Потемнел электролит в аккумуляторе во время зарядки: Черный или мутный электролит в аккумуляторе. Что делать? Разберем основные причины

Содержание

Особенности заряда кальциевых аккумуляторов

07.02.2020

Что стоит знать о кальциевых аккумуляторах

Некоторые автолюбители считают, что пластины Са/Са аккумуляторов произведены из кальция, а не из традиционного свинца. Однако на самом деле это не так. Если бы пластины автомобильных аккумуляторов были изготовлены из кальция, то электрохимической реакции заряда — разряда от батареи мы бы просто не увидели. Поэтому пластины изготовлены из свинца, а кальций присутствует только в качестве добавки и то — всего лишь 0,07 процентов. В аккумуляторах, изготовленных по технологии Са/Са кальций добавляется как в положительные пластины, так и в отрицательные. В аккумуляторах Pb/Cа, которые иначе называются гибридными, кальций находится только в отрицательных пластинах.

Принцип действия, а также электрохимические реакции у кальциевых аккумулятором абсолютно идентичны традиционным свинцовым. Разница между ними — в наличии кальция, который в нормальных условиях не позволяет закипеть аккумулятору, а также способствует защите свинца от коррозии. (Под нормальными условиями подразумевается эксплуатация аккумулятора в автомобиле, где он заряжается под напряжением примерно в 14,4 — 15 В, и, соответственно, не закипает). Также, за счет добавления кальция, свинцовые пластины становятся более прочными, что положительно влияет на срок службы. Благодаря технологии Са/Са, стало возможным делать более тонкие пластины (относительно пластин в свинцовых аккумуляторах). За счет этого увеличились площади поверхностей пластин, что, в свою очередь повлияло на рост так называемых пусковых токов.

Итог: аккумуляторы изготовленные по технологии Са/Са и Pb/Cа рассчитаны на эксплуатацию в автомобилях с напряжением бортовой сети до 15 В. При этом аккумулятор нормально заряжается, не кипит, ток саморазряда ниже, по сравнению с традиционными АКБ.
Кипение аккумулятора и повреждение пластин происходит при более высоких напряжениях, которых на исправном автомобиле не возникает.
Из свойств кальциевых аккумуляторов следует вывод — они проще в обслуживании и дольше сохраняют заряд.

Как правильно заряжать аккумулятор Са/Са

  1. Если аккумулятор в вашем автомобиле не заряжается до конца (причины могут быть различными: низкие температуры на улице, короткие и нечастые поездки, проблемные генератор и т. д.), необходимо заряжать его с помощью обычного зарядного устройства
  2. Напряжение заряда должно быть в диапазоне 14,4-15В
  3. Ток заряда должен составлять не более 10 % от емкости вашего аккумулятора
  4. Алгоритм заряда «CC/CV» стандартный для свинцово кислотных аккумуляторов; заряд постоянным током до порогового напряжения, затем заряд постоянным напряжением с понижением тока заряда.
  5. Категорически противопоказано «кипячение» кальциевым АКБ. Так как в лучшем случае оно приводит к снижению технических характеристик прибора, а в худшем — к выходу устройства из строя.
  6. Чтобы добиться более «плотного» заряда, лучшего растворения сульфатов и увеличения ресурса, необходимо производить заряд аккумулятора с наименьшим значением тока.

Сейчас на рынке появилось множество подделок. Чтобы отличить качественную АКБ от подделки, а также понять оригинальное устройство перед нами или нет — нужно обратить внимание на маркировку. На корпусе аккумулятора должны быть указаны следующие характеристики:

  • стартовый ток
  • значение напряжения
  • значение номинальной емкости
  • дата выпуска данного устройства
  • подробная информация о производителе
Каждый вправе сам выбирать напряжение и ток заряда. Но Вы заметили, что мы не говорим о заряде напряжением 16 и более вольт? Эти АКБ заряжаются точно так-же, как и свинцово-кислотные.

Преимущества кальциевых аккумуляторов

  1. Длительный срок эксплуатации. При правильной эксплуатации срок службы кальциевого аккумулятора, в среднем, составляет около пяти лет.
  2. Низкий уровень саморазряда. В сравнении с малосурьмянистыми разновидностями аккумуляторов, характеристика кальциевых аккумуляторов ниже почти на 70 процентов.
  3. Повышенная прочность пластин АКБ. Что позволяет пластинам быть устойчивым к вибрациям.
  4. Снижение интенсивности коррозионных процессов. Это увеличивает срок службы АКБ.
  5. Кальциевые аккумуляторы оснащены защитой от перезаряда. Характерно свойство выдерживать напряжение до 14,8 В.
  6. Большинство кальциевых аккумуляторов (около 90 процентов) — необслуживаемые.
  7. Возможно изготовление пластин меньшей толщины. У производителей есть возможность выпускать аккумуляторы с увеличенным количеством пластин, что влияет на мощность — она становится больше.
  8. Прекрасный вариант для начинающих автомобилистов. Как мы уже говорили, в большинстве случаев, автомобильный аккумулятор Са/Са является необслуживаемым. Что позволяет водителю не проводить дополнительные действия, такие как измерение уровня и плотности электролита.

Аккумуляторы такого вида идеально подходят для установки в автомобили с полностью исправным электрооборудованием. Желательно, чтобы в транспортном средстве присутствовали системы, которые самостоятельно могут отключать музыку, габаритные огни, свет, в том случае, когда автомобилист забыл сделать это сам.

Недостатки кальциевых АКБ.

К сожалению, в нашей жизни не существует идеальных вещей. Поэтому и кальциевые аккумуляторы также имеют некоторый ряд недостатков.

  1. Чувствительность к глубоким разрядам. Это главное отличие кальциевых батарей от их гибридных и сурьмянистых аналогов. Кальциевые аккумуляторы крайне не рекомендуется разряжать ниже напряжения в 12 В. Всего лишь при одном глубоком разряде такая АКБ потеряет пятую часть своей емкости. При однократном полном разряде батарея лишается половины емкости, в то время как устройство, которое пережило 9 -10 разрядов, становится абсолютно непригодным к эксплуатации.
  2. Достаточно высокая стоимость. Что обусловлено дорогим, а также сложным процессом производства.
  3. Не подходит для режима передвижений в «городском стиле». Длительные простои, в случае, если автомобилем пользуются нечасто и на короткие дистанции, негативно, и даже губительно влияют на кальциевые аккумуляторы.

Заметим, что кальциевые аккумуляторные батареи подходят только для использования в автомобилях. Советуем воздержаться от установки таких устройств в катер или лодку (там они могут подвергнуться глубокому разряду).

Неправильно — «правильная» зарядка кальциевых АКБ

Предположим, что у нас есть кальциевая АКБ. Подаем на нее стандартные 14,4 В и дожидаемся, пока ток, потребляемый батареей, не понизится до 0,1 А (вспоминаем, что это один из признаков, что аккумулятор зарядился). Далее отключаем зарядное устройство и измеряем плотность электролита. Плотность, при заряженном аккумуляторе, должна быть 1,27, однако при измерении мы не видим этой цифры. Что же делать? В интернет многие советуют в таком случае заряжать кальциевые АКБ напряжением 16,1 — 16,5 В. Давайте разберемся, что же будет, если мы последуем этим советам.

При зарядке таким напряжением, плотность все же повысится, как мы и хотели. Однако подав такое напряжение мы спровоцировали то самое кипение, с которым борется производитель.
В современных батареях реагирует преимущественно тот электролит, который находится в конвертах. Однако тот, который мы втянули ареометром, находится за пределами зоны электрохимической реакции, из чего делаем вывод, что плотность этого электролита совершенно не должна повышаться в одно время с зарядом батарее.
При подаче на клеммы 16 В — электролит на конвертах начинает «кипеть», благодаря чему он начал интенсивно смешиваться с тем, что находится над пластинами. Это и есть единственная причина того, что после повторного замера мы увидели плотность 1,27. Хотя эта плотность и так уже была достигнута внутри конвертов. В то время как мы кипятили АКБ, пластины деградировали, теряя часть свинца.

Предположим, мы все-таки зарядили кальциевую батарею методом из интернета и установили ее на автомобиль. Что же произойдет дальше? После первого запуска заряд, который был накоплен «кипячением», тратится на работу стартера. А далее АКБ подзаряжается под напряжением 14,5 В.

Подводя итоги

Чтобы правильно выбрать АКБ, которая подходит для вашего конкретного автомобиля, необходимо учитывать следующие параметры:

  • совместимость аккумулятора с Вашей моделью транспортного средства
  • условия и интенсивность эксплуатации
При возникновении каких-либо сомнений при выборе подходящей АКБ советуем обратиться за помощью и консультацией к специалистам. Также консультацию можно получить на нашем форуме https://forum.orionspb.ru/
Кальциевые аккумуляторы больше подходят автомобилистам, которые ездят часто и на дальние расстояния, а также предпочитают высокое качество езды. При своевременной подзарядке устройство будет эксплуатироваться в течение долгого времени — в течение срока, заявленного производителем и даже дольше.

Видео на тему:


В аккумуляторе мутный электролит при зарядке


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:

  1. Самое обычное загрязнение раствора. Такие случаи — редкость, но иногда такое происходит. Чтобы избежать попадания грязи в банку, рекомендуется время от времени обслуживать АКБ.
  2. 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.
  3. 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:

  1. 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.
  2. Глубокий разряд аккумулятора, так же как в предыдущем случае, провоцирует разрушение пластин, изменяя цвет рабочей смеси.
  3. 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:

  1. Использовать снег вместо дистиллята. Снег не является дистиллированной водой. Добавление его в электролит вызывает поломку.
  2. 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.
  3. 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.

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.

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

Мутный электролит в аккумуляторе: причина, что делать

Диагностика и ремонт15 апреля 2018

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?

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.

Последствия помутнения

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

  1. Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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

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:

  1. Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
  2. Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
  3. Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
  4. 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.
  5. 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/см3. Если через несколько часов показатель изменится в меньшую сторону (без подключения нагрузки), аккумуляторную батарею придется заменить.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

Как работает электролит? — Батарейный университет

Узнайте больше о катализаторе, который охватывает электроды батареи и обеспечивает поток электричества.

Электролит служит катализатором, делающим батарею проводящей, способствуя перемещению ионов от катода к аноду при зарядке и в обратном направлении при разряде. Ионы — это электрически заряженные атомы, которые потеряли или приобрели электроны. Электролит батареи состоит из растворимых солей, кислот или других оснований в жидком, гелеобразном и сухом форматах.Электролит также может быть полимером, который используется в твердотельной батарее, твердой керамикой и расплавом солей, как в натрий-серной батарее.

В свинцовой кислоте используется серная кислота . При зарядке кислота становится более плотной, так как оксид свинца (PbO 2 ) образуется на положительной пластине, а затем превращается почти в воду при полном разряде. Удельный вес серной кислоты измеряется ареометром. (См. Также BU-903: Как измерить состояние заряда). Свинцово-кислотные батареи бывают залитых и герметичных форматов, также известных как свинцово-кислотные с регулируемым клапаном (VRLA) или необслуживаемые.

Серная кислота бесцветна с легким желто-зеленым оттенком, растворима в воде и обладает сильной коррозионной активностью. Обесцвечивание до коричневатого оттенка может быть вызвано ржавчиной в результате анодной коррозии или попаданием воды в аккумуляторный блок.

Свинцово-кислотные батареи бывают разной плотности (SG). В батареях глубокого цикла используется плотный электролит с удельной массой до 1,330 для достижения высокой удельной энергии, стартерные батареи имеют средний удельный вес около 1,265, а стационарные батареи имеют низкий удельный вес около 1.От 225 до умеренной коррозии и увеличения срока службы. (См. BU-903: Как измерить заряд.).

Серная кислота находит широкое применение, а также содержится в очистителях канализации и различных чистящих средствах. Кроме того, он служит для переработки минерального сырья, переработки минерального сырья, производства удобрений, нефтепереработки, обработки сточных вод и химического синтеза.

ВНИМАНИЕ: Серная кислота может вызвать серьезные повреждения при контакте с кожей и привести к необратимой слепоте при попадании в глаза.Проглатывание серной кислоты вызывает необратимые повреждения.

Электролитом в NiCd является щелочной электролит (гидроксид калия) . Большинство никель-кадмиевых батарей имеют цилиндрическую форму, в которой несколько слоев положительных и отрицательных материалов намотаны в рулон желе. Версия NiCd для заливки используется в качестве судовой батареи в коммерческих самолетах и ​​в системах ИБП, работающих в жарком и холодном климате, требующих частой езды на велосипеде. NiCd дороже свинцово-кислотной, но служит дольше.

NiMH использует тот же или аналогичный электролит, что и NiCd, который обычно представляет собой гидроксид калия. Электроды NiMH уникальны и состоят из никеля, кобальта, марганца, алюминия и редкоземельных металлов, которые также используются в Li-ion. NiMH доступен только в герметичных версиях.

Гидроксид калия — это неорганическое соединение с формулой КОН, обычно называемое едким калием. Электролит бесцветен и имеет множество промышленных применений, таких как ингредиент большинства мягких и жидких мыл.КОН вреден при проглатывании.

В Li-ion используется жидкий, гелевый или сухой полимерный электролит. Жидкая версия представляет собой горючий органический, а не водный тип, раствор солей лития с органическими растворителями, подобными этиленкарбонату. Смешивание растворов с различными карбонатами обеспечивает более высокую проводимость и расширяет диапазон температур. Другие соли могут быть добавлены для уменьшения газовыделения и улучшения высокотемпературного цикла.

Литий-ионный аккумулятор с гелеобразными электролитами содержит множество добавок для увеличения проводимости, также как и литий-полимерный аккумулятор.Настоящий сухой полимер становится проводящим только при повышенных температурах, и эта батарея больше не используется в коммерческих целях. Добавки также вводятся для достижения долговечности и уникальных характеристик. Рецепт засекречен и у каждого производителя есть свой секретный соус. (См. Также BU-808b: Что вызывает смерть Li-ion?)

Электролит должен быть стабильным, но это не относится к Li-ion. На аноде образуется пассивирующая пленка, которая называется твердый электролитный интерфейс (SEI) .Этот слой отделяет анод от катода, но позволяет ионам проходить сквозь него подобно сепаратору. По сути, слой SEI должен формироваться, чтобы батарея могла работать. Пленка стабилизирует систему и продлевает срок службы литий-ионного аккумулятора, но это приводит к снижению емкости. Окисление электролита также происходит на катоде, что постоянно снижает емкость. (См. Также BU-701: Как праймить Ba

.

Потеря электролита — Battery University

Узнайте, что вы можете сделать, чтобы сохранить целостность вашей батареи

Потеря электролита в залитой свинцово-кислотной батарее происходит из-за выделения газа, когда водород выходит во время зарядки и разрядки. Удаление воздуха приводит к тому, что электролит становится более концентрированным, и баланс необходимо восстанавливать, добавляя чистую воду. Не добавляйте электролит, так как это снижает удельный вес и сокращает срок службы батареи, вызывая коррозию.

Потеря электролита в герметичных свинцово-кислотных аккумуляторах — повторяющаяся проблема, которая часто вызвана перезарядкой. Тщательная регулировка зарядного и плавающего напряжений, а также работа при умеренных температурах сокращают этот сбой. В затопленных батареях потеря воды может быть восполнена путем повторного заполнения, но в герметичных батареях потеря воды может привести к высыханию и снижению производительности. Пополнение потерянной жидкости в батареях VRLA путем добавления воды имеет ограниченный успех. Хотя потерянную емкость часто можно восстановить с помощью катализатора, вмешательство в работу ячеек превращает стек в проект, требующий значительного обслуживания, который требует постоянного контроля.

Никелевые батареи могут терять электролит из-за многократной вентиляции из-за чрезмерного давления во время экстремальной зарядки или разрядки, а также из-за перезаряда. Неточное обнаружение полного заряда и повышенный постоянный заряд могут привести к перезарядке. Это особенно актуально для стареющих и выцветших пакетов. После повторной вентиляции подпружиненное уплотнение ячеек может снова не герметизироваться должным образом, а отложение белого порошка вокруг отверстия уплотнения свидетельствует об утечке. Небрежное производство также может привести к потере электролита.Условия высыхания приводят к образованию «мягкой» ячейки, дефект, который нельзя исправить. При зарядке напряжение «сухого» элемента становится высоким, потому что аккумулятор не имеет зажимной способности. Он больше не является химически активным и не потребляет ток.

Правильно спроектированный и правильно заряженный литий-ионный элемент не должен выделять газы и не должен терять электролит из-за вентиляции. Несмотря на то, что говорят защитники, клетки на основе лития могут создавать внутреннее давление при определенных условиях, и вздутая клетка мешка является доказательством этого.(См. BU-301a: Типы аккумуляторных элементов). Некоторые элементы включают электрический выключатель, который размыкается, если давление элемента достигает критического уровня. Другие имеют мембрану, которая выделяет газы. Многие из этих функций безопасности действуют только в одном направлении, что означает, что после активации ячейка становится неработоспособной. Это сделано из соображений безопасности. (См. BU-304a: Меры безопасности при работе с литий-ионными батареями.)

Почему газовая батарея?

При перезарядке аккумулятор выделяет газ, расщепляя воду в электролите на водород и кислород.Батарея становится «водоразделительным устройством» в результате электролиза. Параллельно с топливным элементом, но он действует наоборот, превращая кислород и водород в электричество, производя воду. Энергия необходима для производства кислорода и водорода, а аккумулятор получает энергию за счет перезарядки.

Последнее обновление 2016-03-07

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме.Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, используйте форму «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать ваш вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок Следующий урок
Или перейти к другой артикуле
.

Автомобильные аккумуляторы и аккумуляторные батареи глубокого разряда Часто задаваемые вопросы (FAQ) Раздел 16

Автомобильные аккумуляторы и аккумуляторные батареи глубокого разряда Часто задаваемые вопросы (FAQ) Раздел 16
16. КАК Я МОГУ ВОССТАНОВИТЬ СУЛЬФИРОВАННЫЙ АККУМУЛЯТОР?

ИНДЕКС:

16.1. Как узнать, есть ли в моей батарее перманентная сульфатация?

16.2. Как предотвратить перманентную сульфатацию?

16.3. Как мне восстановить сульфатированные батареи?

16.4. Где я могу найти дополнительную информацию о сульфатировании?

«Люди убивают больше батарей глубокого разряда из-за неправильного обслуживания, чем умирают от старости!»

Сульфатирование свинца фактически начинается, когда вы снимаете напряжение зарядки свинцово-кислотного аккумулятора.Кристаллы сульфата свинца снова превращаются в свинец во время нормального цикла зарядки. Реальный вопрос заключается в том, что если все кристаллы сульфата свинца не превратятся обратно в свинец, сколько времени пройдет, прежде чем они станут настолько твердыми, что их нельзя будет преобразовать? Ответ может варьироваться — это могут быть недели или месяцы и зависит от ряда факторов, таких как качество свинца, температура, химический состав пластины, пористость, глубина разряда (DoD), стратификация электролита и т. Д. Пористость — это мера пористости пластин.

Во время нормального процесса разряда свинец и сера объединяются в мягкие кристаллы сульфата свинца, которые образуются в порах и на поверхностях положительных и отрицательных пластин внутри свинцово-кислотной батареи. Когда аккумулятор остается в разряженном состоянии, постоянно недозаряженный, уровень электролита ниже верха пластин или электролит расслаивается, часть мягкого сульфата свинца перекристаллизуется в твердый сульфат свинца, и он не может быть повторно преобразован во время последующего подзарядка.Это образование твердых кристаллов обычно называют постоянным или твердым «сульфатированием» . Когда он присутствует, аккумулятор показывает более высокое напряжение, чем его истинное напряжение; таким образом, обманывая регулятор напряжения или интеллектуальное зарядное устройство, заставляя думать, что аккумулятор полностью заряжен. Это заставляет зарядное устройство преждевременно понижать выходное напряжение или ток, в результате чего аккумулятор остается недозаряженным. Если залитый (влажный) свинцово-кислотный аккумулятор периодически не перезаряжается, недозаряжается или не обслуживается должным образом, на сульфатирование приходится примерно 85% преждевременных отказов аккумуляторов.Чем дольше происходит сульфатирование, тем крупнее и твердее становятся кристаллы сульфата свинца. Положительные пластины будут иметь светло-коричневый цвет , а отрицательные пластины будут тусклыми и не совсем белыми. Эти кристаллы снижают производительность, емкость и способность батареи удерживать заряд или перезаряжаться. Это происходит в глубоком цикле, и некоторые пусковые батареи обычно используются в течение коротких периодов времени, сезонных спортивных состязаний или приложений, отпусков, поездок на выходные и т. Д., А затем хранятся до конца года для медленного естественного саморазряда.Большинство пусковых батарей обычно используются несколько раз в месяц, поэтому постоянное сульфатирование редко становится проблемой, если только они не недозаряжены или пластины не покрыты электролитом.

Вследствие паразитных (отключенных) нагрузок или естественного саморазряда происходит постоянное сульфатирование, когда залитый (влажный) свинцово-кислотный аккумулятор разряжается при длительном хранении. Паразитная нагрузка — это постоянная электрическая нагрузка, присутствующая на аккумуляторе, когда он установлен в транспортном средстве, даже когда питание отключено.Нагрузка возникает из-за непрерывной работы приборов, таких как блок управления выбросами, часы, система безопасности, поддержание предустановок радиостанций и т. Д. Отсоединение отрицательного кабеля аккумулятора устраняет паразитную нагрузку, но не влияет на естественное состояние человека. -разряд свинцово-кислотного аккумулятора. Саморазряд ускоряется температурой. Для батарей, температура которых превышает 25 ° C (77 ° F), скорость саморазряда удваивается при повышении температуры на 18 ° F (10 ° C). Таким образом, сульфатирование представляет собой огромную проблему для залитых (мокрых) свинцово-кислотных аккумуляторов, которые не используются, находятся на полке дилера или в хранящемся автомобиле, особенно при температурах HOT .

«Все свинцово-кислотные аккумуляторы скоропортящиеся!»

16.1. Как узнать, есть ли в моей батарее перманентная сульфатация?

Скорее всего, в вашей батарее есть постоянная сульфатация, если она демонстрирует одно или несколько из следующих условий:

  • Если не будет «брать» заряд или «держать» подзарядку.
  • Особенно, если температура в зоне хранения постоянно превышала 77 ° F (25 ° C), если ваш залитый (влажный) стандартный (Sb / Sb) или затопленный (мокрый) малообслуживаемый аккумулятор (Sb / Ca) не заряжался. на срок более трех месяцев, аккумулятор без обслуживания (Ca / Ca) в течение шести месяцев и аккумулятор AGM (Ca / Ca) или гелевый элемент (Ca / Ca) VRLA на один год.
  • При подзарядке в хорошо проветриваемом помещении в течение ожидаемого времени для зарядки батареи амперметр не опускается ниже 2% от номинального значения ампер-часов (C / 20), а также батарея теплая или горячая. Например, если у вас есть зарядное устройство на десять ампер и полностью разряженная батарея с номинальной емкостью 60 ампер-часов (C / 20) или 100-минутная резервная емкость, батарея должна быть полностью заряжена в течение 12 часов. Повышенное потребление воды также может указывать на наличие сульфатирования.
  • Если после испытания под нагрузкой емкость полностью заряженного аккумулятора составляет менее 80% от его номинальной емкости в ампер-часах.
  • Если удельный вес всех ячеек низкий после того, как батарея была на зарядном устройстве в течение ожидаемого времени зарядки.
  • Если напряжение абсорбционной зарядки с температурной компенсацией правильное, а аккумулятор сильно нагревается или кипит.
  • Плохая производительность при запуске или низкая мощность в ампер-часах.
  • Когда SoC, измеренный ареометром, который является более точным, существенно не согласуется с SoC, измеренным цифровым вольтметром

[назад к указателю]

16.2. Как предотвратить перманентную сульфатацию?

Лучший способ предотвратить сульфатирование — держать свинцово-кислотную батарею полностью заряженной, поскольку сульфат свинца не образуется. Этого можно добиться тремя способами. В зависимости от типа батареи, которую вы используете, лучшим решением является использование внешнего зарядного устройства в хорошо вентилируемом помещении, которое способно обеспечить непрерывный «плавающий» заряд с температурной компенсацией при рекомендованном производителем аккумуляторе поддерживающем или поддерживающем напряжении для полностью заряженного. аккумулятор. Для 12-вольтовых батарей, в зависимости от типа батареи, обычно фиксированные значения плавающего напряжения от 13,1 до 13,9 В постоянного тока, измеренные при 77 ° F (25 ° C) с помощью точного (0,5% или выше) цифрового вольтметра. Для шестивольтовой батареи измеренное напряжение составляет половину от напряжения 12-вольтовой батареи. Это может быть лучше всего достигнуто путем непрерывной зарядки с использованием трехступенчатой ​​для аккумуляторов AGM (Ca / Ca) или гелевых (Ca / Ca) VRLA или четырехступенчатой ​​для залитых (влажных) аккумуляторов, «интеллектуального» зарядного устройства, управляемого микропроцессором.Если у вас уже есть двухступенчатое зарядное устройство, используйте стабилизируемое по напряжению «плавающее» зарядное устройство или «вспомогательное устройство» батареи, установите правильное поддерживающее напряжение с температурной компенсацией на «плавающее» или поддерживайте полностью заряженный аккумулятор. Если вам нужны веб-адреса или номера телефонов производителей зарядных устройств, см. Разделы «Зарядные устройства, плавающие зарядные устройства и специалисты по обслуживанию аккумуляторов» в списке ссылок с информацией об аккумуляторах . Дешевая нерегулируемая «струйка» или ручное двухступенчатое зарядное устройство может перезарядить аккумулятор и разрушить его, высушив электролит.

Второй метод — периодическая подзарядка (или «дозаправка») батареи, когда уровень заряда падает до 80% или ниже. Поддержание высокого уровня заряда предотвращает необратимую перманентную сульфатацию. Частота подзарядки зависит от паразитной нагрузки, температуры, состояния аккумулятора и типа аккумулятора. Более низкие температуры замедляют электрохимические реакции, а более высокие температуры их значительно усиливают. Аккумулятор, хранящийся при температуре 95 ° F (35 ° C), саморазрядится в два раза быстрее, чем аккумулятор, хранящийся при 77 ° F (25 ° C).Стандартные (Sb / Sb) батареи имеют очень высокую скорость саморазряда. Аккумуляторы AGM (Ca / Ca) и гелевые (Ca / Ca) VRLA имеют очень низкие показатели. Дополнительную информацию о типах батарей см. В разделе 7.1.

Существует компромисс между экономичностью непрерывной «плавающей» зарядки, при которой саморазряд и возникающее в результате сульфатирование не происходит, и периодической зарядкой с повышенным потенциалом для более короткого срока службы батареи из-за постоянного сульфатирования. Если вы решите периодически перезаряжать батареи во время хранения, увеличивая частоту перезарядки, отключая любую паразитную нагрузку или храня их при более низких температурах, это затруднит саморазряд и уменьшит вероятность постоянного сульфатирования, но также сократит общий срок службы циклы.

Третий метод — использование солнечной панели, ветряного или водяного генератора, предназначенных для «плавающей» зарядки батарей. Это популярное решение, когда для зарядки нет источника переменного тока. Размер необходимой солнечной панели, ветра или водогенератора будет зависеть от среднего количества доступных природных ресурсов, емкости батареи и температуры. Обычно для среднего автомобильного аккумулятора требуется минимум пять ваттных панелей. Контроллер заряда (регулятор напряжения) требуется, когда пиковый выходной ток превышает 1.5% от номинальной емкости аккумулятора в ампер-часах (C / 20).

Десульфатор можно использовать в сочетании с любым из вышеуказанных методов.

[вернуться к оглавлению]

16.3. Как восстановить сульфатированные батареи?

Вот несколько методов, чтобы попытаться восстановить постоянно сульфатированные батареи:

16.3.1. Легкий сульфат

Проверьте уровень электролита и попробуйте один из следующих трех методов удаления легкого сульфатирования:

16.3.1.1. Выровняйте аккумулятор. См. Раздел 9.1.4. для получения дополнительной информации о выравнивании.

16.3.1.2. Подайте постоянный ток при 0,6% от резервной емкости аккумулятора или 1% от номинальной емкости ампер-часов (C / 20) в течение 48–120 часов, в зависимости от температуры электролита и емкости аккумулятора, при 14,4 В постоянного тока или более, в зависимости от от типа аккумулятора. Например, если батарея имеет номинал RC 100 минут или 60 ампер-часов (C / 20), используйте приблизительно 0,6 ампера. Выполните цикл (разрядка до 50% и зарядка) аккумулятора несколько раз и повторно проверьте его емкость. Возможно, вам придется увеличить напряжение, чтобы разрушить твердые кристаллы сульфата свинца. Если температура аккумулятора превышает 125 ° F (51,7 ° C), прекратите зарядку и дайте аккумулятору остыть , прежде чем продолжить.

16.3.1.3. Используйте десульфатор, импульсное зарядное устройство или режим десульфатации зарядного устройства. Список некоторых производителей десульфаторов или импульсных зарядных устройств доступен в Списке ссылок на батареи по адресу http: // www.batteryfaq.org.

16.3.2. Тяжелый сульфат

Проверьте уровни электролита и попробуйте один из следующих двух методов удаления тяжелого сульфата:

16.3.2.1. Замените старый электролит дистиллированной, деионизированной или деминерализованной водой, дайте постоять в течение одного часа, подайте постоянный ток в четыре ампера при 13,8 В постоянного тока до тех пор, пока не перестанет увеличиваться удельный вес, удалите электролит, вымойте осадок, замените свежим электролит (аккумуляторная кислота) и зарядите.Если удельный вес превышает 1,300, удалите новый электролит, промойте осадок и начните сначала с дистиллированной водой. Возможно, вам придется увеличить напряжение, чтобы разрушить твердые кристаллы сульфата свинца. Если температура аккумулятора превышает 125 ° F (51,7 ° C), прекратите зарядку и дайте аккумулятору остыть , прежде чем продолжить. Выполните цикл (разрядите до 50% и зарядите) аккумулятор несколько раз и повторно проверьте его емкость. Кристаллы сульфата более растворимы в воде, чем в электролите.По мере растворения этих кристаллов сульфат снова превращается в серную кислоту, и удельный вес увеличивается. Эта процедура работает только с некоторыми батареями.

16.3.2.2. Используйте десульфатор, импульсное зарядное устройство или режим десульфатации зарядного устройства. Список некоторых производителей десульфаторов или импульсных зарядных устройств доступен в Списке ссылок на батареи на http://www.batteryfaq.org.

[вернуться к оглавлению]

16.4. Где я могу найти дополнительную информацию о сульфатировании?

Принципиальная схема десульфатора импульсного типа может быть найдена в этой статье Alistair Couper Lead-Acid Battery Desulfator .

>>

.

Как работает батарея Flow? — Батарейный университет

Узнайте, что нового в погружных аккумуляторных батареях

Проточная батарея — это устройство для хранения электроэнергии, которое представляет собой нечто среднее между обычной батареей и топливным элементом. (См. BU-210: Как работает топливный элемент?) Жидкий электролит из солей металлов прокачивается через сердечник, который состоит из положительного и отрицательного электрода, разделенных мембраной. Ионный обмен, происходящий между катодом и анодом, генерирует электричество.

В большинстве коммерческих аккумуляторных батарей в качестве электролита используется кислая сера с солью ванадия; Электроды изготовлены из графитовых биполярных пластин. Ванадий — один из немногих доступных активных материалов, контролирующих коррозию. Были опробованы проточные батареи, содержащие драгоценный металл, например платину, которая также используется в топливных элементах. Исследования продолжаются, чтобы найти недорогие и легкодоступные материалы.

Активируемые насосами проточные батареи лучше всего работают при размере более 20 кВт · ч.Говорят, что они обеспечивают более 10 000 полных циклов и служат около 20 лет. Каждая ячейка выдает 1,15–1,55 вольт; они соединены последовательно для достижения желаемых уровней напряжения. Батарея имеет удельную энергию около 40 Втч / кг, что напоминает свинцово-кислотную. Подобно топливному элементу, плотность мощности и скорость нарастания умеренные. Это делает батарею наиболее подходящей для массового хранения энергии; меньше для электрических силовых агрегатов и выравнивания нагрузки, требующей быстрых действий.

Электролит хранится в емкостях.Для увеличения плотности энергии размеры резервуаров могут быть увеличены вдвое с помощью готовых резервуаров для хранения при предполагаемом увеличении затрат всего на 50 процентов по сравнению с новой системой. При замене батареи электролит можно использовать повторно, что еще больше снижает затраты. Проблемными зонами являются мембраны, которые подвержены коррозии и стоят дорого; говорят, что добавки решают эту проблему. Рисунок 1 иллюстрирует концепцию проточной батареи.

Рисунок 1: Проточная батарея.
Электролит хранится в резервуарах и прокачивается через активную зону для выработки электроэнергии; зарядка происходит в обратном порядке. Объем электролита определяет емкость аккумулятора.

Ванадий — это элемент 23 -го числа в периодической таблице Менделеева, его добывают в Китае, России и Южной Африке. Центральная Невада, поддерживаемая солнцем, может вскоре стать источником сильно окисленных крошенных пород. В настоящее время 90 процентов низшего сорта ванадия используется в качестве добавки для упрочнения стали.Ученые-разработчики аккумуляторов, горнодобывающие компании и политики рады тому, что ванадий станет стратегическим металлом для «зеленой энергии». По данным RWTH, Аахен, Германия (2018), стоимость проточной батареи составляет около 350 долларов за кВтч.

Для более точной оценки стоимости проточная батарея разделена на стоимость электроэнергии и стоимость энергии. Стоимость электроэнергии может превышать 1500 долларов за кВт и состоит из штабелей, насосов, труб и силовой электроники. Стоимость энергии, состоящей из баков и электролита, составляет немногим более 300 долларов за киловатт-час.

Крупногабаритные проточные аккумуляторные батареи мощностью более 100 кВт-ч используются в Японии с 1996 года. Некоторые из самых крупных современных установок могут похвастаться мощностью в несколько мегаватт, а в Японии устанавливается проточная батарея для регулирования частоты, которая будет обеспечивать мощность 60 МВт-ч.

Наблюдается тенденция к снижению стоимости и размеров. Вместо того, чтобы строить гигантскую батарею, напоминающую химический завод, новые системы поставляются в контейнерах размером обычно 250 кВт · ч, которые можно складывать друг в друга. Современные проточные батареи также становятся обычным явлением в Европе.

Первый патент на проточную батарею из хлорида титана был выдан в июле 1954 года. Современная ванадиевая окислительно-восстановительная батарея была запатентована в 1986 году Университетом Нового Южного Уэльса в Австралии. Термин «окислительно-восстановительный потенциал» происходит от «переноса электрона» при восстановлении и окислении .

Последнее обновление 2018-05-31

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме.Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, используйте форму «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать ваш вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок Следующий урок
Или перейти к другой артикуле
.

Почему батареи разряжаются и что с этим делать?

Обновление
: Apple признала, что снижает производительность старых iPhone, чтобы стабилизировать работу. Это руководство поможет вам максимально использовать батарею, чтобы компенсировать все проблемы с производительностью.

Может ли ваш аккумулятор питать страну?

Оставьте Илону Маску построить самую большую в мире батарею, которую он планирует запустить в Австралии к декабрю 2017 года. Приведенная в действие ветряная электростанция, батарея будет использоваться для решения продолжающегося энергетического кризиса в Южной Австралии, который регулярно отключения электроэнергии в течение последних нескольких лет, когда спрос на инфраструктуру резко вырос.Вы можете представить, сколько мобильных телефонов зарядит этот плохой мальчик.

В конце концов, однако, все батареи теряют заряд, даже включая этого монстра. Но почему это происходит? Что объясняет медленный разряд батарей и есть ли способы продлить их срок службы? Правильно обслуживая аккумулятор, ваши устройства могут работать дольше, избавляя вас от необходимости покупать что-то новое. Сегодня мы ответим на эти вопросы!

Все о батареях

Прежде чем мы углубимся в то, почему батареи теряют заряд, мы должны сначала уделить минуту, чтобы объяснить, как они работают.Думайте о батареях как о контейнере Tupperware, наполненном химикатами, разделенном на три отдельных секции. Это называется ячейкой. По обе стороны от ячейки находятся электроды или электрические клеммы, между которыми находится химическое вещество, известное как электролит. Вы, вероятно, узнаете электроды по их положительным (катод) и отрицательным (анодным) знакам с обеих сторон ваших батарей — металлической выпуклости на конце устройства.

Введите электролиты

Электролит, химическое вещество, для безопасности упаковано в ящик.Он защищает вас в случае какого-либо удара или повреждения аккумулятора. Это важно, потому что электролит представляет собой комбинацию серной кислоты, воды и крошечного кусочка свинца, смешанных с образованием проводящего и коррозионного раствора. Вместе они могут быть токсичными и вредными для человека. При неправильной конструкции аккумулятор может взорваться!

Когда электроды вашей батареи подключены к цепи, такой как отсек на пульте дистанционного управления телевизором, это заставляет электролит начать преобразование.Раствор медленно начинает превращаться в ионы-атомы, у которых есть избыточные электроны. Эти электроны, привлеченные электродами батареи, перемещаются по сформированной цепи, когда вы подключаете батарею к устройству, создавая электрическую энергию.

Причина, по которой вы можете заряжать литий-ионные аккумуляторы снова и снова, заключается в составе электролита и электродов. Элементы, используемые в вашей стандартной батарее, предназначены для одноразового использования — после того, как химические вещества полностью преобразованы, уже ничего нельзя будет сделать, чтобы обратить изменение.Но на литий-ионной батарее положительные электроды содержат оксид лития-кобальта, а отрицательные — углерод. Литий уникален тем, что когда вы разряжаете аккумулятор, ионы перемещаются с отрицательного электрода на положительный. Но при его подключении происходит обратное: ионы переходят обратно на отрицательную сторону батареи. Это означает, что вы можете заряжать и использовать аккумулятор несколько раз.

Почему батареи разряжаются?

Ответ на этот вопрос довольно прост для обычных батарей, купленных в продуктовом магазине для одного пользователя.По мере того, как химический электролит полностью трансформируется, аккумулятор в конечном итоге теряет способность генерировать новые ионы, которые будут работать через перчатку цепи, которую он создает с вашим электронным устройством. Без химического электролита перед преобразованием, без ионов, без электронов, без заряда батареи. Весь используемый химический электролит называется Rock Content.

А как насчет литий-ионных батарей?

С литиевыми батареями дело обстоит иначе. Держитесь за шляпу, потому что пора заняться техническими вопросами.Как мы уже упоминали, литиевые батареи работают, циклически перемещая электроны между своими положительными (катодными) и отрицательными (анодными) электродами, снова и снова. Теоретически это должно действовать как вечная энергетическая машина, работающая вечно. И все же большинство производителей литиевых батарей указывают ожидаемый срок службы коробок своих продуктов.

Но, согласно исследованию Министерства энергетики США, литий-ионные аккумуляторы со временем теряют заряд из-за нежелательной химической реакции.Все начинается с электродов, в состав которых часто входит никель. И поскольку мы не можем создать полностью гладкие поверхности внутри батареи, есть все эти маленькие укромные уголки, щели и трещины, где может происходить накопление. Итак, когда эти ионы проходят через положительный и отрицательный электроды батареи, некоторые из них начинают застревать из-за реакции, которую они вызывают при контакте с никелем. Создает кристаллическое / солеподобное вещество. В результате кто-то вылил смолу на поверхность гоночной трассы Формулы-1.Чем больше циклов вы заряжаете, тем больше образуется кристаллов и тем больше теряется эффективность и емкость. Это приводит к тому, что батареи теряют заряд.

Кулоновская эффективность

Второе исследование Министерства энергетики также подтвердило, что чем больше у вас батарея и чем быстрее она заряжается, тем меньше циклов зарядки вы получите из-за более быстрого накопления кристаллов. Чем больше кристаллов, тем меньше ионов проходит через цепь. В целом это называется кулоновской эффективностью.Также известен как эффективность Фарадея. Другими словами, это полнота прохождения электронов между положительным и отрицательным электродами — большая эффективность означает меньшую нагрузку на аккумулятор и более длительный срок службы.

Интерфейс твердого электролита и окисление электролита

Кроме того, срок службы литий-ионных элементов сокращается за счет двойных выходов, называемых интерфейсом твердого электролита и окислением электролита. Первый представляет собой пленку из оксида лития и карбоната лития, которая образуется на отрицательном электроде.По мере того, как ваша батарея продолжает цикл, она становится толще. В конце концов, это предотвращает взаимодействие между ионами и композитными материалами электрода, поэтому батареи теряют заряд. Карбонат лития представляет собой аналогичное защитное силовое поле на катодной стороне батареи, созданное в основном из-за избыточного тепла.

При зарядке положительные ионы проходят через сепаратор к аноду. При разрядке все наоборот.

Решения для увеличения срока службы батарей

Вы знаете, почему батареи теряют заряд, и теперь вы хотите максимально продлить их срок службы? Не все мы.К счастью, есть несколько советов и уловок, которым вы можете следовать, чтобы аккумулятор работал с максимальной емкостью на долгие годы.

Избегайте глубокого переразряда

Этот процесс происходит, когда аккумулятор используется до такой степени, что он становится поврежденным. Это приводит к снижению емкости и возможности коротких замыканий. Как правило, эта линия в песке имеет напряжение ниже 2,5 В на элемент, что в конечном итоге приводит к срабатыванию цепи безопасности и предотвращению дальнейшего использования батареи. Вместо этого попробуйте придерживаться только частичных разрядов, хотя эксперты говорят, что разряд, очень близкий к этому пороговому значению, один раз каждые 30 циклов или около того, поможет перекалибровать цифровую память вашего устройства.

Купить батареи с ведущими добавками

Это решение, о котором вам, вероятно, не придется думать, потому что производители позаботятся о вас. Большинство литий-ионных батарей сегодня производится с этими так называемыми добавками. Это секретные дополнительные химические вещества в электролите батареи, которые снижают сопротивление переносу ионов за счет уменьшения коррозии и образования кристаллических солей и пленок. Добавки также улучшают характеристики при экстремальных температурах. Однако исследователи предупреждают, что, как и при приеме нескольких лекарств, добавки могут негативно взаимодействовать друг с другом.Остерегайтесь неизвестных компаний, продающих свои батареи на основе обширного списка дополнительных химикатов.

Защитите аккумулятор и его компоненты от физического повреждения

Это само собой разумеется. Когда аккумулятор физически поврежден, может произойти множество вещей. Пленка между электродами и электролитом может быть повреждена, что может привести к пожару. Токсичные вещества могут начать вытекать из контейнера. Физические повреждения серьезно опасны. Несмотря на то, что они прочные, постарайтесь каким-либо образом предотвратить удары, удары, царапины или удары аккумулятора.Если аккумулятор физически поврежден, не заряжайте его. Период.

Избегайте экстремальных температур
Батареи

лучше всего работают при комнатной температуре, около 20 градусов Цельсия или 68 градусов по Фаренгейту. Однако при экстремально высоких и низких температурах эффективность батарей резко снижается на 40-50%, что способствует общей деградации. Вот почему автомобильные аккумуляторы иногда бывает сложно запустить в разгар зимы. Однако зарядка аккумулятора — это совсем другая игра. Считайте, что оптимальный диапазон температуры окружающей среды для зарядки литий-ионного аккумулятора составляет от 5 до 45 градусов Цельсия или от 41 до 113 градусов по Фаренгейту.Если вы попытаетесь зарядить литий-ионный аккумулятор при отрицательных температурах, вы получите так называемое «покрытие» из литиевого соединения, что сделает его гораздо более уязвимым для сбоев.

Батареи: прочные и темпераментные

Несмотря на то, что мы приложили все усилия, чтобы сделать батареи более перезаряжаемыми, более функциональными и надежными, они остаются относительно хрупкой технологией. И хотя усилия Илона Маска в Австралии показывают, что батареи могут служить источником энергии для стран, все же существуют врожденные недостатки, которые необходимо преодолеть.В этой статье мы узнали, почему батареи теряют заряд. Мы также объяснили четыре совета, которым вы можете следовать, чтобы продлить срок службы батарей. Хотя они не вечны, вы наверняка удивитесь, увидев их лучшие характеристики.

Позаботьтесь о нашем новом портативном зарядном устройстве RAVPower 16750 мАч, и оно прослужит вам долгие годы.
Получите скидку 21% до 7 января с кодом RAVPB010 .
Где, по вашему мнению, аккумулятор будет наиболее полезен в ближайшие годы? Транспорт? Персональные электронные устройства? Национальные электрические сети? Расскажите нам в комментариях ниже.
Связанные .

Объяснение того, что можно и чего нельзя делать при зарядке аккумулятора

Откройте для себя способы продления срока службы батареи, следуя простым рекомендациям.

«Как я могу продлить срок службы батарей?» многие спрашивают. Поскольку люди остаются в форме, воздерживаясь от курения, снижая потребление сахара и занимаясь физическими упражнениями, срок службы батареи может быть продлен. Нет точных цифр относительно того, насколько эффективен хороший уход, но доказательством этого являются примеры, когда пакеты выдавались как личные вещи, а не как товары на складе.Личная гигиена почти всегда выигрывает

В таблице 1 показано, как продлить срок службы батареи за счет должного внимания. Из-за сходства внутри систем химический состав ограничен свинцом, никелем и литием.

Уход за аккумулятором

Свинцово-кислотный: Затопленный, герметичный, гель, AGM

На основе никеля:
NiCd, NiMH

Литий-ионный: Кобальт, марганец, NMC

Лучший способ зарядки

Нанесите насыщенный заряд, чтобы предотвратить сульфатирование; может оставаться на зарядке с правильным плавающим напряжением.

Избегайте чрезмерного нагрева аккумулятора во время зарядки. Не оставляйте аккумулятор в зарядном устройстве более чем на несколько дней. В зависимости от памяти.

Частичная и случайная зарядка — это нормально; не требует полной зарядки; предпочтительный нижний предел напряжения; держите аккумулятор в прохладном месте.

Методы начисления

Постоянное напряжение 2,40–2,45 / элемент, плавать
на 2.25–2,30 В / элемент. Батарея должна оставаться прохладной; Быстрая зарядка невозможна. Время зарядки 14–16ч.

Постоянный ток, NiCd можно быстро заряжать без напряжения; капельный заряд при 0,05C.
Медленная зарядка = 14 часов
Быстрая зарядка = 3 часа *
Быстрая зарядка = 1 час * NiCd

* Рекомендуется

Постоянное напряжение до 4,20 В / элемент; без подзарядки; аккумулятор
может оставаться в зарядном устройстве.
Быстрая зарядка = 3 часа *
Быстрая зарядка = 1 час

* Рекомендуемая

Выгрузка

Может выдерживать высокие пиковые токи.Избегайте полной разрядки. Заряжайте после каждого использования.

Не допускайте чрезмерной разрядки тяжелого груза; инверсия клеток вызывает короткое замыкание. Избегайте полной разрядки.

Предотвратите полные циклы, примените немного заряда после полной разрядки, чтобы поддерживать цепь защиты в рабочем состоянии.

Как продлить батарею

Ограничьте глубокие циклы; Не допускайте глубокого разряда стартерной батареи.Нанесите полностью насыщающий заряд. Избегайте тепла.

Разряжайте батареи, которые используются регулярно (в основном, никель-кадмиевые), до 1 В на элемент каждые 1-3 месяца, чтобы предотвратить накопление памяти.

Сохранять хладнокровие. Работают в средней SoC 30–80%. Предотвратить сверхбыструю зарядку и высокие нагрузки (большинство литий-ионных)

.

Одна банка в аккумуляторе мутная


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?

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.

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

(5 голосов, средний: 4,60 из 5)

Почему мутнеет электролит в аккумуляторе и чем это грозит?

Диагностика и ремонт15 апреля 2018

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?

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.

Последствия помутнения

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

  1. Черный электролит – явный признак разрушения пластин, потемнение дает осыпавшийся свинец. В данном случае аккумулятор не подлежит восстановлению – батарею придется менять.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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

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:

  1. Очистите корпус батареи снаружи, дабы исключить попадание грязи внутрь рабочих секций.
  2. Опорожните источник питания, открутив пробки всех банок. В необслуживаемом изделии надо вытащить встроенный ареометр (иначе – глазок, индикатор исправности), поддев за края двумя отвертками.
  3. Тщательно промойте внутренности аккумулятора дистиллированной водой. Постарайтесь максимально выполоскать осадок из банок и слейте промывочную жидкость.
  4. 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.
  5. 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/см3. Если через несколько часов показатель изменится в меньшую сторону (без подключения нагрузки), аккумуляторную батарею придется заменить.

В аккумуляторе почернел или потемнел электролит: что можно сделать для решения проблемы

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.

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.

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.



BU-307: Как работает электролит?

Узнайте больше о катализаторе, который охватывает электроды батареи и заставляет электричество течь

Электролит служит катализатором, делающим аккумулятор проводящим, способствуя перемещению ионов от катода к аноду при зарядке и в обратном направлении при разрядке. Ионы — это электрически заряженные атомы, которые потеряли или приобрели электроны. Электролит батареи состоит из растворимых солей, кислот или других оснований в жидком, гелеобразном и сухом форматах.Электролит также может быть полимером, который используется в твердотельной батарее, твердой керамикой и расплавом солей, как в натрий-серной батарее.

Свинцово-кислотный

В свинцовой кислоте используется серная кислота . При зарядке кислота становится более плотной, так как оксид свинца (PbO 2 ) образуется на положительной пластине, а затем превращается почти в воду при полном разряде. Удельный вес серной кислоты измеряется ареометром. (См. Также BU-903: Как измерить заряд).Свинцово-кислотные батареи бывают залитых и герметичных форматов, также известных как свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (VRLA) или необслуживаемые.

Серная кислота бесцветна с легким желто-зеленым оттенком, растворима в воде и обладает высокой коррозионной активностью. Обесцвечивание до коричневатого оттенка может быть вызвано ржавчиной в результате анодной коррозии или попаданием воды в аккумуляторный блок.

Свинцово-кислотные батареи бывают разной плотности (SG). В аккумуляторах глубокого разряда используется плотный электролит с удельной массой до 1.330 для достижения высокой удельной энергии, стартерные батареи имеют средний удельный вес около 1,265, а стационарные батареи имеют низкий удельный вес около 1,225 до умеренной коррозии и способствуют долговечности. (См. BU-903: Как измерить заряд).

Серная кислота служит для широкого спектра применений, а также содержится в очистителях канализации и различных чистящих средствах. Кроме того, он служит в переработке полезных ископаемых, переработке полезных ископаемых, производстве удобрений, нефтепереработке, очистке сточных вод и химическом синтезе.

ВНИМАНИЕ Серная кислота может вызвать серьезные повреждения при контакте с кожей и привести к необратимой слепоте при попадании в глаза. Проглатывание серной кислоты вызывает необратимые повреждения.

Никель-кадмиевый (NiCd)

Электролитом в NiCd является щелочной электролит (гидроксид калия) . Большинство никель-кадмиевых батарей имеют цилиндрическую форму, в которой несколько слоев положительных и отрицательных материалов намотаны в рулон желе.Версия NiCd с залитой водой используется в качестве судовой батареи в коммерческих самолетах и ​​в системах ИБП, работающих в жарком и холодном климате, требующих частой езды на велосипеде. NiCd дороже свинцово-кислотной, но служит дольше.

Металлогидрид никель (NiMH)

NiMH использует тот же или аналогичный электролит, что и NiCd, который обычно представляет собой гидроксид калия. Электроды NiMH уникальны и состоят из никеля, кобальта, марганца, алюминия и редкоземельных металлов, которые также используются в Li-ion.NiMH доступен только в герметичных версиях.

Гидроксид калия — это неорганическое соединение с формулой КОН, обычно называемое едким калием. Электролит бесцветен и имеет множество промышленных применений, например, в качестве ингредиента в большинстве мягких и жидких мыл. КОН вреден, если он не переварен.

Литий-ионный (Li-ion) В Li-ion

используется жидкий, гелевый или сухой полимерный электролит. Жидкая версия представляет собой горючий органический, а не водный тип, раствор солей лития с органическими растворителями, подобными этиленкарбонату.Смешивание растворов с различными карбонатами обеспечивает более высокую проводимость и расширяет температурный диапазон. Могут быть добавлены другие соли, чтобы уменьшить газообразование и улучшить цикличность при высоких температурах.

Литий-ионный аккумулятор

с гелеобразными электролитами получает множество добавок для увеличения проводимости, также как и литий-полимерный аккумулятор. Настоящий сухой полимер становится проводящим только при повышенных температурах, и эта батарея больше не используется в коммерческих целях. Добавки также вводятся для достижения долговечности и уникальных характеристик.Рецепт засекречен и у каждого производителя есть свой секретный соус. (См. Также BU-808b: От чего умирает литий-ионный аккумулятор?)

Электролит должен быть стабильным, но это не относится к Li-ion. На аноде образуется пассивирующая пленка, которая называется границей раздела твердого электролита (SEI) . Этот слой отделяет анод от катода, но позволяет ионам проходить сквозь него подобно сепаратору. По сути, слой SEI должен формироваться, чтобы батарея могла работать. Пленка стабилизирует систему и продлевает срок службы литий-ионного аккумулятора, но это приводит к снижению емкости.На катоде также происходит окисление электролита, что постоянно снижает емкость. (См. Также BU-701: Как заправить батареи)

Чтобы пленки не становились слишком ограничивающими, добавки смешиваются с электролитом, который расходуется во время формирования слоя SEI. При проведении судебно-медицинской экспертизы отследить их присутствие сложно, а то и невозможно. При этом патентованные добавки являются коммерческой тайной, как их состав, так и используемое количество.

Хорошо известная добавка — виниленкарбонат (ВК).Это химическое вещество увеличивает срок службы литий-ионных аккумуляторов, особенно при более высоких температурах, и сохраняет внутреннее сопротивление на низком уровне с возрастом и использованием. ВК также поддерживает стабильную пленку SEI на аноде без побочных эффектов окисления электролита на катоде (Аурбах и др.). Говорят, что академические и исследовательские сообщества отстают от производителей ячеек в знаниях и выборе добавок, отсюда и большой секрет. (См. Также «Добавки и их влияние на эффективность кулоновского цинка» в документе BU-808b: Что вызывает умиротворение литий-ионных аккумуляторов?

Для большинства коммерческих литий-ионных аккумуляторов слой SEI разрушается при температуре ячейки 75–90 ° C (167–194 ° F).Тип элемента и состояние заряда (SoC) влияют на пробой при повышенной температуре. Может возникнуть самонагревание, которое может привести к тепловому выходу из-под контроля, если не охладиться должным образом. Лабораторные тесты, проведенные на ячейках 18650, показали, что такое тепловое явление может развиться в течение двух дней.

Воспламеняемость литий-ионного электролита является еще одной проблемой, и проводятся эксперименты по получению негорючих или восстановленных легковоспламеняющихся электролитов с помощью добавок или разработки неорганических ионных жидкостей. Также проводятся исследования по работе литий-ионных аккумуляторов при низких температурах.На момент написания ни один из этих электролитов не находился в широком коммерческом использовании.

Высыхание или медленное превращение жидкого электролита в твердую форму является еще одним событием старения, которое снижает производительность литий-ионных аккумуляторов. «Когда жидкость уходит, батареи разряжены», — говорит Джефф Дан, специалист по литий-ионным батареям и профессор физики. Жидкость электролита — еще один индикатор состояния, который относится ко всем химическим свойствам аккумуляторов.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery University основан на незаменимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Уход за солнечной батареей

, техническое обслуживание и безопасность: не прикасайтесь к клеммам!

Если вы новичок в использовании возобновляемых источников энергии и не знаете, что означают такие термины, как удельный вес и сульфатация, вы попали в нужное место. В нашей недавней статье о солнечных батареях мы познакомили вас с различными типами батарей, которые могут вам понадобиться для вашей солнечной энергетической системы .

Статья по теме : Системы хранения на солнечных батареях: если вы не можете отличить AGM от геля

Теперь, когда вы выбрали батарейки, вы определенно захотите позаботиться о них, чтобы продлить срок их службы.Хороший уход за солнечными батареями — один из лучших способов продлить срок службы батарей и снизить стоимость срока службы автономной солнечной системы электроснабжения. При неправильном обращении аккумуляторы могут выйти из строя в течение нескольких недель, оставив вас сломанным и в темноте. Эта статья будет разбита на два раздела. Во-первых, мы рассмотрим основную теорию свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы вы могли понять, что происходит, и, что более важно, что может пойти не так внутри вашей системы. Далее мы расскажем, как безопасно обращаться со своими батареями, вне зависимости от того, залиты ли они (FLA) или регулируются клапаном (VRLA).Батареи с регулируемым клапаном включают как гелевые, так и AGM-аккумуляторы.

Что такое солнечная батарея — немного об электрохимии

Если ваши глаза закатываются, когда вы начинаете думать о химии в средней школе, вы можете перейти к следующему разделу, но для тех, кому нужен учебник по батареям, читайте здесь. Аккумулятор состоит из трех основных частей: электродов , электролита и сепаратора . В батарее всегда есть как минимум два электрода, одна положительная клемма и одна отрицательная клемма.Положительный вывод называется катодом (вы можете запомнить это, написав его как ca + hode). Отрицательный вывод называется анодом. Электролит — это жидкость, в которую помещены электроды. Он позволяет заряду течь между катодом и анодом. Сепаратор предотвращает прямое соединение анода и катода. Это означает, что электроны должны пройти через провод, чтобы завершить электрохимическую реакцию.

Свинцово-кислотные батареи состоят из ряда свинцовых пластин (электродов) в разбавленном растворе серной кислоты (электролите).При разряде атомы кислорода из оксида свинца (PbO 2 ) в положительной пластине реагируют с атомами водорода из серной кислоты (H 2 SO 4 ) в электролите. Как вы, наверное, догадались, они будут производить воду (H 2 O). Между тем сульфат свинца (PbSO 4 ) также образуется на катоде и аноде. Итак, в целом можно сказать, что во время разряда сульфат-ионы покидают электролит и образуется вода. Во время зарядки реакция идет в обратном направлении, образуя оксид свинца на катоде.При перезарядке может выделяться водород, что создает риск взрыва, поскольку водород легко воспламеняется. Поэтому правильное обращение с батареями и уход за ними имеют решающее значение.

Понимание различных стандартов и терминов, используемых для описания аккумуляторов, будет иметь решающее значение при уходе за аккумулятором. В таблице ниже представлены те, с которыми вы, скорее всего, столкнетесь.

Общий уход и обслуживание: как максимально эффективно использовать солнечные батареи

Целью ухода за аккумулятором и технического обслуживания является повышение производительности и срока службы аккумулятора.Срок службы батареи — это очень изменчивое свойство, которое зависит от всех видов факторов, таких как температура хранения и глубина разряда (DOD).

Около 80% отказов вызвано сульфатированием , процессом, при котором кристаллы серы образуются на свинцовых пластинах батареи и предотвращают химические реакции. Сульфатирование происходит, когда аккумулятор имеет низкий заряд или уровень электролита. Из-за опасности сульфатирования очень важно отслеживать, поддерживать и контролировать эти два фактора в залитых аккумуляторах .Для этого вам понадобится дистиллированная вода, цифровой вольтметр, термокомпенсирующий ареометр и соответствующие средства защиты.

Помните, вы не можете и не должны проверять уровень жидкости и удельный вес в AGM и гелевых батареях. Итак, первые два шага применимы только к залитым батареям.

Как проверить уровень жидкости

Вы делаете это только для негерметичных аккумуляторов (FLA) — это свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом. Откройте крышку батарейного отсека и загляните внутрь. В ячейки следует добавлять дистиллированную воду так, чтобы не было видно металлических поверхностей свинца.У большинства батарей есть «линия заполнения», указывающая, где должен быть уровень электролита. Максимальный уровень жидкости примерно на 1/2 дюйма ниже крышки. Не переполняйте батареи, вы не хотите, чтобы они пролились!

Как проверить уровень заряда

Определите степень заряда или глубину разряда (DOD), проверив удельный вес и напряжение аккумулятора. Приведенная ниже таблица удельного веса поможет вам определить уровень заряда аккумулятора. Если ваши батареи на 6 В вместо 12 В, просто разделите напряжение на два.Аналогичным образом удвойте значения напряжения для системы 24 В.

Если вы не контролируете эти два фактора должным образом, ваша батарея подвергнется значительной сульфатации. Если это произойдет, вы можете перезарядить аккумулятор, как показано в этом видео на YouTube, чтобы минимизировать потери эффективности. Но это не могло полностью изменить ущерб.

Как заряжать аккумуляторы

Все домовладельцы, не использующие солнечную энергию, должны иметь общее представление о цикле зарядки аккумулятора. Есть три фазы зарядки: поплавок, накопление и абсорбция.Вам нужно знать только основы этих фаз:

  • Плавающая зарядка, также называемая непрерывной зарядкой, заключается в зарядке аккумулятора с той же скоростью, с которой он разряжается. Это просто сохраняет батареи полностью заряженными.
  • Массовая зарядка происходит, когда вы начинаете заряжать разряженный аккумулятор. Напряжение повышается до максимально допустимого уровня.
  • Абсорбционная зарядка следует за основной стадией. Напряжение поддерживается постоянным на максимальном уровне, а ток начинает уменьшаться до тех пор, пока аккумулятор не будет полностью заряжен.

Если вы устанавливаете регулируемый контроллер заряда, вам нужно будет установить плавающее, объемное и абсорбционное напряжение заряда. Убедитесь, что они соответствуют рекомендациям производителя батарей. Для систем солнечного электричества время, в течение которого происходит зарядка от солнечных панелей, может быть слишком коротким для прохождения полной фазы накопления и поглощения. В этом случае можно обойтись установкой одинакового напряжения для обеих фаз. Для получения информации о конкретных значениях зарядного напряжения обратитесь к производителю или обратитесь к паспорту аккумулятора.

Как чистить батареи

Клеммы аккумулятора необходимо регулярно очищать смесью пищевой соды и дистиллированной воды с помощью щетки для очистки клемм аккумулятора. Затем промойте клеммы водой, убедитесь, что все соединения герметичны, и нанесите на металлические компоненты коммерческий герметик или высокотемпературную смазку. Конечно, перед чисткой обязательно снимите зажимы (сначала отрицательные).

Как заменить батареи

При замене старых батарей имейте в виду, что их работа может ухудшиться из-за «смешивания».Когда старые и новые батареи используются вместе, новые батареи быстро ухудшаются до качества старых. По этой причине смешивание старых и новых батарей — огромная трата ваших денег. Избегайте этого, правильно ухаживая за батареями, чтобы у всех был хороший срок службы.

Как безопасно использовать батареи

Как упоминалось ранее, свинцово-кислотные батареи выделяют водород, который воспламеняется в присутствии кислорода. Фактически, ракеты Сатурн V использовали водород и кислород в качестве топлива на своих верхних ступенях.Чтобы предотвратить накопление ракетного топлива в вашем аккумуляторном блоке, подключите коробку к улице с помощью вентиляционных труб и убедитесь, что система хорошо вентилируется. В некоторых системах также используются вентиляторы для удаления газов.

Если у вас есть система резервного питания от батарей, которая срабатывает при отключении электроэнергии, она должна работать после нескольких месяцев или даже лет простоя. Чтобы убедиться, что он будет работать, батареи должны оставаться полностью заряженными. Если вы позволите батарее просто сидеть там, она постепенно разряжается.Режим зарядки, при котором аккумуляторы остаются заряженными, называется непрерывной зарядкой. Итак, чтобы позаботиться о резервном банке батарей, лучше всего использовать батареи AGM, которые мы обсудим ниже, потому что они практически не требуют обслуживания, и подзарядить их от небольшой солнечной панели или другого источника электроэнергии. Если вы используете хорошую настройку, ваши солнечные батареи могут прослужить 8 лет.

Батареи опасны

Необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности, когда вы находитесь рядом с аккумуляторным блоком.Используйте толстые перчатки и защитные очки и снимите все металлические предметы. Меньше всего вам нужно обжечься кислотой или ударить током. На случай утечки кислоты убедитесь, что рядом с батареями есть пищевая сода и вода. Их можно использовать для нейтрализации кислоты.

Солнечные батареи VRLA и FLA: разные требования к обслуживанию и уходу

Солнечные батареи следует обслуживать, как мы описали выше, но также существуют некоторые другие требования в зависимости от того, какой у вас аккумулятор: гелевый, AGM или залитый.В этом разделе мы укажем на некоторые из этих различий.

Батареи FLA (залитые)

Большую часть того, что вам нужно знать о незапечатанных свинцово-кислотных аккумуляторах, можно найти выше. Наиболее важное различие между FLA и VRLA заключается в том, что залитые батареи необходимо повторно заправлять. Давайте перейдем к конкретным рекомендациям по уходу за залитыми свинцово-кислотными батареями.

  • Зарядка аккумуляторов FLA — Залитые аккумуляторы имеют самый большой допуск по напряжению заряда среди аккумуляторов, которые мы обсуждаем в этой статье.Чтобы правильно зарядить батареи FLA, купите соответствующий контроллер заряда и используйте соответствующую программу зарядки.
  • Заправка батарей FLA — Не прикасайтесь к электролиту и не используйте морскую воду для заправки батарей. Используйте только дистиллированную воду. Когда в ячейку добавляется морская вода, происходит химическая реакция, в результате которой образуется газообразный хлор. Этот газ очень опасен и использовался в химической войне Первой мировой войны. Что касается электролита, то свинцово-кислотные аккумуляторы содержат концентрированный кислотный электролит, который обожжет вас при прикосновении.
  • Ориентация батарей FLA — Залитые свинцово-кислотные батареи никогда не должны храниться на боку. В отличие от батарей VRLA, они предназначены только для работы в вертикальном положении.
  • Вентиляционные батареи FLA — Эти батареи необходимо хранить в хорошо вентилируемых помещениях. Если у вас есть какие-либо проблемы с вентиляцией аккумуляторной батареи, не рекомендуется использовать залитые элементы. См. Предыдущий раздел для получения полной информации о вентиляции.
VRLA (гель и AGM)

После установки батареи VRLA не требуют такого ухода, как батареи FLA, поскольку их не нужно повторно заряжать. Также нельзя измерить степень заряда с помощью ареометра. Поэтому первые две темы в разделе выше не относятся к этим батареям. Однако есть и другие важные различия между залитыми батареями и гелевыми / AGM батареями.

  • Зарядка аккумуляторов VRLA — Зарядное напряжение для аккумуляторов AGM очень точное и должно поддерживаться, чтобы они имели приличный срок службы.Слишком высокое напряжение приведет к нагреву батарей, выделению газообразного водорода и необратимому повреждению (утечки газообразного водорода необратимы в негерметичных элементах). Это особенно верно для гелевых аккумуляторов, где чувствительность к зарядному напряжению является очень частым источником сбоев. Вы также должны быть осторожны при зарядке аккумуляторов AGM, хотя они имеют больший допуск. В обоих случаях купите контроллер заряда, предназначенный для вашего типа аккумулятора.
  • Заправка батарей VRLA — Это невозможно.Батареи VRLA герметичны, поэтому их нельзя заправлять водой или контролировать удельный вес. Но не волнуйтесь, батареи сконструированы таким образом, что в этих этапах обслуживания нет необходимости.
  • Ориентация батарей VRLA — VRLA спроектирована таким образом, что они могут работать на своих сторонах. Это дает вам больше гибкости при хранении батарей.
  • Вентиляционные батареи VRLA — Батареи VRLA очень универсальны.Им требуется меньше вентиляции, чем залитым батареям, потому что они разряжают газ только при перезарядке. Если вы устанавливаете батареи в зоне с несовершенной вентиляцией, AGM или гелевые батареи могут быть более безопасным способом. Это не означает, что не следует предпринимать никаких мер предосторожности.

Высокая скорость и стабильная цикличность металлического литиевого анода

  • 1

    Уиттингем, М.С. История, эволюция и будущее хранения энергии. Proc. IEEE 100 , 1518–1534 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 2

    Xu, W. et al. Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Energy Environ. Sci. 7 , 513–537 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 3

    Aurbach, D., Daroux, M., Faguy, P. & Yeager, E. Идентификация поверхностных пленок, образованных на литии в растворах пропиленкарбоната. J. Electrochem. Soc. 134 , 1611–1620 (1987).

    CAS Статья Google ученый

  • 4

    Aurbach, D., Zinigrad, E., Cohen, Y. & Teller, H. Краткий обзор механизмов разрушения анодов из металлического лития и литированного графита в растворах жидких электролитов. Ионика твердого тела 148 , 405–416 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 5

    Flandrois, S.И Саймон Б. Углеродные материалы для литий-ионных аккумуляторных батарей. Карбон. N. Y. 37 , 165–180 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 6

    Брюс П. Г., Фрейнбергер С. А., Хардвик Л. Дж. И Тараскон Ж.-М. Li-O2 и Li-S аккумуляторы с высоким накоплением энергии. Nat. Матер. 11 , 19–29 (2012).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 7

    Лв, Д.и другие. Механизм выхода из строя быстрозаряжаемых литий-металлических батарей с жидкими электролитами. Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002 / aenm.201400993 (2014).

  • 8

    Zheng, G. et al. Связанные между собой полые углеродные наносферы для стабильных анодов из металлического лития. Nat. Нано 9 , 618–623 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 9

    Ding, F. et al. Осаждение лития без дендритов с помощью механизма самовосстановления электростатического экрана. J. Am. Chem. Soc. 135 , 4450–4456 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 10

    Park, M. S. et al. Очень обратимый анод из металлического лития. Sci. Отчет 4 , 3815–3822 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 11

    Лу Ю., Ту, З. и Арчер Л. А. Стабильное электроосаждение лития в жидких и нанопористых твердых электролитах. Nat, Mater. 13 , 961–969 (2014).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 12

    Ding, F. et al. Влияние карбонатных растворителей и солей лития на морфологию и кулоновскую эффективность литиевого электрода. J. Electrochem. Soc. 160 , A1894 – A1901 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 13

    Аурбах, Д.и другие. Исследование растворов электролитов на основе этилена и диэтилкарбонатов для литиевых аккумуляторных батарей: I. Металлические аноды Li. J. Electrochem. Soc. 142 , 2873–2882 (1995).

    CAS Статья Google ученый

  • 14

    Чжуанг, Г. В., Сюй, К., Ян, Х., Джоу, Т. Р. и Росс, П. Н. Этилендикарбонат лития, идентифицированный как первичный продукт химического и электрохимического восстановления ЭК в 1.2 M LiPF6 / EC: электролит ЭМС. J. Phys. Chem. B 109 , 17567–17573 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 15

    Aurbach, D. & Granot, E. Исследование растворов электролитов на основе растворителей из семейства «глимовых» (линейных полиэфиров) для вторичных литиевых аккумуляторных систем. Электрохим. Acta 42 , 697–718 (1997).

    CAS Статья Google ученый

  • 16

    Jeong, S.-К. и другие. Подавление дендритного образования лития с помощью концентрированных растворов электролитов. Электрохим. Commun. 10 , 635–638 (2008).

    CAS Статья Google ученый

  • 17

    Choquette, Y. et al. Сульфамиды и глимы как апротонные растворители для литиевых батарей. J. Electrochem. Soc. 145 , 3500–3507 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 18

    Brouillette, D.и другие. Стабильные сольваты в растворе бис (трифторметилсульфон) имида лития в глимах и других апротонных растворителях: фазовые диаграммы, кристаллография и рамановская спектроскопия. Phys. Chem. Chem. Phys. 4 , 6063–6071 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 19

    Hayamizu, K., Akiba, E., Bando, T. и Aihara, Y. Исследования ядерного магнитного резонанса 1H, 7Li и 19F и ионной проводимости жидких электролитов, состоящих из глимов и диметиловых эфиров полиэтиленгликоля Ch4O ( Ch3Ch3O) nCh4 (n = 3–50), легированный LiN (SO2CF3) 2. J. Chem. Phys. 117 , 5929–5939 (2002).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 20

    Хендерсон, У.А. Поведение глим-литиевой соли. J. Phys. Chem. B 110 , 13177–13183 (2006).

    CAS Статья Google ученый

  • 21

    Henderson, W. A. ​​et al. Поведение фаз и сольватные структуры глим-литий-бис (трифторметансульфонил) имида и глим-литий-бис (перфторэтансульфонил) имида. Chem. Матер. 17 , 2284–2289 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 22

    Паппенфус, Т. М., Хендерсон, В. А., Оуэнс, Б. Б., Манн, К. Р. и Смирл, В. Х. Комплексы солей имида лития с тетраглимом и их полиэлектролитные композиционные материалы. J. Electrochem. Soc. 151 , A209 – A215 (2004).

    CAS Статья Google ученый

  • 23

    Ёсида, К.и другие. Повышение окислительной стабильности и механизм переноса заряда в эквимолярных комплексах глим-литиевая соль. J. Am. Chem. Soc. 133 , 13121–13129 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 24

    Suo, L., Hu, Y.-S., Li, H., Armand, M. & Chen, L. Новый класс сольвентно-солевого электролита для высокоэнергетических перезаряжаемых металлических литиевых батарей . Nat. Commun. 4 , 1481 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 25

    Matsumoto, K. et al. Подавление коррозии алюминия за счет использования электролита LiTFSI высокой концентрации. J. Источники энергии 231 , 234–238 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 26

    Yamada, Y., Yaegashi, M., Abe, T. & Yamada, A. Сверхконцентрированный эфирный электролит для быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 49 , 11194–11196 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 27

    Yamada, Y. et al. Необычная стабильность суперконцентрированных электролитов на основе ацетонитрила для быстро заряжаемых литий-ионных аккумуляторов. J. Am. Chem. Soc. 136 , 5039–5046 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 28

    МакОуэн, Д.W. et al. Концентрированные электролиты: расшифровка свойств электролита и переоценка механизмов коррозии Al. Energy Environ. Sci. 7 , 416–426 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 29

    Okuoka, S.-I. и другие. Новая герметичная литий-пероксидная батарея с катодом из Li2O, легированным кобальтом, в сверхконцентрированном литий-бис (фторсульфонил) амидном электролите. Sci. Отчет 4 , 5684–5689 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 30

    Han, H.-B. и другие. Бис (фторсульфонил) имид лития (LiFSI) как проводящая соль для неводных жидких электролитов литий-ионных аккумуляторов: физико-химические и электрохимические свойства. J. Источники энергии 196 , 3623–3632 (2011).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 31

    Дан, Дж.Электрически перезаряжаемые металло-воздушные батареи по сравнению с современными литий-ионными батареями. Масштабируемое хранилище энергии: помимо литий-ионных, Сан-Хосе, Калифорния, США (2009).

  • 32

    Miao, R. et al. Новый раствор электролита с двумя солями для бездендритных перезаряжаемых литий-металлических аккумуляторных батарей с высокой циклической обратимостью. J. Источники энергии 271 , 291–297 (2014).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 33

    Лопес, К.М., Воги, Дж. Т. и Дис, Д. В. Морфологические переходы на анодах из металлического лития. J. Electrochem. Soc. 156 , A726 – A729 (2009 г.).

    Артикул Google ученый

  • 34

    Гарри К.Дж., Халлинан Д.Т., Паркинсон Д.Ю., МакДауэлл А.А. и Балсара Н.П. Обнаружение подповерхностных структур под дендритами, образованными на электродах из металлического лития с циклическим циклом. Nat. Матер. 13 , 69–73 (2014).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 35

    Li, L. et al. Транспортно-электрохимические свойства и спектральные особенности неводных электролитов, содержащих LiFSI, в линейных карбонатных растворителях. J. Electrochem. Soc. 158 , A74 – A82 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 36

    Бест, А., Бхатт, А. и Холленкамп, А.Ионные жидкости с анионом бис (фторсульфонил) имида: электрохимические свойства и применение в аккумуляторной технологии. J. Electrochem. Soc. 157 , A903 – A911 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 37

    Ватаману, Дж., Бородин, О. и Смит, Г. Д. Исследования с помощью моделирования молекулярной динамики структуры смешанного электролита карбонат / LiPF6 вблизи поверхности графита в зависимости от потенциала электрода. J. Phys. Chem. С 116 , 1114–1121 (2011).

    Артикул Google ученый

  • 38

    Seo, D. M. et al. Сольватация электролитов и ионная ассоциация III. Смеси ацетонитрил-литиевых солей — транспортные свойства. J. Electrochem. Soc. 160 , A1061 – A1070 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 39

    Содеяма, К., Ямада, Ю., Айкава, К., Ямада, А., Татэяма, Ю. Механизм восстановления жертвенного аниона для улучшения электрохимической стабильности высококонцентрированного литий-солевого электролита. J. Phys. Chem. С 118 , 14091–14097 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 40

    Бородин, О. Развитие поляризуемого силового поля и молекулярно-динамическое моделирование ионных жидкостей. J. Phys. Chem. B 113 , 11463–11478 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 41

    Borodin, O., Gorecki, W., Smith, GD & Armand, M. Молекулярно-динамическое моделирование и исследования ЯМР в градиенте импульсного поля бис (фторсульфонил) имида (FSI) и бис [(трифторметил) сульфонила] ионные жидкости на основе имида (TFSI). J. Phys. Chem. B 114 , 6786–6798 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 42

    Хан, С.-Д., Бородин, О., Сео, Д. М., Чжоу, З.-Б. И Хендерсон, В. А. Сольватация электролитов и ионная ассоциация V. Смеси ацетонитрил-литий-бис (фторсульфонил) имид (LiFSI). J. Electrochem. Soc. 161 , A2042 – A2053 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 43

    Kim, H. et al. In situ формирование защитных покрытий на серных катодах литиевых батарей с органическими электролитами на основе лифси. Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002 / aenm.201401792 (2014).

  • Исследователи используют ферроэлектрический стеклянный электролит в электрохимической ячейке для создания батарей — ScienceDaily

    Новый тип батареи сочетает в себе отрицательную емкость и отрицательное сопротивление в одной ячейке, что позволяет ячейке самозаряжаться без потери энергии. важные последствия для длительного хранения и повышения выходной мощности аккумуляторов.

    Эти батареи могут использоваться в чрезвычайно низкочастотной связи и в таких устройствах, как мигающие огни, электронные звуковые сигналы, генераторы, управляемые напряжением, инверторы, импульсные источники питания, цифровые преобразователи и функциональные генераторы, и, в конечном итоге, для технологий, связанных с современными компьютерами.

    В обзоре Applied Physics Reviews от AIP Publishing, Хелена Брага и ее коллеги из Университета Порту в Португалии и Техасского университета в Остине сообщают о создании своей очень простой батареи с двумя разными металлами, такими как электроды и литиевым или натриевым стеклом. электролит между ними.

    «Стеклянный электролит, который мы разработали, был богат литием, и поэтому я подумал, что мы можем сделать батарею, в которой электролит будет питать оба электрода ионами лития при зарядке и разрядке без потребности в металлическом литии», — сказал Брага.

    Эта работа важна, потому что она объединяет теорию, лежащую в основе всех твердотельных устройств, таких как батареи, конденсаторы, фотоэлектрические элементы и транзисторы, в которых различные материалы в электрическом контакте проявляют свойства комбинированного материала, а не индивидуальные. материалы.

    «Когда одним из материалов является изолятор или диэлектрик, например, электролит, он локально изменяет свой состав с образованием конденсаторов, которые могут накапливать энергию и выравнивать уровни Ферми внутри устройства», — сказал Брага.

    В аккумуляторе разность потенциалов холостого хода между электродами возникает из-за электрической необходимости выравнивания уровней Ферми, мера энергии наименее удерживаемых электронов в твердом теле, которая также отвечает за полярность электродов. Химические реакции происходят позже и питаются этой электрической потенциальной энергией, хранящейся в конденсаторах.

    «Наши электрохимические элементы, которые в принципе проще, чем батареи, полностью ориентированы на самоорганизацию, которая является субстанцией жизни», — сказал Брага.

    Чтобы способствовать более устойчивому миру, самоциклирование можно остановить или смягчить, не допуская скачка уровней Ферми или настроив возникновение отрицательного сопротивления.

    «Этого можно добиться, используя отрицательный электрод из того же материала, что и положительные ионы электролита», — сказал Брага. «Это дает начало устройству, которое самозаряжается без самоциклирования — увеличивая запасенную в нем энергию — в отличие от естественной деградации электрохимического процесса, которая заставляет запасенную энергию уменьшаться за счет рассеивания тепла.Последний может применяться во всех устройствах хранения энергии, таких как батареи и конденсаторы, и может существенно повысить их автономность ».

    История Источник:

    Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Ухудшение работы литий-ионного аккумулятора: что нужно знать

    Распространение литий-ионных аккумуляторов от бытовой электроники до крупномасштабных приложений для транспортировки и хранения энергии сделало понимание многих механизмов, ответственных за деградацию аккумуляторов, все более важным.Литература по этой сложной теме значительно выросла; эта перспектива направлена ​​на то, чтобы изложить текущие знания в сжатой форме в качестве справочного материала и руководства для понимания деградации батареи. В отличие от других обзоров, эта работа подчеркивает взаимосвязь между различными механизмами и различными физическими и химическими подходами, используемыми для запуска, идентификации и мониторинга различных механизмов, а также различных вычислительных моделей, которые пытаются имитировать эти взаимодействия. Ухудшение делится на три уровня: сами фактические механизмы, наблюдаемые последствия на уровне соты, называемые режимами, и эксплуатационные эффекты, такие как затухание емкости или мощности.Было обнаружено пять основных и тринадцать вторичных механизмов, которые обычно считаются причиной деградации во время нормальной работы, и все они вызывают пять наблюдаемых режимов. Блок-схема иллюстрирует различные контуры обратной связи, которые связывают различные формы деградации, в то время как таблица представлена ​​для выделения экспериментальных условий, которые с наибольшей вероятностью запускают определенные механизмы деградации. Вместе они представляют собой мощное руководство по разработке экспериментов или моделей для исследования деградации батарей.

    Эта статья в открытом доступе

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Поддержка OPTIMA® — зарядка, техническое обслуживание, хранение и многое другое

    Пусковая батарея REDTOP: используйте это для нормального запуска двигателя, когда генератор переменного тока немедленно контролирует состояние заряда и подает энергию на аккумулятор всякий раз, когда это необходимо.Так можно было бы описать большинство серийных автомобилей.

    Также используется для:

    • Подкапотный запуск автомобилей и жилых автофургонов
    • Тяжелое оборудование, где запуск является основной функцией
    • Автомобили с дизельным двигателем без вторичной электроники

    YELLOWTOP Аккумулятор глубокого цикла: Используйте это, когда электрические нагрузки выше, чем в среднем, или когда цикл разряда превышает типичный запуск двигателя, например, автомобили без генераторов переменного тока. Сюда также входят автомобили со значительными электрические нагрузки, которые могут превышать среднюю мощность генератора (например, вторичные аудиосистемы, GPS, зарядные устройства, лебедки, снегоочистители, инверторы, тягачи).Это также может относиться к автомобилям с большим количеством электроники от заводские, например, минивэн с раздвижными дверями с электроприводом и DVD-плеером, особенно если DVD-плеер используется при неработающем двигателе.

    Также используется для:

    • Гоночных автомобилей без системы зарядки (генератора или генератора)
    • Специальных транспортных средств для дрэг-рейсинга
    • Автомобили с дизельным двигателем и вторичной электроникой
    • Автомобильные аудио / видео приложения мощностью более 250 Вт по сравнению с системой оригинального оборудования
    • Транспортные средства или тяжелое оборудование с инверторами, гидравликой, лебедками или другими принадлежностями
    • Электромобили

    Где я могу получить шайбы или другие адаптеры для моего аккумулятора?

    Все новые батареи REDTOP (кроме 6-вольтовой батареи) и все новые батареи YELLOWTOP (кроме H6, Group 51, DS46B24R, 27 и 31) поставляются с различными лотками, шайбами ​​и другими приспособлениями для установки.Если ваша батарея не пришла с этим комплект адаптеров, свяжитесь с нашей службой поддержки клиентов по адресу [email protected] и убедитесь, что у вас есть оригинал Контактная информация продавца под рукой.

    Судовая батарея BLUETOP: пусковая батарея BLUETOP (темно-серый корпус) должна использоваться, когда требуется специальная пусковая батарея; его никогда не следует использовать для езды на велосипеде. BLUETOP двойного назначения (светло-серый корпус) можно использовать как для стартовый и глубокий велоспорт; это настоящая батарея глубокого разряда с чрезвычайно высокой пусковой мощностью.

    Также используется для:

    • Троллинговые двигатели, морские приложения с тяжелыми электрическими аксессуарами и жилые автофургоны должны использовать BLUETOP двойного назначения (который является одновременно пусковой батареей и батареей глубокого цикла)
    • Морские приложения и жилые дома, когда только батарея работает запускается двигатель

    Примечание. Разница между батареями BLUETOP и YELLOWTOP глубокого цикла заключается в том, что батареи BLUETOP имеют как автомобильные (SAE) штыри, так и резьбовые шпильки, а YELLOWTOPS (кроме D31T) имеют только контакты SAE.

    Если вы когда-нибудь запутаетесь с цветными крышками, просто помните: если у него темно-серый корпус, значит, это пусковой аккумулятор; если у него светло-серый корпус, значит, это аккумулятор двойного назначения.

    Роль внутренней сольватной оболочки в комплексах соль-растворитель в настройке межфазных поверхностей электрод / электролит для литий-металлических батарей

    Высоковольтные (> 4,0 В) литий-металлические батареи (LMB) считаются одними из самых многообещающие системы хранения энергии из-за их гораздо более высокой плотности энергии по сравнению с обычными литий-ионными батареями (LIB) (1⇓ – 3).Со стороны анода металлический Li является идеальным анодным материалом со сверхвысокой удельной емкостью 3 860 мАч g -1 , а также чрезвычайно низким электрохимическим потенциалом -3,040 В (по сравнению со стандартным водородным электродом). На катодной стороне современные высоковольтные катоды с высоким содержанием никеля, например, LiNi 0,8 Mn 0,1 Co 0,1 O 2 (NMC811), могут обеспечивать емкость более 200 мАч. −1 , что намного выше, чем у LiFePO 4 , LiCoO 2 или стехиометрических материалов NMC111 (4).Следовательно, ожидается, что LMB со структурой Li || NMC811 будут иметь удельную плотность энергии более 500 Вт · ч · кг -1 на уровне ячеек, что почти вдвое больше, чем у LIB, используемых в настоящее время в электромобилях (5). Однако применение LMB все еще сдерживается рядом препятствий. Высокая восстановительная природа литий-металлического анода (LMA) делает его склонным к реакции со всеми полярными растворителями и солевыми анионами, используемыми в настоящее время в батареях, хотя и в разной степени. Эта проблема не только приводит к низкой кулоновской эффективности (CE) Li из-за непрерывных побочных реакций во время процессов металлизации Li / снятия металлического покрытия, но также тесно связана с неконтролируемым ростом дендритов Li, что создает серьезные риски безопасности для аккумуляторных приложений (3).Кроме того, высокореакционные ионы переходных металлов (например, Ni 4+ ) на поверхностях катодов (особенно катодов с высоким содержанием никеля), образованные в состоянии делитирования при высоких напряжениях заряда, также могут вызывать серьезные побочные реакции с электролитами (6). Фактически, такие реакции оказались одним из основных факторов деградации катода NMC811 под высоким напряжением (7, 8).

    Стабильность LMA в значительной степени определяется межфазной фазой твердых электролитов (SEI), образующейся на поверхности металлического Li в неводных электролитах (6).SEI образуется в результате самоограничивающейся реакции между LMA и электролитом и действует как кинетический барьер между ними. Точно так же межфазная поверхность катодного электролита (CEI) играет важную роль в подавлении побочных реакций между катодно активным катодом и электролитом. Поскольку состав и свойства SEI и CEI напрямую связаны с химической природой используемого электролита, разработка функциональных электролитов для LMB имеет решающее значение для решения проблем стабильности реактивных электродов.В последние годы было доказано, что различные растворители, соли и добавки электролитов полезны для улучшения характеристик LMB (9⇓⇓⇓⇓⇓ – 15). В частности, как одна из наиболее важных концепций в недавней разработке электролитов, электролиты с высокой концентрацией (HCE) (или суперконцентрированные электролиты) продемонстрировали свою совместимость как с LMA, так и с высоковольтными катодами (16⇓⇓⇓⇓ – 21) . В отличие от обычных электролитов с низкой концентрацией (LCE) с большим содержанием свободных растворителей и анионов солей (рис.1 A ), ГХЭ с высоким соотношением соль / растворитель не имеют достаточного количества молекул свободного растворителя для полной сольватации ионов Li + в электролитах. В результате анионы соли втягиваются во внутреннюю сольватную оболочку электростатическим притяжением (рис. 1 B ). Принято считать, что самые низкие энергии незанятых молекулярных орбиталей (НСМО) анионов смещаются к значению ниже, чем у растворителя в ГЭ. Следовательно, анион в электролите сначала будет восстановлен с образованием слоя SEI, обогащенного неорганическими соединениями (такими как LiF, Li 2 O), который может эффективно улучшить стабильность LMA (19).В то же время смещение вниз энергий наивысших занятых молекулярных орбиталей (ВЗМО) координированных молекул растворителя и нехватка молекул свободного растворителя в основном препятствуют окислению электролита и, следовательно, коррозии катода. В обоих сценариях роль молекул растворителя в HCE в межфазных реакциях часто рассматривается как одиночная или даже тривиальная. Тем не менее, предыдущие модели не смогли объяснить критическую синергию соль-растворитель в HCE, обнаруженную недавно (22).Поэтому дальнейшие исследования механизма взаимодействия в «переполненной» сольватной оболочке имеют большое значение для понимания стабильности электродов в различных электролитах.

    Последняя разработка локализованных электролитов с высокой концентрацией (LHCE) показала большие перспективы для дальнейшего продвижения HCE и содействия практическому применению LMB (23⇓⇓ – 26). В LHCE добавление несольватирующих молекул разбавителя в HCE создает уникальную сольватирующую структуру, где общие сольватационные свойства HCE сохраняются во внутренней сольватной оболочке, а разбавитель образует внешнюю несольватирующую сферу, как показано на рис.1 С . При правильном выборе разбавитель может хорошо смешиваться с внутренней сольватной оболочкой из-за диполь-дипольных взаимодействий. Следует отметить, что несольватирующая внешняя сфера разбавителя не только улучшает физические свойства LHCE (например, вязкость и смачиваемость) для батарей по сравнению с HCE, но также защищает катионы и анионы во внутренней сольватной оболочке от электростатического притяжения ионов. в близлежащих сольватационных комплексах. В результате взаимодействия катион-анион и ион-растворитель во внутренней сольватной оболочке LHCE еще больше усиливаются.Это явление было подтверждено различными экспериментальными наблюдениями в последнее время: дальнейшее отклонение от «идеальной» линии KCl на графиках Вальдена (указывающее на полностью диссоциированные ионы) и характерные химические сдвиги координирующих атомов кислорода из спектров О-ЯМР 17 по сравнению с те, которые находятся в параллельных HCE (24, 27, 28). Таким образом, система LHCE может служить уникальной платформой для исследования свойств внутренней сольватной оболочки и ее роли в межфазных реакционных процессах между электродами и электролитами.

    Хотя для приготовления LHCE использовались различные комбинации сольватирующих растворителей и разбавителей, предыдущие исследования в основном были сосредоточены на их возможностях улучшения физических свойств обычных HCE, например, более низкая вязкость, более высокая ионная проводимость, лучшая смачиваемость, более широкий диапазон рабочих температур, более низкая растворение полисульфидов в литий-серных батареях и т. д. (23⇓ – 25, 29⇓ – 31) Критическая роль внутренней сольватной оболочки в комплексах соль – растворитель на межфазной стабильности электрод / электролит не совсем понятна.В этой работе мы систематически исследовали LHCE на основе четырех различных типов модельных растворителей для аккумуляторных батарей, включая диметилкарбонат (DMC), тетраметиленсульфон (TMS), триэтилфосфат (TEP) и 1,2-диметоксиэтан (DME), в чтобы объяснить основные механизмы их различного поведения как на LMA, так и на катоде. Экспериментальные результаты показывают, что молекулы растворителя, несмотря на их низкую долю в LHCE, во внутренней сольватной оболочке имеют важное значение для стабильности межфазных электродов, особенно на высоковольтном катоде.Дальнейшие теоретические расчеты показывают, что реакции протона / переноса заряда между солью и растворителем во внутренней сольватной оболочке играют важную роль в межфазной химии и оказывают значительное влияние на устойчивость батареи к циклированию. Благодаря этому LHCE на основе эфирного растворителя, который часто считается нестабильным растворителем для использования в высоковольтных (более 4 В) батареях, демонстрируют лучшие характеристики как на LMA, так и на катоде NMC811 при высоком напряжении 4.4 V. Это исследование раскрывает другое измерение в химии сольватации электролитов и предлагает стратегию того, как управлять внутренней сольватационной структурой электролитов и дополнительно улучшать стабильность электролитов в широком электрохимическом окне.

    Результаты и обсуждение

    Для исследования влияния различных типов координирующих растворителей на стабильность LMA и катода из оксида металла NMC811, четыре сольватирующих растворителя, DMC, TMS, TEP и DME, охватывающие четыре типичных растворителя. выбраны системы — карбонат, сульфон, фосфат и эфир, относящиеся к высоковольтным приложениям LMB (32).Соль Li представляет собой бис (фторсульфонил) имид лития (LiFSI), популярную в последние годы соль для LMB, которая обеспечивает отличную защиту от Li в различных HCE. TTE (1, 1, 2, 2-тетрафторэтил-2,2,3,3-тетрафторпропиловый эфир) выбран в качестве разбавителя (который имеет незначительную растворимость для соли LiFSI), который имеет приемлемую температуру кипения (93 ° C) и низкая стоимость и продемонстрировала хорошие характеристики в LHCE (24, 26). Когда молярное отношение LiFSI к TTE фиксировано как 1: 3, молярное содержание координирующего растворителя в соответствующем LHCE зависит от свойств растворителя, таких как сольватирующая способность с LiFSI, смешиваемость с TTE и т. Д.Для честного сравнения количество сольватирующего растворителя доводят до уровня, близкого к солевому насыщению, но с избыточным соотношением ~ 5%, чтобы уменьшить количество нескоординированных молекул растворителя, а также избежать осаждения кластеров во время тестирования. Следует отметить, что из-за различной геометрии координации соль-растворитель в разных LHCEs точные молярные отношения между солью LiFSI и молекулами сольватирующего растворителя различаются. Однако почти все молекулы растворителя скоординированы с солью LiFSI для улучшения электрохимических характеристик.Составы электролитов этих четырех LHCE: LiFSI-2.2DMC-3TTE, LiFSI-1DME-3TTE, LiFSI-1.4TEP-3TTE и LiFSI-3TMS-3TTE, и их физические свойства показаны в приложении SI, приложение , таблица S1. Снимки химической структуры четырех LHCE показаны на рис. 2, который показывает, что эти LHCE имеют разные кластеры соли Li с координирующими молекулами растворителя, и эти кластеры разделены некоординирующими молекулами разбавителя. Функции радиального распределения (ФРР) на рис.2 также указывают на высокое соотношение соль / растворитель, при котором почти все молекулы растворителя координированы ионами Li + и анионами соли, в то время как молекулы разбавителя в основном исключены из внутренней сольватирующей оболочки ионов из-за их плохой ионо-сольватирующей способности. В результате благоприятные характеристики реактивности HCE могут быть сохранены в LHCE.

    Рис. 2.

    снимков моделирования AIMD различных систем LHCE и соответствующих RDF ( A и B ) TMS-LHCE, ( C и D ) TEP-LHCE, ( E и F ) DMC-LHCE и ( G и H ) DME-LHCE.(Для наглядности кластеры соль-растворитель отображаются в модели шариковой палочки, а молекулы разбавителя — в линейной модели.)

    Чтобы оценить стабильность LMA в этих четырех LHCE, средние КЭ покрытия / удаления Li в Li | | Клетки Cu были измерены с использованием протокола усреднения за 10 циклов в сочетании с циклом предварительного кондиционирования, как описано в нашем предыдущем отчете (33). Все четыре LHCE имеют высокие значения CE Li более 99%, что подтверждает, что эта стратегия разбавления хорошо работает с HCE для поддержания желаемой стабильности металлического Li, а также ограничения потерь Li в результате побочных реакций электролита и «мертвых» образований Li.С другой стороны, средние КЭ Li по-прежнему демонстрируют некоторые вариации в зависимости от выбранного координирующего растворителя (рис. 3 A ), которые следуют в следующем порядке: 99,1% (TEP-LHCE) <99,2% (TMS-LHCE) < 99,3% (DMC-LHCE) <99,5% (DME-LHCE). При длительном циклировании симметричных ячеек Li || Li в различных LHCE также могут наблюдаться изменения профилей напряжения ( SI Приложение , Таблица S1). Это говорит о том, что сольватирующие растворители действительно влияют на межфазную химию металл Li / электролит, и подробные объяснения будут обсуждены в следующих разделах (например,g., Li / Electrolyte Interphase и Simulation on Electrolyte Systems ).

    Рис. 3.

    ( A ) Средние значения CE Li, измеренные в элементах Li || Cu с использованием различных LHCE. ( B ) Окислительная стабильность LHCE на электроде SP-PVDF / Al. ( C ) Профили напряжения-емкости первого цикла формирования ячеек Li || NMC811 с ​​использованием различных LHCE при скорости C / 10 в диапазоне напряжений 2,8–4,4 В. ( D ) Соответствующие кривые dQ / dV для первый цикл формирования клеток Li || NMC811 с ​​четырьмя LHCE.( E ) Сравнение циклических характеристик элементов Li || NMC811 с ​​использованием различных LHCE в диапазоне напряжений 2,8–4,4 В при скоростях заряда / разряда C / 3 после двух циклов формирования при скорости C / 10.

    Электрохимическая стойкость к окислению изученных LHCE была дополнительно оценена с использованием электродов на основе Super P (SP) [изготовленных из углеродного SP и связующего из поливинилиденфторида (PVDF), покрытого алюминиевой (Al) фольгой] в качестве рабочего электрода и металлического Li в качестве противоэлектрода в установке плоской ячейки, и результаты показаны на рис.3 В . При напряжении 4,4 В плотности тока отклика для вышеуказанных LHCE составляют 3,53, 3,35, 3,00 и 2,57 мкА · см -2 для DMC-LHCE, DME-LHCE, TMS-LHCE и TEP-LHCE соответственно. Для DME-LHCE наклон кривой тока окисления начинает увеличиваться выше 4 В перед экспоненциальным увеличением до 4,5 В. Возможно, что начальное разложение DME-LHCE вызывает пассивацию электрода SP, которая будет более подробно обсуждается позже. В целом, на относительно активном SP-электроде, несмотря на небольшую разницу в токах окисления, все четыре LHCE не показывают чрезмерного разложения при 4.4 В. Хотя простые эфиры обычно нестабильны выше 4 В, высокое соотношение соль / эфир эффективно повышает их анодную стабильность, что согласуется с предыдущими исследованиями (20, 22).

    Для оценки стабильности электролитов в более практических условиях, необходимых для высокоэнергетических LMB, были исследованы элементы Li || NMC811 с ​​различными LHCE при высоком напряжении отсечки заряда 4,4 В. Как показано на рис. 3 C , общие профили вольтамперной емкости ячеек в первом цикле формирования (при скорости C / 10) очень похожи, когда используются разные LHCE, за исключением электролита TEP-LHCE.Мелкая разница лучше проиллюстрирована кривой dQ / dV, показанной на рис. 3 D , где два анодных пика при более высоких потенциалах (~ 3,70 и 3,79 В) для TEP-LHCE разрешены лучше, чем пики других LHCE. Эти два пика представляют собой окисление смешанного Ni 2+ / Ni 3+ до Ni 4+ , сопровождающее процессы фазового перехода во время делитирования (8). Характеристики циклов Li || NMC811 в различных LHCE сравниваются на рис. 3 E . Основываясь на общепринятом понимании, электролиты с более высокой анодной стабильностью (> 4 В), такие как DMC, TMS и TEP, будут иметь лучшую стабильность в условиях высокого напряжения, чем электролиты с DME, когда эти растворители использовались отдельно.Однако LHCE, использующие DMC, TMS и TEP, на самом деле приводят к худшей долгосрочной стабильности при езде на велосипеде по сравнению с LHCE на основе DME, как показано на рис. 3 E . Подобно тому, что мы продемонстрировали ранее (22), высокое молярное соотношение LiFSI / эфир может значительно ингибировать разложение молекул эфира с пониженным уровнем энергии HOMO и эффективным защитным слоем CEI. При молярном соотношении LiFSI / DME 1: 1 в DME-LHCE средний CE элемента Li || NMC811 за 300 циклов может достигать 99.8%, что очень близко к показателям TEP-LHCE (99,9%) и выше, чем у DMC-LHCE (99,7%) и TMS-LHCE (99,3% для 300 циклов, 99,8% для первых 200 циклов) ( SI Приложение , рис. S2). Ячейка Li || NMC811 с ​​DME-LHCE сохранила ∼90% емкости и показала стабильные профили напряжения ( SI, приложение , рис. S3) в течение 300 циклов, в то время как ячейки с DMC-LHCE, TMS-LHCE и TEP-LHCE сохраняли только 56, 13 и 85% емкости соответственно, как показано на Рис. 3 E и SI Приложение , Рис.S3.

    Электрохимическая спектроскопия импеданса использовалась для отслеживания изменений импеданса в элементах Li || NMC811 во время циклирования. Графики Найквиста, полученные после 20-го, 50-го и 100-го циклов разряда, сравниваются в приложении SI , рис. S4. Полукруг с высокой частотой обычно связан с процессом диффузии Li + , особенно с диффузией Li + через пассивирующий слой анода Li в этом случае, в то время как полукруг с более низкой частотой связан с процессом межфазного переноса заряда, особенно катодный перенос заряда в этом случае.Из результатов подгонки ( SI, приложение , таблица S2 и рис. S4 E и F ) ясно, что наиболее очевидное изменение диффузионного сопротивления Li + происходит в DMC-LHCE, за которым следует TEP-LHCE. Изображения анодов Li после 100 циклов, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), показывают прозрачные пористые поверхностные слои поверх анодов Li ( SI Приложение , рис. S5), которые являются результатом накопления побочных продуктов реакции между металлическим Li и электролитами.В то время как DMC-LHCE показывает высокое значение CE для Li, составляющее 99,3% по результатам измерения CE за 10 циклов, коррозионный слой Li (то есть пористый поверхностный слой на Li) имеет самую высокую среднюю толщину 60,3 мкм, что нежелательно для эффективного Li + диффузионный. В отличие от более быстрого образования слоя коррозии в DMC-LHCE (60,3 мкм) и TEP-LHCE (∼51,8 мкм), гораздо более тонкие слои коррозии видны в TMS-LHCE (∼40,0 мкм) и DME-LHCE ( ∼40,5 мкм) наряду с ограниченным увеличением диффузионного сопротивления Li + .Между тем, наименьшее изменение сопротивления переносу заряда обнаружено в TEP-LHCE, что согласуется с CE с большим количеством ячеек, показанным в SI Приложение , рис. S2. Поскольку только ограниченные изменения объемной кристаллической структуры катодов могут быть обнаружены с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD) после 100 циклов ( SI Приложение , рис. S6), деградация ячейки может быть в основном связана с эволюцией электрода. / межфазный электролит. Чтобы лучше проиллюстрировать взаимосвязь между координирующими растворителями в LHCE и межфазной химией электрод / электролит, границы раздела Li / электролит и NMC811 / электролит будут обсуждаться отдельно в следующих двух разделах.

    Li / Электролит Interphase.

    В недавних исследованиях различные HCE и LHCE на основе LiFSI использовались в LMB и продемонстрировали значительно улучшенную стабильность металлического Li по сравнению с традиционными электролитами на основе LiPF 6 (16, 18, 34). В отличие от дендритного роста Li, очень похожие узловатые отложения металлического Li могут быть выращены на подложках из меди в этих электролитах. Считалось, что это изменение связано с образованием слоя SEI, обогащенного LiF, полученного из соли LiFSI.Тем не менее роли растворителей уделялось мало внимания. Здесь был проведен анализ рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), чтобы охарактеризовать слои Li-анода SEI, сформированные в различных LHCE. Особое внимание было уделено тому, чтобы не подвергать образцы XPS воздействию окружающей атмосферы во время транспортировки и загрузки образцов.

    Как показано на рис. 4, аналогичные спектры F 1s и S 2p согласуются с нашим ожиданием, что восстановление соли LiFSI имеет решающее значение для стабилизации металлического Li.Однако верхние слои SEI состоят из множества элементов Li и O вместе с промежуточным количеством элемента C по сравнению с относительно небольшими соотношениями элементов F, S и N. Это говорит о том, что молекулы сольватирующего растворителя также вносят большой вклад в слои SEI. Хотя аналогичный элементный состав затрудняет однозначный вывод, высокое атомное соотношение O может свидетельствовать о разложении молекул растворителя в образованиях SEI. Если мы предположим, что разбавитель TTE имеет одинаковую реакционную способность по отношению к металлическому Li в этих LHCE, соотношение между атомами C и атомами Li может быть использовано для сравнения тенденции реакции различных молекул растворителя на аноде Li, что соответствует порядку как: DMC (0.48)> ТМС (0,42)> ТЭП (0,28)> ДМЭ (0,19). Кроме того, спектры C 1s и O 1s в DMC-LHCE (рис. 4 B ) демонстрируют сигналы с немного более высокими энергиями связи (C 1s, 290,0 эВ; O 1 s, 531,6 эВ), чем в трех других образцах, которые, вероятно, являются частицами O-C = O из молекул DMC. Хотя атомное соотношение P в образце TEP-LHCE невелико, оно также поддерживает разложение молекул TEP во время образования SEI ( SI Приложение , рис. S7 C ), учитывая, что некоторые частично восстановленные молекулы TEP могут иметь тенденцию к растворяются в электролите.Такие вариации составов и структур поверхностных слоев Li из-за участия молекул растворителя в реакциях имеют тесную взаимосвязь с переносом ионов Li + и поведением металлического лития при осаждении / удалении, как показано ранее. Среди четырех изученных LHCE, LHCE на основе эфира, в котором молекулы DME более устойчивы по отношению к металлическому Li, демонстрирует самый высокий Li CE ​​и наименьшее образование поверхностного слоя после цикла. В дополнение к явно более высоким атомным отношениям F и N и более низким атомным отношениям C в образцах DME-LHCE, чем в других образцах, более очевидный сигнал Li 3 N из спектра N 1s (396.1 эВ, SI Приложение , рис. S7 A ) и сигнал Li 2 O из спектра O 1s (528,2 эВ, рис. 4 B ) также предполагают ингибированное разложение DME и предпочтительное снижение LiFSI очень полезны для повышения стабильности LMA.

    Рис. 4.

    ( A ) XPS атомные отношения различных элементов на циклических анодах Li с использованием различных LHCE. ( B ) XPS-спектры выбранных элементов на литиевых анодах с циклическим циклом.

    Межфазный катод / электролит.

    По сравнению с эффектами сольватирующих молекул растворителя на стабильность LMA в LHCE, их влияние на катод NMC811 с ​​высоким содержанием никеля еще более драматично. Как показано на рис. 3 E , выбранные растворители в значительной степени определили стабильность катода и циклические характеристики элементов, где различия в стабильности LMA сводятся к минимуму за счет избыточного количества металлического Li и электролита. Несмотря на хорошую устойчивость к окислению большинства выбранных растворителей (DMC, TEP и TMS), которая может быть дополнительно усилена за счет высоких соотношений соль / растворитель в LHCE, молекулы растворителя имеют решающее значение в межфазных реакциях на Ni-богатых пластинах. NMC811 во время зарядки (до 4.4 В). Как показано на рентгенограммах катодов NMC811 после 100 циклов в четырех разных LHCE в приложении SI , рис. S6, за исключением незначительных сдвигов отражений (003) и (108) / (110) для катода. В образцах, подвергнутых циклическому воздействию TMS-LHCE, TEP-LHCE и DMC-LHCE из исходного образца, основные кристаллические структуры катодов NMC811 с ​​циклическим циклом показывают незначительные изменения, что указывает на относительную структурную целостность NMC8111 после циклирования. В частности, катод NMC811 из DME-LHCE не показывает даже незначительных сдвигов в отражениях (003) и (108) / (110) ( SI Приложение , рис.S6 B и C ), демонстрируя хорошо сохраняемую кристаллическую структуру катода с помощью этого электролита.

    Сравнивая СЭМ-изображения вида сверху катодов после 100 циклов с изображениями исходного катода (Рис. 5 A D и SI Приложение , Рис. S8), скопления продуктов разложения электролита и можно было обнаружить эволюцию структур вторичных частиц. Популяция растрескавшихся частиц следует последовательности от высокого к низкому: TMS-LHCE> DMC-LHCE> TEP-LHCE> DME-LHCE.Кроме того, поперечные сечения катодов с циклическим циклом, полученные с использованием метода резки сфокусированным ионным пучком (FIB), также демонстрируют распространение трещин внутри вторичных частиц и следуют в том же порядке по степени растрескивания (Рис. 5 E H ). Вероятно, что анизотропное объемное расширение первичных частиц во время процессов заряда и разряда увеличит зазор между ними и вызовет побочные реакции между катодом и электролитом. Если слой CEI из начальных циклов в электролите не может хорошо пассивировать катодные частицы, побочные реакции не могут быть остановлены; тогда зазор между первичными частицами будет еще больше увеличиваться, и трещины будут расти к внутренней стороне вторичной частицы и нарушить контакт между первичными частицами.Тенденция к стабильности вторичных частиц может частично объяснить циклическую производительность клеток Li || NMC811 с ​​четырьмя LHCE в порядке от высокого к низкому: DME-LHCE> TEP-LHCE> DMC-LHCE> TMS-LHCE, как показано на рис.3 E .

    Рис. 5.

    Электронно-микроскопические характеристики циклических катодов NMC811 в различных LHCE. ( A D ) СЭМ-изображения вида сверху, ( E H ) СЭМ-изображения поперечного сечения, ( I L ) изображения HAADF-STEM и ( M P ) Изображения ABF-STEM [Масштабные полосы, ( A H ) 5 мкм, ( I P ) 2 нм.]

    Кроме того, катоды после 100 циклов были охарактеризованы с помощью кольцевой сканирующей электронной микроскопии в светлом поле (ABF-STEM) и высокоугловой кольцевой темнопольной микроскопии (HAADF) -STEM для изучения влияния различных LHCE на CEI, как показано на рис.5 I L . HAADF-STEM используется для отображения распределения атомов, которые являются ионами переходных металлов, на Z-контрастных изображениях. В TMS-LHCE поверхность катодной частицы образовывала толстый, но нерегулярный слой (∼5.7 нм) с неупорядоченной фазовой структурой каменной соли или смешивающейся катионами (рис. 5 I ). Это фазовое превращение исходной слоистой структуры R-3m, вероятно, вызвано образованием продуктов коррозии в результате побочных реакций между поверхностью катода и электролитом и последующим растворением ионов переходных металлов. Из-за ограниченного количества молекул свободно сольватирующего растворителя в LHCE растворенные ионы металлов имеют тенденцию осаждаться на поверхности катода. В DMC-LHCE относительно более тонкий слой (2.3 нм) с фазовым переходом (рис. 5 K ), но есть сигналы от ионов переходных металлов в толстом слое наверху, что указывает на очевидную коррозию катода этим электролитом. Для двух других LHCE на основе TEP (рис. 5 J ) и DME (рис. 5 L ) слои смешения катионов имеют гораздо меньшее значение. Изменение толщины трансформированного слоя в четырех LHCE (5,7 нм в TMS-LHCE, 2,3 нм в DMC-LHCE, 1,4 нм в TEP-LHCE и 1,0 нм в DME-LHCE) согласуется с тенденцией к снижению емкости клеток, показанной на Инжир.3 E .

    С другой стороны, изображения ABF-STEM, которые визуализируют как легкие, так и тяжелые элементы, могут определять различные особенности внешних поверхностей катодных частиц. Как показано на Рис. 5 M P , можно ясно увидеть межфазные слои от различных реакций катод-электролит. Помимо образца TMS-LHCE с сильной катодной коррозией, слой CEI, сформированный в DMC-LHCE, является самым толстым (4,3 нм), но в основном аморфным, что может объяснить его плохую способность защищать катод от электролитной коррозии.Среди четырех изученных LHCE DME-LHCE дает самый тонкий CEI и наименьшее изменение фазы, что еще раз доказывает превосходную способность LHCE на основе эфира для стабилизации NMC811 с ​​высоким содержанием никеля при высоком напряжении 4,4 В. Хотя TEP -LHCE вызывает более очевидную деградацию на границе раздела фаз, чем DME-LHCE, это также приводит к незначительным трещинам во вторичных частицах, что может объяснить небольшое изменение сопротивления переносу заряда, показанное в приложении SI , рис. .S4 Ж .

    Для дальнейшего изучения взаимодействия между LHCE на основе различных сольватирующих растворителей и катодом с высоким содержанием никеля и для понимания межфазной химии поверхностные слои катодов NMC811 после 100 циклов были охарактеризованы с помощью XPS. Рис. 6 A сравнивает атомные отношения Li, F, C, O, S и N катодов, включенных в цикл в различных LHCE, и их региональные спектры показаны на Рис. 6 B и SI Приложение , Рис. . S9. По сравнению с исходным NMC811, который показывает сигналы от проводящего углерода, связующего PVDF и поверхностного слоя карбоната / оксида, циклически повторяющиеся поверхности катода демонстрируют очевидные изменения из-за реакций с электролитами.Увеличение атомных соотношений Li, F, S и N, а также эволюция LiF (684,7 эВ) в спектрах F 1s и частиц S с более высокой валентностью (например, SO 4 2- при 169,0 эВ , S 2p 3/2 ) указывают на реакции соли LiFSI на катодах. Более низкие атомные отношения C и более слабые сигналы от C 1s-спектров по сравнению с исходными NMC, вероятно, связаны с накоплением продуктов реакции электролита на катодах (особенно на проводящем углероде).Значительное количество LiF (Li: 40,2%, F: 43,4%), обнаруженное на поверхности катода из DME-LHCE, подтверждает предыдущие дискуссии (14, 18) о критической роли LiF в соответствующем количестве на границе раздела электрод / электролит. для эффективной межфазной защиты. Благодаря защите этого обогащенного LiF CEI от DME-LHCE, в спектре O 1s не наблюдается видимого сигнала МО из-за растворения переходного металла (рис. 6 B ), а структура катода сохраняется в хорошем состоянии (рис. .5 H , L и P и SI Приложение , рис. S6).

    Рис. 6.

    ( A ) Атомные отношения различных элементов, измеренные с помощью XPS на циклических катодах NMC811 с ​​использованием различных LHCE. ( B ) XPS-спектры выбранных элементов для циклических катодов NMC811.

    Несмотря на высокое содержание LiF, обнаруженное в образце NMC811 из DMC-LHCE, низкая кристалличность CEI не может предотвратить проникновение электролита и эффективно защитить катод.Интересно отметить в TEP-LHCE, что, хотя отношения Li, F, S и N относительно ниже по сравнению с другими образцами, а соотношение LiF в спектре F 1s значительно меньше, его стабильность при циклическом воздействии только хуже. к этому в DME-LHCE. Это говорит о том, что соль LiFSI имеет наименьшую тенденцию реагировать на катоде при координации с молекулами ТЕР по сравнению с другими, что объясняет ее разницу dQ / dV (рис. 3 D ). Относительно стабильная клеточная цикличность в TEP-LHCE также частично может быть отнесена к видам PO 4 3-, сформированным в CEI, как показано на спектре XPS P 2p ( SI, приложение , рис.S9). Как LiF, так и PO 4 3− могут также ограничивать побочные реакции электролита между NMC811 и TEP-LHCE, о чем также свидетельствует его самый высокий CE ячейки (99,9%). Что касается NMC811, прошедшего цикл в TMS-LHCE, особенность (например, C-SO x 2-, S = O) в спектре S 2p указывает на то, что молекулы TMS участвуют в реакциях катод-электролит, которые также объясняет ускоренный катодный распад и плохую циклическую смену элементов.

    Моделирование электролитных систем.

    Чтобы выяснить механизм межфазной реакции, неэмпирическое моделирование молекулярной динамики (AIMD) было выполнено для систем электролитов LiFSI и TTE с различными сольватирующими растворителями (DMC, TMS, TEP и DME). SI Приложение , рис. S10 показывает графики прогнозируемой плотности состояний (PDOS) соли LiFSI с различными растворителями в разбавителе TTE, полученные с помощью моделирования AIMD. Установлено, что все максимумы валентной зоны (уровни энергии ВЗМО) электролитов относятся к сольватирующим растворителям, что означает, что растворители легко окисляются на катоде.Хотя этот результат согласуется с интуитивным пониманием обычных электролитов, он не может удовлетворительно объяснить тенденцию реакционной способности различных LHCE на катоде. Стоит отметить, что моделирование AIMD ограничено коротким временным интервалом в десятки пикосекунд из-за вычислительной мощности, которая не может уловить важные процессы реакции, происходящие в более длительных временных масштабах, например, реакции переноса протона (H-перенос) между растворитель и анион или разбавитель.Тем не менее, такие пути анодных реакций на поверхности катода весьма вероятны для обычных компонентов электролита LIB (35).

    Чтобы лучше понять механизм образования CEI, были выполнены расчеты по дополнительной теории функционала плотности (DFT) для изучения влияния реакций переноса водорода между растворителем и анионом / разбавителем на катод. Различные индивидуальные частицы и комплексы с потенциальными взаимодействиями в LHCE были приняты во внимание в расчетах DFT, и их потенциалы окисления показаны на рис.7 А . Для отдельных разновидностей окислительный потенциал молекулы разбавителя (TTE) самый высокий, в то время как у аниона FSI самый низкий, за исключением того, что молекула растворителя DME имеет более низкий окислительный потенциал, чем анион FSI . Хотя поведение отдельных видов не может объяснить особенности реакции различных LHCE, считается, что взаимодействия в молекулярных комплексах сильно влияют на ландшафт реакции на катоде. По сравнению с отдельными видами, потенциалы окисления их молекулярных комплексов значительно снижаются, причем потенциалы окисления комплексов растворитель-анион являются самыми низкими, где протекают реакции переноса водорода между растворителем и анионом FSI (атом азота в качестве предпочтительный акцептор протонов).

    Рис. 7.

    ( A ) Сравнение потенциалов окисления различных молекул и комплексов. ( B ) Снимки комплексов анион – растворитель с реакциями переноса водорода. ( C ) Сравнение потенциалов восстановления различных молекул и комплексов. Обратите внимание, что потенциалы восстановления LiFSI-DME и LiFSI-TEP не показаны, поскольку наблюдались разложения анионов FSI в этих двух кластерах.

    Оптимизированные структуры этих реакций переноса водорода показаны на рис.7 B , где красные стрелки и пунктирные кружки указывают активные сайты. Из-за высокоэлектрофильного S-центра в FSI последующее нуклеофильное замещение промежуточными звеньями реакции может управлять уходом F и образованием LiF в CEI (36). Тенденция к уменьшению количества LiF на катодах в четырех LHCE (Рис.6 A , DME-LHCE> TMS-LHCE> DMC-LHCE> TEP-LHCE), как правило, коррелирует с увеличением расчетного потенциалы окисления комплексов растворитель – анион.Хотя конкретные взаимодействия между каталитически активной поверхностью катода и компонентами электролита, а также влияние других возможных коррозионных побочных продуктов не включены в расчет DFT, реакции переноса заряда во внутренней сольватационной оболочке LHCE обеспечивают критическую перспективу в понимании химии сольватации и механизм его функционирования на электродах. В нашем предыдущем исследовании (26) было указано, что разбавитель также участвует в химии образования CEI, но в то время подробный механизм не был ясен.Расчеты в этой работе также показывают, что потенциалы окисления комплексов анион – разбавитель и растворитель – разбавитель уменьшаются, когда происходят реакции переноса водорода, и оптимизированные структуры комплексов растворитель – разбавитель с переносом водорода в степени окисления также показаны в SI. Приложение , рис. S11. Однако их более высокие потенциалы окисления, чем комплексы анион-растворитель, означают, что вклад комплексов растворитель-разбавитель или анион-разбавитель в компоненты F в CEI будет относительно небольшим по сравнению с комплексами растворитель-анион.

    Анализ PDOS также показывает, что все минимумы зоны проводимости (уровни энергии LUMO) относятся к анионам FSI в LHCE, подразумевая, что анионы FSI преимущественно восстанавливаются на аноде Li, что согласуется с вышеупомянутым приводит к тому, что слой SEI, полученный из FSI , очень полезен для повышения стабильности LMA. Тем не менее, это не может оправдать влияние различных растворителей на химию Li анод / электролит. Чтобы понять механизм этого несоответствия, в нашем исследовании также рассматривается реакция переноса заряда с помощью расчетов методом DFT.На рис. 7 C показаны потенциалы восстановления сольватационных кластеров и отдельного растворителя / разбавителя / аниона. Соотношение молекул в кластерах соответствует молярным отношениям, указанным в SI Приложение , Таблица S1. Ограниченные вычислительной мощностью, только один или два иона Li + были включены в кластеры. Для восстановления отдельной молекулы / аниона показано, что анион FSI легче восстанавливать, что согласуется с результатом моделирования AIMD. Кроме того, потенциал восстановления TTE очень близок к FSI , подразумевая, что TTE также может быть уменьшено на аноде.Интересно выяснить, что потенциалы восстановления комплексов растворитель-соль уменьшаются по сравнению с отдельными видами, что указывает на то, что растворитель или анион FSI в кластерах на самом деле более электрохимически устойчив к восстановлению внутренней сольватной оболочки LHCEs. В результате восстановление кластеров соль-растворитель сопровождается переносом заряда между анионом FSI и растворителем, что подчеркивает роль как аниона, так и растворителя в процессе образования SEI.Следует отметить, что для кластеров LiFSI-DME и LiFSI-TEP длина связи S – N (исходное значение 1,56 Å) растягивается до 3,40 и 3,10 Å после того, как комплексы принимают один электрон, что указывает на благоприятный разрыв связи S – N. перед разложением растворителя, что согласуется с тенденцией реакционной способности растворителя для металлического Li из анализа XPS. Дальнейшие реакции с молекулами растворителя для образования LiF [например, реакция переноса F при восстановлении LiFSI-DME, как в предыдущих расчетах методом DFT Ким и др. (37)] и другие компоненты, наблюдаемые в SEI, могут быть альтернативными путями во время формирования SEI.Причина низкого уровня Li CE, измеренного в TEP-LHCE, в настоящее время неясна, но, возможно, связана с «мертвыми» потерями Li во время очистки от Li.

    Из приведенных выше экспериментальных и расчетных результатов мы видим, что химическая природа соли Li и молекулы растворителя и их тесные взаимодействия во внутренней сольватационной оболочке LHCE оказывают огромное влияние на химические процессы на границе раздела между анодом или катодом и электролит. Вместо отдельных молекул соли и растворителя кластеры соль-растворитель в целом и их процессы переноса протонов / заряда контролируют химический состав и структуры как на межфазной границе катод / электролит, так и на границе раздела анод / электролит.Для DME-LHCE, где перенос H между DME и LiFSI, скорее всего, происходит в анодном процессе, можно эффективно сформировать слой CEI, обогащенный LiF, для защиты катода NMC811. С другой стороны, реакция переноса водорода в TEP-LHCE настолько сложна, что реакции с участием LiFSI на катоде очень ограничены. Для DMC-LHCE участие DMC как в реакционных процессах CEI, так и в реакционных процессах SEI отрицательно сказывается на стабильности электродов с неудовлетворительной защитой катода и образованием толстого поверхностного слоя анода.Напротив, синергетическое взаимодействие между DME и LiFSI в DME-LHCE позволило добиться наилучших характеристик как на катоде NMC811, так и на LMA.

    Материалы и методы

    Материалы.

    LiFSI (аккумуляторный, Nippon Shokubai) сушили в вакууме при 120 ° C в течение 24 часов перед использованием. DME и DMC (оба в классе батарей) были приобретены у Gotion и использовались в том виде, в каком они были получены. ТМС (99%, Sigma-Aldrich) дополнительно очищали перегонкой в ​​вакууме, а затем сушили с молекулярными ситами 4А перед использованием.Перед использованием TEP (99,8%, Sigma-Aldrich) и TTE (99%, SynQuest Laboratories) сушили с помощью предварительно активированных молекулярных сит. Металлическая стружка Li (толщина: 450 мкм, диаметр: 15,5 мм) была заказана у MTI Corporation. Материал NMC811 с ​​высоким содержанием никеля (SNMC-03008) был заказан у Targray. Для приготовления катодных ламинатов использовали суспензионное покрытие с использованием материала NMC811, проводящего углерода (C-NERGY Super P C65, Timcal) и связующего PVDF (Kureha L # 1120) с массовым соотношением 96: 2: 2. Катодные диски имели диаметр 1.27 см, а загрузка составляла около 1,5 мАч см −2 .

    Приготовление электролита.

    Для приготовления LHCE, соль LiFSI и разбавитель TTE сначала смешивали вместе в стеклянном флаконе в молярном соотношении 1: 3. Поскольку LiFSI практически не растворяется в TTE, смесь имеет белые твердые суспензии. При перемешивании основной растворитель (например, DMC, TEP, TMS или DME) добавляли по каплям в суспензию с помощью микропипетки. Точку насыщения соли определяли, когда частицы белой соли в суспензии исчезали, а раствор становился прозрачным.Затем в раствор добавляли еще 5% (по объему) от общего количества ранее использованного основного растворителя, чтобы предотвратить осаждение кластеров соль-растворитель во время цикла клеток.

    Электрохимические испытания.

    Для испытаний с плоскими ячейками ячейки типа CR2032 (MTI) собирали внутри перчаточного бокса, заполненного аргоном (MBraun, H 2 O <1 ppm, O 2 <1 ppm). Li-фольга, полиэтиленовый (PE) сепаратор (Asahi Kasei) и катодный диск были зажаты вместе, чтобы получить элемент Li || NMC811.В каждую монетную ячейку было добавлено 75 мкл электролита. Для предотвращения коррозии положительного корпуса из нержавеющей стали использовался положительный корпус с алюминиевым покрытием (положительный корпус из нержавеющей стали 304 с алюминиевым покрытием) (EQ-CR2032-CASE-AL, MTI). Между катодным диском и алюминиевым корпусом помещалась дополнительная алюминиевая фольга. Предыдущие исследования продемонстрировали значительно улучшенную стабильность Al при высоких напряжениях в HCE и LHCE. (22, 24) Гальваностатическое циклирование выполнялось в диапазоне напряжений 2,8–4.4 В с помощью тестеров батарей Landt (Wuhan Land) в температурной камере (TestEquity) при 25 ° C. Первые два цикла формирования проводились при скорости заряда / разряда C / 10, а затем ячейки были заряжены до 4,4 В при C / 3 и удерживались при 4,4 В до тех пор, пока анодный ток не упал ниже C / 20, а затем разрядился до 2,8 В при С / 3.

    Характеристики.

    Для постанализа образцов, монетные элементы после цикла были разобраны внутри перчаточного бокса и несколько раз промыты безводными растворителями для удаления остаточных электролитов перед сушкой в ​​вакууме.Картины XRD получали на приборе Rigaku MiniFlex II XRD (Cu K a излучение, 30 кВ, 15 мА и скорость сканирования 0,3 o / мин). Обработку образцов для получения изображений поперечного сечения и подготовки ПЭМ выполняли на приборе FEI Helios Nanolab 660 Dualbeam Ga FIB SEM. Поперечные сечения, обнажающие ядро ​​частиц, были выполнены ионным пучком при ускоряющем напряжении 30 кВ и токе 2,5 нА с полировкой 0,43 нА. Образцы ПЭМ готовили, сначала укладывая 300 нм Pt, осажденного электронным пучком, и 3 мкм осажденного ионным пучком C для защиты образца от повреждения ионами Ga, а затем следуя стандартным процедурам извлечения.Разбавление проводилось ионным пучком при 30 и 5 кВ, а окончательная полировка проводилась при 2 кВ для уменьшения аморфного поврежденного слоя. Другие характеристики, например, XPS, SEM и TEM, были выполнены в соответствии с теми же процедурами, которые описаны в нашей предыдущей работе (26). Образцы электродов были извлечены из циклических монетных ячеек, промыты, высушены и затем запечатаны в герметичные контейнеры в перчаточном боксе, заполненном аргоном в нашей лаборатории. Образцы были перенесены в другой перчаточный ящик, прикрепленный к прибору XPS.Внутри второго перчаточного бокса, заполненного инертным газом, образцы электродов извлекались из герметичного контейнера, устанавливались на держателе образцов, а затем переносились в прибор XPS. Поэтому образцы никогда не подвергались воздействию окружающего воздуха во время подготовки, транспортировки и загрузки.

    Детали моделирования.

    Расчеты DFT выполнены с использованием функционала M06-HF в программе NWCHEM. Функционал M06-HF был выбран, поскольку он является подходящим вариантом для улавливания различий в плотности заряда комплексов анион – растворитель физически согласованным образом (38, 39).Исходные структуры комплексов были извлечены из классического молекулярно-динамического моделирования с силовым полем COMPASS с помощью алгоритма моделирования отжига (40). Затем геометрия молекул / комплексов была дополнительно оптимизирована с использованием базиса 6–31G * (6–31 + G * для аниона). Одноточечные расчеты энергии выполнялись с использованием базиса 6–311 ++ G (d, p). Частоты колебаний были рассчитаны для получения нулевой энергии и температурных поправок. Свободные энергии Гиббса рассчитаны при 298,15 К. Влияние неявного растворителя с диэлектрическими свойствами ТТЭ (диэлектрическая проницаемость = 6.2) был включен через модель COSMO. Потенциал окисления E ox в зависимости от Li / Li + был рассчитан следующим образом: Eox = G (M +) — G (M) F − 1,4 В, Ered = G (M) −G (M -) F − 1,4 В,

    , где G ( M ), G ( M + ) и G ( M ) — свободная энергия видов M , его окисленная и восстановленная формы при 298,15 К соответственно. F — постоянная Фарадея. Моделирование AIMD было выполнено с помощью пакета моделирования Vienna Ab initio (VASP).Электрон-ионные взаимодействия описывались псевдопотенциалами усиленных прожектором волн (41) с энергией отсечки 400 эВ. Функционал обменно-корреляции был представлен с использованием обобщенного градиентного приближения Пердью-Берка-Эрнцерхофа. Использовался обменно-корреляционный функционал с шириной размытия по Гауссу 0,05 эВ. Критерий сходимости для электронной самосогласованной итерации был установлен равным 1 × 10 −5 эВ. Влияние растворителя на микроскопические структуры было исследовано с использованием моделирования AIMD в каноническом ансамбле на 298.15 К. Постоянная температура систем моделирования AIMD контролировалась с помощью метода термостата Нозе с параметром массы Нозе 0,1. Первоначальная структура каждой системы смеси соль LiFSI / растворитель / разбавитель была установлена ​​путем случайного размещения количества молекул растворителя (DME, TEP, DMC или TMS), разбавителя (TTE) и LiFSI на основе экспериментальных плотностей и молярных соотношений.

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *