовые пластины – чистый электролит вполне позволяет это сделать.

Если электролит в аккумуляторе приобрел мутный оттенок или почернел, нужно рассматривать следующие причины:

началось осыпание свинцового наполнителя с пластин, на ранней стадии жидкость мутнеет, а затем чернеет;
внутрь обслуживаемого источника питания попала грязь, вызвавшая появление мутного осадка;
владелец авто случайно долил в банки обычную воду, некачественный дистиллят либо электролит неизвестного происхождения;
перегрев батареи;
пластины получали чрезмерное напряжение зарядки в течение длительного периода (так называемая перезарядка).

Справка. Максимально допустимая температура электролитической жидкости в процессе работы батареи – 40 °С. При нагреве свыше указанной величины раствор начинает терять химические свойства и мутнеет.

Последствия помутнения

Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
Мутный электролит – результат попадания посторонних примесей либо начальная стадия осыпания свинца. Разрушительный процесс можно остановить, если заменить рабочую жидкость и устранить источник проблемы.

На клеммы поступает напряжение, превышающее норму, – 15 вольт. Батарея нагревается, вода из раствора выкипает, верхняя часть банки оголяется. Проблема наверняка кроется в генераторе либо электронном регуляторе напряжения зарядки.
Замораживание источника питания. Если разряженный аккумулятор хранить на морозе, плотность электролита уменьшается, доля воды в растворе замерзает. Лед способен разрушить не только банки, но и корпус изделия.
Жидкость мутнеет после глубокого разряда. Например, вы на несколько дней оставили автомобиль в гараже со включенными фарами головного света. Шанс восстановления есть, но батарею придется долго заряжать малыми токами.

Как правило, неизменно мутная жидкость указывает на добавление обычной воды или поддельного электролита. Сероватый оттенок раствору придают кристаллы серной кислоты – это признак глубокого разряда. В обоих случаях нужно пытаться восстановить работоспособность источника питания.

Замена мутной жидкости

Что делать с мутным электролитом, если зарядка не дала результата:

Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
Купите в магазине новый электролит плотностью 1,31–1,34 г/см 3 и приготовьте рабочую жидкость, доведя плотность до 1,27–1,29 г/см 3 путем добавления небольшого количества дистиллята.
Залейте электролитический раствор в секции батареи и поставьте ее на зарядку током 2 А, периодически замеряя напряжение. На момент измерения автоматическое зарядное устройство необходимо отключать от электросети.

Причины, по которым электролит имеет мутный цвет

Электролит может приобретать мутный цвет по следующим причинам:

Попадание грязи в АКБ. Это является самой распространенной причиной потемнения смеси;
Доливание воды с посторонними примесями. Иногда вода может содержать высокое содержание хлора или железа, которые влияют на внешний вид раствора;
Применение некачественного электролита. Чаще всего такая проблема возникает при самостоятельной доливке раствора не высокого качества;
Перезаряд аккумулятора. В этом случае изменение цвета может происходить из –за попадания частей намазки с электродов в электролит. Главная причина перезаряда — неисправный генератор, а также зарядка некачественными зарядными устройствами, плохая работа реле – регулятора «таблетка» или постоянная эксплуатация аккумулятора, поскольку в таком режиме он не успевает охлаждаться;
Повышение температуры. Данная проблема актуальна летом, так как при сильной жаре электролит может сильно нагреваться. Катастрофической для него считается температура более 35-37 градусов, при которой наиболее сильно активизируются процессы, приводящие к износу электродов;
Замена дистиллированной воды водопроводной. Водопроводная вода содержит примеси и металлы, из-за которых электроды быстрее выходят из строя;
Постоянно разряженный аккумулятор. По этой причине понижается плотность вещества, он меняет вид, и энергетические характеристики аккумуляторной батареи сильно снижаются;
Размораживание аккумулятора. Данная проблема характерна в зимний период, когда после сильного замерзания, в процессе размораживания батареи лопается моноблок. Очень часто после оттаивания электролит начинает вытекать.

Как правило, одна или несколько из вышеперечисленных причин могут привести к изменению цвета электролита. Некоторые из них приводят к полному износу батареи, а иногда достаточно их устранить, чтобы придать раствору первоначальный цвет.

Как вернуть электролиту прозрачный цвет?

Замена мутного электролита в аккумуляторе

Слить старый электролит;
Отчистить АКБ от пыли и грязи с помощью дистиллированной воды;
Убедиться, что после промывки корпус батареи стал абсолютно чистым и внутри не остались угольные крошки;
Отчистить электроды от наложений и солей;
Проверить плотность вновь заливаемого электролита. Плотность должна составить 1,28 г/с³ м;
Залить раствор через воронку;
Убедиться, что весь воздух вышел из корпуса аккумулятора;
Подождать, пока растворяться все присадочные вещества. Как правило, это занимает 2 дня;
Зарядить батарею. Заряжать ее следует циклами, заряжая и разряжая аккумулятор. Ток должен подаваться в районе 0,1 ампера.

Мутный электролит в аккумуляторе что делать

Главная » Блог » Мутный электролит в аккумуляторе что делать

Почему мутнеет электролит в аккумуляторе и чем это грозит?

Диагностика и ремонт15 апреля 2018

Почему темнеет рабочая жидкость батареи?

Справка. Если заглянуть в работоспособный обслуживаемый аккумулятор через одну из открытых пробок, можно увидеть свинцовые пластины – чистый электролит вполне позволяет это сделать.

Если электролит в аккумуляторе приобрел мутный оттенок или почернел, нужно рассматривать следующие причины:

началось осыпание свинцового наполнителя с пластин, на ранней стадии жидкость мутнеет, а затем чернеет;
внутрь обслуживаемого источника питания попала грязь, вызвавшая появление мутного осадка;
владелец авто случайно долил в банки обычную воду, некачественный дистиллят либо электролит неизвестного происхождения;
перегрев батареи;
пластины получали чрезмерное напряжение зарядки в течение длительного периода (так называемая перезарядка).

Справка. Максимально допустимая температура электролитической жидкости в процессе работы батареи – 40 °С. При нагреве свыше указанной величины раствор начинает терять химические свойства и мутнеет.

Последствия помутнения

Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
Мутный электролит – результат попадания посторонних примесей либо начальная стадия осыпания свинца. Разрушительный процесс можно остановить, если заменить рабочую жидкость и устранить источник проблемы.

На клеммы поступает напряжение, превышающее норму, – 15 вольт. Батарея нагревается, вода из раствора выкипает, верхняя часть банки оголяется. Проблема наверняка кроется в генераторе либо электронном регуляторе напряжения зарядки.
Замораживание источника питания. Если разряженный аккумулятор хранить на морозе, плотность электролита уменьшается, доля воды в растворе замерзает. Лед способен разрушить не только банки, но и корпус изделия.
Жидкость мутнеет после глубокого разряда. Например, вы на несколько дней оставили автомобиль в гараже со включенными фарами головного света. Шанс восстановления есть, но батарею придется долго заряжать малыми токами.

Замена мутной жидкости

Что делать с мутным электролитом, если зарядка не дала результата:

Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
Купите в магазине новый электролит плотностью 1,31–1,34 г/см3 и приготовьте рабочую жидкость, доведя плотность до 1,27–1,29 г/см3 путем добавления небольшого количества дистиллята.
Залейте электролитический раствор в секции батареи и поставьте ее на зарядку током 2 А, периодически замеряя напряжение. На момент измерения автоматическое зарядное устройство необходимо отключать от электросети.

По окончании зарядки не забудьте проконтролировать плотность раствора и его уровень. Жидкость должна полностью покрывать пластины каждой секции, а плотность – остаться на уровне 1,27–1,29 г/см3. Если через несколько часов показатель изменится в меньшую сторону (без подключения нагрузки), аккумуляторную батарею придется заменить.

Мутный электролит в аккумуляторе

Об исправности аккумулятора можно судить не только по уровню напряжения на его клеммах, но и по цвету электролита в банках. Конечно, такую диагностику можно выполнить только при наличии обслуживаемой модели АКБ. Если вы счастливый обладатель такого аккумулятора, то в случае своевременного обнаружения проблемы спасете батарею.

Какого цвета должен быть электролит

Прежде чем приступить к выявлению неисправности необходимо узнать какого цвета должна быть эталонная смесь серной кислоты и дистиллированной воды, используемая в современных аккумуляторных батареях. Как известно, вода является прозрачной жидкостью, концентрированная серная кислота также не имеет цвета и запаха.

При смешивании кислоты с водой образуется бесцветная жидкость, поэтому если происходит окрашивание этой смеси во время эксплуатации батареи, то причиной этому явлению являются вещества входящие в состав внутренних пластин.

Причины, по которым темнеет электролит

Причин, по которым происходит окрашивание кислотной жидкости в тёмные оттенки, может быть несколько. Наиболее часто к изменению цвета смеси приводят следующие поломки:

Разрушение заливной пробки, неплотное её закручивание или другого вида не герметичность корпуса. Изменение цвета электролита в этом случае обусловлено попаданием внутрь батареи грязи, смазки или охлаждающей жидкости.
Добавление в аккумулятор некачественной дистиллированной воды. Чтобы восстановить уровень в обслуживаемой батарее, во время эксплуатации в летнее время, водителю приходится довольно часто доливать воду в банки аккумулятора, поэтому вместо дистиллированной воды, по ошибке, может быть залита вода из-под крана. Также подобная ситуация может произойти при обслуживании батареи начинающим водителем. От приобретения некачественной смеси серной кислоты и воды в магазине тоже никто не застрахован.
Покупка некачественной АКБ, а если аккумулятор поставлялся в сухозаряженном состоянии, то неудовлетворительного качества кислотной смеси. В любом случае, приобретать такой товар лучше в проверенных местах.
Сильный перегрев батареи во время зарядки также может привести к изменению цвета электролита. Причиной возникновения перезаряда батареи могут быть различными, но обычно это неисправность реле-регулятора либо зарядного устройства работающего от электрической сети. Неправильный уровень зарядного тока, а также слишком длительная зарядка.
Глубокий разряд батареи тоже приводит к изменению цвета кислотной смеси. Чтобы исключить вероятность возникновения сильного разряда, необходимо внимательно следить за отсутствием включенных потребителей электроэнергии, когда автомобиль находится на стоянке.

Зная основные причины изменения цвета жидкости, можно попытаться предупредить возникновение неисправности батареи.

Что делать если мутный электролит

Если профилактика поломки не принесла желаемого результата и электролит в одной банке или во всех значительно помутнел, то в зависимости от цвета жидкости выполняются определённые действия для восстановления работоспособности АКБ.

Читайте также: EFB Аккумуляторы

Электролит серого цвета

Если кислотная смесь приобрела серый оттенок, то наиболее вероятной причиной изменения цвета жидкости является сильный разряд аккумулятора. Для восстановления работоспособность батареи рекомендуется аккуратно слить электролит и залить новую кислотно-водную жидкость. После чего произвести циклический заряд аккумулятора, рекомендованным заводом-изготовителем напряжением и током.

Мутный электролит

Если электролит стал мутным, то наиболее вероятной причиной является использование некачественной кислотной смеси или в банку по ошибке была залита обычная водопроводная вода. Если изменение цвета наблюдается во всех банках, то возможно была приобретена некачественная АКБ. Во многих случаях, при наличии мутного электролита в банках полностью восстановить работоспособность батареи удаётся в результате замены кислотной смеси и полного заряда аккумулятора.

Коричневый электролит

Коричневый цвет электролит приобретает при сильном перезаряде батареи. Также такое изменение может наблюдаться при сильно оголённых пластинах во время стандартной зарядки аккумулятора. Если оттенок кислотной жидкости имеет не слишком насыщенный цвет, то после добавления необходимого количества кислотной смеси в проблемные банки, удаётся практически полностью восстановить работоспособность АКБ. Если коричневый цвет более тёмный, то потребуется заменить электролит на новый и снова зарядить батарею.

Чёрный электролит в аккумуляторе

Если кислотная жидкость внутри банок приобрела чёрный цвет, то, скорее всего, АКБ нужно будет заменить. Электролит становится чёрным, когда пластины разрушаются, и на дно банок осыпается свинец, который и окрашивает жидкость в тёмный цвет. Если такой признак неисправности АКБ наблюдается только в одной банке, то можно попытаться заменить в ней электролит. В этом случае возможно частичное восстановление работоспособности элемента электрического тока, но только при условии отсутствия короткого замыкания между пластинами.

Почему появляется мутный электролит при зарядке

Если электролит потемнел во время зарядки, то практически всегда причиной изменения цвета жидкости является неправильно выставленное значение уровня тока на зарядном устройстве. Аккумуляторы для легковых автомобилей рекомендуется заряжать током не более 10 процентов от номинальной ёмкости устройства. Заряжать батарею следует в течение 10 часов, поэтому к помутнению кислотной жидкости может привести и оставление подключённого ЗУ на более длительный промежуток времени.

Читайте также: Аккумуляторы на 70ач и 12в

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

Электролит это основная составляющая устройства аккумулятора, без этой жидкости не возможет эффект накопления энергии. Не многие новички знают, что по его состоянию можно диагностировать состояние батареи, если он чистый и прозрачный – все в порядке можно и дальше использовать. Но иногда он становится мутным и черным – это очень плохо, зачастую это говорит о выходе из строя АКБ, скорее всего его уже не спасти, хотя методы есть …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Как я уже отметил выше, нормально работающий раствор должен быть светлым и прозрачным, ибо никаких «затемняющих» добавок в нем нет. Все же это смесь дистиллированной воды и серной кислоты, а и тот и другой компоненты чистые «как слеза». ДА и если ваша батарея исправна, то никаких затемнений или мутности быть не должно.

Если в одной или нескольких банках, электролит помутнел или как многие замечают — потемнел, это означает серьезные неисправности в этой банке.

Основные причины, по которым почернел электролит

Если честно то причина, по которой электролит становится черным только одна и проявляется она часто в работающей батареи, в которую вы не лазили (необслуживаемый АКБ). Но справедливости ради стоит отметить, что если аккумулятор все же постоянно вами проверяется, то есть обслуживаемый – тут причин может быть гораздо больше и не всегда они критичные.

«Легкие» причины:

Банально попадание грязи внутрь, такое редко но бывает, а где есть грязь не стоит ждать светлого раствора.
Применение не дистиллированной воды. Например, вы просто заливаете из под крана, либо же взяли другую техническую воду – это приведет к образованию примесей при заряде. А уже такие примеси могут привести к мутности, мораль такова – следите за тем чтобы доливалась только дистиллированная жидкость.
Некачественный электролит. Сделанный не пойми где, и не пойми кем. Вполне возможно, что применялись не очищенные компоненты, та же вода скажем.

Как вы видите это достаточно легкие и быстро устраняемые проблемы. Вам нужно сменить некачественные жидкости на надлежащего качества, проблемы уйдут.

«Сложные» причины:

Перезаряд АКБ и повышение температуры. Зачастую нагрев аккумулятора, приводит к изменению цвета электролита. Уже при 37 – 40 градусах, цвет может критически меняться, начинается процесс разрушения пластин, хотя и не такой быстрый. Вот почему лето и перезаряд — губительны для батареи. При перезаряде пластины также разогреваться, что повышает температуру электролита.
Глубокий разряд АКБ. Как и с перезарядом пластины, также начинают разрушаться, что меняет цвет электролита.
После заморозки батареи. Если вы помните я писал в этой статье, что при глубоком разряде, аккумулятор может замерзнуть. Это вполне реально, плотность кислоты падает, а вода не держит крайне низкие температуры. Так вот лед который находится внутри, может повредить пластины, да и сам корпус. Поэтому после заморозки получаем мутный электролит.

Что и говорить – основная проблема как я и говорил, это реально осыпание пластин, что уже очень и очень плохо. Когда происходит их разрушение, выделяется свинец, что и окрашивает электролит в мутный или черный цвет. Если вы не лазили в аккумулятор, банально он у вас не обслуживаемый, а одна банка стала черной, значит все дело в пластинах. А вот привести к такому состоянию может либо – перезаряд, глубокий разряд, заморозка и даже физическое воздействие, упал например.

Что делать?

Если мутный, во всех банках:

Если серый, во всех банках:

Если мутный или черный в одной банке:

Подводим итоги

Ребята если электролит мутный, скорее всего серый во всех банках – скорее всего это поправимо. Вам нужно попробовать либо зарядить аккумулятор, либо заменить, на новую жидкость.

Если одна банка стала черной, причем двигатель не запускается, скорее всего у вас осыпались пластины. Такие АКБ можно попробовать восстановить, но зачастую, нужна будет покупка новой.

Полезное видео.

НА этом все, надеюсь было полезно, читайте наш АВТОБЛОГ

По какой причине становится мутным электролит в аккумуляторе и как это исправить

Автомобильные аккумуляторы имеют установленный производителями эксплуатационный ресурс. При правильном использовании батареи удаётся даже превосходить отмеренный на заводе срок. Также может происходить преждевременный выход из строя автомобильного источника питания.

Выявить проблемы можно по косвенным признакам, одним из которых является помутнение электролита.

Основные причины, по которым почёрнел электролит

Опытные автомобилисты знают, что АКБ заполнена прозрачной жидкостью, являющейся смесью дистиллированной воды и серной кислоты, соединенных в определенной пропорции. В каждой новой батареи раствор абсолютно прозрачный, ведь в его состав не входят какие-либо красители или химические присадки.

Разрушение пластин аккумуляторных батарей

При правильной эксплуатации и в исправном состоянии продолжит быть немутный рабочий электролит в банках аккумулятора, а причинами потери прозрачности могут быть различные факторы. При этом важно обратить внимание, когда проявляются негативные факторы, от которых электролит потемнел. Это может случиться не во всех банках одновременно, а лишь в одной из рабочих ёмкостей.

Важно! Нередко можно наблюдать, что в необслуживаемых АКБ водный раствор кислоты помутнел из-за вскрытия корпуса.

В таком случае нет ничего необычного, ведь электроприбор рассчитан на определённый срок использования, а по истечении ресурса проводится его полная замена, а не восстановление эксплуатационных характеристик. Фактически у владельца отсутствуют возможности влияния на состав раствора.

У пользователей необслуживаемыми устройствами иногда мутнеет жидкий состав, если владельцы высверливают отверстия в каких-либо банках, а затем плохо герметизируют их. Поступать таким образом без крайней необходимости не стоит, так как сторонние вмешательства обычно не приводят к позитивному результату.

В обслуживаемом аккумуляторе можно реже встретить мутный электролит, так как причина кроется в регулярном мониторинге жидкости пользователями. Отвинтив пробку, автовладелец в любой момент может проконтролировать состояние и провести своевременно необходимые мероприятия.

К популярным причинам замутнения жидкости в АКБ относят:

Для старых батарей с длительным сроком пользования популярной причиной загрязнения является проникновение внутрь емкости мелкого мусора, грязи. Это происходит из-за износа пробок или недозавинчивания резьбы, а также по причине самораскручивания.
При зарядке аккумулятора жидкость может внутри закипать и выпариваться. Тогда владелец доливает воду. Если она не дистиллированная, то имеющиеся в ней соли способны приводить к отложениям во время последующей зарядки. Далее примеси дают помутнение.
Не стоит применять готовые электролиты низкого качества в неизвестных местах. Даже при небольшом сроке эксплуатации состав может потерять прозрачность и быстро выйти из строя.

Решить проблему с замутневшей жидкостью можно путем ее полной замены на свежую. При этом необходимо соблюдать пропорции при самостоятельном ее приготовлении. После смены состава батарея пригодна для дальнейшего пользования.

Если не предпринимать профилактических действий, то будет происходить перезаряд АКБ и дальнейший перегрев. Избыточная температура вынудит раствор менять цвет на более темный оттенок. Отклонения в работе бортового источника питания отразятся на работоспособности генератора, реле-регулятора, внешнем зарядном устройстве. Также состав способен негативно влиять на встроенные пластины внутри корпуса, что приведет к дальнейшему их разрушению.

Проверяем электролит для замены

Изменение цвета происходит по причине разрушения и раскалывания пластин. Это случается от значительного разряда АКБ. При этом меняется цвет жидкости.

Снижение плотности сказывается на возможности замерзания состава при пониженных температурах. Увеличение таким образом количества воды в составе способно привести при замерзании к механическому разрушению стенок банок и корпуса в целом.

Важно! Чёрный цвет электролита – частая причина обрушающихся свинцовых пластин внутри корпуса.

Что делать, если помутнел электролит в аккумуляторе

Дальнейшие действия автомобилиста зависят от того, в каком состоянии находится электролит. Цвета жидкости говорят о зачастую о причинах. Также необходимо учесть, в одной ли банке произошли изменения или в нескольких емкостях потемнел состав электролита штатного аккумулятора.

Доливаем новый электролит в аккумулятор

Что делать, когда выявили чёрную жидкость? Она возникает из-за некачественного дистиллята. Значит во время долива автомобилист применял дешевый или неправильный состав. Придется полностью его менять.

Сливаем грязный состав из банок АКБ аккуратно, а затем вливаем новый раствор, не забывая пользоваться индивидуальными защитными средствами. Когда при последующей эксплуатации и проверках не выявляется помутнение, то это – признак правильности проведенных профилактических мероприятий.

Если у аккумулятора замечаем синеватый мутный состав электролита, то в таком случае произошла кристаллизация серной кислоты. Для начала проводим дозаряд АКБ, ведь посинение – признак активной разрядки батареи. Мероприятия могут не помочь, поэтому проводим смену электролита, который потемнел в аккумуляторе, а после залива новой жидкости используем методику зарядки слабыми токами, чередуя заряд-разряд.

Выявить чёрную жидкость (загрязненный электролит) автомобилисты могут не во всех банках аккумулятора, а лишь в одной из них. Потребуется в ней замерить напряжение. Оптимальным должно быть значение 2,1 В. Если удаётся достигнуть номинала, то получится спасти всю батарею.

Когда выявлено в проблемной емкости напряжение, не превышающее полвольта, а при этом у всей АКБ оно не превышает 10,5 В, то это – свидетельство посыпавшихся пластин. Свинец выпадает в осадок и окрашивает в темный цвет жидкость.

Основной проблемой раскрошившихся пластин является электрическое замыкание. Секция перестает работать, так как не дает напряжения. В этом случае вряд ли удастся восстановить изделие к работе, придется его заменить полностью.

Заключение

Не всегда мутный электролит является приговором для батареи в автомобиле. Во многих случаях помогает своевременная смена жидкости. Проблему вряд ли удастся решить, если начался процесс разрушения пластин. В этом случае необходимо готовиться к покупке нового АКБ.

Что делать, если стал мутным электролит в аккумуляторе при зарядке

Большинству автомобилистов прекрасно известно, что электролит является важнейшим компонентом свинцово-кислотного аккумулятора.

Он состоит из дистиллированной воды и серной кислоты, смешанных в определённых пропорциях. Электролит обеспечивает возможность для протекания электрохимических процессов внутри АКБ, когда происходит реакция между положительными и отрицательными пластинами. Тем самым накапливается энергия, используемая в дальнейшем для запуска двигателя и питания потребителей.

В своём нормальном состоянии рабочая жидкость аккумулятора является абсолютно прозрачной, словно вода. И таким электролит должен оставаться в течение всего срока эксплуатации. Как такового срока годности у него нет.

Но случается так, что изначально прозрачная жидкость становится мутной. Автомобилям важно знать, почему это происходит, можно ли такие явления предотвратить, и как действовать в той или иной ситуации.

Понятие о здоровом электролите

Объяснить, почему электролит в своём нормальном состоянии должен быть прозрачным, достаточно просто.

В основе жидкости лежит дистиллированная вода и серная кислота. Как известно, очищенная вода абсолютно прозрачная. То же самое можно сказать и о серной кислоте, которая не имеет какой-либо характерный окрас. При соединении двух компонентов также не происходит никаких изменений.

Смешивание прозрачной кислоты с прозрачной водой на выходе даёт абсолютно прозрачный электролит.

Но порой происходит изменение окраса или степени прозрачности смеси. В этом случае приходится говорить о наличии проблем с аккумулятором. Причём достаточно серьёзных, требующих оперативного вмешательства. Далеко не всегда АКБ удаётся восстановить и вернуть к работе. Порой единственных выходом из ситуации остаётся замена аккумулятора.

Из-за чего меняется цвет электролита

Если вы заметили, что при зарядке в аккумуляторе электролит становится мутным, это повод задуматься о возможных причинах, а также запланировать в своём бюджете покупку нового стартерного источника питания. Увы, но довольно часто изменение цвета является серьёзной причиной, устранить которую не получится.

Появление мутного, серого или чёрного электролита в аккумуляторах также зависит и от типа батареи. Если это необслуживаемая АКБ, причина будет всего одна. Для обслуживаемых батарей список потенциальных виновников помутнения расширяется.

Все причины, почему в аккумуляторе появляется мутный электролит после или во время зарядки, можно разделить на две категории. Это лёгкие и серьёзные.

К условно лёгким причинам относят:

Проникновение загрязнений внутри. Вполне возможно, что электролит потемнел, поскольку при зарядке аккумулятора он начал смешиваться с грязью, оказавшейся там по вине автомобилиста. К примеру, пробки аккумулятора были открыты, и через них попала какая-то грязь. Такое происходит не часто, но и исключать этот вариант нельзя.
Недистиллированная вода. Из-за экономии или от безвыходности дистиллированную воду порой меняют на обычную водопроводную, питьевую. Очистка воды фильтрами, кипячением не даёт возможности удалить из состава все соли, металлы и примеси. В итоге рабочая жидкость становится мутной.
Низкое качество электролита. Ещё одна вероятная причина, из-за которой электролит в аккумуляторе стал чёрный или мутный. Всё дело в самой смеси, которая изготовлена с нарушением технологии, является банальной подделкой, либо срок годности давно вышел.

Вот почему в аккумуляторе может появиться тёмный электролит. Но это лишь условно лёгкие причины, поскольку в их случае вернуть к жизни АКБ можно. Достаточно просто слить некачественную жидкость и залить новую.

Практика показывает, что чаще всего автомобилисты сталкиваются именно со сложными, серьёзными причинами. К их числу можно отнести такие ситуации:

Перезаряд аккумулятора и повышение допустимых температур. Одна из основных причин, почему во время зарядки в аккумуляторе внезапно потемнел электролит. Когда жидкость перегревается, может произойти изменение характеристик и цвета состава. Такое происходит уже при 40 градусах Цельсия. Это ведёт к активному разрушению и осыпанию пластин. Частицы смешиваются с прозрачной жидкостью, и она становится уже не такой прозрачной.
Глубокий разряд. Как и в случае с перезарядом, разряд ведёт к активации процессов разрушения пластин со всеми вытекающими последствиями.
Замерзание. Когда на улице сильный мороз, а батарея посажена, электролит может замёрзнуть. Это обусловлено тем, что в такой ситуации плотность кислоты снижается, а вода не может выдерживать низкие температуры. Лёд расширяется, разрушает пластины. При оттаивании частицы свинца перемешиваются с рабочим составом и образуется соответствующий цвет.

Подводя итог, можно сказать, что основная причина помутнения заключается именно в осыпании пластин. Это необратимый процесс.

Понимая теперь, что значит, когда при зарядке автомобильного аккумулятора находящийся внутри электролит вдруг помутнел, нужно разобраться с возможными дальнейшими действиями.

Что делать дальше

Тот факт, что электролит при зарядке автомобильного аккумулятора мутнеет, ни одного водителя точно порадовать не сможет.

Но какие-то действия предпринимать придётся. Без внимания оставлять ситуацию нельзя, как и пускать её на самотёк. Иначе это грозит более серьёзными последствиями. Лучше устранить проблему ещё до того, как она успела создать какие-то неприятности.

Ваши дальнейшие действия напрямую зависят от конкретных обстоятельств. Для этого важно понимать, каким стал электролит и где он изменился. Ведь изменение цвета может затронуть только одну банку, либо сразу все.

Потому тут стоит рассмотреть несколько различных ситуаций:

Мутный электролит во всех банках одновременно. Вероятнее всего, в аккумулятор была залита жидкость низкого качества. Это касается самого электролита в случае его доливки или полной замены, а также воды. Неочищенная вода, не настоящий дистиллят и просто электролит сомнительного происхождения могут привести к тому, что состав станет мутным и затронет все банки одновременно. Решение простое. Нужно выкачать смесь из всех банок, промыть дистиллированной водой, а затем залить новый раствор, поставив АКБ на зарядку. Если после таких манипуляций смесь останется прозрачной, вы нашли причину и успешно её устранили.
Серый электролит во всех отсеках. Первым делом попробуйте поставить аккумулятор на зарядку. Будет отлично, если у ЗУ есть режим десульфатации, поскольку высока вероятность того, что именно она стала причиной такого изменения рабочего состава. Глубокий разряд в сочетании с запущенными процессами сульфатации дают такой эффект. Но если эти меры не помогут, придётся менять аккумулятор.
Электролит чёрный либо мутный, но в одной банке. Если задета лишь одна секция аккумулятора, здесь ситуация несколько иная. Первым делом стоит убедиться, что остальные секции действительно имеют прозрачную жидкость. По возможности сделайте замеры напряжения на проблемной банке и на исправных. В норме одна секция должна давать 2,1 В. Та, которая имеет мутный электролит либо чёрный, может вовсе не показывать напряжение, либо давать на выходе не более 0,5 В. То есть суммарное напряжение АКБ упадёт до 10–10,5 В при всего 1 неисправной секции. Касательно того, что делать, когда в аккумуляторе образуется секция, где находится чёрный или мутный электролит, ситуация неоднозначная. Такие явления указывают на осыпание пластин. И наверняка за ним последует разрушение и остальных секций. Самым верным решением будет замена аккумулятора.

Если электролит тёмный, ничего в этом хорошего для АКБ нет. Но хуже, когда изменения происходят в одной банке.

Находятся энтузиасты, которые даже при осыпании пластин пытаются их реанимировать. Для этого разрезается корпус, извлекаются пластины, очищаются, затем корпус снова собирается методом пайки, заливается свежий электролит.

На самом деле в теории таким методом можно вернуть к жизни АКБ на несколько месяцев. На практике это очень сложно, потенциально опасно. Если допустить ошибку, это негативно скажется на состоянии всего электрооборудования, может затронуть генератор, вывести из строя электронику. Рисковать или нет – выбор достаточно очевидный.

Подводя итоги

Как ни странно, но если электролит стал мутным или серым во всех банках, это довольно неплохой сигнал. В такой ситуации есть высокая вероятность того, что причина кроется в низком качестве ранее залитой жидкости, либо же банально в сильном разряде источника питания. Ситуацию можно исправить, поменяв раствор и подключив АКБ к зарядному устройству.

Но когда одна банка становится мутной или чёрной, а параллельно мотор не заводится, здесь уже приходится говорить про осыпание пластин. Восстановление возможно, но далеко не во всех ситуациях. Более разумным и правильным решением станет замена аккумулятора.

В аккумуляторе мутный электролит

Мутный электролит в аккумуляторе: причина, что делать

Диагностика и ремонт15 апреля 2018

Почему темнеет рабочая жидкость батареи?

Справка. Если заглянуть в работоспособный обслуживаемый аккумулятор через одну из открытых пробок, можно увидеть свинцовые пластины – чистый электролит вполне позволяет это сделать.

Если электролит в аккумуляторе приобрел мутный оттенок или почернел, нужно рассматривать следующие причины:

началось осыпание свинцового наполнителя с пластин, на ранней стадии жидкость мутнеет, а затем чернеет;
внутрь обслуживаемого источника питания попала грязь, вызвавшая появление мутного осадка;
владелец авто случайно долил в банки обычную воду, некачественный дистиллят либо электролит неизвестного происхождения;
перегрев батареи;
пластины получали чрезмерное напряжение зарядки в течение длительного периода (так называемая перезарядка).

Справка. Максимально допустимая температура электролитической жидкости в процессе работы батареи – 40 °С. При нагреве свыше указанной величины раствор начинает терять химические свойства и мутнеет.

Последствия помутнения

Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
Мутный электролит – результат попадания посторонних примесей либо начальная стадия осыпания свинца. Разрушительный процесс можно остановить, если заменить рабочую жидкость и устранить источник проблемы.

На клеммы поступает напряжение, превышающее норму, – 15 вольт. Батарея нагревается, вода из раствора выкипает, верхняя часть банки оголяется. Проблема наверняка кроется в генераторе либо электронном регуляторе напряжения зарядки.
Замораживание источника питания. Если разряженный аккумулятор хранить на морозе, плотность электролита уменьшается, доля воды в растворе замерзает. Лед способен разрушить не только банки, но и корпус изделия.
Жидкость мутнеет после глубокого разряда. Например, вы на несколько дней оставили автомобиль в гараже со включенными фарами головного света. Шанс восстановления есть, но батарею придется долго заряжать малыми токами.

Замена мутной жидкости

Что делать с мутным электролитом, если зарядка не дала результата:

Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
Купите в магазине новый электролит плотностью 1,31–1,34 г/см³ и приготовьте рабочую жидкость, доведя плотность до 1,27–1,29 г/см³ путем добавления небольшого количества дистиллята.
Залейте электролитический раствор в секции батареи и поставьте ее на зарядку током 2 А, периодически замеряя напряжение. На момент измерения автоматическое зарядное устройство необходимо отключать от электросети.

По окончании зарядки не забудьте проконтролировать плотность раствора и его уровень. Жидкость должна полностью покрывать пластины каждой секции, а плотность – остаться на уровне 1,27–1,29 г/см³. Если через несколько часов показатель изменится в меньшую сторону (без подключения нагрузки), аккумуляторную батарею придется заменить.

autochainik.ru

При зарядке аккумулятора помутнел электролит: как решить проблему

Электролит — основной элемент в устройстве аккумулятора. Жидкость выполняет функцию накопления энергии. Без смеси устройство не будет функционировать. Состояние электролита способно рассказать о степени изношенности батареи. Если поломки отсутствуют, то субстанция чистая, прозрачного цвета. Если при зарядке аккумулятора помутнел электролит, то это плохой знак. Это говорит о поломке АКБ (аккумуляторной батареи).

Редко когда удается спасти АКБ, если цвет электролита черный. Однако несколько способов существует.

Каким должен быть «здоровый» электролит

Как написано выше, аккумуляторная батарея в хорошем состоянии имеет чистую, прозрачную рабочую жидкость.

Никакие темные участки, затемнения не допускаются.
Работающий раствор — это смесь из серной кислоты и дистиллированной воды. Оба компонента имеют прозрачный цвет. Соответственно, правильный работающий раствор такой же. В другом случае батарея уже в плохом состоянии или неисправна.
Если при зарядке аккумулятора помутнела рабочая субстанция, то это, как и в случае с почернением, серьезные проблемы. Помутнения иногда появляются в определенных банках. Не обязательно во всех.
Мутный электролит в аккумуляторе при зарядке
Если электролит приобрел мутный цвет, нужно диагностировать причину.
Причина, почему в автомобильном аккумуляторе мутный электролит, чаще всего одна. Проявляется в тех батареях, которые за время эксплуатации не обслуживаются, не проверяется.
Случается, что автовладелец постоянно обслуживает АКБ, но рабочая смесь все равно чернеет. Тогда причин почернения электролита в аккумуляторе больше. Бывают как серьезные, так незначительные причины.
Незначительные причины:
Самое обычное загрязнение раствора. Такие случаи — редкость, но иногда такое происходит. Чтобы избежать попадания грязи в банку, рекомендуется время от времени обслуживать АКБ.
Электролит — это смесь из серной кислоты и дистиллята, то есть дистиллированной воды. Однако некоторые люди, не знающие об этом, заливают туда простую воду из-под крана или любую другую воду. При разряде АКБ в банке появляются примеси. Они являются причиной помутнения. Вывод такой: в банках допускается только дистиллированная жидкость.
Дешевая, некачественная субстанция. Некоторые недобросовестные производители делают вещество из неочищенных материалов. Зачастую их продукция стоит гораздо меньше в отличие от изделий компаний-конкурентов.
Эти проблемы незначительны. Чтобы избежать их, будьте внимательными, выбирайте только качественные батареи.
Серьезные причины:
Перегрев аккумуляторной батареи часто приводит к поломке. Это происходит чаще всего при перезарядке АКБ. Даже незначительный перегрев на несколько градусов бывает причиной того, почему почернел, помутнел электролит в аккумуляторе. Суть в том, что при температуре 38 градусов и выше цвет жидкости значительно изменяется, потому что высокая температура запускает процесс сульфитации пластин. Процесс не мгновенный, но наносит непоправимый вред батарее.
Глубокий разряд аккумулятора, так же как в предыдущем случае, провоцирует разрушение пластин, изменяя цвет рабочей смеси.
Заморозка батареи. Это происходит часто. Главной причиной этого является глубокая разрядка. Суть в том, что плотность серной кислоты значительно снижается, а вода замерзает. Внутри образуется лед, который и разрушает пластины. Иногда повреждается корпус АКБ.
Если подумать, то все серьезные причины объединяет одно явление — повреждение пластин. Это очень серьезно. При их осыпании выделяется смесь изотопов или свинец. Это радиоактивный элемент.
При выделении осадок окрашивает рабочее вещество в черный цвет, провоцируя выпадение осадков, делающих жидкость мутной. Если владелец не заглядывал время от времени в аккумулятор, то АКБ не обслуженная, а если почернели определенные банки, то проблема в пластинах.
Кстати, еще одна причина разрушения пластин — механическое воздействие.
Как решить проблему
Прежде всего осматривается раствор во всех банках. Субстанция бывает черной, мутной или даже серой.
Следующий шаг — определение, в каких банках проблема — во всех или в определенных. После диагностики решается сама проблема.
Раствор помутнел во всех банках
Существуют две причины. Первая — использование некачественного раствора. Чтобы решить проблему, нужно всего лишь заменить жидкость на качественную. Для этого вылейте старую, залейте новую рабочую жидкость.
Если проблема не решилась, то виновата вторая причина — не дистиллированная вода.
Раствор снова заменяется, только с использованием дистиллята.
Раствор серого цвета во всех банках
Самая частая причина — глубокая разрядка. Серый цвет — признак выпадения осадков в виде кристаллов солей. Если после зарядки раствор не стал чистым, прозрачным, то нужно его заменить на новый.
Электролит помутнел, почернел в определенных банках
Если жидкость стала черного цвета в одной банке, а с остальными все хорошо, то проблема решается манипулированием только с поврежденной.
Сначала диагностируется точная проблема. Для этого желательно с помощью тестера узнать, какое напряжение выдает эта баночка. Допустимое напряжение — 2—2,1 В. Часто при таких симптомах напряжение либо слабое, либо полностью отсутствует.
Это означает одно — повреждение и осыпание пластин. Причины, почему это происходит, описаны выше.
Цвет меняется из-за выпадения свинца. Свинец придает веществу черный цвет. В этом случае уже мало что поможет. Придется идти в магазин и покупать новый аккумулятор.
Вредные советы
В интернете полно советчиков, которые дают нелепые решения проблем, и гуляет несколько мифов. Ни в коем случае нельзя их придерживаться, потому что такие советы способны добить АКБ.
Вот некоторые из них:
Использовать снег вместо дистиллята. Снег не является дистиллированной водой. Добавление его в электролит вызывает поломку.
При выпадении осадков свинца вылейте электролит, промойте банку водой и залейте новое вещество. Это практиковалось в прошлом веке. Современные банки АКБ имеют плотно расположенные электроды, на которых натянуты пакеты-отделители. Из таких баночек откачать жидкость с осадком свинца невозможно. Кусочки не пройдут через электроды.
Некоторые сайты продают так называемые модификаторы. По заявлению производителей, средства с легкостью очищают электролит, и продлевают жизнь батареи. Но эти аппараты — то же самое, что и технологии, уменьшающие расход топлива. Они не работают.
Вывод
Мораль такая, что если раствор мутный или серый во всех баночках, то АКБ лечится. Для этого воспользуйтесь советами, описанными выше. Однако если почернела одна баночка, то, скорее всего, придется купить новую АКБ.
При выявлении поломки желательно обратиться к опытному мастеру, который сможет правильно провести диагностику и решить проблему.
3batareiki.ru
что делать с черным или мутным электролитом
Электролит является основным компонентом в устройстве автомобильного аккумулятора, позволяя батарее накапливать и удерживать электрический заряд. При этом цвет электролита в аккумуляторе является индикатором состояния этой жидкости, одновременно позволяя произвести диагностику АКБ.
В норме электролит в секциях (так называемых «банках») прозрачный и чистый, что указывает на нормальную работу батареи и отсутствие проблем с зарядкой от генератора или внешнего зарядного устройства. Если же электролит в аккумуляторе черного цвета или при зарядке аккумулятора мутнеет электролит, тогда это указывает на то, что АКБ будет работать некорректно или вышла из строя.
Однако в ряде случаев удается восстановить работоспособность батареи. Для этого нужно знать, что делать, если электролит в аккумуляторе потемнел. Далее мы рассмотрим, почему в аккумуляторе мутный электролит или жидкость изменяет свой цвет на черный. Также отдельное внимание будет уделено вопросу, каким образом можно вернуть такую батарею к жизни.
Содержание статьи
Грязный электролит в аккумуляторе или жидкость почернела: основные причины
Начнем с того, что электролит фактически является смесью дистиллированной воды и серной кислоты. В новых АКБ изначально такая смесь должна быть светлой и прозрачной, так как в ней нет никаких красителей, присадок и других сторонних добавок.
Если аккумуляторная батарея находится в исправном состоянии, правильно заряжается и эксплуатируется, тогда никаких изменений цвета или помутнений не возникает. В тех случаях, когда в аккумуляторе мутный электролит в одной банке, тогда неисправности появились только в одной секции. Если же изменения замечены сразу во всех секциях, тогда проблема затронула всю батарею.
Добавим, что обычно почернение электролита можно наблюдать в необслуживаемых аккумуляторах после вскрытия корпуса. Это не удивительно, так как батареи указанного типа рассчитаны на определенный срок службы, после чего производится их замена. Другими словами, владелец не имеет доступа к электролиту, то есть нет возможности менять жидкость в банках, измерять плотность электролита в АКБ, доливать воду или сам электролит и т.п.
Еще отметим, что некоторые водители самостоятельно высверливают отверстия в корпусе необслуживаемых батарей для получения доступа к секциям. Обратите внимание, производить такие манипуляции без крайней необходимости не рекомендуется, так как далее потребуется надежно загерметизировать отверстия.
Что касается обслуживаемых батарей, они конструктивно имеют специальные заливные пробки. Для тех, кто намерен самостоятельно обслуживать АКБ, это является преимуществом, так как правильный подход позволяет существенно продлить срок службы изделия.
Итак, рассмотрим список наиболее частых причин, по которым почернел электролит, цвет стал серым, произошло помутнение:
В некоторых случаях, особенно если батарея старая и требует постоянного обслуживания, внутрь секций может попасть грязь. Попадание грязи происходит тогда, когда пробки растрескались, резьба для их завинчивания в корпусе и на самих пробках изношена и т.д.
Использование обычной воды вместо дистиллированной или приобретение дистиллированной воды низкого качества приводит к активному образованию различных отложений во время заряда АКБ. Дело в том, что помутнение или изменение цвета электролита происходит благодаря наличию всевозможных примесей.
Также внимание стоит уделить и самому электролиту, который может оказаться низкого качества. По этой причине рекомендуется приобретать электролит в проверенных местах, останавливать свой выбор на известных производителях.
Отметим, что во всех вышеперечисленных случаях проблему можно решить путем замены почерневшей или помутневшей жидкости на свежую. Другими словами, будет достаточно заменить электролит в аккумуляторе и зарядить АКБ с учетом всех требований и рекомендаций по замене и зарядке. После этого батарею можно использовать дальше.
Теперь давайте взглянем на более серьезные причины, которые могут быстро вывести батарею из строя, если водитель своевременно не примет меры.
Аккумулятор испытывает перезаряд, происходит перегрев батареи. Как правило, избыточный нагрев становится частой причиной того, что электролит начинает менять свой цвет. С учетом того, что батарея на многих авто находится в подкапотном пространстве и заметно нагревается, любые сбои в работе реле-регулятора или другие отклонения в работе генератора, а также возможные неисправности или неправильно выставленные параметры на внешнем ЗУ, могут вызвать почернение жидкости внутри корпуса АКБ.
Более того, перезаряд активно воздействует на пластины внутри батареи, происходит их разрушение. Ситуация осложняется тем, что перезарядка вызывает сильный нагрев пластин, тем самым повышая и температуру электролита.
Не менее пагубно на аккумулятор воздействует и сильный разряд АКБ. В случае глубокого критического разряда также происходит разрушение и осыпание пластин, параллельно изменяется цвет электролита.
Еще добавим, что если аккумулятор замерз при снижении температуры, тогда это может указывать на значительное снижение плотности электролита и глубоком разряде батареи. Дело в том, что когда плотность кислоты в банках падает, увеличивается количество воды, которая на морозе попросту замерзает. Образование льда внутри АКБ часто механически повреждает пластины и сам корпус. По этой причине после разморозки аккумулятора можно наблюдать мутный электролит.
Кстати, помутнение в результате осыпания пластин и есть признак их разрушения. Если проще, осыпается свинец, который делает жидкость мутной, производит окрашивание электролита в серый или черный цвет. Не трудно догадаться, что в ситуации, когда одна банка в аккумуляторе имеет черный электролит, причина в пластинах этой секции. Далее нужно разобраться, что к этому привело, начиная от перезаряда или недозаряда и заканчивая повреждениями, которые возникли от ударов, вибраций и т.п.
Отметим, что в подкапотном пространстве или другом месте, которое предназначено для установки АКБ (на некоторых авто производители конструктивно размещают батарею в багажнике или переносят в салон автомобиля), аккумулятор следует правильно устанавливать на специальную площадку и надежно затягивать крепежные элементы.
Это позволяет предотвратить смещение батареи во время активных разгонов и торможения, избежать ударов корпуса АКБ о стенки площадки и т.п. Другими словами, от того, как закреплен аккумулятор, также зависит сохранность его корпуса и пластин.
Темный электролит в аккумуляторе: что делать в этом случае
Прежде всего, необходимо визуально оценить состояние электролита, то есть какой цвет имеет жидкость (серая, черная или просто мутная). Далее нужно обратить внимание на то, произошло ли изменение цвета в одной банке, в нескольких или сразу во всех.
Теперь давайте рассмторим ситуацию, когда обнаружен черный электролит в аккумуляторе, что делать в случае помутнения или изменения цвета жидкости на серый и т.п. Прежде всего, мутный электролит во всех без исключения секциях может указывать на то, что ранее была использована некачественная вода или кислота. В этом случае поможет замена электролита.
Для этого нужно слить старый электролит из АКБ, после чего залить свежий раствор. Если дальнейшего потемнения или помутнения в процессе эксплуатации не наблюдается, тогда это значит, что указанные действия помогли сохранить батарею в нормальном состоянии.
Серый цвет электролита во всех банках АКБ говорит о том, что такую батарею нужно для начала попробовать зарядить, так как произошла кристаллизация солей серной кислоты. К этому приводит сильный разряд аккумулятора. Если заряд не помог, тогда можно попробовать промыть банки и заменить электролит, после чего циклично заряжать аккумулятор слабыми токами, чередуя заряд-разряд.
Значительное помутнение и почернение электролита в одной секции является поводом к замене электролита только в ней. В самом начале нужно промерить напряжение в этой банке. Показания на отметке около 2.1 В являются свидетельством того, что еще есть шанс восстановить АКБ.
Если же напряжения нет или показатель на банке минимальный (не превышает 0.5 В), а общее напряжение на клеммах аккумулятора около 10.5 В, тогда высока вероятность полного осыпания банки. Другими словами, свинец с пластин окрасил электролит в черный цвет, выпав в осадок.
Проблема заключается в том, что осадок свинца вызывает замыкание пластин. Получается, секция не рабочая, на ней нет напряжения. В этом случае можно попробовать поменять электролит, но лучше сразу готовиться к замене аккумулятора.
Важно учитывать, что масштабное осыпание пластин не позволит вернуть необходимую работоспособность батареи даже с учетом заправки свежего электролита. Данное утверждение справедливо как применительно к одной нерабочей секции, так и к общему разрушению пластин во всех банках аккумулятора.
Подведем итоги
Как видно, мутный или серый электролит не всегда является признаком окончательного выхода из строя аккумулятора без возможности его восстановления. В этом случае нужно комплексно подойти к вопросу обслуживания, то есть промыть секции, залить свежий электролит по уровню, откорректировать плотность. Далее нужно правильно зарядить АКБ.
Если же отмечено почернение электролита в одной или нескольких банках, а также напряжение низкое или отсутствует, тогда это говорит об активном осыпании пластин. По ряду причин лучше не тратить время на попытки восстановления такой батареи, так как даже в случае достижения положительных результатов нет никакой уверенности в том, что устройство будет дальше нормально работать продолжительный срок (особенно в условиях низких температур).
Получается, если серый электролит еще не так критичен, черный электролит в банках уже является весомым основанием, чтобы сдать имеющуюся батарею в утиль и приобрести новый аккумулятор. Также отметим, что если имеются проблемы с генератором в самом автомобиле или при постановке на зарядку от ЗУ батарея заряжается неправильно, тогда новая АКБ достаточно быстро выйдет из строя.
Читайте также
krutimotor.ru
Мутный электролит в аккумуляторе: причины и решение проблемы
Для работы аккумуляторной батареи, в ее резервуаре обязательно должен быть электролитный раствор. Он обеспечивает проводимость заряда, а также отвечает за бесперебойную работу устройства. По состоянию раствора также можно судить о функционале батареи, поэтому любому автолюбителю необходимо знать, что означает мутный электролит в аккумуляторе.
Причины помутнения раствора
Электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты. Такая среда обеспечивает идеальное прохождение разряда. В новой и исправной батарее не должно быть никаких примесей и помутнения, ведь это свидетельствует о заводском браке. В случае если вы увидели темный электролит в аккумуляторе, которым уже пользовались, причин этому может быть несколько.
Что влияет на чистоту раствора:
Самая простая и вместе с тем маловероятная причина — попадание внутрь грязи. Это может происходить при неквалифицированном обслуживании, либо разгерметизации емкости, что повлечет за собой целый ряд других проблем.

Долив в аккумулятор неподходящей жидкости. Необходимо использовать исключительно дистиллированную воду, обычная водопроводная не подойдет. Со временем в ней будет образовываться налет, что нарушит чистоту раствора. Помимо этого, необходимо убедится в качестве приобретенной жидкости и уж тем более не использовать подручные средства в виде минералки или снега.

Выход из строя необслуживаемой батареи. Чаще всего темнеет электролит в аккумуляторе именно по этой причине. Дело в том, что такие устройства рассчитаны на определенный срок службы, поэтому при отработке могут «сигналить» мутным электролитом, даже еще продолжая некоторое время работать. С заменой затягивать не стоит, ведь помимо потемнения раствора могут нарушиться и основные функции устройства.

Перемерзание электролитного раствора. Несмотря на то, что жидкость в аккумуляторе имеет низкую точку замерзания, на сильном морозе может случиться и это. Появление льда внутри батареи может повредить внутреннюю поверхность корпуса и пластины, что также может проявиться в виде осадка и помутнения.

Если при зарядке аккумулятора электролит потемнел, возможно, речь идет о перегреве АКБ. Сильный нагрев батареи, особенно в летнее время, губительно сказывается на ее дальнейшей работе. Уже при 37-40 градусах жидкость может потемнеть и дать осадок, поэтому следует избегать перезарядки аккумулятора и превышении рекомендованного периода зарядки.

Аккумулятор сильно «сел». Такие состояния также губительны для нормальной работы батареи. Не стоит допускать полного разряда, ведь в этом случае электролит также может изменить прозрачность.

Значение имеет также и то, в каких объемах произошло потемнение раствора. Если речь идет об одной секции, проблему решить довольно просто. В случае если раствор потемнел сразу во всех отсеках, также будут наблюдаться сбои в работе, либо полный отказ АКБ.
Что делать если помутнел электролит в аккумуляторе
В такой ситуации необходимо четко сформулировать тактику дальнейших действий. К сожалению, опыт бывалых автомобилистов в современных моделях неприменим. Именно поэтому трудоемкий процесс слива аккумуляторов, промывка и заправка свежим электролитом не принесет должного эффекта. В этом случае накипь и осадок может скапливаться между поверхностями внутренних пластин, впоследствии вступая в реакцию с работающими элементами. В зависимости от того, какой цвет имеет раствор, можно выделить несколько правил устранения этой ситуации.
Что необходимо сделать:
Мутный раствор во всех секция АКБ означает использование некачественного электролита. В такой ситуации самым правильным будет выкачка жидкости и ее полное обновление. В необслуживаемых АКБ сделать это будет невозможным. Даже если по совету бывалых автовладельцев, просверлить отверстие и провести манипуляцию, обеспечить дальнейшую герметизацию батареи будет намного сложней.

Серый раствор во всех секциях может появляться при разрядке батареи. Происходит это при кристаллизации соляной кислоты и выпадению сульфатов. Если после подзарядки жидкость снова стала прозрачной, проблема решена.

Черный раствор электролита свидетельствует о более серьезной проблеме — разрушению пластин. Сняв показатели напряжения можно в этом окончательно убедиться. Если почернела только одна секция — ее необходимо заменить. Если проблема коснулась всех отделений АКБ, придется приобрести новый. «Реанимационные» методы обычно не имеют большого успеха и продляют жизнь батареи на непродолжительный период.

В качестве профилактики потемнения раствора электролита необходимо следовать несложным правилам эксплуатации АКБ.
Можно сформулировать несколько тезисов:
Батарея нуждается в бережной эксплуатации. Не стоит допускать перезарядки и полного разряда АКБ. Также нельзя использовать самодельные и некачественные зарядные устройства, которые больше «калечат» аккумулятор, воздействуя высокими температурами и напряжением.

Все секции должны быть надежно закреплены, чтобы избежать травмирования внутренних пластин во время разгона и торможения.

Для дозаливки обслуживаемых АКБ обязательно использовать дистиллированную воду хорошего качества. Все другие жидкости, а также сомнительные по составу растворы не подойдут.

Своевременная замена необслуживаемых АКБ. После окончания срока службы и потемнения электролитного раствора, такие батареи обязательно необходимо заменить.

Неисправности аккумуляторной батареи в авто случаются не так уж и часто. Наиболее распространенным «симптомом» неполадок считается помутнение электролитного раствора. Чаще всего это происходит при неправильном обслуживании и использовании некачественного электролита. К другим причинам можно отнести неправильный режим подзарядки, либо перегрев батареи. Почему при зарядке аккумулятора электролит мутнеет и как исправить ситуацию, расскажет наша информация.
rulikoleso.ru
Почему мутнеет электролит в аккумуляторе и как это исправить
Автомобильные аккумуляторы имеют установленный производителями эксплуатационный ресурс. При правильном использовании батареи удаётся даже превосходить отмеренный на заводе срок. Также может происходить преждевременный выход из строя автомобильного источника питания.
Выявить проблемы можно по косвенным признакам, одним из которых является помутнение электролита.
Основные причины, по которым почёрнел электролит
Опытные автомобилисты знают, что АКБ заполнена прозрачной жидкостью, являющейся смесью дистиллированной воды и серной кислоты, соединенных в определенной пропорции. В каждой новой батареи раствор абсолютно прозрачный, ведь в его состав не входят какие-либо красители или химические присадки.
Разрушение пластин аккумуляторных батарей
При правильной эксплуатации и в исправном состоянии продолжит быть немутный рабочий электролит в банках аккумулятора, а причинами потери прозрачности могут быть различные факторы. При этом важно обратить внимание, когда проявляются негативные факторы, от которых электролит потемнел. Это может случиться не во всех банках одновременно, а лишь в одной из рабочих ёмкостей.
Важно! Нередко можно наблюдать, что в необслуживаемых АКБ водный раствор кислоты помутнел из-за вскрытия корпуса.
В таком случае нет ничего необычного, ведь электроприбор рассчитан на определённый срок использования, а по истечении ресурса проводится его полная замена, а не восстановление эксплуатационных характеристик. Фактически у владельца отсутствуют возможности влияния на состав раствора.
У пользователей необслуживаемыми устройствами иногда мутнеет жидкий состав, если владельцы высверливают отверстия в каких-либо банках, а затем плохо герметизируют их. Поступать таким образом без крайней необходимости не стоит, так как сторонние вмешательства обычно не приводят к позитивному результату.
В обслуживаемом аккумуляторе можно реже встретить мутный электролит, так как причина кроется в регулярном мониторинге жидкости пользователями. Отвинтив пробку, автовладелец в любой момент может проконтролировать состояние и провести своевременно необходимые мероприятия.
К популярным причинам замутнения жидкости в АКБ относят:
Для старых батарей с длительным сроком пользования популярной причиной загрязнения является проникновение внутрь емкости мелкого мусора, грязи. Это происходит из-за износа пробок или недозавинчивания резьбы, а также по причине самораскручивания.
При зарядке аккумулятора жидкость может внутри закипать и выпариваться. Тогда владелец доливает воду. Если она не дистиллированная, то имеющиеся в ней соли способны приводить к отложениям во время последующей зарядки. Далее примеси дают помутнение.
Не стоит применять готовые электролиты низкого качества в неизвестных местах. Даже при небольшом сроке эксплуатации состав может потерять прозрачность и быстро выйти из строя.
Решить проблему с замутневшей жидкостью можно путем ее полной замены на свежую. При этом необходимо соблюдать пропорции при самостоятельном ее приготовлении. После смены состава батарея пригодна для дальнейшего пользования.
Если не предпринимать профилактических действий, то будет происходить перезаряд АКБ и дальнейший перегрев. Избыточная температура вынудит раствор менять цвет на более темный оттенок. Отклонения в работе бортового источника питания отразятся на работоспособности генератора, реле-регулятора, внешнем зарядном устройстве. Также состав способен негативно влиять на встроенные пластины внутри корпуса, что приведет к дальнейшему их разрушению.
Проверяем электролит для замены
Изменение цвета происходит по причине разрушения и раскалывания пластин. Это случается от значительного разряда АКБ. При этом меняется цвет жидкости.
Снижение плотности сказывается на возможности замерзания состава при пониженных температурах. Увеличение таким образом количества воды в составе способно привести при замерзании к механическому разрушению стенок банок и корпуса в целом.
Важно! Чёрный цвет электролита – частая причина обрушающихся свинцовых пластин внутри корпуса.
Что делать, если помутнел электролит в аккумуляторе
Дальнейшие действия автомобилиста зависят от того, в каком состоянии находится электролит. Цвета жидкости говорят о зачастую о причинах. Также необходимо учесть, в одной ли банке произошли изменения или в нескольких емкостях потемнел состав электролита штатного аккумулятора.
Доливаем новый электролит в аккумулятор
Что делать, когда выявили чёрную жидкость? Она возникает из-за некачественного дистиллята. Значит во время долива автомобилист применял дешевый или неправильный состав. Придется полностью его менять.
Сливаем грязный состав из банок АКБ аккуратно, а затем вливаем новый раствор, не забывая пользоваться индивидуальными защитными средствами. Когда при последующей эксплуатации и проверках не выявляется помутнение, то это – признак правильности проведенных профилактических мероприятий.
Если у аккумулятора замечаем синеватый мутный состав электролита, то в таком случае произошла кристаллизация серной кислоты. Для начала проводим дозаряд АКБ, ведь посинение – признак активной разрядки батареи. Мероприятия могут не помочь, поэтому проводим смену электролита, который потемнел в аккумуляторе, а после залива новой жидкости используем методику зарядки слабыми токами, чередуя заряд-разряд.
Выявить чёрную жидкость (загрязненный электролит) автомобилисты могут не во всех банках аккумулятора, а лишь в одной из них. Потребуется в ней замерить напряжение. Оптимальным должно быть значение 2,1 В. Если удаётся достигнуть номинала, то получится спасти всю батарею.
Когда выявлено в проблемной емкости напряжение, не превышающее полвольта, а при этом у всей АКБ оно не превышает 10,5 В, то это – свидетельство посыпавшихся пластин. Свинец выпадает в осадок и окрашивает в темный цвет жидкость.
Основной проблемой раскрошившихся пластин является электрическое замыкание. Секция перестает работать, так как не дает напряжения. В этом случае вряд ли удастся восстановить изделие к работе, придется его заменить полностью.
Заключение
Не всегда мутный электролит является приговором для батареи в автомобиле. Во многих случаях помогает своевременная смена жидкости. Проблему вряд ли удастся решить, если начался процесс разрушения пластин. В этом случае необходимо готовиться к покупке нового АКБ.
drivertip.ru
Мутный электролит в аккумуляторе: Причины и Что делать
Об исправности аккумулятора можно судить не только по уровню напряжения на его клеммах, но и по цвету электролита в банках. Конечно, такую диагностику можно выполнить только при наличии обслуживаемой модели АКБ. Если вы счастливый обладатель такого аккумулятора, то в случае своевременного обнаружения проблемы спасете батарею.
Какого цвета должен быть электролит
Прежде чем приступить к выявлению неисправности необходимо узнать какого цвета должна быть эталонная смесь серной кислоты и дистиллированной воды, используемая в современных аккумуляторных батареях. Как известно, вода является прозрачной жидкостью, концентрированная серная кислота также не имеет цвета и запаха.
При смешивании кислоты с водой образуется бесцветная жидкость, поэтому если происходит окрашивание этой смеси во время эксплуатации батареи, то причиной этому явлению являются вещества входящие в состав внутренних пластин.
Причины, по которым темнеет электролит
Причин, по которым происходит окрашивание кислотной жидкости в тёмные оттенки, может быть несколько. Наиболее часто к изменению цвета смеси приводят следующие поломки:
Разрушение заливной пробки, неплотное её закручивание или другого вида не герметичность корпуса. Изменение цвета электролита в этом случае обусловлено попаданием внутрь батареи грязи, смазки или охлаждающей жидкости.
Добавление в аккумулятор некачественной дистиллированной воды. Чтобы восстановить уровень в обслуживаемой батарее, во время эксплуатации в летнее время, водителю приходится довольно часто доливать воду в банки аккумулятора, поэтому вместо дистиллированной воды, по ошибке, может быть залита вода из-под крана. Также подобная ситуация может произойти при обслуживании батареи начинающим водителем. От приобретения некачественной смеси серной кислоты и воды в магазине тоже никто не застрахован.
Покупка некачественной АКБ, а если аккумулятор поставлялся в сухозаряженном состоянии, то неудовлетворительного качества кислотной смеси. В любом случае, приобретать такой товар лучше в проверенных местах.
Сильный перегрев батареи во время зарядки также может привести к изменению цвета электролита. Причиной возникновения перезаряда батареи могут быть различными, но обычно это неисправность реле-регулятора либо зарядного устройства работающего от электрической сети. Неправильный уровень зарядного тока, а также слишком длительная зарядка.
Глубокий разряд батареи тоже приводит к изменению цвета кислотной смеси. Чтобы исключить вероятность возникновения сильного разряда, необходимо внимательно следить за отсутствием включенных потребителей электроэнергии, когда автомобиль находится на стоянке.
Зная основные причины изменения цвета жидкости, можно попытаться предупредить возникновение неисправности батареи.
Что делать если мутный электролит
Если профилактика поломки не принесла желаемого результата и электролит в одной банке или во всех значительно помутнел, то в зависимости от цвета жидкости выполняются определённые действия для восстановления работоспособности АКБ.
Электролит серого цвета
Если кислотная смесь приобрела серый оттенок, то наиболее вероятной причиной изменения цвета жидкости является сильный разряд аккумулятора. Для восстановления работоспособность батареи рекомендуется аккуратно слить электролит и залить новую кислотно-водную жидкость.
После чего произвести циклический заряд аккумулятора, рекомендованным заводом-изготовителем напряжением и током.
Мутный электролит
Если электролит стал мутным, то наиболее вероятной причиной является использование некачественной кислотной смеси или в банку по ошибке была залита обычная водопроводная вода. Если изменение цвета наблюдается во всех банках, то возможно была приобретена некачественная АКБ.
Во многих случаях, при наличии мутного электролита в банках полностью восстановить работоспособность батареи удаётся в результате замены кислотной смеси и полного заряда аккумулятора.
Коричневый электролит
Коричневый цвет электролит приобретает при сильном перезаряде батареи. Также такое изменение может наблюдаться при сильно оголённых пластинах во время стандартной зарядки аккумулятора.
Если оттенок кислотной жидкости имеет не слишком насыщенный цвет, то после добавления необходимого количества кислотной смеси в проблемные банки, удаётся практически полностью восстановить работоспособность АКБ. Если коричневый цвет более тёмный, то потребуется заменить электролит на новый и снова зарядить батарею.
Чёрный электролит в аккумуляторе
Если кислотная жидкость внутри банок приобрела чёрный цвет, то, скорее всего, АКБ нужно будет заменить. Электролит становится чёрным, когда пластины разрушаются, и на дно банок осыпается свинец, который и окрашивает жидкость в тёмный цвет.
Если такой признак неисправности АКБ наблюдается только в одной банке, то можно попытаться заменить в ней электролит. В этом случае возможно частичное восстановление работоспособности элемента электрического тока, но только при условии отсутствия короткого замыкания между пластинами.
Почему появляется мутный электролит при зарядке
Если электролит потемнел во время зарядки, то практически всегда причиной изменения цвета жидкости является неправильно выставленное значение уровня тока на зарядном устройстве. Аккумуляторы для легковых автомобилей рекомендуется заряжать током не более 10 процентов от номинальной ёмкости устройства.
Заряжать батарею следует в течение 10 часов, поэтому к помутнению кислотной жидкости может привести и оставление подключённого ЗУ на более длительный промежуток времени.
Остались вопросы по мутному электролиту или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.
istochnikipitaniy.ru
Почему в аккумуляторе мутный электролит?
Электролит представляет собой смесь раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Этот компонент является одним из самых важных, участвующих в работе аккумулятора автомобиля.
В хорошо работающем аккумуляторе электролит должен быть прозрачным, без наличия каких-либо примесей. Именно поэтому очень важно при его приготовлении использовать только чистые химические компоненты и приборы.
Причины, по которым электролит имеет мутный цвет
В некоторых случаях прозрачный электролит начинает приобретать мутный оттенок. Почему же это происходит и как можно устранить связанные с этим проблемы?
Электролит может приобретать мутный цвет по следующим причинам:
Попадание грязи в АКБ. Это является самой распространенной причиной потемнения смеси;
Доливание воды с посторонними примесями. Иногда вода может содержать высокое содержание хлора или железа, которые влияют на внешний вид раствора;
Применение некачественного электролита. Чаще всего такая проблема возникает при самостоятельной доливке раствора не высокого качества;
Перезаряд аккумулятора. В этом случае изменение цвета может происходить из –за попадания частей намазки с электродов в электролит. Главная причина перезаряда — неисправный генератор, а также зарядка некачественными зарядными устройствами, плохая работа реле – регулятора «таблетка» или постоянная эксплуатация аккумулятора, поскольку в таком режиме он не успевает охлаждаться;
Повышение температуры. Данная проблема актуальна летом, так как при сильной жаре электролит может сильно нагреваться. Катастрофической для него считается температура более 35-37 градусов, при которой наиболее сильно активизируются процессы, приводящие к износу электродов;
Замена дистиллированной воды водопроводной. Водопроводная вода содержит примеси и металлы, из-за которых электроды быстрее выходят из строя;
Постоянно разряженный аккумулятор. По этой причине понижается плотность вещества, он меняет вид, и энергетические характеристики аккумуляторной батареи сильно снижаются;
Размораживание аккумулятора. Данная проблема характерна в зимний период, когда после сильного замерзания, в процессе размораживания батареи лопается моноблок. Очень часто после оттаивания электролит начинает вытекать.
Как правило, одна или несколько из вышеперечисленных причин могут привести к изменению цвета электролита. Некоторые из них приводят к полному износу батареи, а иногда достаточно их устранить, чтобы придать раствору первоначальный цвет.
Как вернуть электролиту прозрачный цвет?
После выявления причины можно попытаться вернуть веществу первоначальный цвет, продлив тем самым службу аккумуляторной батареи. В некоторых случаях восстановление работы невозможно и придется покупать новую АКБ.
Сначала необходимо выявить, какой цвет приобрел раствор. Если раствор имеет серый или бурый оттенок, батарею необходимо дозарядить. Как правило, такой цвет имеет электролит, в составе которого находятся нерастворенные кристаллы сульфатов, которые, при должной зарядке, полностью растворяются и цвет снова становится прозрачным.
Темный оттенок, переходящий в черный цвет обычно сигнализирует о том, что почти все намазки с пластин осыпались и попали в раствор. В таком случае АКБ подлежит замене.
Если электролит немного потерял прозрачность, но в целом сохранил свой цвет, необходимо дать батареи постоять без заряда. Тогда лишние примеси осядут на дно и прозрачность восстановится. Обычно такая процедура лишь на время отстраняет замену аккумулятора, поскольку разрушающие процессы в растворе уже начались.
Замена мутного электролита в аккумуляторе
Иногда мутный электролит можно поменять, чтобы восстановить работу старого аккумулятора. Для этого необходимо:
Слить старый электролит;
Отчистить АКБ от пыли и грязи с помощью дистиллированной воды;
Убедиться, что после промывки корпус батареи стал абсолютно чистым и внутри не остались угольные крошки;
Отчистить электроды от наложений и солей;
Проверить плотность вновь заливаемого электролита. Плотность должна составить 1,28 г/с³ м;
Залить раствор через воронку;
Убедиться, что весь воздух вышел из корпуса аккумулятора;
Подождать, пока растворяться все присадочные вещества. Как правило, это занимает 2 дня;
Зарядить батарею. Заряжать ее следует циклами, заряжая и разряжая аккумулятор. Ток должен подаваться в районе 0,1 ампера.
Во время совершения последнего действия следует контролировать плотность. Процесс считается завершенным, если плотность держится в пределах нормы в течение 2 часов.
Таким образом, выявив причину, по которой электролит стал мутный, нормальную работу аккумулятора можно возобновит или продлить, а иногда, приобрести новый.
kiarioinfo.ru
Почему в аккумуляторе мутный электролит
16.12.2015
В исправном аккумуляторе электролит должен быть прозрачным. Мутным он становится из-за наличия посторонних примесей. Самая простая причина – попадание внутрь аккумулятора грязи.
Электролит может потерять прозрачность при доливании фальсифицированной дистиллированной воды либо обычной водопроводной с высоким содержанием хлора и железа. Потемнеет и при самостоятельной доливке электролита. Не рекомендуем доливать базарные «электролиты», так как их реальный состав, качество и плотность неизвестны.
Если все вышеперечисленное исключено, а электролит в батарее мутный, то основная причина наличия сторонних примесей — перезаряд. В случае перезаряда частички намазки с электродов осыпаются и попадают в электролит. Причиной перезаряда может стать:
— неисправный генератор или реле-регулятор «таблетка»;
— зарядка самодельными зарядными устройствами или дешевыми китайскими ЗУ, которые не столько заряжают батарею, сколько «кипятят» высокими напряжением и током;
— эксплуатация в режиме «такси», в котором аккумулятор не успевает разряжаться и происходит постоянный заряд заряженного АКБ.
Серый налет в электролите это нерастворенные кристаллы сульфатов, которые сигнализируют о необходимости ее дозарядить. В этом случае после полной зарядки батареи электролит возвращает свою прозрачность
Темный, бурый или красный оттенок электролита – означает, что большая часть намазок с пластин осыпалась и придется купить новую батарею.
Хотим предостеречь от слепого следования рекомендациям из интернета, которые приведут к печальным последствиям для вашей батареи! Вот некоторые «советы», которые повстречались нам:
«Снег – это дистиллированная вода и его можно добавлять в электролит». Снег точно не дистиллированная вода.
«Если электролит мутный, его нужно слить, аккумулятор промыть водой и залить новый, купленный на базаре» Замена электролита с промывкой аккумулятора практиковалась в 70-х с сурьмянистыми батареями. В современном кальциевом аккумуляторе с плотно расположенными электродами «одетыми» в пакеты-сепараторы откачать старый электролит вместе со шламом невозможно. Кусочки шлама застрянут между электродами и подготовят почву для последующего образования мостиков и коротких замыканий. Много нюансов с изготовлением нового электролита, образованием сульфата кальция на электродах при контакте с водой. Результат: потраченное время, деньги и нерабочий аккумулятор.
«Добавить модификатор, который очистит электролит и подарит новую жизнь батарее». Нашим автомобилистам хорошо уже известны нанотехнологии, чинящие старые двигатели и магнитные поля, экономящие топливо. А теперь и модификаторы (секретного химического состава), превращающие всего за 100 грн. старый АКБ в новый.
Мутный электролит это еще не смерть батареи, но верный признак того что аккумулятор требует срочной замены.
Обнаружив ухудшение прозрачности электролита, можно попробовать дать батарее отстоятся без заряда. Возможно, примеси осядут на дно. Но надеяться на надежную и долгую службу такого аккумулятора не стоит. В нем уже идут процессы окисления пластин, закрывается доступ электролита к активной массе, разрушаются намазки. В любую минуту может произойти короткое замыкание между пластинами из-за застрявших там кусочков намазки, что сделает невозможным эксплуатацию вашего авто. На практике мутным электролит наблюдается либо у некачественных батарей, либо у отслуживших свой срок службы «возрастных» АКБ.
Мутный электролит — сигнал владельцу о необходимости покупки нового аккумулятора!
www.akb-oil.com.ua
Почему электролит в аккумуляторе становится мутным: причины
Автомобильные аккумуляторы имеют установленный производителями эксплуатационный ресурс. При правильном использовании батареи удаётся даже превосходить отмеренный на заводе срок. Также может происходить преждевременный выход из строя автомобильного источника питания.
Выявить проблемы можно по косвенным признакам, одним из которых является помутнение электролита.
Основные причины, по которым почёрнел электролит
Опытные автомобилисты знают, что АКБ заполнена прозрачной жидкостью, являющейся смесью дистиллированной воды и серной кислоты, соединенных в определенной пропорции. В каждой новой батареи раствор абсолютно прозрачный, ведь в его состав не входят какие-либо красители или химические присадки.
Разрушение пластин аккумуляторных батарей
При правильной эксплуатации и в исправном состоянии продолжит быть немутный рабочий электролит в банках аккумулятора, а причинами потери прозрачности могут быть различные факторы. При этом важно обратить внимание, когда проявляются негативные факторы, от которых электролит потемнел. Это может случиться не во всех банках одновременно, а лишь в одной из рабочих ёмкостей.
Важно! Нередко можно наблюдать, что в необслуживаемых АКБ водный раствор кислоты помутнел из-за вскрытия корпуса.
В таком случае нет ничего необычного, ведь электроприбор рассчитан на определённый срок использования, а по истечении ресурса проводится его полная замена, а не восстановление эксплуатационных характеристик. Фактически у владельца отсутствуют возможности влияния на состав раствора.
У пользователей необслуживаемыми устройствами иногда мутнеет жидкий состав, если владельцы высверливают отверстия в каких-либо банках, а затем плохо герметизируют их. Поступать таким образом без крайней необходимости не стоит, так как сторонние вмешательства обычно не приводят к позитивному результату.
В обслуживаемом аккумуляторе можно реже встретить мутный электролит, так как причина кроется в регулярном мониторинге жидкости пользователями. Отвинтив пробку, автовладелец в любой момент может проконтролировать состояние и провести своевременно необходимые мероприятия.
К популярным причинам замутнения жидкости в АКБ относят:
Для старых батарей с длительным сроком пользования популярной причиной загрязнения является проникновение внутрь емкости мелкого мусора, грязи. Это происходит из-за износа пробок или недозавинчивания резьбы, а также по причине самораскручивания.
При зарядке аккумулятора жидкость может внутри закипать и выпариваться. Тогда владелец доливает воду. Если она не дистиллированная, то имеющиеся в ней соли способны приводить к отложениям во время последующей зарядки. Далее примеси дают помутнение.
Не стоит применять готовые электролиты низкого качества в неизвестных местах. Даже при небольшом сроке эксплуатации состав может потерять прозрачность и быстро выйти из строя.
Решить проблему с замутневшей жидкостью можно путем ее полной замены на свежую. При этом необходимо соблюдать пропорции при самостоятельном ее приготовлении. После смены состава батарея пригодна для дальнейшего пользования.
Если не предпринимать профилактических действий, то будет происходить перезаряд АКБ и дальнейший перегрев. Избыточная температура вынудит раствор менять цвет на более темный оттенок. Отклонения в работе бортового источника питания отразятся на работоспособности генератора, реле-регулятора, внешнем зарядном устройстве. Также состав способен негативно влиять на встроенные пластины внутри корпуса, что приведет к дальнейшему их разрушению.
Проверяем электролит для замены
Изменение цвета происходит по причине разрушения и раскалывания пластин. Это случается от значительного разряда АКБ. При этом меняется цвет жидкости.
Снижение плотности сказывается на возможности замерзания состава при пониженных температурах. Увеличение таким образом количества воды в составе способно привести при замерзании к механическому разрушению стенок банок и корпуса в целом.
Важно! Чёрный цвет электролита – частая причина обрушающихся свинцовых пластин внутри корпуса.
Что делать, если помутнел электролит в аккумуляторе
Дальнейшие действия автомобилиста зависят от того, в каком состоянии находится электролит. Цвета жидкости говорят о зачастую о причинах. Также необходимо учесть, в одной ли банке произошли изменения или в нескольких емкостях потемнел состав электролита штатного аккумулятора.
Доливаем новый электролит в аккумулятор
Что делать, когда выявили чёрную жидкость? Она возникает из-за некачественного дистиллята. Значит во время долива автомобилист применял дешевый или неправильный состав. Придется полностью его менять.
Сливаем грязный состав из банок АКБ аккуратно, а затем вливаем новый раствор, не забывая пользоваться индивидуальными защитными средствами. Когда при последующей эксплуатации и проверках не выявляется помутнение, то это – признак правильности проведенных профилактических мероприятий.
Если у аккумулятора замечаем синеватый мутный состав электролита, то в таком случае произошла кристаллизация серной кислоты. Для начала проводим дозаряд АКБ, ведь посинение – признак активной разрядки батареи. Мероприятия могут не помочь, поэтому проводим смену электролита, который потемнел в аккумуляторе, а после залива новой жидкости используем методику зарядки слабыми токами, чередуя заряд-разряд.
Выявить чёрную жидкость (загрязненный электролит) автомобилисты могут не во всех банках аккумулятора, а лишь в одной из них. Потребуется в ней замерить напряжение. Оптимальным должно быть значение 2,1 В. Если удаётся достигнуть номинала, то получится спасти всю батарею.
Когда выявлено в проблемной емкости напряжение, не превышающее полвольта, а при этом у всей АКБ оно не превышает 10,5 В, то это – свидетельство посыпавшихся пластин. Свинец выпадает в осадок и окрашивает в темный цвет жидкость.
Основной проблемой раскрошившихся пластин является электрическое замыкание. Секция перестает работать, так как не дает напряжения. В этом случае вряд ли удастся восстановить изделие к работе, придется его заменить полностью.
Заключение
Не всегда мутный электролит является приговором для батареи в автомобиле. Во многих случаях помогает своевременная смена жидкости. Проблему вряд ли удастся решить, если начался процесс разрушения пластин. В этом случае необходимо готовиться к покупке нового АКБ.
neauto.ru
Что делать, если электролит в АКБ становится мутным при зарядке
Исправная работа АКБ оказывает огромное влияние на функционирование всего автомобиля. Аккумулятор принимает непосредственное участие в запуске двигателя. Плюс питает разных потребителей, когда не работает мотор.
Потому автомобилист обязан следить за состоянием батареи. Делать это можно не только по напряжению на клеммах, но и исходя из цвета электролита. Последний может меняться с течением времени, а также способен изменять свой цвет в процессе зарядки.
Необходимо знать, каким электролит является в своём нормальном рабочем состоянии, почему может меняться его цвет и что делать в той или иной ситуации.
Понятие о качественном электролите
Прежде чем делать какие-то выводы о состоянии аккумулятора, нужно разобраться, какой цвет считается нормальным. Исходя уже из этого, станет ясно, действительно ли в АКБ есть проблемы.
В АКБ используется смесь на основе чистой дистиллированной воды и серной, но вовсе не соляной, кислоты, смешанных в определённых пропорциях.
Дистиллированная вода цвета и запаха вполне закономерно не имеет. У концентрированной подготовленной кислоты цвет также отсутствует, плюс имеется едва уловимый запах.
Смешивая эти компоненты, ситуация никак не меняется. Поэтому электролит в своём нормальном состоянии остаётся бесцветным, лишённым яркого запаха, жидкостью.
Если же в процессе обычной эксплуатации или во время зарядки аккумулятора окрас смеси меняется, это говорит о наличии тех или иных проблем. Необходимо понять, чем обусловлено изменение цвета и как устранить такую неисправность.
Причины изменений
Появление мутного электролита в аккумуляторе при зарядке, как и просто в процессе стандартной эксплуатации может быть обусловлено несколькими причинами.
Тут важно понимать, что заряжаться аккумулятор может естественным способом в процессе повседневной эксплуатации, то есть за счёт работающего генератора либо же при подключении зарядного устройства. В обоих представленных случаях актуально говорить о появлении тёмного или чёрного электролита в аккумуляторе при его зарядке.
Если говорить о том, почему в автомобильном аккумуляторе появляется нехарактерный мутный электролит, то тут следует выделить такие возможные причины.
Нарушение герметичности. Это может быть связано с нарушением целостности заливных пробок, с неправильным закручиванием, какими-то повреждениями корпуса. В итоге внутрь проникают загрязнения, смазочные материалы, жидкость охлаждения. Смешивание и приводит к изменению окраса.
Использование некачественной воды. Если электролит потемнел буквально сразу после добавления свежей дистиллированной воды и при зарядке аккумулятора это было установлено, тогда причина может крыться именно в некачественной воде. Некоторые автомобилисты с целью экономии либо по причине отсутствия альтернативы, вместо дистиллята особо экономные водители заливают обычную водопроводную. Хотя и некоторые продавцы реализуют более воду из-под крана под видом дистиллята. Нельзя исключить и вариант с покупкой некачественного электролита.
Покупка АКБ низкого качества. Это может оказаться банальная подделка, батарея, которая пролежала на складе не менее 6-12 месяцев. Даже если дата производства свежая, но правила хранения не соблюдались, после начала эксплуатации такой АКБ жидкость внутри может потемнеть.
Перегрев АКБ в процессе зарядки. Основная причина, почему в аккумуляторе может появиться чёрный электролит именно при зарядке, связана с нарушением правил восстановления заряда. Возник сильный перегрев, что и спровоцировало соответствующие изменения.
Сильный разряд. Его ещё называют глубоким. Может спровоцировать изменение цвета. Обычно возникает из-за невнимательности самого водителя, который оставляет включёнными потребителей, покидая авто.
Очевидно, что тёмный электролит не является нормой в аккумуляторе. Понимая, почему эта ситуация может произойти, разработаны соответствующие рекомендации по предотвращению возникновения проблем.
Далее следует рассмотреть несколько ситуаций, когда во время работы генератора или в процессе зарядки от ЗУ в аккумуляторе вдруг потемнел электролит.
Многое зависит от того, с каким именно состоянием вы столкнулись. Здесь есть несколько возможных вариантов.
Понимая, что значит, когда помутнел электролит внутри аккумулятора, и прекрасно оценивая степень опасности такого явления, следует разработать дальнейший план действий. Отдельно посмотрим, как поступить в случае изменения окраса при зарядке.
Что делать при помутнении электролита
Для начала стоит воспользоваться методами стандартной профилактики. То есть по мере необходимости долить электролит или просто разбавить кислоту с повышенной плотностью специальной дистиллированной водой.
Также следует воспользоваться зарядным устройством либо просто постараться восполнить заряд, если он опустился ниже допустимых значений, за счёт активной работы генератора.
Когда подобные меры не помогают, приходится искать альтернативные выходы из ситуаций.
Характеристики меняющегося электролита могут оказаться различными. Специалисты различают несколько вариантов:
серая рабочая жидкость в АКБ;
помутневшая смесь кислоты и воды;
коричневый электролит;
жидкость чёрного цвета.
Каждый вариант теперь следует рассмотреть отдельно, в зависимости от цвета.
Серый
В своём нормальном рабочем состоянии кислотно-водяная смесь не имеет никакого цвета, то есть она остаётся полностью прозрачной.
Но случается так, что автомобилисты замечают изменения. Это происходит в одной банке автомобильной АКБ либо во всех одновременно, когда электролит полностью окрашивается в тёмный серый цвет.
В этом случае самой вероятной причиной будет выступать сильный разряд.
Чтобы вернуть аккумуляторную батарею в строй, рекомендуется слить старую рабочую жидкость, после чего залить новую, свежую и качественную смесь из очищенной, подготовленной кислоты и дистиллята.
После этого обязательно выполняется циклическая зарядка. Ток и напряжение выбираются исходя из рекомендаций, прописанных производителем.
Мутный цвет
Случается и так, что в одной банке АКБ или же сразу в нескольких банках аккумулятора появляется мутный, словно грязный электролит.
Если при проверке обнаруживается мутная смесь, это может быть связано с применением кислотно-водной смеси низкого качества либо использованием водопроводной воды, налитой буквально из крана.
Бывает и так, что мутность появляется во всём аккумуляторе, то есть при проверке всех имеющихся банок. В этой ситуации проблема скорее в низком качестве купленной батареи.
Чтобы вернуть аккумулятору работоспособность, можно заменить смесь воды и кислоты, после чего выполнить процедуру зарядки согласно инструкциям.
Коричневый
А в некоторых случаях кислотно-водная смесь отличается коричневым оттенком. Отличить его от серого или просто мутного электролита достаточно просто.
Основная причина того, что жидкость становится коричневой, заключается в сильном перезаряде АКБ. Либо пластины во время зарядки были сильно оголены из-за дефицита электролита.
Лучше всего, когда проблема наблюдается только со стороны одной банки и коричневый цвет не имеет сильной насыщенности. Тогда решить проблему удастся путём добавления свежего электролита.
Если же оттенок достаточно тёмный, потребуется полностью менять состав используемой кислоты и дистиллята во всём аккумуляторе, после чего проводить последовательный цикл зарядки.
Чёрный
Неоднократно автомобилисты отмечали, что при вскрытии АКБ они замечали чёрный электролит, находящийся в аккумуляторе их транспортного средства. И тут логично спросить, что делать в такой ситуации.
Кислотная рабочая жидкость, которая приобрела чёрный цвет, восстановлению уже вряд ли подлежит. То есть здесь потребуется полная замена.
Почернение смеси кислоты и воды возможно тогда, когда происходит разрушение пластин и на дне банок скапливаются частицы свинца.
Именно свинец и способствует столь интенсивному окрашиванию.
Если почернение наблюдается только в одной из банок, сначала попробуйте заменить там рабочую жидкость. В некоторых случаях действительно удаётся восстановить работу устройства. Но делать это разрешается лишь в той ситуации, когда между пластинами не возникло короткого замыкания.
В противном случае придётся вовсе менять весь электролит либо саму АКБ на новую. Осыпание внутренних пластин на основе свинца является весомым аргументом и поводом для того, чтобы задуматься о покупке новой автомобильной аккумуляторной батареи.
Помутнение в процессе зарядки
Иногда водитель снимает АКБ либо прямо в подкапотном пространстве подключается зарядное устройство. Это требуется для восполнения нужного уровня заряда, поскольку при коротких поездках на небольшое расстояние генератор не успевает в полной мере восполнить АКБ. Но именно при зарядке почему-то мутнеет электролит внутри аккумулятора.
В подавляющем большинстве случаев мутный электролит в процессе зарядки обусловлен неправильно выставленным зарядным током.
Все специалисты и обычные бывалые автомобилисты знают, что заряд всегда осуществляется на 10% тока от номинальной ёмкости батареи.
При этом на такую процедуру обычно требуется около 10 часов.
Если жидкость в процессе заряда темнеет, проверьте правильность настройки зарядного устройства и убедитесь в том, что вы не передерживаете батарея на ЗУ.
Помутнение и изменение цвета рабочей жидкости в аккумуляторной батарее нельзя назвать приятным явлением. Да, не всегда это критично, и порой изменить ситуацию можно путём частичной замены рабочего электролита в одной из доступных банок.
Крайне важно следить за состоянием смеси кислоты и дистиллированной воды, поддерживать оптимальные пропорции между кислотой и водой, а также не забывать о периодической проверке уровня заряда в АКБ. Не всегда восполнять его удаётся за счёт работы генератора. Поэтому наличие зарядного устройства часто помогает выйти из сложившейся непростой ситуации.
Никогда не лишним будет иметь под рукой ёмкость с электролитом и обычной дистиллированной водой высокого качества. Но всё это актуально лишь в том случае, если под капотом вашего автомобиля стоит обслуживаемый тип аккумуляторной батареи.
neauto.ru
Если цвет электролита в аккумуляторе потемнел и стал черным или красным
11.11.2016
«Здравствуйте! поставил аккумулятор на зарядку через 2 часа пошёл мерить плотность, а электролит потемнел… что это?»
«Поставил АКБ на зарядку, заряжал около двух часов. Потом обнаружил, что электролит стал какого-то серого цвета. Ток 10% от емкости, понять не могу, в чем дело, почему темнее стал?»
Электролит — это смесь серной кислоты с водой. Нормальный цвет электролита прозрачный, как вода.
Если цвет электролита серый (свинцовый) это означает, что аккумулятор сильно разряжен. Зарядив такую батарею, добьемся прозрачности электролита.
Также в случае сульфатации пластин в электролите будут наблюдаться взвесь. Сам электролит цвет не меняет он по прежнему прозрачный, но заметно что в нем находится посторонняя суспензия. Обычно программа по борьбе с сульфатацией растворяет эту взвесь и электролит опять становиться полностью прозрачным.
Если в одной или что гораздо хуже, в нескольких банках электролит потерял свою прозрачность, стал мутным или вообще изменил цвет на черный — это означает катастрофическое осыпание намазки (оксида свинца) с пластин. Такой аккумулятор не ремонтируется, не восстанавливается, а утилизируется.
Почему осыпается намазка? В 50% случаев это старость аккумулятора. Электроды проржавели от возраста, рассыпались и осталась эта труха лежать в пакетах-сепараторах. При подаче тока заряда в такой АКБ кипение электролита взболтало и распространило по всей банке, то что когда то было намазкой.
Эксплуатация разряженного аккумулятора — это вторые 50% случаев осыпания намазки. Химический состав и характеристики у разряженной намазки на пластинах другие чем у заряженной. Для потребителя важно знать, что намазка в разряженной батарее очень слабо держится на пластинах. Если рязряженную батарею трясти — получим мутный электролит и по факту испореченную батарею. Кстати в советской армии во времена Второй мировой, танкистам под угрозой трибунала запрещалось иметь в технике разряженные более чем на 25% аккумуляторы.
Повышенное напряжение заряда (15-16 Вольт), так же вызывают процесс кипения электролита. В такой ситуации намазка отслоиться даже с пластин нового аккумулятора.
Если электролит стал красным — то это означает, что банка переполюсована и из намазки вышли распушители. Что также означает необходимость утилизировать эту батарею.
Электролит может стать мутным из-за доливки недистилированой воды (вода из крана, снег и т.п.).
Электролит потемнеет, если аккумулятором пользовались с открученными пробками и внутрь попала грязь.
Важно! В нормальном аккумуляторе электролит должен быть прозрачным.
www.oil-ok.com.ua
Техническое обслуживание: Техническая поддержка
График технического обслуживания на 12 месяцев — залитые свинцово-кислотные батареи
В течение первых 12 месяцев использования необходимо выполнять следующие тесты: ЕЖЕМЕСЯЧНО • Измерьте и запишите напряжение покоя / нагрузки • Проверьте электролит …
Сб, 6 июн.2020 г., 16:55
Пролитую кислоту можно нейтрализовать простой пищевой содой и водой.(см. руководство по профилактическому обслуживанию). Примечание: убедитесь, что пищевая сода не втягивает …
Чт, 9 октября 2014 г., 23:43
Причины сульфатации аккумулятора: Батареи слишком долго сидят между зарядками. Всего 24 часа в жаркую погоду и несколько дней в прохладную погоду. Батт …
Пн, 11 декабря 2017 г., 12:24
Очистка — батареи и клеммы
Батареи следует постоянно содержать в чистоте.При установке или хранении в грязном месте необходимо проводить регулярную чистку. Перед этим убедитесь, что …
сб, 6 июн.2020 г., 17:02
Чистящие ролики Стандартный байонет на 1/4 оборота, R-образные крышки и крышки аккумуляторных батарей.
сб, 6 июн 2020 г., 17:02
Корректирующее выравнивание и инструкции
Частота корректирующих выравниваний будет варьироваться в зависимости от системы из-за таких факторов, как рабочая температура, частота переключения и глубина разряда….
Пн, 23 ноя 2020, 9:03
Характеристики электролита
В новых батареях в электролите не должно быть мусора или каких-либо изменений цвета. При нормальном использовании вы можете заметить электролит в аккумуляторной батарее.
Вт, 14 окт, 2014 г., 20:19
Уровни электролита и наполнение
Какой необходимый уровень жидкости внутри аккумулятора? ЭЛЕКТРОЛИТ — ДОБАВЛЕНИЕ ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЫ Только дистиллированная (предпочтительно), деионизированная или обратный осмос…
Пн, 25 мая 2020 г., 15:10
Емкость и температура залитой батареи
Идеальная рабочая температура для заливных свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда составляет 25 ° C (77 ° F). Емкость аккумулятора и срок службы зависят от рабочей температуры …
Ср, 16 сентября 2020 г., 10:50
Нагрузочное тестирование может быть выполнено для определения текущей емкости батареи или блока батарей.Это часто делается, когда емкость показывает заметный спад …
Ср, 3 июня 2020 г., 19:14
Ученые приправляют раствор электролита для увеличения циклов зарядки — ScienceDaily
Что касается особого соуса для аккумуляторов, то исследователи Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США обнаружили, что все дело в концентрации соли. Получив нужное количество соли в нужном месте, они продемонстрировали, что небольшая литий-металлическая батарея может заряжать примерно в семь раз больше, чем батареи с обычными электролитами.
Раствор электролита батареи перемещает заряженные атомы между электродами для выработки электричества. Найти раствор электролита, который не вызывает коррозии электродов в литий-металлической батарее, является сложной задачей, но подход PNNL, опубликованный в Интернете в Advanced Materials , успешно создает защитный слой вокруг электродов и позволяет значительно увеличить циклы заряда / разряда.
Обычные электролиты, используемые в литий-ионных батареях, которые питают бытовую электронику, такую как компьютеры и сотовые телефоны, не подходят для литий-металлических батарей.Литий-металлические батареи, которые заменяют графитовый электрод литиевым электродом, являются «святым Граалем» систем хранения энергии, потому что литий имеет большую емкость хранения и, следовательно, литий-металлический аккумулятор имеет двойную или тройную емкость. Эта дополнительная мощность позволяет электромобилям проезжать без подзарядки более чем в два раза.
Добавление соли на основе лития к смеси жидких электролитов создает более стабильную поверхность раздела между электролитом и электродами, что, в свою очередь, влияет на срок службы батареи.Но такая высокая концентрация соли имеет явные недостатки, в том числе высокую стоимость литиевой соли. Высокая концентрация также увеличивает вязкость и снижает проводимость ионов через электролит.
«Мы пытались сохранить преимущество высокой концентрации соли, но компенсировали недостатки», — сказал Цзи-Гуан «Джейсон» Чжан, старший исследователь аккумуляторов в PNNL. «Объединив растворитель на основе фтора для разбавления электролита с высокой концентрацией, наша команда смогла значительно снизить общую концентрацию соли лития, но при этом сохранить ее преимущества.«
В этом процессе они смогли локализовать высокие концентрации соли на основе лития в «кластеры», которые по-прежнему способны образовывать защитные барьеры на электроде и предотвращать рост дендритов — микроскопических игольчатых волокон, которые вызвать короткое замыкание аккумуляторных батарей и сократить срок их службы.
Электролит
PNNL, на который подана заявка на патент, был протестирован в Advanced Battery Facility PNNL на экспериментальном элементе батареи, по размеру аналогичном батарее для часов. Он смог сохранить 80 процентов своего первоначального заряда после 700 циклов разрядки и подзарядки.Батарея, использующая стандартный электролит, может сохранять заряд только около 100 циклов.
Исследователи протестируют этот локализованный электролит с высокой концентрацией на «пакетных» батареях, разработанных в лаборатории, которые по размеру и мощности соответствуют батарее сотового телефона, чтобы увидеть, как он работает в таком масштабе. Они говорят, что концепция использования этого нового разбавителя на основе фтора для управления концентрацией соли также хорошо работает для натриево-металлических батарей и других металлических батарей.
Это исследование является частью Консорциума Battery500, возглавляемого PNNL, целью которого является разработка более компактных, легких и менее дорогих аккумуляторов, которые почти в три раза превышают удельную энергию аккумуляторов, которыми питаются современные электромобили.Удельная энергия измеряет количество энергии, упакованной в батарею, в зависимости от ее веса.
История Источник:
Материалы предоставлены DOE / Pacific Northwest National Laboratory . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Темные искусства | The Economist
27 августа 2016 г.
С тех пор, как они изобрели батареи два столетия назад, батареи делались из многих вещей. Первые были из меди и цинка.Сегодня для многих приложений отдается предпочтение литию. Также использовались свинец, никель, серебро и множество других материалов. Однако до недавнего времени никто не пробовал меланин — пигмент, который затемняет кожу и защищает ее от ультрафиолета. Но, как он сообщил на этой неделе на собрании Американского химического общества в Филадельфии, Кристофер Беттингер из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге сделал именно это. Его цель — создать аккумулятор, безопасный для использования в организме человека.
На первый взгляд меланин не является очевидным ингредиентом батареи. Это сложная молекула, состоящая из углерода, кислорода, азота и водорода. Для его синтеза в промышленных масштабах наверняка потребуются биотехнологии, а не традиционная химия. Но у него есть способность захватывать и выделять положительно заряженные ионы, известные как катионы. Батареи зависят от движения ионов, поэтому это свойство — хорошее начало. Вдобавок к этому, будучи нормальным ингредиентом организма, меланин не токсичен.Это контрастирует со многими традиционными ингредиентами для аккумуляторов, включая большинство из перечисленных выше. Если бы меланин просочился из имплантированного медицинского устройства, его бы просто уничтожили ферменты.
Батарея, которую придумал доктор Беттингер, имеет катод из меланина, анод из фосфата натрия и титана, который также не токсичен, и водный электролит, который может заряжаться любым желаемым растворимым катионом. Он экспериментировал с ионами натрия, калия, рубидия, цезия, магния, алюминия и железа.Большинство полученных батарей имели умеренное напряжение (от 0,5 до 0,7 вольт), но хранили достаточно энергии для питания одноразовых глотательных устройств, таких как капсульные эндоскопы (устройства в форме таблеток, которые могут смотреть на части пищеварительного канала, недоступные для обычной эндоскопии). или системы доставки лекарств, предназначенные для высвобождения своих полезных нагрузок в определенном месте кишечника.
Любопытно, что хотя для использования, которое имеет в виду доктор Беттингер, не требуется перезаряжаемая батарея, одна из экспериментальных моделей, созданных его командой, — содержащая магний, — могла быть заряжена.Это противоречит общепринятому мнению, поскольку предыдущие попытки сделать перезаряжаемую магниевую батарею потерпели неудачу. Учитывая изобилие и дешевизну магния, это может быть полезной информацией для инженеров по аккумуляторным батареям, стремящихся превзойти современные литий-ионные батареи. Если так, то меланин или что-то в этом роде действительно может оказаться очень востребованным.
Эта статья появилась в разделе «Наука и технологии» печатного издания под заголовком «Темные искусства»
Электрохимия | Химия для неосновных
Опишите использование серии активности металлов в таблице.
Предскажите спонтанность реакции на основе таблицы рядов активности.
Сколько стоит это ожерелье?
Золото и серебро — широко используемые металлы для изготовления ювелирных украшений. Одна из причин, по которой эти металлы используются для этой цели, заключается в том, что они очень инертны. Они не вступают в реакцию с большинством других металлов, поэтому с большей вероятностью останутся нетронутыми в сложных условиях. Кто хочет, чтобы их любимое украшение развалилось на них?
Прямые окислительно-восстановительные реакции
Когда полоска металлического цинка помещается в синий раствор сульфата меди (II) ( Рис. ниже), немедленно начинается реакция, когда полоска цинка начинает темнеть.Если оставить в растворе более длительный период времени, цинк будет постепенно разлагаться из-за окисления до ионов цинка. В то же время ионы меди (II) из раствора восстанавливаются до металлической меди (см. Рисунок ниже), что приводит к обесцвечиванию синего раствора сульфата меди (II).
Рисунок 23.1
Раствор медного купороса.
Рисунок 23.2
Реакция металлического цинка в растворе сульфата меди.
Процесс, который происходит в этой окислительно-восстановительной реакции, показан ниже в виде двух отдельных полуреакций, которые затем могут быть объединены в полную окислительно-восстановительную реакцию.
Почему эта реакция происходит самопроизвольно? Серии действий — это список элементов в порядке убывания их реактивности. Элемент, который находится выше в ряду активности, способен вытеснить элемент, который находится ниже в ряду в реакции одиночного замещения. В этой серии также перечислены элементы в порядке легкости окисления.Верхние элементы окисляются легче всего, а нижние — труднее всего. В приведенной ниже таблице показаны ряды активности вместе с полуреакцией окисления каждого элемента.
Серия активности металлов (в порядке реакционной способности)
Элемент Половина реакции окисления
Литий Li ( с ) → Li ⁺ ( водн. ) + e ^— Наиболее активен или наиболее легко окисляется
Калий K ( с ) → K ⁺ ( водн. ) + e ^—
Барий Ba ( с ) → Ba ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Кальций Ca ( с ) → Ca ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Натрий Na ( с ) → Na ⁺ ( водн. ) + e ^—
Магний Mg ( с ) → Mg ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Алюминий Al ( с ) → Al ³⁺ ( водн. ) + 3e ^—
цинк Zn ( с ) → Zn ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Утюг Fe ( с ) → Fe ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Никель Ni ( с ) → Ni ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Олово Sn ( с ) → Sn ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Свинец Pb ( с ) → Pb ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Водород H ₂ ( г ) → 2H ⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Медь Cu ( с ) → Cu ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Меркурий Hg ( л ) → Hg ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Серебристый Ag ( с ) → Ag ⁺ ( водн. ) + e ^—
Платина Pt ( с ) → Pt ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Золото Au ( с ) → Au ³⁺ ( водн. ) + 3e ^— Наименее активен или труднее всего окисляется
Обратите внимание, что цинк указан над медью в серии активности, что означает, что цинк окисляется легче, чем медь.Вот почему ионы меди (II) могут действовать как окислитель при контакте с металлическим цинком. Ионы любого металла ниже цинка, такого как свинец или серебро, окислили бы цинк в аналогичной реакции. Эти типы реакций называются прямыми окислительно-восстановительными реакциями , потому что электроны текут непосредственно от атомов одного металла к катионам другого металла. Однако никакой реакции не произойдет, если полоску металлической меди поместить в раствор ионов цинка, потому что ионы цинка не способны окислять медь.Другими словами, такая реакция не спонтанна.
Резюме
Приведен ряд активностей металлов.
Описаны параметры самопроизвольных реакций между металлами.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
Щелкните изображение выше для получения дополнительных сведений

Что произошло, когда Mg и Zn были помещены в раствор Pb ²⁺?
Прореагировала ли полоска Zn в растворе Mg ²⁺?
Как было показано, что Ag наименее реактивен?
Обзор
Вопросы
Какие металлы имеют наибольшую активность в ряду?
Какие металлы имеют низкую активность в ряду активности?
Окисляется ли олово легче, чем магний?
прямая окислительно-восстановительная реакция: Электроны текут непосредственно от атомов металла к катионам другого металла.
Определите электрохимию.
Опишите электрохимическую реакцию.
Перечислите компоненты электрохимической реакции.
Что случилось с той скульптурой?
Металл, подвергающийся воздействию внешних элементов, обычно подвержен коррозии, если не защищен. Процесс коррозии — это серия окислительно-восстановительных реакций с участием металла скульптуры. В некоторых случаях металлы намеренно оставляют незащищенными, чтобы поверхность претерпела изменения, которые могут повысить эстетическую ценность работы.
Электрохимические реакции
Химические реакции либо поглощают, либо выделяют энергию, которая может иметь форму электричества. Электрохимия — это раздел химии, который занимается взаимным преобразованием химической энергии и электрической энергии. Электрохимия широко применяется в повседневной жизни. Все виды батарей, от батарейки для фонарика и калькулятора до автомобиля, используют химические реакции для выработки электричества. Электричество используется для покрытия предметов декоративными металлами, такими как золото или хром.Электрохимия играет важную роль в передаче нервных импульсов в биологических системах. За всеми электрохимическими процессами стоит окислительно-восстановительная химия, перенос электронов.
Реакция металлического цинка с ионами меди (II) называется прямым окислительно-восстановительным процессом или реакцией. Электроны, которые переносятся в реакции, переходят непосредственно от атомов Zn на поверхности полоски к ионам Cu ²⁺ в области раствора непосредственно рядом с цинковой полоской. С другой стороны, электричество требует прохождения электронов через проводящую среду, такую как провод, для выполнения работы.Этой работой можно было бы зажечь лампочку, включить холодильник или обогреть дом. Когда окислительно-восстановительная реакция прямая, эти электроны не могут работать. Вместо этого мы должны отделить процесс окисления от процесса восстановления и заставить электроны перемещаться из одного места в другое между ними. Это ключ к структуре электрохимической ячейки. Электрохимический элемент — это любое устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.
Электрохимическая реакция состоит из трех компонентов. Должен быть раствор, в котором могут возникнуть окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции обычно происходят в воде, чтобы облегчить движение электронов и ионов. Для передачи электронов должен существовать проводник. Этот проводник обычно представляет собой какой-то провод, так что электроны могут перемещаться с одного места на другое. Ионы также должны иметь возможность перемещаться через солевой мостик, который облегчает миграцию ионов.
Резюме
Электрохимия определяется.
Дано описание электрохимической ячейки.
Перечислены компоненты электрохимической реакции.
Практика
Вопросы
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect25/lect25.htm
В какой системе происходят спонтанные реакции?
В каком типе системы происходят непредвиденные реакции?
Что есть потенциал?
Как измеряется потенциал?
Обзор
Вопросы
Что такое электрохимическая реакция?
Какой тип химической реакции происходит?
Что должно двигаться в электрохимической реакции?
электрохимический элемент: Любое устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.
электрохимия: Раздел химии, посвященный взаимному преобразованию химической энергии и электрической энергии.
Опишите устройство и функцию гальванического элемента.
Что заставило дергаться?
Луиджи Гальвани (1737-1798) был итальянским врачом и ученым, который проводил исследования нервной проводимости у животных. Его случайное наблюдение подергивания лягушачьих лапок при контакте с железным скальпелем, когда ноги висели на медных крючках, привело к исследованиям электропроводности в мышцах и нервах.Он считал, что ткани животных содержат «животное электричество», подобное естественному электричеству, которое вызывает образование молнии.
Гальванические элементы
Гальванический элемент — это электрохимический элемент, в котором для выработки электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.
Рисунок 23.3
Гальванический элемент.
Гальванический элемент (см. Рисунок выше) состоит из двух отдельных отсеков. Полуэлемент — это часть гальванического элемента, в котором происходит полуреакция окисления или восстановления.Левая полуячейка представляет собой полоску металлического цинка в растворе сульфата цинка. Правая полуячейка представляет собой полоску металлической меди в растворе сульфата меди (II). Полоски металла называются электродами. Электрод — это проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи. Неметаллическая часть схемы — это растворы электролита, в которых размещены электроды. Металлический провод соединяет два электрода. Переключатель размыкает или замыкает цепь.Между двумя полуячейками помещена пористая мембрана, замыкающая цепь.
Различные электрохимические процессы, происходящие в гальваническом элементе, происходят одновременно. Проще всего описать их в следующих шагах, используя в качестве примера вышеуказанный цинк-медный элемент.
1. Атомы цинка из цинкового электрода окисляются до ионов цинка. Это происходит потому, что содержание цинка в ряду активности выше, чем меди, и поэтому он легче окисляется.
Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом .Цинковый анод постепенно уменьшается по мере работы элемента из-за потери металлического цинка. Концентрация ионов цинка в полуячейке увеличивается. Из-за образования электронов на аноде он обозначается как отрицательный электрод.
2. Электроны, которые генерируются на цинковом аноде, проходят через внешний провод и регистрируют показания вольтметра. Они продолжаются до медного электрода.
3. Электроны входят в медный электрод, где они соединяются с ионами меди (II) в растворе, превращая их в металлическую медь.
Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом . Катод постепенно увеличивается в массе из-за образования металлической меди. Концентрация ионов меди (II) в полуячейке уменьшается. Катод — положительный электрод.
4. Ионы проходят через мембрану, сохраняя электрическую нейтральность в клетке. В ячейке, показанной выше, сульфат-ионы будут перемещаться со стороны меди на сторону цинка, чтобы компенсировать уменьшение Cu ²⁺ и увеличение Zn ²⁺.
Две полуреакции можно снова суммировать, чтобы получить общую окислительно-восстановительную реакцию, происходящую в гальваническом элементе.
Резюме
Описывается структура гальванического элемента.
Приведены реакции с образованием электронного потока.
Практика
Вопросы
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Galvanic-Cells/chemprime/CoreChem3AElectrochemical_Cells-699.html
В чем разница между электролитической ячейкой и гальванической ячейкой?
Где происходит реакция окисления в гальваническом элементе?
Где протекает реакция восстановления?
Перечислите несколько примеров гальванических элементов, имеющих коммерческое значение.
Обзор
Вопросы
Что делает гальванический элемент?
Почему два электрода физически разделены?
Для чего нужна пористая мембрана?
анод: Электрод, на котором происходит окисление.
катод: Электрод, на котором происходит восстановление.
электрод: Проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи.
полуэлемент: Часть гальванического элемента, в которой происходит полуреакция окисления или восстановления.
гальванический элемент: Электрохимический элемент, использующий спонтанную окислительно-восстановительную реакцию для производства электроэнергии.
Определите электрический потенциал.
Определите потенциал уменьшения.
Определите потенциал ячейки.
Сколько это вольт?
Вольтметр не измеряет напряжение напрямую; он измеряет электрический ток. Но не волнуйтесь — ток и напряжение могут быть напрямую связаны друг с другом. Первые измерители назывались гальванометрами, и они использовали основные законы электричества для определения напряжения. Они были тяжелыми и трудными в работе, но свою работу выполняли.Первые мультиметры были разработаны в 1920-х годах, но настоящая портативность должна была подождать, пока печатные схемы и транзисторы не заменили громоздкие провода и электронные лампы.
Электрический потенциал
Электрический потенциал — это измерение способности гальванического элемента производить электрический ток. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах (В). Напряжение, создаваемое данным гальваническим элементом, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуэлементами.Невозможно измерить электрический потенциал изолированной полуячейки. Например, если был сконструирован только цинковый полуэлемент, полная окислительно-восстановительная реакция не могла бы произойти, и поэтому невозможно было бы измерить электрический потенциал. Только когда другая полуэлемент объединяется с цинковым полуэлементом, можно измерить электрическую разность потенциалов или напряжение.
Электрический потенциал клетки возникает в результате конкуренции за электроны. В цинко-медном гальваническом элементе именно ионы меди (II) восстанавливаются до металлической меди.Это потому, что ионы Cu ²⁺ имеют большее притяжение для электронов, чем ионы Zn ²⁺ в другой полуячейке. Вместо этого металлический цинк окисляется. Потенциал восстановления является мерой тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке. В данном гальваническом элементе полуэлемент, который имеет больший восстановительный потенциал, — это тот, в котором происходит восстановление. В полуячейке с более низким потенциалом восстановления произойдет окисление.Потенциал ячейки (ячейка E ) — это разность потенциалов восстановления между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.
Резюме
Даны определения типа электрического потенциала.
Практика
Вопросы
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1920/nernst-bio.html
Где родился Нернст?
Какую теорию он разработал в 1889 году?
Какой музыкальный инструмент он разработал, что не понравилось музыкантам?
Обзор
Вопросы
Почему мы не можем измерить электрический потенциал изолированной полуячейки?
О чем говорит нам потенциал сокращения?
Каков потенциал клетки?
потенциал ячейки (E _cell): Разница в потенциале восстановления между двумя полуэлементами в электрохимической ячейке.
электрический потенциал: Измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.
потенциал восстановления: Мера тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке.
Опишите водородный электрод.
Опишите, как этот электрод используется для определения восстановительных потенциалов.
Что такое стандарт?
Все мы с кем-то сравниваем себя.Могу я бежать быстрее тебя? Я выше своего отца? Это относительные сравнения, которые не дают много полезных данных. Когда мы используем стандарт для наших сравнений, каждый может сказать, как одно сравнивается с другим. Один метр — это одинаковое расстояние во всем мире, поэтому 100-метровая трасса в одной стране — это точно такое же расстояние, как и 100-метровая трасса в другой стране. Теперь у нас есть универсальная база для сравнения.
Стандартный водородный электрод
Ряд активности позволяет нам предсказать относительную химическую активность различных материалов при использовании в окислительно-восстановительных процессах.Мы также знаем, что можем создать электрический ток с помощью комбинации химических процессов. Но как предсказать ожидаемое количество тока, которое будет проходить через систему? Мы измеряем этот поток как напряжение (электродвижущую силу или разность потенциалов).
Для этого нам нужен способ сравнения степени электронного потока в различных химических системах. Лучший способ сделать это — иметь базовый уровень, который мы используем — стандарт, по которому все можно измерить. Для определения токов и напряжений полуреакции используется стандартный водородный электрод . Рисунок ниже иллюстрирует этот электрод. Платиновый провод проводит электричество по цепи. Проволока погружается в 1,0 М раствор сильной кислоты и барботируется газ H ₂ при давлении в одну атмосферу и температуре 25 ° C. Половина реакции на этом электроде равна.
Рисунок 23,4
Стандартный водородный электрод.
В этих условиях потенциал восстановления водорода определен как ровно ноль.Мы называем это стандартным восстановительным потенциалом.
Затем мы можем использовать эту систему для измерения потенциалов других электродов в полуячейке. Во втором полуячейке находится металл и одна из его солей (часто используется сульфат). Мы будем использовать цинк в качестве нашего примера (см. рисунок ниже).
Рисунок 23,5
Стандартный водородный полуэлемент в паре с цинковым полуэлементом.
Наблюдая за реакцией, мы замечаем, что масса твердого цинка уменьшается в ходе реакции.Это говорит о том, что реакция, происходящая в этой полуячейке, равна
.
Итак, в ячейке происходит следующий процесс:
, а измеренное напряжение ячейки составляет 0,76 В (сокращенно v).
Мы определяем стандартную ЭДС (электродвижущую силу) ячейки как:
Мы можем сделать то же самое с медной ячейкой ( Рисунок ниже).
Рисунок 23.6
Стандартный водородный полуэлемент в паре с медным полуэлементом.
По мере того, как мы запускаем реакцию, мы видим, что масса меди увеличивается, поэтому запишем полуреакцию:
Это делает медный электрод катодом. Теперь у нас есть две полуреакции:
и определяем для системы 0.34 v.
снова,
Теперь мы хотим построить систему, в которой задействованы и цинк, и медь. Из ряда показателей активности мы знаем, что цинк будет окисляться и восстанавливаться медь, поэтому мы можем использовать имеющиеся значения:
Резюме
Описана структура стандартного водородного электрода.
Приведены примеры использования этого электрода для определения восстановительных потенциалов.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
Щелкните изображение выше для получения дополнительных сведений
http://www.youtube.com/watch?v=mrOm6xZip6k
Почему катион перемещается через солевой мостик в сторону водорода?
Почему цинковый полуэлемент является анодом?
Как определяется стандартный потенциал?
Обзор
Вопросы
Каков определенный потенциал водородного электрода?
Каков химический состав этого электрода?
Каковы стандартные условия для другой полуячейки?
стандартный водородный электрод: Стандартное измерение электродного потенциала для термодинамической шкалы окислительно-восстановительных потенциалов.
Выполните расчет стандартного потенциала ячейки.
Опишите способность материалов участвовать в окислительно-восстановительных реакциях на основе стандартных данных о потенциале клеток.
Устранение ржавчины
Под воздействием влаги сталь довольно быстро начинает ржаветь. Это создает значительную проблему для таких предметов, как гвозди, которые подвергаются воздействию атмосферы. Гвозди можно защитить, покрыв их металлическим цинком, сделав гальванизированный гвоздь.Цинк окисляется с большей вероятностью, чем железо в стали, поэтому он предотвращает развитие ржавчины на гвозде.
Расчет стандартных потенциалов ячеек
Для функционирования любой электрохимический элемент должен состоять из двух полуэлементов. Приведенная ниже таблица может использоваться для определения реакций, которые будут происходить, и стандартного потенциала клетки для любой комбинации двух полуэлементов без фактического построения клетки. Половина ячейки с более высоким потенциалом восстановления в соответствии с таблицей будет подвергаться восстановлению внутри ячейки.Половина ячейки с более низким потенциалом восстановления подвергнется окислению внутри ячейки. Если эти спецификации соблюдены, общий потенциал ячейки будет положительным значением. Потенциал клетки должен быть положительным, чтобы окислительно-восстановительная реакция клетки была спонтанной. Если бы был рассчитан отрицательный потенциал клетки, эта реакция была бы спонтанной в обратном направлении.
руб.
Стандартный восстанавливающий потенциал при 25 ° C
Половина реакции E ^o (В)
F ₂ + 2e ^— → 2F ^— +2.87
PbO ₂ + 4H ⁺ + SO ₄ ^2- + 2e ^— → PbSO ₄ + 2H ₂ O +1,70
MnO ₄ ^— + 8H ⁺ + 5e ^— → Mn ²⁺ + 4H ₂ O +1,51
Au ³⁺ + 3e ^— → Au +1,50
Класс ₂ + 2e ^— → 2Cl ^— +1.36
Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^— → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O +1,33
O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^— → 2H ₂ O +1,23
Br ₂ + 2e ^— → 2Br ^— +1,07
НЕТ ₃ ^— + 4H ⁺ + 3e ^— → NO + 2H ₂ O +0.96
2Hg ²⁺ + 2e ^— → Hg ₂ ²⁺ +0,92
Hg ²⁺ + 2e ^— → Hg +0,85
Ag ⁺ + e ^— → Ag +0,80
Fe ³⁺ + e ^— → Fe ²⁺ +0,77
I ₂ + 2e ^— → 2I ^— +0.53
Cu ⁺ + e ^— → Cu +0,52
O ₂ + 2H ₂ O + 4e ^— → 4OH ^— +0,40
Cu ²⁺ + 2e ^— → Cu +0,34
Sn ⁴⁺ + 2e ^— → Sn ²⁺ +0,13
2H ⁺ + 2e ^— → H ₂ 0.00
Pb ²⁺ + 2e ^— → Pb -0,13
Sn ²⁺ + 2e ^— → Sn -0,14
Ni ²⁺ + 2e ^— → Ni -0,25
Co ²⁺ + 2e ^— → Co -0,28
PbSO ₄ + 2e ^— → Pb + SO ₄ ^2- -0,31
Cd ²⁺ + 2e ^— → Cd −0.40
Fe ²⁺ + 2e ^— → Fe -0,44
Cr ³⁺ + 3e ^— → Cr -0,74
Zn ²⁺ + 2e ^— → Zn -0,76
2H ₂ O + 2e ^— → H ₂ + 2OH ^— -0,83
Mn ²⁺ + 2e ^— → Mn -1,18
Al ³⁺ + 3e ^— → Al -1.66
Be ²⁺ + 2e ^— → Be -1,70
мг ²⁺ + 2e ^— → мг -2,37
Na ⁺ + e ^— → Na -2,71
Ca ²⁺ + 2e ^— → Ca -2,87
Sr ²⁺ + 2e ^— → Sr -2,89
Ba ²⁺ + 2e ^— → Ba -2.90
руб ⁺ + e ^— → -2,92
К ⁺ + e ^— → К -2,92
CS ⁺ + e ^— → CS -2,92
Li ⁺ + e ^— → Li −3,05
Пример задачи: расчет стандартных потенциалов ячейки
Рассчитайте стандартный потенциал гальванического элемента, который использует реакции полуэлементов Ag / Ag ⁺ и Sn / Sn ²⁺.Напишите сбалансированное уравнение для общей реакции клетки. Определите анод и катод.
Шаг 1. Составьте список известных значений и спланируйте проблему.
Известно
Неизвестно

Серебряный полуэлемент подвергнется восстановлению, потому что его стандартный восстановительный потенциал выше. Оловянный полуэлемент подвергнется окислению. Общий потенциал ячейки можно рассчитать с помощью уравнения.
Шаг 2: Решить.
Перед сложением двух реакций количество электронов, потерянных при окислении, должно равняться количеству электронов, полученных при восстановлении. Реакция серебряных полуэлементов должна быть умножена на два. После этого и добавления к реакции оловянных полуэлементов получается общее уравнение.
Рассчитан потенциал ячейки.
Шаг 3. Подумайте о своем результате.
Стандартный потенциал клетки положительный, поэтому реакция спонтанная, как написано.Олово окисляется на аноде, а ион серебра восстанавливается на катоде. Обратите внимание, что напряжение для восстановления ионов серебра не удваивается, даже несмотря на то, что половину реакции восстановления пришлось удвоить, чтобы сбалансировать общее окислительно-восстановительное уравнение.
Окислители и восстановители
Вещество, которое очень легко восстанавливается, является сильным окислителем. И наоборот, вещество, которое очень легко окисляется, является сильным восстановителем. Согласно стандартной таблице потенциалов клеток фтор (F ₂) является сильнейшим окислителем.Он окислит любое вещество, указанное ниже в таблице. Например, фтор будет окислять металлическое золото в соответствии со следующей реакцией.
Металлический литий (Li) — сильнейший восстановитель. Он способен уменьшить количество любых веществ, перечисленных выше в таблице. Например, литий будет восстанавливать воду в соответствии с этой реакцией.
Использование приведенной выше таблицы позволит вам предсказать, возникнут реакции или нет. Например, металлический никель способен восстанавливать ионы меди (II), но не способен восстанавливать ионы цинка.Это связано с тем, что содержание никеля (Ni) ниже Cu ²⁺, но выше Zn ²⁺ в таблице.
Резюме
Описание стандартных расчетов потенциала ячейки.
Даны рекомендации по прогнозированию возможностей реакции с использованием стандартных клеточных потенциалов.
Практика
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на вопросы в конце:
http://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Electrochemistry/Voltaic_Cells/The_Cell_Potential#Problems
Обзор
Вопросы
Какому типу реакции подвергнется полуэлемент с более высоким потенциалом восстановления?
Каким должен быть общий потенциал клетки, чтобы реакция была спонтанной?
Является ли Zn ²⁺ более сильным или более слабым восстановителем, чем Mg ²⁺?
Опишите устройство сухой камеры.
Запишите реакции для обычного сухого элемента и сухого щелочного элемента.
Опишите конструкцию свинцовой аккумуляторной батареи.
Записать реакции для светодиодной аккумуляторной батареи.
Ой, больно
Алессандро Вольта разработал первый «гальванический элемент» в 1800 году (на фото выше). Эта батарея состояла из чередующихся дисков из цинка и серебра с кусочками картона, пропитанными рассолом, разделяющими диски. Поскольку в то время не было вольтметров (и понятия не было, что электрический ток был вызван потоком электронов), Вольте пришлось полагаться на другой показатель мощности батареи: количество произведенного удара (никогда не стоит проверять что-либо на себе. ).Он обнаружил, что интенсивность удара возрастает с увеличением количества металлических пластин в системе. Приборы с двадцатью пластинами вызвали довольно болезненный шок. Хорошо, что сегодня у нас есть вольтметры для измерения электрического тока, а не метод «ткните пальцем и скажите, что вы чувствуете».
Аккумуляторы
Два варианта основного гальванического элемента — это сухой элемент и свинцовая аккумуляторная батарея.
Сухие камеры
Многие обычные батареи, такие как те, которые используются в фонариках или пультах дистанционного управления, представляют собой сухие гальванические элементы.Эти батареи называются сухими элементами, потому что электролит представляет собой пасту. Они относительно недороги, но служат недолго и не подлежат перезарядке.
Рисунок 23.7
Сухой цинк-углеродный элемент.
В сухом цинково-углеродном элементе анодом является цинковый контейнер, а катодом — углеродный стержень, проходящий через центр элемента. Паста состоит из оксида марганца (IV) (MnO ₂), хлорида аммония (NH ₄ Cl) и хлорида цинка (ZnCl ₂) в воде.Полуреакции для этого сухого элемента:
Анод (окисление):
Катод (восстановление):
Паста предотвращает свободное перемешивание содержимого сухой ячейки, поэтому солевой мостик не требуется. Углеродный стержень является только проводником и не подвергается восстановлению. Напряжение, создаваемое свежим сухим элементом, составляет 1,5 В, но уменьшается во время использования.
Щелочная батарея — это разновидность угольно-цинковой батареи. Щелочная батарея не имеет углеродного стержня и использует пасту из металлического цинка и гидроксида калия вместо твердого металлического анода.Катодная полуреакция такая же, но анодная полуреакция отличается.
Анод (окисление):
Преимущества щелочной батареи в том, что она имеет более длительный срок хранения и напряжение не снижается во время использования.
Свинцовые аккумуляторы
Батарея представляет собой группу электрохимических ячеек, объединенных вместе как источник постоянного электрического тока при постоянном напряжении. Сухие элементы не являются настоящими батареями, поскольку они состоят только из одного элемента.Свинцовая аккумуляторная батарея обычно используется в качестве источника энергии в автомобилях и других транспортных средствах. Он состоит из шести соединенных вместе идентичных ячеек, каждая из которых имеет свинцовый анод и катод из оксида свинца (IV) (PbO ₂), установленных на металлической пластине.
Рисунок 23,8
Свинцовые аккумуляторные батареи, используемые в автомобилях, состоят из шести идентичных электрохимических ячеек и являются перезаряжаемыми.
Катод и анод погружены в водный раствор серной кислоты, которая действует как электролит.Клеточные реакции:
Каждая ячейка свинцовой аккумуляторной батареи вырабатывает 2 В, так что всего 12 В вырабатывается всей батареей. Он используется для запуска автомобиля или питания других электрических систем.
В отличие от сухого элемента, свинцовая аккумуляторная батарея является перезаряжаемой. Обратите внимание, что прямая окислительно-восстановительная реакция генерирует твердый сульфат свинца (II), который медленно накапливается на пластинах. Дополнительно снижается концентрация серной кислоты. Когда автомобиль работает нормально, его генератор подзаряжает аккумулятор, заставляя вышеуказанные реакции протекать в противоположном или несамопроизвольном направлении.
Эта реакция восстанавливает свинец, оксид свинца (IV) и серную кислоту, необходимые для правильного функционирования батареи. Теоретически свинцовый аккумулятор должен работать вечно. На практике перезарядка не эффективна на 100%, потому что часть сульфата свинца (II) падает с электродов и собирается на дне ячеек.
Резюме
Приведены конструкции сухого элемента и батареи.
Описаны химические реакции для обоих типов.
Практика
Вопросы
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
также щелкните ссылку на батарею топливных элементов, выделенную на странице.
Где водород попадает в топливный элемент?
Как производятся электроны?
Куда уходят электроны?
Что является продуктом реакции топливного элемента?
Обзор
Вопросы
Какой цели служит угольный стержень в сухом элементе?
Откуда щелочная батарея получила свое название?
Почему зарядка автомобильного аккумулятора неэффективна на 100%?
батарея: Группа электрохимических ячеек, объединенных вместе как источник постоянного электрического тока с постоянным напряжением.
Определите электролиз.
Опишите действие и функцию электролитической ячейки.
У нас уже есть тепло?
В 1989 году двое ученых объявили, что они достигли «холодного синтеза», процесса соединения элементов друг с другом при комнатной температуре для получения энергии. Гипотеза заключалась в том, что синтез произведет больше энергии, чем требуется для того, чтобы этот процесс произошел. Их процесс включал электролиз тяжелой воды (молекулы воды, содержащие некоторое количество дейтерия вместо обычного водорода) на палладиевом электроде.Эти эксперименты не могли быть воспроизведены, а их научная репутация была подорвана. Однако в последние годы как промышленные, так и государственные исследователи по-новому взглянули на этот процесс. Изображенное выше устройство является частью государственного проекта, и НАСА также завершает некоторые исследования по этой теме. В конце концов, холодный синтез может быть не таким «холодным».
Ячейки электролитические
Гальванический элемент использует спонтанную окислительно-восстановительную реакцию для генерации электрического тока.Также можно поступить наоборот. Когда к электрохимической ячейке подается внешний источник постоянного тока, может протекать реакция, которая обычно не является спонтанной. Электролиз — это процесс, в котором электрическая энергия используется для того, чтобы вызвать неспонтанную химическую реакцию. Электролиз отвечает за внешний вид многих повседневных предметов, таких как позолоченные или посеребренные украшения и хромированные автомобильные бамперы.
Электролитическая ячейка — это устройство, используемое для проведения реакции электролиза.В электролитической ячейке электрический ток применяется для обеспечения источника электронов для запуска реакции в неспонтанном направлении. В гальванической ячейке реакция идет в направлении спонтанного высвобождения электронов. В электролитической ячейке поступление электронов от внешнего источника заставляет реакцию идти в противоположном направлении.
Рисунок 23.9
Ячейка Zn / Cu.
Спонтанное направление реакции между Zn и Cu — это окисление металлического Zn до ионов Zn ²⁺, в то время как ионы Cu ²⁺ восстанавливаются до металлической Cu.Это делает цинковый электрод анодом, а медный электрод катодом. Когда те же полуэлементы подключаются к батарее через внешний провод, реакция происходит в противоположном направлении. Цинковый электрод теперь является катодом, а медный электрод — анодом.
Стандартный потенциал клетки отрицательный, что указывает на неспонтанную реакцию. Батарея должна быть способна выдавать не менее 1,10 В постоянного тока, чтобы реакция могла произойти. Еще одно различие между гальванической ячейкой и электролитической ячейкой — это знаки электродов.В гальваническом элементе анод отрицательный, а катод положительный. В электролитической ячейке анод положительный, потому что он подключен к положительной клемме батареи. Следовательно, катод отрицательный. Электроны все еще проходят через ячейку от анода к катоду.
Резюме
Описывается функция электролитической ячейки.
Приведены реакции, иллюстрирующие электролиз.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
Щелкните изображение выше для получения дополнительных сведений
http: // www.youtube.com/watch?v=y4yYF8gSHdA
Что было источником электричества?
Для чего использовалась сталь, прикрепленная к электроду?
Что помогает проводить электрический ток?
Обзор
Вопросы
Какими будут продукты спонтанной реакции между Zn / Zn ²⁺ и Cu / Cu ²⁺?
Откуда мы знаем, что реакция, образующая Cu ²⁺, не является спонтанной?
Каким будет напряжение реакции, в которой металлический Zn образует Zn ²⁺?
электролиз: Процесс, в котором электрическая энергия используется для того, чтобы вызвать неспонтанную химическую реакцию.
электролитическая ячейка: Аппарат, используемый для проведения реакции электролиза.
Опишите экспериментальную установку для электролиза воды.
Напишите уравнения реакций, участвующих в процессе.
Больше энергии от солнца?
Поскольку ископаемое топливо становится все более дорогим и менее доступным, ученые ищут другие источники энергии. Водород долгое время считался идеальным источником, поскольку он не загрязняет окружающую среду при горении.Проблема заключалась в том, чтобы найти способы экономичного производства водорода. Один из новых подходов, который изучается, — это фотоэлектролиз — производство электричества с использованием фотоэлектрических элементов для расщепления молекул воды. Этот метод все еще находится на стадии исследования, но, похоже, в будущем он станет очень многообещающим источником энергии.
Электролиз воды
При электролизе воды образуются водород и кислород. Электролитическая ячейка состоит из пары платиновых электродов, погруженных в воду, в которую было добавлено небольшое количество электролита, такого как H ₂ SO ₄.0 _ {\ text {cell}} = — 2.06 \ text {V} [/ latex]
Чтобы получить полную реакцию, полуреакцию восстановления умножали на два, чтобы уравнять электроны. Ионы водорода и гидроксид-ионы, образующиеся в каждой реакции, объединяются с образованием воды. H ₂ SO ₄ не расходуется в реакции.
Рисунок 23.10
Аппарат для производства газообразного водорода и кислорода электролизом воды.
Резюме
Описан электролиз воды.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
Щелкните изображение выше для получения дополнительных сведений
www.youtube.com/watch?v=HQ9Fhd7P_HA
Что такое электроды?
Что такое источник питания?
Что добавляют в воду, чтобы облегчить ток электричества?
В какой пробирке содержится водород?
Обзор
Вопросы
Какие электроды используются в реакции?
Почему используется серная кислота?
На каком электроде появляется кислород?
Запишите реакции электролиза расплавленного NaCl в ячейке Дауна.
Напишите реакции электролиза водного хлорида натрия.
Большой счет за электроэнергию
Производство NaOH — важный производственный процесс. Используются три различных метода, каждый из которых предполагает использование электричества. При расчете цены на гидроксид натрия, которую компания должна взимать для получения прибыли, необходимо учитывать стоимость электроэнергии. Для производства метрической тонны NaOH требуется 3300-5000 кВтч (киловатт-часов).Сравните это с мощностью, необходимой для содержания среднего дома. Вы можете питать дом в течение 6-10 месяцев с тем же количеством электричества.
Электролиз расплавленного хлорида натрия
Расплавленный (жидкий) хлорид натрия может быть подвергнут электролизу для получения металлического натрия и газообразного хлора. Электролитическая ячейка, используемая в процессе, называется ячейкой Дауна (см. Рисунок ниже).
Рисунок 23.11
Ячейка Дауна используется для электролиза расплавленного хлорида натрия.
В ячейке Дауна жидкие ионы натрия восстанавливаются на катоде до жидкого металлического натрия. На аноде жидкие хлорид-ионы окисляются до газообразного хлора. Реакции и потенциалы клеток показаны ниже:
Для проведения этого электролиза батарея должна подавать более 4 вольт. Эта реакция является основным источником образования газообразного хлора и единственным способом получения чистого металлического натрия. Газообразный хлор широко используется при очистке, дезинфекции и в плавательных бассейнах.
Электролиз водного хлорида натрия
Логично предположить, что электролиз водного раствора хлорида натрия, называемого солевым раствором , даст тот же результат посредством тех же реакций, что и процесс в расплавленном NaCl. Однако реакция восстановления, которая происходит на катоде, не дает металлического натрия, потому что вместо этого восстанавливается вода. Это связано с тем, что потенциал восстановления для воды составляет всего -0,83 В по сравнению с -2,71 В для восстановления ионов натрия.Это делает уменьшение количества воды предпочтительным, поскольку его восстановительный потенциал менее отрицательный. На аноде по-прежнему образуется газообразный хлор, как и при электролизе расплавленного NaCl.
Поскольку гидроксид-ионы также являются продуктом чистой реакции, важный химический гидроксид натрия (NaOH) получается в результате испарения водного раствора в конце гидролиза.
Резюме
Описаны реакции электролиза расплавленного NaCl.
Описаны реакции электролиза рассола.
Практика
Вопросы
Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
http://www.citycollegiate.com/sblock1.htm
Как натрий удаляется из клетки?
Почему в систему добавлен CaCl ₂?
Почему металлический кальций не загрязняет производство натрия?
Обзор
Вопросы
Какие продукты электролиза расплавленного NaCl?
Какие продукты электролиза водного NaCl?
Какой ион-наблюдатель не показан в общем уравнении электролиза водного NaCl?
рассол: Водный раствор хлорида натрия.
Ячейка Дауна: Аппарат, используемый для промышленного производства металлического натрия и газообразного хлора.
Определите гальваническое покрытие.
Напишите типичную реакцию гальваники.
Кто-нибудь знает, где мы находимся?
Астролябия (изображенная выше в разобранном виде) была устройством, используемым для изучения движения планет и проведения съемок. Большинство астролябий были сделаны из латуни, но эта покрыта золотом, которое стирается.Персидские мистики также использовали астролябию для наблюдения за звездами и составления астрологических предсказаний.
Гальваника
Многие декоративные предметы, например ювелирные изделия, изготавливаются с помощью электролитического процесса. Гальваника — это процесс, в котором ион металла восстанавливается в электролитической ячейке, а твердый металл осаждается на поверхность. Рисунок ниже показывает ячейку, в которой металлическая медь должна быть нанесена на второй металл.
Рисунок 23.12
Гальваника второго металла медью.
Ячейка состоит из раствора сульфата меди и полоски меди, которая действует как анод. Металл (Me) — это катод. Анод соединен с положительным электродом батареи, а металл — с отрицательным электродом.
Когда цепь замкнута, металлическая медь с анода окисляется, позволяя ионам меди проникать в раствор.
Между тем ионы меди из раствора восстанавливаются до металлической меди на поверхности катода (второй металл):
Концентрация ионов меди в растворе практически постоянна.Это связано с тем, что в процессе гальваники металл переносится с анода на катод ячейки. Другие металлы, обычно наносимые на предметы, включают хром, золото, серебро и платину.
Резюме
Описывается процесс нанесения гальванических покрытий.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:
Щелкните изображение выше для получения дополнительных сведений
http: // www.youtube.com/watch?v=Q8Xo43sfLgY
Какой раствор используется?
Как он тестировал систему?
Почему батареи лучше, чем настенные, для электрического тока?
Какой был анод?
Обзор
Вопросы
Что такое анод в процессе гальваники с использованием меди?
Что обеспечивает электрический ток?
Какие другие металлы можно наносить на предметы?
гальваника: Процесс, при котором ион металла восстанавливается в электролитической ячейке, а твердый металл осаждается на поверхность.
Межфазное соединение катод-электролит в литиевых батареях, выявленное с помощью криогенной электронной микроскопии
Основные моменты
•
Циклические положительные электроды сохранены и характеризуются крио-ЭМ
•
Внутренний слой CEI отсутствует нормальные условия цикла
•
Стабильный конформный CEI может образовывать in situ посредством короткого замыкания
•
Крио- (S) TEM и EELS раскрывают химию конформного CEI
Прогресс и потенциал
Фундаментальное понимание взаимодействия электрод-электролит является ключом к совершенствованию современных аккумуляторов и конструкции новых аккумуляторов.Межфазная фаза катод-электролит (CEI) остается неясной во многих аспектах. Используя криогенную электронную микроскопию, мы сохраняем естественное состояние и визуализируем границу раздела на положительных электродах. Вопреки распространенному мнению, мы обнаружили, что в электролитах на основе карбонатов не существует плотного слоя покрытия из КЭИ на уровне отдельных частиц. Однако при кратковременном коротком замыкании на катодах может образоваться межфазная фаза твердого электролита, которая электрохимически превратится в стабильный конформный CEI in situ для улучшения характеристик батареи.Наши результаты открывают новый взгляд на CEI, вдохновляют на создание мощного инструмента для разработки CEI в различных электролитных системах с различными добавками и подчеркивают важность корреляции микроскопической наноструктуры и макроскопической химической информации при изучении этих чувствительных межфазных фаз.
Резюме
Межфазная поверхность катодного электролита (CEI), плотный слой покрытия, сформированный на положительном электроде, считается критически важной. Однако многие аспекты CEI остаются неясными.Это происходит из-за отсутствия эффективных инструментов для характеристики структурных и химических свойств этих чувствительных межфазных границ в наномасштабе. Здесь мы разрабатываем протокол для сохранения естественного состояния и непосредственно визуализируем интерфейс на положительном электроде с помощью криогенной электронной микроскопии. Мы обнаружили, что при нормальных условиях эксплуатации в электролите на основе карбоната не существует плотного слоя покрытия на уровне отдельных частиц. Однако при кратковременном внешнем электрическом коротком замыкании межфазная фаза твердого электролита, которая обычно образуется на анодах, может образоваться на катодах и электрохимически преобразоваться в стабильный конформный CEI in situ .Конформный CEI помогает повысить кулоновскую эффективность и сохранить общую емкость аккумулятора. Это порождает иную перспективу CEI в промышленных электролитах на основе карбонатов, чем предполагалось ранее.
Material Advancement Progression
MAP1: Discovery
Ключевые слова
межфазный катод-электролит
cryo-EM
литий-ионный аккумулятор
Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)
© 2020 Авторы. Опубликовано Elsevier Inc.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
Модернизация традиционного жидкого электролита путем гелеобразования на месте для будущих литий-металлических батарей
ВВЕДЕНИЕ
Наблюдается быстрое расширение крупных электрических объектов, представленных электромобилями, беспилотными самолетами и интеллектуальными электрическими сетями за последние несколько лет ( 1 — 3 ). В то же время беспрецедентное потребление электроэнергии в современном обществе глубоко повлияло на перспективы литий-ионных батарей (ЛИА), где высокая плотность энергии становится подлинным спросом в ближайшие дни ( 4 , 5 ) .Литий-металлические батареи (LMB), состоящие из литиевых (Li) анодов (3860 мАч г ⁻¹) ( 6 , 7 ), высокоэнергетических катодов ( 8 — 10 ) и стабильных электролитов ( 11 , 12 ) являются одними из наиболее мотивирующих исследовательских территорий литиевых вторичных батарей ( 13 ), но также признается, что практическому применению LMB серьезно препятствуют неконтролируемые дендриты Li и измельчение в жидких электролитах (LEs ) обычно используется в LIB ( 14 , 15 ).Огромные усилия были направлены на преодоление вышеупомянутых проблем с помощью многих подходов ( 16 — 19 ), среди которых исследование безопасных и стабильных электролитов, совместимых с металлическим литием, является особенно важным и необходимым ( 20 ).
Сегодня исследования гелевых полимерных электролитов (ГПЭ) и твердых полимерных электролитов (ТПЭ) вызывают большой интерес ( 16 , 21 , 22 ). Как электролиты для LMB, они обладают более высокой стабильностью по отношению к литиевым анодам по сравнению с традиционными LE, но необходимо дополнительно решить межфазные проблемы GPE и SPE в интегрированных батареях, особенно разделение катодных материалов и электролитов.Хотя многочисленные исследования доказали, что полимеризация in situ является эффективным подходом к синтезу GPE и SPE с совместимыми интерфейсами, большинство используемых в настоящее время стратегий полимеризации in situ основаны на теории свободных радикалов, которая требует наличия дополнительных неэлектролитических мономеров, инициаторов, и особые условия, такие как высокая температура ( 22 — 24 ). По-прежнему отсутствуют производственные стратегии, которые могли бы использовать преимущества обычных материалов для промышленных электролитов без введения примесей, и тем временем были бы реализованы при умеренных внешних условиях.Достойно доверия, что с такой стратегией, изученной и применяемой в аккумуляторной промышленности, общая коммерциализация LMB на основе GPE и SPE будет в значительной степени осуществима.
В данном документе разработана новая стратегия преобразования традиционных 1,3-диоксоланов на основе простого эфира (DOL) и 1,2-диметоксиэтана (DME) в новый квазитвердый GPE простым добавлением коммерческого гексафторфосфата лития (LiPF). ₆). Интригующая химия катионной полимеризации с раскрытием цикла между LiPF ₆ и DOL впервые обнаружена и используется в системах литиевых вторичных батарей.По сравнению с большинством обычно используемых процедур гелеобразования на месте, эта стратегия разработана с несравненными преимуществами, включая коммерческие материалы, отсутствие примесей и умеренные условия. Насколько нам известно, это один из самых простых способов изготовления электролитов на полимерной основе на месте. Созданный на основе традиционной системы электролита, но с превосходной совместимостью с литиевыми анодами, GPE демонстрирует огромный потенциал в качестве надежного электролита для LMB следующего поколения.Исходя из этого, этот новый GPE успешно применяется в серии LMB с катодами из серы, LiFePO ₄ и LiNi _0,6 Co _0,2 Mn _0,2 O ₂ (NCM ₆₂₂), демонстрируя универсальность и обнадеживающие перспективы коммерциализации.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Механизм гелеобразования GPE
Процесс гелеобразования in situ и его механизм показаны на рис. 1A. Жидкий предшественник, полученный смешиванием DOL / DME LE с определенным количеством LiPF ₆, заранее вводится в аккумулятор.Как показано на рис. S1 и Movie S1, раствор-предшественник демонстрирует благоприятную смачиваемость по отношению к компонентам батареи, сравнимую с LE. Кроме того, последующее гелеобразование in situ в условиях окружающей среды формирует новый квазитвердый GPE, который служит встроенной батареей. Вовлеченный химический механизм можно описать как катионно-индуцированную полимеризацию DOL с раскрытием кольца с LiPF ₆, выступающим в качестве специального «резервуара инициатора». Стоит отметить, что концентрация LiPF ₆ выбрана с относительно высоким значением, которое гарантирует, что без внешних условий нагрева теплота растворения LiPF ₆ будет достаточной, чтобы способствовать его частичному разложению и высвобождению небольшого количества газообразный пентафторид фосфора (PF ₅), который был обнаружен методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС) (рис.S2). PF ₅ известна как сильная кислота Льюиса, которая также является важным инициатором полимеризации (рис. S3) ( 22 , 25 ), что позволяет полимеризации протекать плавно при комнатной температуре. А именно, в растворе предшественника PF ₅ объединяет следовые количества воды [12 частей на миллион (ppm)] с образованием H ⁺ (PF ₅ OH) ^—, который побуждает мономеры ДОЛ превращаться в реакционную секунду. ионы оксония посредством быстрого протонирования, а повторяющееся внедрение мономеров ДОЛ в ионы оксония приводит к росту полимерной цепи.По мере роста полимера до определенной степени следы H ₂ O будут атаковать ионы оксония и останавливать рост текущей цепи нуклеофильным замещением (рис. S4). Получен высокомолекулярный полимер с линейной цепью полидиоксолан (PDXL). Следовательно, интегрированный гомогенный GPE в конечном итоге устанавливается посредством комбинации полимерного каркаса (PDXL) с жидкофазным DME. Проведен имитационный эксперимент для увеличения и визуализации описанных выше микрореакций, и подтверждена надежность механизма (рис.S5). Оптические фотографии на рис. 1B макроскопически демонстрируют эволюцию гелеобразования, когда исходный текучий жидкий раствор DOL / DME LE и LiPF ₆ превращается в гелеобразный электролит с неподвижными и эластичными характеристиками, что указывает на то, что внутри электролита произошла полимеризация. Кроме того, как раствор прекурсора, так и GPE остаются однородными и прозрачными, что означает, что образование фторида лития (LiF) в результате разложения LiPF ₆ слишком мало, чтобы быть видимым, тогда как его все еще можно идентифицировать по рентгеновскому снимку. Фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) спектр ГПЭ, представленный на рис.S6.
Рис. 1 Механизм, структура и характеристика GPE.
( A ) Схематическая модель механизма полимеризации ДОЛ, индуцированного LiPF ₆. ( B ) Оптические фотографии ЛЭ и ГПЭ. ( C ) ¹ H Спектр ЯМР PDXL. Фото: Фэн-Цюань Лю, Пекинский педагогический университет. ( D ) Процессы изменения молекулярной массы (синяя пунктирная линия) и ионной проводимости (красная пунктирная линия) в процессе гелеобразования.
Чтобы выяснить детали структуры продукта, мы очистили GPE, чтобы удалить жидкую фазу и соли лития, оставив только PDXL. Мы взвесили полученный PDXL и рассчитали, что степень превращения мономера DOL в полимеризацию составила 91,0% (таблица S1). Раствор PDXL в хлороформе определяют с помощью ядерного магнитного резонанса ¹ H (¹ H ЯМР; рис. 1C), в котором химический сдвиг при 3,72 м.д. приписывается H в группе –O – CH ₂ –CH ₂ –O– и 4.75 ppm представляет для группы –O – CH ₂ –O–. Отношение интегральных площадей 2: 1 указывает на то же соотношение количеств вышеуказанных групп, что хорошо согласуется со структурой –CH ₂ –O – CH ₂ –CH ₂ -O– в качестве повторяющейся единицы ( 26 , 27 ). Спектры ЯМР ¹³ C (рис. S7) и инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (FTIR; рис. S8) также получены для дальнейшего подтверждения гипотезы о структуре, и результаты согласуются со спектром ЯМР ¹ H.
Процесс гелеобразования отслеживается путем отбора проб из реактивного раствора для измерения молекулярной массы ( M _n) и ионной проводимости электролита, показанных на рис. S9 и интегрирован на рис. 1D. M _n и ионная проводимость изменяются противоположным образом с удлинением кривой, в соответствии с реакционными характеристиками катионной полимеризации ( 25 ). Эта ситуация предполагает, что первоначально высокая ионная проводимость электролита будет уменьшаться из-за роста полимерных цепей.После размещения в течение 10 часов M _n достигает ~ 52000 (в расчете на стандартное вещество полистирола), и почти с того же времени ионная проводимость GPE стабилизируется на уровне примерно 3,8 × 10 ⁻³ См · см ⁻¹. Высокая ионная проводимость может быть объяснена уникальной стратегией гелеобразования путем преобразования части исходной жидкой фазы (DOL) в твердую (PDXL). Каркас PDXL с линейной цепной структурой, богатой эфирными связями, демонстрирует выдающуюся способность доставлять ион Li (Li ⁺), что уже было исследовано в полимерах с аналогичной структурой, таких как полиэтиленоксид ( 28 , 29 ). .Транспортное сопротивление внутри GPE значительно снижается жидкой фазой DME, которая сочетается с каркасом PDXL в качестве пластификатора, который оказывает значительное влияние на ионную проводимость GPE, как показано на рис. S10 и таблица S2. Более того, считается, что ГПЭ, полученный из комбинации стабильного полимерного каркаса и жидкого ДМЭ, имеет гораздо более низкую улетучиваемость, которая, по измерениям, составляет лишь одну шестую от исходного LE (рис. S11). Между тем, температура плавления полимерного каркаса может достигать 60 ° C, и, следовательно, GPE демонстрирует высокую устойчивость и обратимость по отношению к изменению температуры во время формирования батареи, как показано на рис.S12.
Защитный эффект на аноды из Li-металла
Мы собрали симметричные Li | Li-элементы с GPE и обычным DOL / DME LE, чтобы исследовать стабильность Li во время циклирования. Оба элемента Li | Li сначала заряжаются и разряжаются при плотности тока 0,5 мА · см ⁻² для емкости поверхности 1,0 мА · ч · см ⁻². Как показано на рис. 2A, зарядка и разрядка Li | Li батареи с GPE может происходить при значительно низком перенапряжении, которое составляет около 20 мВ после первых нескольких циклов активации.Даже после того, как батарея проработала и цикл примерно 800 часов, поляризация напряжения все еще остается ниже 25 мВ, демонстрируя удивительно стабильные характеристики осаждения и растворения лития. Для батареи с LE, помимо заметно повышенной начальной поляризации напряжения по сравнению с GPE, постоянно увеличивающееся перенапряжение также подразумевает неоднородное покрытие / удаление Li, которое усугубляется при езде на велосипеде. После этого выполняется еще один тест, в котором плотность тока фиксируется на большем значении, равном 1.0 мА · см ⁻² для 1,0 мА · ч · см ⁻² (рис. 2B), и примечательно то, что циклическое поведение батареи с использованием GPE может оставаться стабильным в течение более 400 часов без очевидного изменения поляризации напряжения. Напротив, батарея с LE претерпевает аналогичное увеличение поляризации во время езды на велосипеде.
Рис. 2 Электрохимические испытания и морфология Li симметричных Li | Li аккумуляторов с GPE и LE.
Кривые Li | GPE | Li (красные линии) и Li | LE | Li (синие линии) симметричных батарей при комнатной температуре с плотностями тока ( A ) 0.5 мА см ⁻² для 1,0 мАч см ⁻² и ( B ) 1,0 мА см ⁻² для 1,0 мАч см ⁻². ( C ) Морфология поверхности и ( D ) морфология поперечного сечения Li-анода в системе GPE после циклирования при 1,0 мА · см ^-2. ( E ) Морфология поверхности и ( F ) морфология поперечного сечения Li-анода в системе LE после циклирования при 1,0 мА · см ^-2.
Морфология Li наблюдается после цикла под 1.0 мА см ⁻². Гладкая поверхность только с несколькими спорадическими крупными участками сохраняется для Li, циклически изменяющегося внутри GPE (рис. 2C), где дендриты Li не показаны после циклирования. Между тем, изображение поперечного сечения (фиг. 2D) дополнительно демонстрирует, что слой измельчения не образуется. В отличие от этого, цикличность внутри LE оставляет Li с преимущественно измельченной шероховатой поверхностью (рис. 2E). Более высокое увеличение подтверждает существование дендритов Li с типичной выступающей структурой (рис.2E, вставка), и поэтому можно сделать вывод, что неконтролируемый рост дендритов привел к измельчению поверхности Li. Кроме того, изображение поперечного сечения (рис. 2F) показывает, что измельченный слой разрушил литиевую фольгу на глубину более 50 мкм. Из этих результатов можно сделать вывод, что нестабильность Li | Li аккумуляторов с LE во время циклирования связана с ростом дендритов и последующим измельчением, которое вызывает постоянную потерю реактивного Li. По сравнению с LE, GPE имеет улучшенную межфазную совместимость с литиевыми анодами, а ограничение полимерного каркаса жидкой фазой гарантирует меньший контакт между поверхностью Li и реактивными компонентами электролита, что эффективно снижает межфазные реакции и способствует равномерному диспергированию Li ⁺ на поверхности Li ( 30 ), что приводит к впечатляющей способности подавлять рост дендритов и поддерживать стабильную цикличность.
На рисунке S13 также представлены тесты Li-Cu батареи с GPE и LE, соответственно. Это демонстрирует рис. S13A, что без каких-либо добавок начальная кулоновская эффективность Li-Cu батареи с GPE достигает 90% при 1 мА · см ⁻². Эффективность после нескольких циклов достигает более 95%, которая может оставаться стабильной в течение как минимум 100 циклов без явного снижения (рис. S13B). Для сравнения, Li-Cu аккумулятор с LE показывает относительно низкий кулоновский КПД первого цикла, равный 81%.Хотя он также может достигать 90% в течение нескольких циклов, интегральное снижение, очевидно, проявляется после 20 циклов, что может быть связано с повторяющимся разрушением и ремонтом межфазного слоя твердого электролита (SEI) во время осаждения / снятия лития, происходящего из-за более длительного сильная коррозия анодов Li в ЛЭ. Кроме того, демонстрируются конкретные циклы зарядки и разрядки. Очевидно, что кривые Li-Cu батареи с GPE (рис. S13C) могут поддерживать стабильное перенапряжение без явного увеличения поляризации.Что касается Li-Cu батареи с LE, представленной на рис. S13D, наблюдается заметно увеличенное перенапряжение от 30 мВ в 10-м цикле до 70 мВ в 50-м цикле. Эти данные предполагают, что замена LE на GPE может помочь сохранить более стабильный слой SEI и повысить обратимость реакции Li-покрытия / удаления.
Li-S батареи с GPE
Li-S батареи с высокой плотностью энергии считаются многообещающими кандидатами для будущих LMB. Однако в обычных системах LE на циклические характеристики Li-S батарей долгое время влиял серьезный перенос полисульфидов и, как следствие, потеря электрохимических активных частиц.Поскольку GPE все еще можно рассматривать как электролит на основе эфира с уникальной квазитвердой формой существования, он представляет собой бесшовную альтернативу традиционному LE для Li-S аккумуляторов с эффективным ограничением диффузии полисульфидов и последующим «эффектом челнока». GPE вводится в Li-S аккумулятор посредством полимеризации на месте с достаточно проникающим раствором предшественника в серный электрод, как показано на фиг. 3A. После полимеризации мы разобрали батарею для наблюдения с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).Первоначально открытый катод и сепаратор (рис. 3, B и C) равномерно покрыты GPE (рис. 3, D и E), и примечательно, что покрытие ограничено не только поверхностью, но и внутри катода ( рис. S14). Такой процесс полимеризации на месте резко снизил бы контактное сопротивление между катодными материалами и электролитом и обеспечил бы быстрое прохождение Li ⁺. Примечательно, что влияние полимерного каркаса на блокировку миграции полисульфидов подтверждается тестом на проницаемость на рис.3F. В этом имитационном эксперименте полисульфиды практически не проникают в GPE даже после 48 часов размещения. Напротив, DOL / DME LE не проявляет сопротивления диффузии полисульфидов. В качестве дополнительной проверки мы разобрали Li-S аккумуляторы с GPE и LE после 50 циклов заряда / разряда при 0,5 C. Очевидно, что разделитель в LE становится желтым, а другой, пропитанный GPE, остается почти в своем первоначальном цвете ( Рис. 3G), что может свидетельствовать о том, что полисульфиды изолированы внутри катодной камеры полимерным каркасом, сформированным на месте.
Рис. 3 Принципиальная схема, SEM и оптические морфологии GPE, применяемого в Li-S батарее.
( A ) Принципиальная схема полимеризации in situ внутри аккумуляторной системы. Морфология поверхности композитного катода ( B ) KB (Ketjen black) / S и сепаратора ( C ) перед полимеризацией. Морфология поверхности композитного катода ( D ) KB / S и сепаратора ( E ) после полимеризации. ( F ) Проницаемость Li ₂ S ₈ в LE (слева) и GPE (справа).Фотография: Вен-Пэн Ван, Институт химии Китайской академии наук. ( G ) Оптические фотографии сепараторов, снятых с Li-S аккумуляторов с LE (слева) и GPE (справа) после 50 циклов при 0,5 C. Фото предоставлено: Feng-Quan Liu, Пекинский педагогический университет.
Кривые заряда / разряда аккумуляторов GPE и LE представлены на рис. 4 (A и B). Li-S аккумулятор с GPE демонстрирует высокую начальную разрядную емкость 1010 мАч g ^-1 при скорости 0.5 C (фиг. 4A) из-за превосходной ионной проводимости и межфазного сродства GPE. Емкость 1039 мАч g ^-1 дополнительно обеспечивается следующим процессом зарядки с кулоновской эффективностью первого цикла до 97,2%, что весьма впечатляет, особенно в отсутствие каких-либо расходных добавок, что указывает на уменьшение челночного эффекта от GPE. Еще одно продвижение, вызванное GPE, является следствием нескольких следующих циклов, во время которых полученные полисульфиды сталкиваются с ограничением GPE in situ, что препятствует их свободной диффузии.Как следствие, вторая и третья кривые заряда / разряда демонстрируют незначительное затухание по сравнению с первой, в то время как для Li-S батареи с LE (рис. 4B) кулоновский КПД первого цикла составляет всего 78,5% в качестве доказательства эффект челнока, при котором происходит резкое снижение емкости в самых ранних циклах. На рисунке 4C показано, что профили циклической вольтамперограммы (CV) GPE хорошо перекрываются друг с другом с двумя анодными пиками 2,30 и 2,40 В, а также двумя катодными пиками 2,25 и 2,05 В, которые являются типичными электрохимическими пиками серы, что указывает на простое окисление. и восстановительные превращения серы в сульфиды без побочных реакций ( 31 — 33 ).Для сравнения, CV-кривые батареи с LE (рис. 4D) демонстрируют наличие сильного челночного эффекта, и после второго цикла появляется видимый сдвиг пиков окисления в сторону более высокого напряжения, что указывает на пагубно увеличенную поляризацию, которая повлияет на следующие характеристики батареи.
Рис. 4 Электрохимические характеристики Li-S аккумуляторов с GPE и LE.
Кривые заряда / разряда Li-S аккумуляторов ( A, ) с GPE и ( B ) с LE для первых трех циклов со скоростью 0.5 C. Кривые CV Li-S батарей ( C, ) с GPE и ( D ) с LE для первых трех циклов при скорости сканирования 0,05 мВ с ^-1. ( E ) Циклические характеристики и кулоновская эффективность батарей с GPE и LE.
После 500 циклов при 0,5 C емкость Li-S батареи с использованием GPE остается 741 мАч g ^-1 с отличным сохранением емкости 73,7% (рис. 4E). Поскольку измерение расширяется до 1000 циклов, батарея по-прежнему сохраняет половину своей начальной емкости, что соответствует низкому разряду всего 0.05% за цикл. Кулоновский КПД сохраняет более 97,0% на протяжении всей езды на велосипеде, что свидетельствует о прекрасной устойчивости к испытаниям при сверхдлинной езде на велосипеде. Для сравнения, аккумулятор Li-S с LE претерпевает резкое снижение емкости в течение первых 300 циклов с 1010 до 370 мАч g ⁻¹ и вынужден циклически работать при довольно низкой емкости, которая, в конечном итоге, составляет лишь менее 200 мАч г ⁻¹. Кулоновский КПД менее 85,0% во время всего цикла означает постоянный эффект челнока.Во время езды на велосипеде мы измерили профили Найквиста обеих батарей, из которых можно было заметить, что внутреннее сопротивление в Li-S батарее с GPE остается стабильным (рис. S15A). Для батареи с LE (рис. S15B) сопротивление постоянно увеличивается, указывая на то, что безрассудно перемещающиеся растворимые полисульфиды в конечном итоге осаждаются на поверхности анода в виде нерастворимых и изолированных компонентов, которые ответственны за более жесткий перенос Li ⁺. Чтобы дополнительно подтвердить результаты, мы исследовали микроструктуру литиевых анодов в Li-S батареях с GPE и LE после 50 циклов при 0.5 C. Для Li-S батареи с GPE (рис. S15C) поверхность Li после цикла гладкая и без отложений, в то время как в LE (рис. S15D) большая часть поверхности Li покрыта грубыми отложениями. Перьевидные отложения (рис. S15D, вставка) далее идентифицируются как серия сульфидов, образовавшихся в результате побочных реакций между полисульфидами лития и литием с помощью анализа XPS (рис. S16), и их накопление блокирует нормальное нанесение покрытия и удаление Li. ⁺ ( 34 , 35 ).Также следует отметить, что использование GPE дает литий-полимерную батарею более высокое сопротивление саморазряду, что является одним из наиболее важных свойств в практическом применении (рис. S17). Процесс разряда батареи с GPE прерывается на 11-м цикле с напряжением отсечки 2,05 В, когда количество растворимых полисульфидов находится на самом высоком уровне (рис. S17, A и B). После 1-недельной установки батарея восстанавливает предыдущий процесс разряда и демонстрирует снижение емкости всего на 6% по сравнению с 10-м циклом.Примечательно, что в последующих циклах небольшое увеличение емкости указывает на то, что процесс активации также способствует снижению емкости, которое является обратимым; таким образом, фактическое снижение емкости, вызванное саморазрядом, еще меньше. Напротив, мы провели такое же прерывание для батареи с LE на рис. S17 (C и D). Восстановленный процесс разряда Li-S батареи с LE быстро завершается при емкости всего 350 мАч g ^-1, что представляет собой необратимую потерю емкости до 40%.
Универсальность GPE в Li-LiFePO
₄ и Li-NCM ₆₂₂ батареях
В коммерчески выпускаемых аккумуляторных системах интеркалирующие катоды LiFePO ₄ оливинового типа и многослойный NCM ₆₂₂ (два из обычно используемых материалов 36 ). Чтобы определить универсальность GPE по отношению к коммерчески выпускаемым катодным материалам, мы собрали батарею из LiFePO ₄ | Li, используя GPE, и циклически работали с током 0,5 C (рис. 5A). Ширина запрещенной зоны всего 0.14 В между платформами заряда и разряда, что сопоставимо с батареей, использующей LE (рис. S18), подразумевает незначительную поляризацию и подчеркивает превосходную ионную проводимость и небольшое межфазное сопротивление. Стабильность при циклической работе также справедливо сравнивается между батареей LiFePO ₄ | GPE | Li и батареей LiFePO ₄ | LE | Li (рис. 5B). В заключительном периоде цикла при 0,5 ° C батарея LiFePO ₄ | LE | Li демонстрирует рассеянную и пониженную емкость и кулоновскую эффективность, которые возникают из-за потери эффективности литиевых анодов.Напротив, батарея LiFePO ₄ | GPE | Li не претерпевает явного выцветания ни по емкости, ни по кулоновской эффективности, с сохранением емкости 95,6% после 700 циклов и стабильной кулоновской эффективностью более 99,5%, что указывает на превосходную стабильность интерфейса. между электродами и ГПЭ.
Рис.5 Электрохимические характеристики LiFePO ₄ | GPE | Li батареи и LiFePO ₄ | LE | Li батареи.
( A ) Кривые заряда / разряда LiFePO ₄ | GPE | Li аккумулятор.( B ) Циклические характеристики и кулоновская эффективность LiFePO ₄ | GPE | Li батареи и LiFePO ₄ | LE | Li батареи.
По сравнению с LiFePO ₄, зарядное напряжение которого обычно ограничено 4,00 В, многослойный LiNi _x Co _y Mn _{1− x — y} O ₂ (NCM) с напряжением до 4,30 В считается более перспективным катодным материалом для удовлетворения спроса на высокоэнергетические LMB ( 37 ).Однако общепризнано, что DOL / DME LE на основе эфира редко предпринимает шаги в отношении слоистых материалов NCM из-за его крайней нестабильности и способности к окислению под высоким напряжением. Обычно DOL / DME LE начинает работать нестабильно при повышении напряжения до 4,00 В и подвергается серьезному разложению при напряжении более 4,20 В (рис. 6A). Это означает, что при согласовании DOL / DME LE с NCM ₆₂₂ и выборе типичного напряжения отсечки 4,30 В аккумулятор подвергается сильному перезаряду (рис.6Б) объясняется массовым окислением и разложением растворителя. Теоретически нестабильность жидкофазного ДОЛ / ДМЭ в значительной степени происходит из-за ДОЛ с нестабильной циклической структурой ( 38 , 39 ), что означает, что после процесса полимеризации с раскрытием цикла, где циклический ДОЛ является Заранее стабилизированный в длинноцепочечной линейной структуре устойчивость электролита к электрохимическому прогрессу под высоким напряжением может быть улучшена. В качестве доказательства кривая линейной развертки вольтамперометрии (LSV), представленная на рис.6C демонстрирует отсутствие очевидных токов разложения GPE до тех пор, пока напряжение не достигнет 4,60 В. Использование катода из NCM ₆₂₂ для согласования с GPE с ограничением напряжения 4,30 В также может обеспечить нормализованное поведение заряда и разряда со скоростью 0,1 C без явления перезарядки из-за окисления (рис. 6D). Примечательно, что сохранение емкости и кулоновской эффективности батареи NCM ₆₂₂ | GPE | Li в течение 100 циклов, показанных на рис. 6E, еще раз доказывает, что эта стабильность выдерживает повторяющиеся заряды и разряды.
Рис.6 Электрохимические характеристики батареи NCM ₆₂₂ | GPE | Li и батареи NCM ₆₂₂ | LE | Li. Кривые
LSV ( A ) LE и ( C ) GPE в диапазоне напряжений от 2,5 до 5,0 В при комнатной температуре. Кривые заряда / разряда ( B ) NCM ₆₂₂ | LE | Li батареи и ( D ) NCM ₆₂₂ | GPE | Li батареи с диапазоном напряжения от 2,8 до 4,3 В. ( E ) Цикл производительность и кулоновский КПД NCM ₆₂₂ | GPE | Li battery.( F ) Оптические изображения светодиодных ламп, освещенных гибкой батареей NCM ₆₂₂ | GPE | Li при различных механических деформациях. Фотография: Вен-Пэн Ван, Институт химии Китайской академии наук.
Высокая гибкость и надежная механическая доступность также относятся к коммерческим батареям ( 40 ). Мы собрали аккумулятор NCM ₆₂₂ | GPE | Li в мягкой упаковке и проверили его способность питать светодиодные (LED) лампы при различных механических деформациях.Как показано на фиг. 6F, источник питания не выходит из строя независимо от изменений формы при изгибе или даже складывании. Это можно отнести к GPE с гораздо меньшей подвижностью, а также с более высокой механической прочностью (рис. S19), что способствует поддержанию более прочного и стабильного соединения интерфейсов, и, следовательно, батарея демонстрирует улучшенную адаптацию к преобразованию формы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Синтез ГПЭ
ГПЭ получали путем гелеобразования in situ раствора предшественника в запечатанном флаконе из прозрачного стекла с реагентом.Раствор предшественника состоял из 2 M LiPF ₆, растворенных в обычном DOL / DME LE, который содержал 1 M бис (трифторметансульфонил) имид лития (LiTFSI) в смешанном органическом растворе DOL и DME (1: 1, об. / Об.). ). Раствор предшественника самопроизвольно превращался в ГПЭ при выдерживании в течение некоторого времени при комнатной температуре. Все процессы приготовления ГПЭ проводились в перчаточном ящике, наполненном аргоном.
Разделение и очистка PDXL от GPE
PDXL отделяли и очищали следующим образом.ГПЭ диспергировали в абсолютном этиловом спирте, а затем смешанный раствор центрифугировали при 8000 об / мин в течение 5 мин. Жидкий супернатант сливали, и более низкий осадок снова диспергировали с новым чистым этанолом и центрифугировали. Вышеупомянутый процесс повторяли более пяти раз для отделения белого осадка. Полученный белый осадок сушили естественным испарением при комнатной температуре для удаления избыточного этанола и получали выделенный полимер, названный PDXL.
Подготовка катодов и изготовление батарей
Чистая сера (аналитический реагент, Sigma-Aldrich) смешивалась с KB в соотношении качества 7: 3.Затем смеси герметично закрывали в стеклянном контейнере и нагревали при 400 ° C в течение 20 часов, чтобы сера и KB полностью диспергировались и получали серу в наномасштабе. Композит KB / S был получен после естественного охлаждения до комнатной температуры.
Катодные электроды для батарей Li-S, Li-LiFePO ₄ и Li-NCM ₆₂₂ были изготовлены путем смешивания композита KB / S, LiFePO ₄ и NCM ₆₂₂ с Super P и связующее из поливинилидендифторида с массовым соотношением 8: 1: 1 через N -метил-2-пирролидон в качестве растворителя.Суспензии иммобилизовали на алюминиевой фольге с углеродным покрытием и сушили в течение 24 часов в вакуумной печи при 60 °, 80 ° и 80 ° C соответственно. Катоды для серы, LiFePO ₄ и NCM ₆₂₂ были изготовлены с диаметром 10 мм с загрузкой активного материала примерно 1,5, 5,0 и 3,0 мг / см ^-2.
Круглые элементы типа CR2032 собирали в перчаточном боксе, наполненном аргоном (H ₂ O <0,1 ppm, O ₂ <0,1 ppm). Ячейки типа «таблетка» с ГПЭ были изготовлены просто путем прямой полимеризации in situ.Сепаратор Celgard был зажат между катодом и литиевой фольгой. Раствор прекурсора вводили в сепаратор, и батареи заполняли раствором прекурсора. Впоследствии собранные батареи были оставлены на некоторое время, чтобы полностью сформировать GPE внутри батареи. Ячейки для сравнения были изготовлены тем же способом, за исключением использования обычного LE 1,0 M LiTFSI в DOL / DME с объемным соотношением 1: 1.
Характеристики
FTIR-спектр приготовленного PDXL регистрировали с использованием SHIMADZU IRAffinity-1 в диапазоне от 400 до 4000 см ^-1 для исследования функциональной группы PDXL.Спектры ЯМР ¹ H и ¹³ C ЯМР PDXL собирали на Bruker AVANCE III 400 МГц с CDCl ₃ в качестве дейтерированного растворителя и тетраметилсиланом в качестве внутреннего стандарта для получения структуры PDXL. Термогравиметрический анализ LiPF ₆ был измерен с помощью прибора (Q600 SDT America, TA Instruments) от 25 ° до 350 ° C. XPS исследовали на Thermo Scientific ESCALab 250Xi (Thermo Fisher Scientific). Для механических испытаний использовалась электронная универсальная испытательная машина Instron 3366 (Instron Corporation).Измерения краевого угла смачивания проводили на измерителе контактного угла (OCA 20, Dataphysics Company). Гель-проникающий хроматограф (PL-GPC50) использовали для измерения молекулярной массы образцов с тетрагидрофураном в качестве растворителя и для измерения подвижной фазы. Контрастные эксперименты по улетучиванию GPE и LE были разработаны следующим образом: изменения веса GPE и LE с одинаковым исходным весом с течением времени регистрировались в перчаточном ящике, наполненном аргоном, при комнатной температуре. Li ₂ S ₈ раствор (0.2 M) получали следующим образом: Li ₂ S и серу добавляли в стеклянную прозрачную бутыль с реагентом с DME в соответствии со стехиометрическим соотношением и однородно перемешивали магнитной мешалкой до тех пор, пока смешивающаяся жидкость не стала темно-коричневой. Раствор Li ₂ S ₈ (100 мкл) закапывали во флаконы, в которых GPE и LE имели одинаковый объем.
Электрохимические характеристики
Раствор предшественника ГПЭ был приготовлен в прозрачной стеклянной бутылке, и две пластины из нержавеющей стали были вставлены ниже уровня жидкости.Изменения проводимости системы, от раствора гибкого предшественника до неподвижного GPE, регистрировали с помощью электрохимической рабочей станции (Interface 1000E, Gamry Instruments). Электропроводность рассчитывалась по следующему уравнению: G = l / ( RS ), где l — расстояние между двумя пластинами из нержавеющей стали, R — значение сопротивления, а S — эффективная площадь ниже жидкая поверхность. Кривые LSV для GPE и LE были получены путем размещения GPE / LE между пластиной из нержавеющей стали и литиевой фольгой со скоростью развертки 1.0 мВ с ⁻¹. CV батарей с GPE и LE измеряли с помощью электрохимической рабочей станции (Interface 1000E, Gamry Instruments) в диапазоне напряжений от 1,8 до 3,0 В при скорости сканирования 0,05 мВ с ^-1. Спектры электрохимического импеданса (EIS) батарей с GPE и LE были протестированы на электрохимической рабочей станции (Interface 1000E, Gamry Instruments) в диапазоне частот от 10 ^-1 до 10 ⁵ Гц. Симметричные ячейки Li | GPE | Li и Li | LE | Li были исследованы с помощью LAND (LANHE CT2001A) с использованием различных плотностей тока.Испытания гальваностатического заряда / разряда аккумуляторов, включая Li-S аккумуляторы, аккумуляторы Li-LiFePO ₄ и аккумуляторы Li-NCM ₆₂₂ с GPE и LE, были исследованы с использованием системы тестирования LAND (LANHE CT2001A).
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/4/10/eaat5383/DC1
Рис. S1. Измерение краевого угла смачивания предшественника полимера и LE на различных подложках.
Рис. S2. ГХ-МС смешанных газов.
Рис. S3. Термогравиметрический анализ и кривые дифференциальной сканирующей калориметрии LiPF ₆.
Рис. S4. Влияние содержания H ₂ O на полимеризацию.
Рис. S5. Механизм полимеризации ДОЛ, индуцированный LiPF ₆.
Рис. S6. XPS-спектры LiPF ₆ и GPE.
Рис. S7. ¹³ C ЯМР спектр PDXL (дейтерированный хлороформ в качестве растворителя).
Фиг.S8. FTIR-спектр PDXL.
Рис. S9. Характерные изменения ГПЭ в течение всего процесса полимеризации.
Рис. S10. Кривые ЭИС ГПЭ с различным содержанием ДМЭ в прекурсорах.
Рис. S11. Свойство летучести GPE и LE.
Рис. S12. Термический анализ PDXL и полиэтиленоксида (PEO).
Рис. S13. Электрохимические испытания Li-Cu аккумуляторов с ГПЭ и ЛЭ.
Рис. S14. СЭМ-изображение поперечного сечения катода и сепаратора, пропитанных GPE.
Рис. S15. EIS и анодные SEM-изображения Li-S батарей с GPE и LE.
Рис. S16. XPS литиевых анодов Li-S батарей с GPE и LE после 50 циклов при 0,5 C.
Рис. S17. Тесты на саморазряд и Li-S аккумулятор в мягком корпусе.
Рис. S18. Кривые заряда / разряда LiFePO ₄ | LE | Li батареи.
Рис. S19. Механические свойства GPE особой формы при комнатной температуре.
Таблица S1. Скорость превращения ДОЛ в электролите при полимеризации из мономера в полимер.
Таблица S2. Ионная проводимость ГПЭ с различным содержанием ДМЭ в прекурсорах.
Фильм S1. Измерение краевого угла смачивания полимерного прекурсора и LE на катодных подложках.
Благодарности: Авторы выражают благодарность З.-П. Ванга за полезное обсуждение анализа ГХ-МС. Финансирование: Эта работа была поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (грант № 2016YFA0202500), Проектом Центра фундаментальных наук Фонда естественных наук Китая (грант №51788104), Национальный фонд естественных наук Китая (гранты № 21773264 и 21434003), «Трансформационные технологии для чистой энергии и демонстрации», Программа стратегических приоритетных исследований Китайской академии наук (грант № XDA21070300), Национальная академия наук Программа технологических исследований и разработок Китая (863) (грант № 2015AA033801) и Фонды фундаментальных исследований для центральных университетов. Вклад авторов: Y.-G.G. и L.L. предложили и руководили проектом.F.-Q.L., W.-P.W., L.L. и Y.-G.G. задумал и спланировал эксперименты. F.-Q.L. и W.-P.W. проводили эксперименты с помощью S.-F.Z., J.-L.S., X.-D.Z., J.-J.Z. и Y.-X.Y. Все авторы участвовали в анализе результатов экспериментов и подготовке рукописи. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.
Аккумуляторы | Бесплатный полнотекстовый | Концентрация присадки к электролиту для максимального накопления энергии в свинцово-кислотных аккумуляторах
1. Введение
Добавление химической добавки к электролиту свинцово-кислотной батареи может изменить удельную энергию, которую батарея может хранить. Этот факт известен с момента изобретения батареи и в настоящее время является предметом исследований, представляющим большой интерес для индустрии батарей.В этой статье представлен общий метод оценки влияния добавок электролита на энергоемкость свинцово-кислотной батареи и определения наилучшей концентрации добавки для использования. Рассматриваемая добавка к электролиту является довольно общей. Это может быть химическое соединение или смесь химикатов; суспензия или гель, используемый для иммобилизации электролита. Единственное ограничение заключается в том, что добавка — какой бы она ни была — должна находиться в химическом равновесии и иметь низкую реакционную способность по отношению к другим компонентам батареи.
Добавки также добавляются в электролит батареи по множеству других причин, таких как продление срока службы батареи, уменьшение коррозии электродов, улучшение проводимости, уменьшение выделения газа на электродах, защита от перезарядки или глубокой разрядки и т. Д. полезные в одних отношениях могут быть вредными в других. Таким образом, выбор и концентрация добавки всегда должны оцениваться с учетом побочных эффектов, которые она вызывает. Это, в частности, означает, что добавка, повышающая энергоемкость батареи, может оказаться нежизнеспособной, по крайней мере, при определенных концентрациях из-за других нежелательных эффектов, которые она производит.
Существуют сотни статей, книг и патентов, посвященных добавкам электролита и их влиянию на свинцово-кислотные батареи. Полный обзор литературы выходит за рамки настоящей статьи. Глава 3 книги Павлова [1] содержит сравнительно краткий обзор основной литературы по данной теме примерно до 2011 года. Она касается классических неорганических добавок (фосфорная кислота, борная кислота, лимонная кислота, сульфат стронция, сульфат натрия), углеродных суспензий, и эмульсии органических полимеров.В настоящее время большой потенциал ионных жидкостей как добавок к электролитам активно изучается [2] из-за способности этих солей расширять электрохимическое окно воды [3,4,5]. Кроме того, большой практический интерес представляет изучение добавок, которые производят гелеобразные электролиты, в связи с их применением в области электрического передвижения [6,7,8]. Интересное исследование добавления добавки к гелеобразному электролиту было недавно представлено в [9].
Разнообразие доступных добавок делает невозможным выработку общих правил о наилучшей добавке и наилучшей концентрации для использования для данной цели.Следовательно, настоящая статья по необходимости должна быть достаточно ограниченной по объему. По этой причине, игнорируя другие эффекты, в данной статье основное внимание уделяется влиянию добавок на емкость аккумуляторов энергии. Представленный анализ дает общий способ оценить влияние любой добавки электролита на эту емкость. Это также показывает, как концентрация добавки, которая максимизирует эту емкость, может быть определена на основе небольшого количества основных экспериментальных данных. Конечно, положительная оценка добавки в отношении энергоемкости батареи не исключает необходимости выяснять, вызывает ли добавка нежелательные побочные эффекты и в какой степени.Однако при поиске лучших добавок для увеличения емкости аккумуляторов энергии результаты настоящей статьи могут помочь быстро отказаться от неэффективных добавок, что значительно упростит процесс выбора.
Центральное место в анализе этой статьи занимает наблюдение, что при любой конечной температуре внутренняя энергия любой системы конечного объема должна быть конечной. Это следствие принципа сохранения энергии или первого закона термодинамики. При довольно общих предположениях, которым соответствует большинство природных систем и, в частности, растворы электролитов, это наблюдение вместе со вторым законом термодинамики подразумевает ограничение удельной свободной энергии, которую электролит может накапливать и подавать изотермически.Этот момент обсуждается в разделе 3. Подобный анализ ранее применялся в [10] для определения максимальной энергетической емкости живой клетки — проблема, которая концептуально аналогична рассмотренной здесь. Настоящий подход приводит к определению предельная кривая батареи (Раздел 4). Эта кривая определяет предельную концентрацию компонентов электролита, при превышении которой батарея претерпевает необратимые изменения или повреждения, которые могут сократить срок службы батареи. В случае свинцово-кислотной батареи это повреждение проявляется в выделении O ₂ на положительном электроде из-за избыточного заряда или в необратимом сульфировании отрицательного электрода из-за избыточного разряда.Указанная предельная кривая помогает не только определить значение максимального увеличения энергоемкости аккумулятора, которое может быть достигнуто при использовании данной добавки к электролиту, но также и определить значение концентрации добавки, которая обеспечивает это максимальное увеличение. . Это также приводит к установлению теоретических пределов заряда, в которых батарея может работать без необратимых изменений. Практический пример применения полученных результатов приведен в разделе 5.
2. Свободная энергия аккумуляторных электролитов с добавками
Свободная энергия раствора или смеси представляет собой сумму свободных энергий его компонентов. Таким образом, если nh3O, nh3SO4 и n _j (j = 1, 2,…, k) обозначают моль воды, моль серной кислоты и моль добавок, соответственно, свободная энергия Гиббса Pb -кислый электролит аккумуляторной батареи при давлении p и абсолютной температуре T определяется как:
G = G (nh3O, nh3SO4, n1, n2, …, nk, p, T) = nh3O μh3O + nh3SO4 μh3SO4 + ∑j = 1k nj μj + C
(1)
Здесь μh3O, μh3SO4 и μ _j — парциальные молярные свободные энергии Гиббса или химические потенциалы воды, серной кислоты и добавок соответственно, а C — произвольная константа.Химический потенциал любого компонента раствора или смеси всегда можно выразить в виде:
μ = μo (po, T) + V¯ Δp + R T lna
(2)
В этом уравнении μ ^o — химический потенциал рассматриваемого компонента в стандартном состоянии при давлении p ^o и температуре T, а V¯ — парциальный молярный объем того же компонента, R — универсальная газовая постоянная. , Δp — p — p ^o и, наконец, a — активность или эффективная концентрация рассматриваемого компонента.
В дальнейшем мольное соотношение:
xh3O = nh3Onh3O + nh3SO4 + ∑j = 1k nj
(3)
принимается как мера концентрации растворителя, в то время как концентрации серной кислоты и добавок измеряются в молях (моль на кг H ₂ O) и обозначаются bh3SO4 и b _j соответственно. Это:
bh3SO4 = nh3SO4mh3O = nh3SO4n h3O Mh3O
(4)
и:
bj = njmh3O = njn h3O Mh3O
(5)
где M _{H ₂ O} = 18.015 × 10 ⁻³ кг · моль ⁻¹ — молярная масса воды. В этих обозначениях активности компонентов электролита можно выразить как:
ah3O = γh3O xh3O = γh3O nh3Onh3O + nh3SO4 + ∑j = 1k nj
(6)
ah3SO4 = γh3SO4 bh3SO4 = γh3SO4 nh3SO4mh3O = γh3SO4 nh3SO4n h3O Mh3O
(7)
и:
aj = γj bj = γj njmh3O = γj njn h3O Mh3O
(8)
где γh3O, γh3SO4 и γ _j — соответствующие коэффициенты активности, которые, как правило, зависят от nh3O, nh3SO4 и n _j, кроме T и p.Выражая μh3O, μh3SO4 и μ _j в уравнении (2) и используя уравнения (6) — (8), мы можем записать уравнение (1) как:
G = nh3O μh3Oo (po, T) + nh3SO4 μh3SO4o (po, T) + ∑j = 1s nj μjo (po, T) + VΔp + R T [nh3Oln γh3O nh3Onh3O + nh3SO4 + j γ = 1k nj3SO4 + nh3SO4 Mh3O + ∑j = 1k njlnγj nj n h3O Mh3O] + C
(9)
При написании этого уравнения мы использовали следующее уравнение:
V = nh3O V¯h3O + nh3SO4 V¯h3SO4 + ∑j = 1k nj V¯j
(10)
которая связывает парциальные молярные объемы V¯h3O, V¯h3SO4 и V¯j компонентов электролита с объемом электролита, V.Свободная энергия Гельмгольца Ψ и свободная энергия Гиббса связаны друг с другом известным уравнением: Отсюда и из уравнения (9) получается свободная энергия Гельмгольца электролита:
Ψ = nh3O μh3Oo (po, T) + nh3SO4 μh3SO4o (po, T) + ∑j = 1s nj μjo (po, T) — poV + R T [nh3Oln γh3O nh3Onh3O + nh3SO4 + j γ = 1k nj3On + nh3SO4 Mh3O + ∑j = 1k njlnγj nj n h3O Mh3O] + C
(12)
Приведенные выше формулы являются стандартными. Однако, как видно из уравнения (7), введенный выше коэффициент активности γh3SO4 относится к общей концентрации серной кислоты.Этот коэффициент следует отличать от среднего коэффициента активности ионов серной кислоты, который может быть обозначен как γh3SO4 ± и обычно рассматривается в электрохимии (хотя и реже при работе с свинцово-кислотными батареями). Использование γh3SO4 вместо γh3SO4 ± упрощает следующие формулы, поскольку детали диссоциации серной кислоты на ионы не играют какой-либо явной роли в данном подходе. Связь между двумя коэффициентами активности:
γh3SO4 = 4 (bh3SO4) 2 · (γh3SO4 ±) 3
(13)
Это можно получить из уравнения (7), если ah3SO4 выразить как функцию от γh3SO4 ± в соответствии со стандартными формулами для ионных растворенных веществ (см.g., раздел 7.4 в [11],). И γh3SO4, и γh3SO4 ± зависят от bh3SO4, и их лучше всего определить из эксперимента. Важное упрощение уравнения (12) достигается введением следующего уравнения:
∑j = 1k nj lnγj njn h3O M h3O = nadd lnγadd naddn h3O M h3O
(14)
доказательство которого в несколько измененном виде дано в [10]. В этом уравнении мы устанавливаем:
nadd = ∑j = 1k nj
(15)
и:
γadd = M h3Onadd [∏j = 1k (γj njMh3O) nj] 1neq
(16)
где символ Π обозначает произведение последовательности, т.е.е.,:
∏i = 1kyi = y1⋅y2⋅ … ⋅yk
(17)
Переписав правую часть уравнения (12) в виде суммы двух частей и используя уравнение (14), свободную энергию Гельмгольца электролита можно в общем виде выразить как:
Ψ = Ψ ′ + Ψ ″
(18)
где функции Ψ ′ и Ψ ″ задаются формулами:
Ψ ′ = Ψ ′ (nh3O, nh3SO4, n1, n2, …, nk, po, T) = nh3O μh3Oo (po, T) + nh3SO4 μh3SO4o (po, T) + ∑j = 1s nj μjo (po, Т) + С
(19)
и:
Ψ ″ = Ψ ″ (nh3O, nh3SO4, nadd, p, T) = R T [nh3Oln γh3O nh3O nh3O + nh3SO4 + nadd + nh3SO4ln γh3SO4 nh3SO4n h3O Mh3O + naddlnγnaddO + naddlnγ
(20)
соответственно.Как обсуждается в следующем разделе, ″ — это часть, которая определяет допустимый диапазон электролита. Таким образом, что касается определения этого диапазона, уравнение (20) позволяет нам заменить все добавки электролита только одной фиктивной добавкой в количестве n _{добавить} и коэффициент активности γ _{добавить}. Такую добавку мы будем называть эквивалентной добавкой. Уравнение (20) является достаточно общим. Это применимо к любой комбинации добавок, будь то жидкости, твердые суспензии, коллоиды или любые их смеси.Независимо от количества и типа добавок, значения n _{добавить} и γ _{добавить} могут быть определены экспериментально, используя тот факт, что, как обсуждается в следующем разделе, существует предел максимального количества свободной энергии, которое любая конечная система может храниться в изотермических условиях. Подробности соответствующей экспериментальной процедуры приведены в Разделе 5.
3. Предел свободной энергии раствора электролита
При любой заданной конечной температуре количество нетепловой энергии, которую конечная система может хранить или поставлять, конечно.Это непосредственное следствие первого закона термодинамики. Это подразумевает ограничение максимальной энергии, которую может хранить система. Если рассматривать в свете второго закона термодинамики, предел максимальной энергии влечет за собой ограничение на состояния, которых система может достичь, не подвергаясь необратимым изменениям в ее основных свойствах. При довольно общих предположениях такое ограничение определяет область всех состояний, которых система может достичь без необратимых изменений своих свойств.Эта область является (термодинамически) допустимым диапазоном системы. Его границы — это предельная поверхность системы. Частный случай решений, о котором идет речь в данной статье, подробно обсуждается в [10]. Систематическое введение по этому вопросу, включая общие системы, дается в [12].
Из классической термодинамики мы знаем, что при постоянной температуре количество нетепловой энергии, которую система может хранить или отдавать, равно изменению свободной энергии Гельмгольца системы.Однако не вся свободная энергия системы подвержена термодинамическим ограничениям. Например, любая чисто механическая часть свободной энергии системы, например, потенциальная энергия, обусловленная весом системы, не ограничивается термодинамикой. Следовательно, при поиске допустимого диапазона системы следует пренебречь той частью свободной энергии системы, которая не ограничена термодинамикой.
В данном случае часть свободной энергии электролита, не ограниченная термодинамикой, равна Ψ ′.Это очевидно из уравнения (19), поскольку Ψ ‘равно сумме свободных энергий компонентов электролита в их стандартном состоянии. Таким образом, Ψ ‘зависит от количества этих компонентов (nh3O, nh3SO4, n1, n2, …, nk) независимо от того, находятся ли они в растворе или отделены друг от друга. Поскольку нет термодинамического предела количеству материала, которое может быть объединено в систему, нет термодинамического предела для значений, которые может принимать ′. Совершенно иная ситуация для Ψ ″.Как следует из уравнений (6) — (8) и (20), ″ зависит от концентрации вышеуказанных компонентов. Таким образом, это относится к энергии, которую эти компоненты имеют в результате их взаимного взаимодействия, когда они смешиваются вместе. Следовательно, любое термодинамическое ограничение энергии раствора электролита должно быть ограничением на ″, хотя полная свободная энергия раствора является суммой ″ плюс часть энергии ′, которую несет каждый компонент, независимо от присутствия. других компонентов.
На самом деле, можно проверить, что ″ — это лишь небольшая часть Ψ. Наибольшая часть общей свободной энергии, которую батарея может хранить или поставлять, связана с Ψ ′ и происходит за счет изменений в nh3O и nh3SO4, которые производятся химическими реакциями, происходящими в электролите. Как бы то ни было, ″ определяет допустимый диапазон электролита. Как следствие, ″ устанавливает предел полной свободной энергии батареи Ψ, поскольку он ограничивает диапазон изменения nh3O и nh3SO4.Подобная ситуация может также относиться к растворам, содержащим химически реагирующие компоненты. Например, в случае живой клетки часть свободной энергии цитозоля, которая определяет допустимый диапазон клетки, составляет лишь часть полной свободной энергии цитозоля [10]. В этом случае также небольшая часть общей свободной энергии цитозоля устанавливает предел для количества компонентов раствора, тем самым ограничивая энергию, которую живая клетка может хранить или выделять, и, следовательно, ее способность действовать.Чтобы сделать следующий анализ независимым от количества электролита, удобно ссылаться на молярную концентрацию ″ на кг растворителя. Эта концентрация энергии обозначается ψ ″ и получается делением обеих частей уравнения (20) на nh3OMh3O (т.е. на вес в килограммах воды, содержащейся в электролите):
ψ ″ = ψ ″ (nh3O, nh3SO4, nadd, p, T) = R T Mh3O [ln γh3O nh3O nh3O + nh3SO4 + nadd + nh3SO4nh3Oln γh3SO4 nh3SO4n h3O Mh3O3 + naddnO3Mh3O3 + naddnO3Mh3O3 + naddnO3
(21)
где V¯ — объем электролита на моль растворителя:
В обоих приведенных выше уравнениях nh3O является переменной, поскольку количество молей воды в электролите изменяется по мере зарядки или разрядки аккумулятора.
Далее предполагается постоянная температура. Более того, зависимость свободной энергии от p будет игнорироваться, как это обычно делается в отсутствие газовых фаз, а также при работе при постоянном давлении или почти таком. Таким образом, если ψmax ″ — значение, которое ψ ″ достигает в термодинамическом пределе, упомянутом выше, следующее соотношение: применяется ко всем состояниям, которых может достичь электролит при рассматриваемой температуре. Вместе с уравнением (21) уравнение (23) определяет допустимый диапазон электролита в пространстве переменных nh3O, nh3SO4, nadd.Предельная поверхность электролита является границей этого диапазона:
Следовательно, он является эквипотенциальным для ψ ″ или Ψ ″ (одна и та же поверхность, однако, не является эквипотенциальным для полной свободной энергии системы или для ее части Ψ ′, как уравнения (18) и (19) показать).
Несмотря на то, что V¯ переменный, он претерпевает незначительные изменения (менее примерно 0,3%) при нормальной работе от батареи. Что касается настоящего анализа, то член p ° V¯ / Mh3O, который появляется в уравнении (21), можно рассматривать как константу.Как следствие, его вкладом в ψ ″ и ψmax ″ можно в хорошем приближении пренебречь при применении уравнений (23) и (24), потому что добавление или вычитание постоянного члена к обеим сторонам этих соотношений несущественно. Соответственно, при определении допустимого диапазона и предельной поверхности электролита или предельной кривой батареи мы впредь будем игнорировать член -p ° V¯ / Mh3O в крайней правой части уравнения (21). С этим условием допустимый диапазон электролита можно выразить как:
R T Mh3O [lnγh3O nh3O nh3O + nh3SO4 + nadd + nh3SO4nh3Oln γh3SO4 nh3SO4n h3O Mh3O + naddnh3Olnγadd nadd n h3O Mh3O] ≤ψmax ″
(25)
В трехмерном пространстве (nh3O, nh3SO4, n _{добавить}) это соотношение определяет область всех состояний, которых может достичь электролит без необратимых изменений.Границей этой области является предельная поверхность электролита:
R T Mh3O [lnγh3O nh3O nh3O + nh3SO4 + nadd + nh3SO4nh3Oln γh3SO4 nh3SO4n h3O Mh3O + naddnh3Olnγadd nadd n h3O Mh3O] = ψmax ″
(26)
и он представляет собой поверхность в трехмерном пространстве, упомянутом выше.
4. Допустимый диапазон и предельная кривая батареи
Не все состояния допустимого диапазона из уравнения (25) могут быть доступны электролиту внутри батареи. При нормальных условиях эксплуатации аккумулятор не обменивается материалами с окружающей средой.В этих условиях общее количество молекул воды и серной кислоты внутри батареи остается постоянным. Это непосредственное следствие хорошо известной общей реакции, контролирующей работу батареи:
Pb (s) + PbO ₂ (s) + 2H ₂ SO ₄ (водн.) ⇌ 2PbSO ₄ (s) + 2H ₂ O (l)
(27)
При разряде аккумулятора реакция идет слева направо. Это дает две молекулы воды на каждые две молекулы серной кислоты, которые потребляются.Зарядка аккумулятора вызывает реакцию в противоположном направлении, в результате чего на каждые две молекулы потребленной воды выделяются две молекулы серной кислоты. В обоих случаях сумма nh3O и nh3SO4 остается постоянной. Таким образом, в любой момент процесса зарядки или разрядки аккумулятора мы имеем:
n h3O + nh3SO4 = n ¯
(28)
где n¯ — постоянная. Значение этой константы зависит от подготовки батареи и может быть определено по значениям nh3O и nh3SO4 в любое время срока службы батареи.В частности, пусть nh3Oo и nh3SO4o будут значениями nh3O и nh3SO4 электролита, который должен быть введен в батарею. Они совпадают со значениями nh3O и nh3SO4 в электролите внутри батареи, когда батарея начинает работать после заполнения. Следовательно, должно выполняться следующее уравнение:
n¯ = nh3Oo + nh3SO4o
(29)
который фиксирует n¯. Уравнение (28) может использоваться для исключения переменной nh3O из уравнений (25) и (26). Это уменьшает количество независимых переменных, фигурирующих в этих уравнениях, тем самым дополнительно ограничивая диапазон состояний, которые может достигать электролит.Более точно, вводя уравнение (28) в уравнение (25), мы получаем допустимый диапазон заряда батареи:
R T Mh3O [ln γh3O (n¯ − nh3SO4) n¯ + nadd + nh3SO4n¯ − nh3SO4ln γh3SO4 nh3SO4 (n¯ − nh3SO4) Mh3O + naddn¯ − nh3SO4lnγadd nadd (n¯4) −nh3SO3
(30)
Это область плоскости (nh3SO4, n _{добавить}), которая содержит все состояния, которые электролит может достичь при нормальной работе батареи без необратимых изменений. Его граница — это предельная кривая батареи.Его можно получить, взяв знак равенства в уравнении (30):
R T Mh3O [ln γh3O (n¯ − nh3SO4) n¯ + nadd + nh3SO4n¯ − nh3SO4ln γh3SO4 nh3SO4 (n¯ − nh3SO4) Mh3O + naddn¯ − nh3SO4lnγadd nadd (n¯4) nh4SO000 »
(31)
Эта кривая на плоскости (nh3SO4, n _{добавить}) ограничивает область всех состояний, которые электролит может обратимо достичь, когда он работает внутри батареи.
Уравнения (27) — (31) применимы к свинцово-кислотным аккумуляторам, содержащим нереагирующие добавки электролита, т.е.е. присадки, которые не вступают в химическую реакцию между собой или с другими компонентами батареи. В промышленных батареях обычно используются нереагирующие добавки. Как указывалось ранее, это единственные добавки, о которых мы говорим в данной статье. Те же уравнения также применимы, в частности, в отсутствие добавок к электролиту, и в этом случае n _{добавить} = 0.
Типичная предельная кривая ψ ″ = ψmax ″ и, таким образом, перемещает состояние батареи вверх, т. Е. по линии AB на рисунке 1.Допустимый диапазон заряда батареи — это затененная область на кривой. Количество добавки в электролите остается постоянным во время заряда и разряда, поскольку добавка химически неактивна. Таким образом, зарядка или разрядка батареи в этом диапазоне смещает состояние батареи вверх и вниз по вертикальной линии, n _{добавить} = константа в плоскости рисунка 1. Необратимые изменения происходят в электролите, если предельная кривая батареи превышено. Более конкретно, зарядка батареи увеличивает nh3SO4 и, таким образом, перемещает состояние батареи вверх, т.е.е., по линии AB на фиг.1, процесс обратим, пока состояние батареи остается в пределах сегмента AB. Однако при превышении точки A на положительном электроде происходит выделение кислорода, что делает процесс необратимым. Аналогичная ситуация возникает при разряде. В этом случае процесс разряда потребляет серную кислоту, и состояние батареи перемещается вниз по линии AB. Точка B на предельной кривой батареи — это предел обратимой разрядки. За пределами этой точки напряжение аккумулятора становится ниже, чем напряжение, необходимое для поддержания реакции отрицательного электрода:
Pb + H ₂ SO ₄ ⇌ PbSO ₄ + H ₂
(32)
в химическом равновесии.Это заставляет реакцию необратимо идти вправо. Это явление происходит сравнительно быстро и известно как сульфатирование. Это приводит к образованию нерастворимых кристаллов PbSO ₂ на отрицательном электроде с сопутствующим выделением водорода. Выделение кислорода и водорода в пределах допустимого диапазона связано с электрохимическими окнами воды. Читателю предлагается обратиться к соответствующей литературе для получения подробной информации о химических реакциях, регулирующих электрохимическую стабильность воды в водных электролитах (см. E.g., ([13,14,15,16,17]). Ширина допустимого диапазона по вертикальной линии через n _{добавить} обозначена как Δnh3SO4 на рисунке 1. Эта ширина представляет максимальное количество серной кислоты, которое на килограмм воды с растворителем, может обратимо реагировать в соответствии с уравнением (27). Таким образом, чем больше эта ширина, тем большее количество энергии аккумулятор может хранить и производить без разрушения электролита. Максимальное значение Δnh3SO4 достигается при n _add = nadd ∗ и обозначено как Δnh3SO4 ∗ на приведенном выше рисунке.Поскольку количество водного растворителя зависит от состояния заряда батареи, может быть удобно определять концентрацию добавки со ссылкой на фиксированное состояние заряда батареи. Это будет приниматься как гипотетическое состояние полного разряда, которого аккумулятор достигнет после того, как вся серная кислота в электролите будет израсходована в соответствии с уравнением (27). В этом состоянии количество воды в электролите будет n h3O = n¯, согласно уравнению (28). Поэтому, когда речь идет об этом гипотетическом состоянии, молярная концентрация добавки электролита, соответствующая nadd ∗, определяется как:
badd ∗ = nadd ∗ n¯ Mh3O
(33)
Это можно рассматривать как номинальную молярность добавки, которая требуется для получения максимальной емкости накопления энергии в батарее.
Пусть Δnh3SO4o будет значением Δnh3SO4, когда электролит аккумулятора не содержит добавок (см. Рисунок 1). Поскольку энергия, которую батарея может хранить или поставлять, пропорциональна молям серной кислоты, которые подчиняются уравнению (27), соотношение:
ηmax = Δnh3SO4 ∗ −Δnh3SO4oΔnh3SO4o
(34)
представляет собой наибольшее относительное увеличение максимальной емкости накопителя энергии, которое может быть получено от данной добавки к электролиту. Конечно, η _max зависит от используемой добавки из-за зависимости от добавки кривой предела батареи.
5. Экспериментальное определение предельной кривой
Чтобы определить предельную кривую для батареи, нам нужно знать значения ψmax ″ и γ _{, добавить}, которые должны быть введены в уравнение (31). Эти значения могут быть определены экспериментально следующим образом. Начнем с наблюдения, что уравнение (31) выполняется, в частности, когда электролит не содержит добавок. В этом случае n _{добавить} = 0 и уравнение (31) сводится к:
R T Mh3O [ln γh3O (n¯ − nh3SO4) n¯ + nh3SO4n¯ − nh3SO4ln γh3SO4 nh3SO4 (n¯ − nh3SO4) Mh3O] = ψmax ″
(35)
Это уравнение применимо к пределу допустимого диапазона заряда батареи.Величина n¯, фигурирующая здесь, задается уравнением (29). Это зависит от подготовки батареи, но не от наличия добавок электролита. Таким образом, работая с батареей, лишенной электролитической добавки, мы увеличиваем состояние заряда батареи до тех пор, пока не достигнем предельной точки, за которой кислород начинает выделяться на положительном электроде в условиях разомкнутой цепи (точка A ° на рисунке 1). Появление этого необратимого явления свидетельствует о том, что состояние аккумулятора достигло предельной кривой.Мы определяем значение nh3SO4 на этом пределе и подставляем его в уравнение (35). Таким образом, мы можем вычислить ψmax ″. Как известно, концентрация серной кислоты и напряжение аккумулятора связаны друг с другом (см., Например, [18,19,20,21]). Следовательно, вместо определения предельного значения nh3SO4 мы можем определить максимальное напряжение холостого хода, при котором батарея сохраняет свой заряд, не производя кислорода на положительном электроде. Это напряжение значительно выше стандартного (1.229 В) электролиза воды [22] из-за перенапряжения, возникающего на электродах батареи. Степень перенапряжения зависит от свойств поверхности электродов и от наличия в электродах небольших количеств различных добавок, вводимых при их изготовлении. Как видно из уравнений (20) и (21), функции ″ и ψ ″ не зависят от свободной энергии электродов. Однако перенапряжение, создаваемое электродами, влияет на допустимый диапазон и предельную кривую батареи, так как оно влияет на предельное значение nh3SO4 и, следовательно, на значение ψmax ″.Это приводит к тому, что допустимый диапазон и предельная кривая для батареи зависят от свойств батареи в целом, а не просто от свойств ее электролита.
Процедура определения γ _add аналогична процедуре определения ψmax ″. Однако в этом случае электролит аккумулятора должен содержать известное количество присадки. Мы снова заряжаем аккумулятор до предела, при котором кислород образуется на положительном электроде в условиях разомкнутой цепи. Мы определяем соответствующее значение nh3SO4 и вставляем его вместе с рассматриваемым значением n _{, прибавляем} в уравнение (31).Поскольку ψmax ″ уже определено, единственное неизвестное в этом уравнении — это γ _{добавить}, которое, таким образом, может быть определено. Из-за наличия трансцендентных членов значение γ _{добавить} лучше всего рассчитать графически или численно.
В качестве примера рассмотрим типичный автомобильный аккумулятор при комнатной температуре (T = 25 ° C = 298,15 K). Мы предполагаем, что на момент изготовления электролит в батарее содержит 1 кг воды с молярной концентрацией серной кислоты для bh3SO4o = 6 моль / кг.Это означает, что nh3Oo = 55,51 моль и nh3SO4o = 6 моль. Таким образом, n¯ = 55,51 + 6 = 61,51 моль, как следует из уравнения (29). Оставляя электролит свободным от добавок, мы заряжаем аккумулятор и обнаруживаем, что bh3SO4 = 7,25 моль / кг — это самая высокая концентрация серной кислоты, которую аккумулятор может поддерживать в условиях разомкнутой цепи без образования кислорода на своем положительном электроде (эта концентрация соответствует напряжению 2,16 В — или 12,96 В для шестиэлементной батареи — по литературным данным [19]).Как было замечено, зарядка и разрядка батареи происходят при постоянном n¯. Следовательно, с учетом уравнения (28), мы находим, что указанное выше значение bh3SO4 = 7,25 моль / кг означает nh3SO4 = 7,10 моль и nh3O = 54,41 моль в электролите батареи. Путем введения в уравнение (35) значений γh3O и γh3SO4, соответствующих этому значению bh3SO4, доступных из литературы и приведенных в Приложении, и напоминая, что R = 8,3143 Дж · К ⁻¹ · моль ⁻¹ и Mh3O = 18,015 × 10 ⁻³ кг · моль ⁻¹, мы вычисляем, что для рассматриваемой батареи ψmax ″ = −20.25 Дж · кг ⁻¹.
Для определения γ _{добавляем}, добавляем произвольное количество рассматриваемой добавки в электролит аккумулятора. Пусть, например, к n _{прибавляется} = 5 моль. Используя модифицированную таким образом батарею, мы обнаруживаем, что предел разомкнутой цепи для выделения кислорода на положительном электроде возникает, когда заряд батареи соответствует количеству серной кислоты, например, nh3SO4 = 6,74 моль. Подставляя это значение nh3SO4 в уравнение (35), мы вычисляем, что γ _{добавляет} = 0.64, что можно проверить из того же уравнения, если мы положим n _{, добавим} = 5 моль, n¯ = 61,51 моль и ψmax ″ = -20,25 Дж · кг ⁻¹.
Наконец, вставив эти значения n¯, ψmax ″ и γ _{, добавьте} в уравнение (35) и, используя выражения γh3O и γh3SO4, приведенные в Приложении, мы получим аналитическое выражение предельной кривой рассматриваемая батарея. Эта кривая представлена на рисунке 2. Из того же рисунка мы находим, что Δnh3SO4o = 5,48 моль и Δnh3SO4 ∗ = 6.14 мол. Это означает, что η _max = 0,12 согласно уравнению (34). Таким образом, добавка к электролиту, рассматриваемая в этом примере, может увеличить емкость аккумуляторов энергии до 12%. Количество добавки, необходимое для получения максимальной емкости накопления энергии, составляет nadd ∗ = 1,48 моль, как показано на рисунке. Соответствующая номинальная моляльность добавки равна badd ∗ = 1,34 моль / кг согласно уравнению (33).
Различные добавки могут по-разному влиять на аккумулятор. Например, для той же батареи, рассмотренной в приведенном выше примере, добавка с γ _{добавляет} = 0.3 может увеличить емкость аккумулятора на 25%. Это можно легко проверить из уравнения (35), построив предельную кривую для γ _{, добавьте} = 0,3 и те же значения n¯ и ψmax ″, указанные выше. В этом случае количество добавки, обеспечивающей максимальную накопительную способность, будет nadd ∗ = 3,23 моль, что означает badd ∗ = 2,91 моль / кг.
В приведенном выше анализе мы рассматривали γ _add как константу, таким образом пренебрегая любой возможной зависимостью γ _add от концентрации добавки.Это может быть приемлемо, если концентрация добавки умеренно низкая (как в случае многих приложений) или если мы ограничиваем наше внимание достаточно малой частью предельной кривой. Если требуется более высокая точность, описанная выше процедура для определения γ _{добавить} может быть повторена несколько раз для такого количества различных значений n _{, прибавить} по мере необходимости. Значения γ _{добавить}, полученные таким образом, затем могут быть использованы для определения функции γ _{добавить} (n _{добавить}), которая может быть заменена на γ _{добавить} в уравнение (35), если приближение γ _{добавить} = const.оказывается неадекватным.
Вместо того, чтобы заряжать аккумулятор до предела выделения кислорода, представленного точкой A ° на рисунке 1, мы могли бы в принципе определить ψmax ″, разрядив аккумулятор без добавок до точки B ° на том же рисунке. Это точка предельной поверхности батареи, на которой начинает происходить сульфатирование отрицательного электрода. Как только концентрация серной кислоты, соответствующая этому нижнему пределу, определена, кривая предела может быть определена, как описано выше.Обе процедуры должны обеспечивать одинаковое значение ψmax ″, потому что и A °, и B ° принадлежат одной и той же кривой ψ ″ = ψmax ″. Однако ссылка на предел выделения кислорода кажется более практичной, поскольку сульфатирование — довольно медленное явление.
6. Выводы
Известно, что на энергоемкость свинцово-кислотного аккумулятора может влиять присутствие добавок в его электролите. Понятие эквивалентной добавки, определенное в этой статье, помогает проанализировать влияние химически инертных добавок и смесей таких добавок на энергоемкость батареи.Это может быть применено для определения всей области концентраций электролита, называемой допустимым диапазоном батареи, в пределах которой не происходит необратимых изменений в батарее во время заряда или разряда. Граница этой области — граничная кривая батареи. Он соответствует концентрации серной кислоты и, следовательно, диапазону напряжений холостого хода, которые нельзя превышать без необратимых изменений в батарее.
No related posts.

Серия активности металлов (в порядке реакционной способности)
Элемент	Половина реакции окисления
Литий	Li ( с ) → Li ⁺ ( водн. ) + e ^—	Наиболее активен или наиболее легко окисляется
Калий	K ( с ) → K ⁺ ( водн. ) + e ^—
Барий	Ba ( с ) → Ba ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Кальций	Ca ( с ) → Ca ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Натрий	Na ( с ) → Na ⁺ ( водн. ) + e ^—
Магний	Mg ( с ) → Mg ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Алюминий	Al ( с ) → Al ³⁺ ( водн. ) + 3e ^—
цинк	Zn ( с ) → Zn ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Утюг	Fe ( с ) → Fe ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Никель	Ni ( с ) → Ni ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Олово	Sn ( с ) → Sn ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Свинец	Pb ( с ) → Pb ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Водород	H ₂ ( г ) → 2H ⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Медь	Cu ( с ) → Cu ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Меркурий	Hg ( л ) → Hg ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Серебристый	Ag ( с ) → Ag ⁺ ( водн. ) + e ^—
Платина	Pt ( с ) → Pt ²⁺ ( водн. ) + 2e ^—
Золото	Au ( с ) → Au ³⁺ ( водн. ) + 3e ^—	Наименее активен или труднее всего окисляется

Стандартный восстанавливающий потенциал при 25 ° C
Половина реакции	E ^o (В)
F ₂ + 2e ^— → 2F ^—	+2.87
PbO ₂ + 4H ⁺ + SO ₄ ^2- + 2e ^— → PbSO ₄ + 2H ₂ O	+1,70
MnO ₄ ^— + 8H ⁺ + 5e ^— → Mn ²⁺ + 4H ₂ O	+1,51
Au ³⁺ + 3e ^— → Au	+1,50
Класс ₂ + 2e ^— → 2Cl ^—	+1.36
Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^— → 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O	+1,33
O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^— → 2H ₂ O	+1,23
Br ₂ + 2e ^— → 2Br ^—	+1,07
НЕТ ₃ ^— + 4H ⁺ + 3e ^— → NO + 2H ₂ O	+0.96
2Hg ²⁺ + 2e ^— → Hg ₂ ²⁺	+0,92
Hg ²⁺ + 2e ^— → Hg	+0,85
Ag ⁺ + e ^— → Ag	+0,80
Fe ³⁺ + e ^— → Fe ²⁺	+0,77
I ₂ + 2e ^— → 2I ^—	+0.53
Cu ⁺ + e ^— → Cu	+0,52
O ₂ + 2H ₂ O + 4e ^— → 4OH ^—	+0,40
Cu ²⁺ + 2e ^— → Cu	+0,34
Sn ⁴⁺ + 2e ^— → Sn ²⁺	+0,13
2H ⁺ + 2e ^— → H ₂	0.00
Pb ²⁺ + 2e ^— → Pb	-0,13
Sn ²⁺ + 2e ^— → Sn	-0,14
Ni ²⁺ + 2e ^— → Ni	-0,25
Co ²⁺ + 2e ^— → Co	-0,28
PbSO ₄ + 2e ^— → Pb + SO ₄ ^2-	-0,31
Cd ²⁺ + 2e ^— → Cd	−0.40
Fe ²⁺ + 2e ^— → Fe	-0,44
Cr ³⁺ + 3e ^— → Cr	-0,74
Zn ²⁺ + 2e ^— → Zn	-0,76
2H ₂ O + 2e ^— → H ₂ + 2OH ^—	-0,83
Mn ²⁺ + 2e ^— → Mn	-1,18
Al ³⁺ + 3e ^— → Al	-1.66
Be ²⁺ + 2e ^— → Be	-1,70
мг ²⁺ + 2e ^— → мг	-2,37
Na ⁺ + e ^— → Na	-2,71
Ca ²⁺ + 2e ^— → Ca	-2,87
Sr ²⁺ + 2e ^— → Sr	-2,89
Ba ²⁺ + 2e ^— → Ba	-2.90
руб ⁺ + e ^— →	-2,92
К ⁺ + e ^— → К	-2,92
CS ⁺ + e ^— → CS	-2,92
Li ⁺ + e ^— → Li	−3,05