При понижении температуры плотность электролита. Как выровнять плотность электролита в банках аккумулятора? Если не охота покупать новый
Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.
Допустимые токи заряда и разряда ниже, чем при использовании других технологий. Может происходить короткое замыкание между двумя электродами за счет роста дендритного лития. Использование жидкого электролита опасно, если происходит утечка, и он контактирует с воздухом или водой.
Всегда используйте литий-ионные батареи с особой осторожностью, эти батареи могут быть взрывоопасными. И как с любым аккумулятором: Никогда не замыкайте аккумулятор, не обращайте полярность, не перегружайте и не пробивайте корпус. Чтобы избежать проблем, эти батареи всегда должны быть оснащены защитным контуром, тепловым предохранителем и предохранительным клапаном. Они должны заряжаться очень точными параметрами и никогда не разряжаться ниже 2, 5 вольт на элемент.
Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.
Увеличьте срок службы литий-ионной батареи. Не делайте глубокую разрядку. Не храните батареи слишком долго, не используя их. Храните аккумулятор при комнатной температуре. Храните аккумулятор около 40% заряда. Не полностью заряжайте аккумулятор перед его хранением.
Литиево-хлоридная тионильная батарея
Не полностью разряжайте аккумулятор перед его хранением. Не запасите запасные батареи. При покупке аккумулятора проверьте дату изготовления, его износ, начиная с завода. Не используйте во время зарядки. Литий-тионилхлоридная пара содержит литий-металлический анод, самый легкий из металлов, связанный с жидким катодом, состоящим из пористого углеродного электрода, заполненного тионилхлоридом.
Измерение плотности электролита в аккумуляторе
Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:
- Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
- В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см 3 . Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%. Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
- Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.
Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.
Они характеризуются чрезвычайно низким саморазрядом, обеспечивающим длительное хранение или срок службы от 10 до 20 лет. Чтобы облегчить их внедрение, батареи могут быть оснащены различными разъемами или собраны в батареи, из которых есть стандартизованные версии.
Литий-диоксидная батарея марганца
Они используют спиральные электроды больших поверхностей, способствующие подаче высоких токов. Их электролит составлен так, чтобы обеспечить отличную производительность при низких температурах. Мы не будем вдаваться в технические подробности этой системы, которые в значительной степени объясняются в другом месте. Достаточно проинтегрировать, что к этому температурному ограничению добавляется ионный электролитный сепаратор натрия, состоящий из бета-оксида алюминия.
Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см 3 , если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см 3 . Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см 3 , иначе потребуется их корректировка.
Эта механически хрупкая система может быть стационарной и, если возможно, установлена на открытом воздухе или в вентилируемом здании. Каждый модуль, содержащий 320 цилиндрических ячеек памяти, связанных с устройствами контроля температуры и безопасности, заполнен песком. Модуль объемом 5, 6 м3 весит более 3 тонн. Полностью заряженные аккумуляторы могут разряжаться до 85% емкости в течение примерно 6 часов.
Основным преимуществом натриево-серных батарей является наличие активных материалов, не требующих переходного металла. Это, на мой взгляд, еще три раза слишком дорого, чтобы сделать настоящий прорыв. Эта более новая версия имеет несколько более низкое напряжение, но более безопасна, менее токсична и дешевле. Действительно, цена на литий-ионные батареи и батареи в значительной степени зависит от материалов, используемых на катоде, который содержит кобальт и / или никель, очень дорогие металлы и делает более изощренным использование нескольких источников.
Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.
Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.
В литиевом аккумуляторе с фосфатной технологией стандартные катоды заменяются фосфатом железа, дешевым материалом, поскольку он не содержит редких металлов и не токсичен в отличие от кобальта. Кроме того, этот катод очень стабилен и не выделяет кислород, что делает его более безопасным.
Для промышленного развития в электромобиле необходимо снижение цен. Тем не менее, исследования все еще ведутся, чтобы обеспечить их срок службы, привести их способность к другим литий-ионным методам и, в долгосрочной перспективе, улучшить их поведение при высоких температурах: казалось бы, растворение железа ухудшается цикличность этого типа аккумулятора.
| Температура замерзания, °С | Плотность электролита при 25 °С, г/см 3 | Температура замерзания, °С | |
|---|---|---|---|
| 1.09 | -7 | 1.22 | -40 |
| 1.10 | -8 | 1.23 | -42 |
| 1.11 | -9 | 1.24 | -50 |
| 1.12 | -10 | 1.25 | -54 |
| 1.13 | -12 | 1.26 | -58 |
| 1.14 | -14 | 1.27 | -68 |
| 1.15 | -16 | 1.28 | -74 |
| 1.16 | -18 | 1.29 | -68 |
| 1.17 | -20 | 1.30 | -66 |
| 1.18 | -22 | 1.31 | -64 |
| 1.19 | -25 | 1.32 | -57 |
| 1.20 | -28 | 1.33 | -54 |
| 1.21 | -34 | 1.40 | -37 |
Причины изменения плотности электролита
Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.
Эта массовая энергия, полученная благодаря электрохимии на основе кремния, позволяет ей предлагать исключительную автономию, мощность и безопасность. Детальная энергия / масса 250 Вт / кг энергия / объем 480 Вт / л номинальное напряжение на элемент 3, 40 вольт.
Этот тип аккумулятора особенно подходит для приложений, требующих длительного срока службы батареи, высокой мощности и требующих нескольких сотен циклов зарядки и разрядки, таких как системы безопасности или радиосвязь и другие военные портативные системы.
Первым преимуществом модели литий-сера является то, что анод обычно не состоит из лития, а из соединения кремний-углерод. Это соединение значительно более стабильно, потому что при зарядке оно меньше. Это важное преимущество, поскольку чем больше изменяется анод батареи, тем больше он взаимодействует с жидким электролитом: этот процесс приводит к разложению электролита на газ и твердое вещество, которое высушивает батарею. В самых экстремальных случаях анод выращивается, чтобы вступить в контакт с катодом, вызывая короткое замыкание и отказываясь от батареи.
Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.
Серебристо-алюминиевая оксидная батарея
Сера также взаимодействует с жидким электролитом, что снижает производительность батарей, пока они не потеряют свою полную мощность. Пара из серебра-цинка используется для изготовления первичных или вторичных батарей. В элементах первичной батареи анод состоит из цинка и катода с оксидом серебра. В элементах вторичной батареи анод выполнен из оксида цинка и серебряного катода. Во всех случаях электролит основан на поташе.
Подробные основные приложения Военные торпеды руководства, пилотирование, активация перезарядных батарей Ариана используются для физических нагрузок. По соображениям безопасности и сохранения работоспособности аккумулятор активируется только в последний момент путем впрыска электролита. Серебряно-цинковые батареи отличаются своей плотностью энергии и мощностью.
Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.
Серебряная хлоридно-магниевая батарея
Детальный энергетический вес 3 Вт / к энергии-объем 103 Вт / л срок службы от 3 до 5 лет количество циклов заряда 300 до 900 номинальное напряжение на элемент от 9 до 1 вольт. В этой технологии используется тонкий лист борон-силикатного волокна между свинцовыми пластинами батареи. Этот тонкий лист пропитывают электролитом, который входит в контакт с пластинами.
Эти батареи имеют те же качества, что и гелевые батареи, и позволяют больше ошибок обрабатывать. Поскольку электролит пропитан волокном, он не может утонуть даже в случае поломки корпуса аккумулятора, поэтому его транспортировка намного проще и безопаснее.
Как поднять плотность электролита
Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0.5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.
Газовая фаза во время зарядки аккумулятора переносит кислород на отрицательные пластины, чтобы превратить его в воду, что позволяет избежать потери воды. Это действие более чем на 99% эффективнее, что делает потери воды незначительными. Это явление обеспечивает высокую степень гибкости в расходах и расходах.
Эта низкая скорость позволяет хранить в течение длительного времени без частых зарядки, как при использовании стандартных батарей. В случае сильной перегрузки выбросы водорода ниже 4%, что соответствует строгим стандартам авиации и замкнутым пространствам.
В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.
Они имеют самую высокую плотность энергии для всех батарей, но они не широко используются из-за проблем с затратами, сроком хранения, временем запуска и побочным продуктом, которые ограничили их в основном для военных применений. Электрический автомобиль с алюминиевыми батареями мог бы иметь в десять-пятнадцать раз больше свинцово-кислотных батарей с гораздо меньшим общим весом. Как только алюминиевый анод потребляется реакцией на атмосферный кислород на катод, погруженный в электролит на водной основе, в гидратированную форму оксида алюминия, батарея больше не будет производить электричество.
Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.
Периодичность
Через каждые 15 000 км пробега проверяйте уровень и плотность электролита.
Тем не менее, возможно механическая подзарядка аккумулятора новыми алюминиевыми анодами, изготовленными из повторного использования гидратированного оксида алюминия. Фактически, повторное использование образовавшегося оксида алюминия будет иметь важное значение, если широко использовать алюминиевые воздушные батареи. Этими реакциями создается разность потенциалов в 2 вольта.
Есть еще некоторые технические проблемы, которые необходимо решить, однако, чтобы сделать воздушные батареи, пригодные для электромобилей. Аноды из чистого алюминия корродируют электролитом, поэтому алюминий обычно легируют оловом или другими проприетарными элементами. Гидратированный оксид алюминия, который создается реакцией клеток, образует коллоидное вещество на аноде и снижает выход электричества. Например, были разработаны добавки, которые образуют оксид алюминия в виде порошка, а не геля.
Регулярно очищайте аккумуляторную батарею от пыли и грязи. Если на корпусе появились трещины или вспучивание верхней крышки, замените аккумуляторную батарею.
Электролит должен быть прозрачным. Бурый оттенок свидетельствует об осыпании активной массы пластин - надо менять батарею.
Предупреждения
При эксплуатации уровень электролита постепенно снижается из-за испарения воды, входящей в его состав. Для восстановления уровня доливайте в батарею только дистиллированную воду.
Кроме того, было установлено, что сплавы образуют меньше геля, чем чистый алюминий. Эти катоды работают хорошо, но они могут быть дорогими. Эти батареи использовались в качестве резервных батарей на нескольких телефонных станциях в качестве резервного источника питания.
Для работы с ноутбуками и мобильными телефонами используются батарейки с воздушным охлаждением и разрабатываются для такого использования. Детальный энергетический вес 370 Вт / к номинальное напряжение элементов от 35 до 65 вольт. Цинк-воздушные батареи и цинк-воздушные топливные элементы, электрохимические батареи, приводимые в действие окислением цинка кислородом воздуха. Эти батареи имеют высокую плотность энергии и относительно недороги для производства. Они используются в слуховых аппаратах и экспериментальных электромобилях.
При проверке плотности будьте осторожны: в состав электролита входит серная кислота! Капли электролита, попавшие на детали автомобиля или на открытые участки тела, немедленно промойте большим количеством воды.
Во время зарядки аккумуляторной батареи не курите и не пользуйтесь открытым огнем.
Перед зарядкой снимите аккумуляторную батарею с автомобиля, иначе "закипевший" электролит может выплеснуться на кузов и детали автомобиля.
Они могут быть важной частью будущей экономики цинка. Окисление цинка в оксиде цинка и воде отводится обратно в систему. Вода и гидроксилы анода повторно используются на катоде, поэтому к услугам водоснабжения только в качестве катализатора. Реакции дают максимальный уровень 65 вольт, но это уменьшено до 4-35 В за счет уменьшения воздушного потока в ячейке, это обычно делается так, чтобы батареи для слуховых аппаратов уменьшали скорость сушки воды.
Ограничение топливного элемента на цинк-воздух обычно относится к батарее с цинковым воздухом, в которой цинковое топливо дополняется уровнем, и потери оксида цинка удаляются без перерывов. Это достигается путем подталкивания электролитной пасты или гранул цинка в анодную камеру. Оксид цинкового сгустка закачивается в гибкий резервуар или резервуар для отходов внутри топливного бака, а паста или свежие цинковые гранулы берут из топливного бака. Потери оксида цинка откачиваются на станции пополнения топлива и отправляются на завод по повторному использованию.
Таблица 1. Корректировка плотности электролита в зависимости
от температуры
| Температура электролита, °С |
Поправка, г/см 3 |
|
От -40 до -26 |
|
|
От -25 до -11 |
|
|
От -10 до +4 |
|
|
От +5 до +19 |
|
|
От +20 до +30 |
|
|
От +31 до +45 |
Таблица 2. Плотность электролита при 25 °С, г/см 3
|
Климатический район (средне месячная температура воздуха в январе, °С) |
Время года |
Полностью заряженная батарея |
Батарея заряжена |
|
|
Очень холодный |
Зима |
|||
|
Холодный |
Круглый год |
|||
|
Умеренный |
Круглый год |
|||
|
Теплый влажный |
Круглый год |
|||
|
Жаркий сухой |
Круглый год |
|||
Таблица 3. Примерные нормы корректировки плотности электролита
|
Требуемая плотность электролита в аккумуляторе, г/см 3 |
||||
|
Реальная плотность электролита, г/см 3 |
Объем удаляемого из аккумулятора электролита, см 3 |
|||
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
|
||||||||||||||||||||||||||||
