Как повысить плотность аккумулятора автомобиля: Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Содержание

Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Пониженная или повышенная плотность электролита в аккумуляторе уменьшает эффективность работы батареи и ускоряет ее износ. Поэтому периодически необходимо измерять данный показатель и в случае отклонений от нормы проводить корректировку. Разберем детально, как это правильно сделать.

Содержание

  1. Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов
  2. Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе
  3. Резюме

Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов

Нормой считается показатель в 1,27 грамма на кубический сантиметр. Измерения проводятся специальным диагностическим инструментом — ареометром. Важно, чтобы он был качественно изготовлен и показывал точные результаты. Хорошим и недорогим прибором является ареометр RedMark в тубе. Его можно использовать для проверки электролита и тосола.


Вот несколько правил, которые следует соблюдать:

  • Измерения нужно проводить при полностью заряженной батарее.
  • Проверять необходимо каждую банку.
  • Температура воздуха должна быть 20–25 градусов тепла.

С учетом последнего пункта может возникнуть вопрос о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой. Если автомобиль стоит не в теплом гараже, придется снять батарею и занести ее домой. Полностью зарядить и только потом проверить каждую банку.

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Прежде чем приступить к работе, подготавливаем все необходимое. Важно помнить, что данная жидкость представляет собой соединение, опасное для человека. Его попадание на открытые участки кожи может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому работать необходимо в защитных резиновых перчатках. Кроме того, потребуются:

  • ареометр;
  • стеклянная емкость;
  • корректирующий электролит;
  • дистиллированная вода.


Суть работы заключается в том, чтобы откачать часть жидкости из аккумуляторной батареи и заместить ее корректирующим электролитом. Для откачки можно использовать ареометр. Набираем в него жидкость из батарейных банок и сливаем ее в заранее подготовленную емкость.

При откачивании важно помнить о том, что нельзя оголять аккумуляторные пластины. Необходимо, чтобы они все время были покрыты жидкостью.

Многие автовладельцы задаются вопросом, какой корректирующий электролит для аккумуляторов купить? Хорошим вариантом является «ДРЕКО», имеющий плотность 1,3 г/см3. С его помощью приводим показатели каждой банки в норму.

Вы спросите, а что будет, если переборщить? Параметры 1,28–1,29 г/см3 — это уже повышенная плотность электролита, которую в новом аккумуляторе нужно обязательно снизить. Просто добавляем дистиллированную воду. Использовать обычную, из-под крана, нельзя.

Резюме

Быстрый разряд и слабый пусковой ток далеко не всегда говорят о том, что батарею пора менять. Возможно, что причина неэффективной работы кроется именно в понизившейся плотности. Чтобы решить проблему, достаточно купить электролит для аккумуляторов, имеющий повышенную концентрацию, и с его помощью довести показатели до нормы.


Повышение плотности электролита в АКБ

В холодное время года или после длительного простоя могут появиться проблемы с запуском двигателя. Это происходит из-за севшей АКБ. Длительная зарядка батареи не помогает справиться с этой проблемой, если плотность электролита значительно снизилась.

Почему снижается плотность

Плотность электролита изменяется во время использования аккумулятора. Когда батарея теряет заряд, показатель понижается, и наоборот. Очень низкая плотность электролита связана со следующими причинами:

  • Влияние низких температур в течение длительного времени;
  • Перезаряд АКБ, вследствие чего происходит выкипание электролита;
  • Регулярное добавление воды.

Воду в электролит доливать можно, но перед этим нужно проверять его плотность и не проводить процедуру без необходимости. Делайте замеры в каждой банке. Нормальные значения – от 1,25 до 1, 29. Чем холоднее регион, тем выше должна быть плотность.

Как повысить плотность

Чтобы провести процедуру повышения плотности, следуйте плану.

  1. Зарядите батарею (если АКБ разряжена, то при добавлении раствора, поднимется концентрация серной кислоты – пластины разрушается).
  2. Температура электролита должна быть от 20 до 25 градусов.
  3. Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам.
  4. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25.
  5. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.
  6. Потрясите аккумулятор, чтобы новый раствор перемешался со старым.

Что делать при минимальной плотности

Если уровень упал ниже 1,18 долив электролита не поможет. Используйте аккумуляторную кислоту − у нее очень высокая плотность (1,84). Заливайте кислоту по описанной выше схеме. Выполняйте процедуру в защитной одежде, перчатках и маске в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Следите, чтобы кислота не попала на кожу – может появиться ожог.

Повышение плотности зарядным устройством

Повысить плотность электролита можно при помощи слабого тока. Такой способ требует больше времени. 

  1. Полностью зарядите АКБ.
  2. Жидкость начнет выкипать, произойдет испарение дистиллированной воды.
  3. Общий уровень электролита понизится.
  4. Долейте новый электролит необходимой плотности.
  5. Сделайте замеры ареометром.
  6. Если показания недостаточны, повторите процедуру, пока плотность не достигнет 1,25 г/см3.

Не спешите выбрасывать аккумулятор, если машина стала плохо заводиться. Попробуйте восстановить АКБ методом повышения плотности электролита. Это займет немного времени, но продлит жизнь батареи на несколько сезонов и сэкономит деньги.

А чтобы продлить жизнь своему акб, соблюдайте простые правила ухода. Читайте.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Каждый год автолюбители сталкиваются с проблемой зарядки аккумулятора, сульфатации и десульфатации. Многие измеряют плотность электролита и пытаются ее восстановить. Но почему нельзя повысить плотность аккумулятора без добавления кислоты в электролит? Давайте ответим на этот вопрос.

Рассмотрим процессы, которые протекают при заряде и разряде аккумулятора — теория аккумулятора

Классическая формула:

                    ⇐ заряд            

Pb + PbO2 + 2H2SO4  ⇐        ⇒  2PbSO4 + 2H2 O  (1)

                    разряд 

Если внимательно разобрать формулу, то очевидно, что при разряде аккумулятора у нас образуется такое вещество, как сульфат свинца. Это вещество (соль) очень плохо растворимо в воде и при определенной концентрации выпадает в осадок, иногда образуя кристаллы. Из за образования данного вещества и уменьшения концентрации кислоты в электролите, соответственно пропадает плотность. Доведя аккумулятор до абсолютного разряда, плотность в электролите станет ровна единице. В растворе, будет отсутствовать кислота.

Если мы вернемся к вопросу: «Почему нельзя повысить плотность не добавляя кислоты в электролит?», а только лишь повышением напряжения, то ответ очевиден.

Предположим у нас при плотности 1,25 г/см3, которую залили на заводе, в аккумуляторе присутствует 100 молекул кислоты при полном заряде, мы начали разряжать аккумулятор, получаем 100 молекул сульфата. Если дальше заряжать аккумулятор мы опять получим те же 100 молекул кислоты и плотность 1,25 г/см3 (если не испарилась вода).

Вывод: если мы не добавляли кислоту в электролит, и у нас повысилась плотность – мы потеряли воду.

Теперь давайте разберемся с коварным веществом сульфатом свинца. Это вещество очень плохо растворимо в воде, а это значит, что насыщенный раствор данного вещества получается при очень небольшой его концентрации в электролите. Когда мы разряжаем аккумулятор, концентрация раствора сульфата свинца возрастает. Поэтому все производители аккумуляторов пишут придельное напряжение разряда аккумулятора (для 12В аккумулятора это 10,8В). Дальнейший разряд приводит к тому, что образуется перенасыщенный раствор сульфата свинца. С перенасыщенными растворами мы встречались в школе. Например, выращивая кристаллы из медного купороса. Когда в перенасыщенный раствор попадает нить, то на ней сразу начинает расти красивый синий камень. Такой же процесс происходит в аккумуляторе, начинают расти кристаллы сульфата свинца и самая большая проблема, они уже обратно не растворяются  в воде. Именно этот процесс принято называть сульфатацией. Эти кристаллы не проводят электричество, поэтому вырастание их на пластинах приводит к умиранию аккумулятора. Свойства этого кристалла можно сравнить с кристаллом оксида алюминия. Например, алюминиевая ложка не растворяется в чае, хотя алюминий, в чистом виде, очень хорошо вступает в реакцию и с водой и с воздухом. Так вот, когда мы изготавливаем алюминиевую ложку, поверхностный слой практически сразу вступает в реакцию с воздухом и ложка покрывается тончайшим слоем оксида алюминия, который мы не видим, и именно этот слой защищает нашу ложку от растворения в чае (или в частности в воде).

Так же и с сульфатом свинца в аккумуляторе, он оседает на поверхности пластин и не дает нормальному протеканию процессов.

Обратим внимание на процессы ускоряющие сулифатацию. Как раз недостаток воды, которая испаряется, очень сильно влияет на ускорение процесса. Мы только что обсудили перенасыщенный раствор сульфата. Так вот перенасыщение его произойдет быстрее, если в аккумуляторе не хватает воды, следовательно и оседание сульфата на поверхностях пластины пройдет быстрее.

Возвращаясь к нашим 100 молекулам — в связанном состоянии теряем группу SO4, далее при заряде мы уже получаем , к примеру, 50 молекул кислоты. Емкость аккумулятора изменилась в меньшую сторону.

Теперь вернемся к процессам заряда аккумулятора зарядными устройствами. Есть две (не будем сильнее углубляться в тему) основные схемы заряда аккумулятора, постоянным током (часто пишут IU) и постоянным напряжением (UI). Например, зарядные устройства Optimate используют первую схему. Она более правильная. Смысл ее в том, что в аккумулятор подается постоянный ток. Происходит та реакция, о которой мы говорили выше, оставшиеся наши молекулы, а их осталось 50, становятся снова кислотой. И так как замещать больше нечего, напряжение на пластинах повышается до 14,4В. Optimate понимает, что замещать больше нечего и переходит в другой режим работы. Дальнейший заряд не приведет к увеличению емкости, а лишь усугубит положение путем выпаривания воды из электролита.

Если мы заряжаем постоянным напряжением, то устройство не понимает, произошла ли вся замена растворенных молекул сульфата свинца на молекулы кислоты. А это ведет к тому, что дальнейшая подача тока в аккумулятор будет замещать не сульфат свинца, а непосредственно восстанавливать воду до молекул водорода и кислорода, выпаривая ее дальше из электролита. Процесс кипения аккумулятора — это активное выделение на пластинах водорода и кислорода приводит к визуальному представлению, что аккумулятор кипит. К чему приводит потеря воды мы рассмотрели выше.

Лучшие инструменты
PL-C010P

Зарядное устройство Battery Service Expert, PL-C010P

14.4/14.7/16В, ток 2,5, 6, 10А, десульфатация — импульсы/16В, SLA, GEL, AGM, Ca/Ca

8 350

Как повысить плотность аккумулятора! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва

Аккумуляторная батарея автомобиля требует к себе постоянного внимания. Ведь часто случается так, что невозможно запустить стартер после длительного простоя. Особенно, когда длительная зарядка не помогает и батарея разряжается крайне быстро. А это значит, что пришло время повысить плотность аккумулятора.

Правила безопасности при работе с электролитом

Перед тем как преступать к данной операции, необходимо запомнить следующие правила безопасности:

  1. Необходимо добавлять кислоту в воду, а не наоборот, поскольку эти жидкости имеют разную плотность.
  2. АКБ нельзя переворачивать вверх дном. В этом случае произойдет осыпание пластин и соответственно, к поломке устройства.
  3. Ни в коем случае нельзя доливать концентрированную кислоту в электролит.

Первое, что необходимо сделать, это проверить плотность уже заряженного АКБ. В случае если плотность менее 1,27 – 1,28 г/куб. см, то необходимо начать проверку этого показателя ареометром каждой из банок батареи.

Затем при помощи резиновой груши необходимо аккуратно выкачать старый электролит из банки и залить свежий раствор плотностью 1,39 – 1,40 г/куб. см. Периодически измеряйте плотность и стремитесь к одинаковым значениям во всех банках АКБ.

Для перемешивания электролита, аккумулятор нужно поставить на заряд при малом токе в течение получаса. После этого проведите финальный замер показаний. Такие манипуляции позволят значительно продлить срок эксплуатации данного изделия. Существует несколько способов как можно повысить плотность аккумулятора, рассмотрим способ в автоматическом режиме.

Рисунок 1. Система анализа состояния и мониторинга АКБ производства компании KRONVUZ

Автоматизация процесса проверки плотности аккумулятора

А что делать, если аккумуляторных батарей большое количество и требуется постоянный контроль над их параметрами, особенно, если это вопрос безопасности? Для этого нужна автоматизация, а именно система анализа состояния и мониторинга АКБ.

Данное устройство позволяет обеспечить контроль температуры и напряжения на каждом элементе батареи. Соответственно, не только проводить циклы выравнивания, но и выявлять поврежденные элементы. Система автоматически отключит те элементы, которые уже заряжены во избежание их преждевременного разрушения. А это значит, что срок службы аккумуляторов может быть увеличен в несколько раз.

Таким образом, можно обслуживать большое количество АКБ и значительно продлить их период эксплуатации. А это уже действительно серьезная экономия. И разумеется, обеспечение бесперебойности рабочих процессов на производстве.


Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:

Как поднять плотность аккумулятора автомобиля?

Вернуться в раздел Познавательный блог

Работоспособность аккумуляторной батареи в автомобиле должна всегда находиться на высшем уровне. Это может подтвердить каждый, кто в мороз столкнулся с проблемой запуска двигателя. Именно аккумуляторная батарея, а вернее её состояние играет решающую роль. Но, к сожалению, на любом автомобиле может произойти ситуация, когда двигатель еле-еле проворачивается, а панель приборов светит тусклым светом. Причина кроется в разряженном аккумуляторе.

Чтобы ответить на вопрос о причине разрядки аккумулятора, стоит задуматься, как давно производилась зарядка? Если недавно, то почему батарея не держит заряд? Бывает и так, что источник питания заряжает, а батарея всё равно не заряжается. Вышеописанные симптомы указывают на слишком низкую плотность электролита. Она отражает долю или количество серной кислоты, которая входит в состав раствора-реагента и должна примерно быть равной 1,27 г/см3. Возможны отклонения на одну-две сотых величины. Но при плотности ниже 0,25 аккумулятор не сможет запустить двигатель. Однако выносить приговор батарее ещё очень рано. Существует несколько способов приведения плотности к нормальным показателям и все они считаются действенными.

Вариант с добавлением дистиллированной воды не рассматривается, так как он применим при снижении уровня электролита, если точно известно, что не хватает именно воды, и утверждение, что кислота не выкипает – неверно. Небольшие отклонения плотности возможно скорректировать, не сливая полностью раствор, но некоторую его часть придётся откачивать спринцовкой. Нужно приобрести готовый электролит нормальной плотности и в каждой банке менять порцию старого электролита на новую. Постепенно плотность подойдёт к нормальному значению.

Если показатель содержания кислоты даже ниже 1,18, то вышеописанная процедура будет длиться долго, поэтому желательно прибегнуть к кардинальному методу – замене электролита. Его можно приготовить самостоятельно, имея под рукой ёмкости и ареометр – специальное устройство для измерения плотности. Удаляется старый электролит из корпуса батареи спринцовкой или через самостоятельно просверленные отверстия снизу. Впоследствии эти отверстия необходимо запаять.

Ещё один способ повысить долю кислоты в растворе – зарядка аккумулятора небольшим током. Дистиллированная вода начнёт постепенно выкипать. Таким образом, составляющая доля серной кислоты будет увеличиваться. Важно не забывать проверять уровень электролита при подобной процедуре. Как видно из примеров даже новичок может реанимировать аккумулятор. Вероятность же положительного исхода зависит от общего состояния АКБ.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Многим этот вопрос кажется простым, а ответ очевидным. Слить электролит с низкой плотностью и залить с более высокой. Или слить только часть, а вместо неё добавить концентрированный раствор. Но перед тем как это делать, стоит задуматься, а надо ли? Такой подход требуется в единичных случаях. Есть ещё один более правильный вариант – это поднятие плотности электролита с помощью зарядки. Чаще всего именно так и следует повышать плотность. В этой заметке речь пойдёт о том, как правильно поднять плотность электролита, зарядкой или заменой. Рассмотрим, что более уместно в той или иной ситуации.

 

Содержание статьи

А какая плотность нормальная?

Как известно, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе является раствором серной кислоты (H2SO4) в воде (используется дистиллированная вода без примесей). В рамках этого материала мы не будет рассказывать о сортах серной кислоты, её плотности и т. п. Если интересно, можете прочитать это в отдельном материале про электролит.



Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора должна быть на отметке 1,27 гр/см3. Обычно в разных банках она лежит в интервале 1,25─1,27 гр/см3. При этом ЭДС на выводах аккумуляторной батареи 12,6─12,9 вольта. В таблице ниже можно посмотреть зависимость плотности, напряжения, степени заряженности и температуры замерзания электролита.
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Падение плотности ниже 1,15 гр/см3 (ЭДС ниже 12 В) рекомендуется не допускать. Это приводит к необратимым последствиям для аккумулятора. Если автомобиль эксплуатируется в холодном климате, то плотность допускается увеличивать до 1,29─1,3 гр/см3. От себя могу добавить, что в последнее время часто встречаю новые аккумуляторы типа Ca/Ca, у которых электролит в заряженном состоянии (ЭДС > 12,6 В) имеет плотность 1,24─1,25 гр/см3. Об таких фактах можно найти немало отзывов в сети. С чем это связано? Мне кажется, причина может быть только в сульфатации во время хранения.



Вернуться к содержанию
 

А нужно ли поднимать плотность?

Если коротко, то далеко не всех случаях требуется повышение плотности. Точнее не требуется её повышение неестественными способами. Чтобы пояснить мысль, нужно обратиться к процессам, происходящим в свинцово-кислотной электрохимической системе.

Аккумуляторная батарея состоит из наборов положительных и отрицательных электродов, погруженных в раствор серной кислоты. Чтобы исключить замыкание, электроды помещены в изолирующие конверт-сепараторы. Электрод состоит из решётки и обмазки.

Решётки изготавливаются по различным технологиям из разных сплавов и это тема отдельного разговора. А в качестве обмазки на отрицательных электродах присутствует порошкообразный свинец (Pb), а на положительных – паста диоксида свинца (PbO2). Последний имеет красно-коричневый цвет.



В процессе разряда АКБ на электродах протекают следующие реакции при непосредственном участии электролита.

Положительный электрод (анод)

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e => PbSO4 + 2H2O

Отрицательный электрод (катод)

Pb + SO42- — 2e => PbSO4

Общая реакция в электрохимической системе описывается уравнением

Pb + 2H2SO4 + PbO2 => 2PbSO4 + 2H2O

Как видите, в процессе разряда серная кислота из электролита взаимодействует как с диоксидом свинца на аноде и металлическим свинцом на катоде с образованием сульфата свинца (PbSO4) и воды (H2O). Ток течёт от анода к катоду. В результате реакции постепенно падает плотность электролита. Обычно нижний предел 1,1─1,15 гр/см3. К этому моменту поры обмазки забиваются сульфатом свинца и реакция сходит на нет. Напряжение на выводах к этому моменту падает до 12 вольт и ниже.



При заряде указанные реакции идут в обратном направлении. То есть, сульфат свинца растворяется с расходом воды и образованием Pb, PbO2 и серной кислоты. Концентрация электролита растёт и плотность увеличивается.

К чему все это было сказано? Дело в том, что плотность электролита должна повышаться «естественным путём» в результате зарядки. Если к моменту окончания заряда плотность не достигла 1,27 гр/см3, то причина проблемы не электролит, а система в целом. Конечно, это условии, что зарядное устройство (ЗУ) работает исправно и плотность вы измеряете исправным ареометром.

Итак, в чём причина пониженной плотности к моменту окончания заряда? Это процесс сульфатации, подробнее о котором можно прочитать здесь. Постепенно в процессе эксплуатации часть PbSO4 не растворяется до конца во время зарядки и накапливается на активной массе электродов. Это значит (см. реакции выше), что процессы при зарядке прошли не до конца. Поскольку растворился не весь сульфат свинца, то восстановилась не вся серная кислота и осталось больше воды. Результат – концентрация электролита меньше, как и его плотность.



Отсюда вывод. Чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно в первую очередь заниматься десульфатацией и максимально полной зарядкой АКБ. Если пониженная плотность вызвана сульфатацией, то не следует повышать её увеличением концентрации электролита. Это только усугубит ситуацию.

Даже если плотность ниже 1,27 гр/см3, все вещества остаются в электрохимической системе. Если вы искусственно увеличиваете плотность электролита, то равновесие нарушается и концентрация PbSO4 будет ещё больше. При разряде из электролита выделится сульфат свинца, который уже точно не растворится при заряде, поскольку теперь он в избытке. А плотность по окончании заряда снова будет ниже нормы. И так далее.



Что делать? Никому не навязываю своё мнение, но, мне кажется замена электролита (или изменение его плотности «вручную») для увеличения плотности уместна в следующих случаях.
  • Перелили воды или она попала туда в результате ЧП. В результате этого снизилась плотность.
  • Нужно повысить плотность электролита для использования в холодном климате.

Я менял электролит в АКБ только один раз из-за непредвиденной ситуации. Заряжал его как-то даче рядом с домом под открытым небом. Зарядил, отключил, но пробки закрывать не стал, чтобы газы вышли он отстоялся немного. Занялся другими делами и забыл про него. Пошёл ливень и все залило с верхом. Пришлось выбирать оттуда старый и заливать новый покупной электролит с нормальной плотностью. Если же просто упала плотность в результате эксплуатации, это не повод увеличивать его концентрацию.



Вернуться к содержанию
 

Как повысить плотность электролита в Pb аккумуляторе?

Итак, вы всё же решили поднять плотность раствора в аккумуляторной батарее. Как это сделать? Вам потребуется электролит (продаётся в автомобильных магазинах с плотностью 1,27─1,29 гр/см3), ёмкость для откачиваемого электролита, резиновая «груша», длинная гибкая трубка из материала стойкого к серной кислоте, пластиковая воронка (удобно заливать электролит обратно в банки), зарядное устройство.


Внимание! Электролит является едким веществом! При попадании на кожу и слизистые вызывает сильный химический ожог! Поэтому при работе обязательно используйте очки для защиты глаз, а также резиновые перчатки для защиты рук. Если будете разводить концентрированную кислоту, помните, что нужно наливать кислоту в воду, а не наоборот. При падании электролита на кожу или слизистые нужно обратиться в больницу.

Процесс выглядит примерно так.

  • Зарядили аккумулятор по максимуму.
  • Выбрали старый электролит. Именно так, выбрали, откачали и т. п. С помощью гибкой трубки из материала, стойкого к кислоте и обычной резиновой «груши». Не допускается переворачивать АКБ для слива. В этом случае осыпавшиеся частицы со дна могут замкнуть пластины. Или электроды деформируются, порвут сепаратор и будет замыкание. В случае замыкания банки аккумулятор можно смело идти сдавать в приёмку.
  • Затем заливаете покупной или самостоятельно приготовленный электролит с плотностью 1,27─1,29 гр/см3.
  • Даёте отстояться немного. При необходимости заряжаете.



Это если нужна полная замена электролита, когда он испорчен. Если же нужно увеличить концентрацию, то можно частично отобрать электролит из банок. Я для этого использую колбу от старого ареометра. Поплавок давно разбился, а колбу я оставил и использую вместо «груши».



Затем в банки заливаете такое же по объёму количество раствора более высокой концентрации. Можно использовать аккумуляторную кислоту (92─94%) плотностью 1,835 гр/см3. После этого можно поставить АКБ на зарядку для выравнивания концентрации. Не нужно трясти и бултыхать батарею для перемешивания. Иначе могут быть те же последствия, что и при переворачивании.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о повышении плотности электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию

Плотность электролита в аккумуляторе зимой: значения, как поднять?

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

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

Что такое плотность электролита и от чего она зависит?

Если говорить простым языком, то плотность — это кислотность жидкости в АКБ. В роли электролита сурьмянистые аккумуляторы используют смесь воды и серной кислоты. Количество последней по отношению к общему объему раствора и называют плотностью. Измеряют ее в граммах на сантиметр кубический (г/см3).

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

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

Почему замерзает аккумулятор?

Все дело в плотности: чем она меньше (воды в растворе больше), тем быстрее замерзнет электролит при понижении температуры. Умеренный климат требует, чтобы этот параметр был в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой и в северных регионах рекомендуемая плотность увеличивается на 0,01 г/см3.

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

 

Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С
1,09 -7 1,22 -40
1,1 -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 1,3 -66
1,18 -22 1,31 -64
1,19 -25 1,32 -57
1,2 -28 1,33 -54
1,21 -34 1,4 -37

Таблица 1. Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля зимой.

Как повысить плотность если она низкая?

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

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

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

Для корректировки понадобится:

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

Процедура проводится следующим образом:

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

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

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

3

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

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

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

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

Как увеличить плотность электролита в АКБ? — 130.com.ua

Практически все автовладельцы не обращают внимания на аккумулятор до первых проблем. Именно наша безответственность быстро приводит к моментам поломки, когда машина уже просто отказывается заводиться. Самая частая причина — разрядка аккумулятора.

Кстати, даже новый аккумулятор может помешать вашей поездке. Есть доля вероятности купить не совсем качественный аппарат. Что под этим подразумевается? Чаще всего: не полностью заряженный аккумулятор или недостаток электролита.Такие нюансы не проверяйте во время покупок.

Основные способы

Как только аккумулятор отказывается работать, ставим на зарядку. Но что мы видим: цикл зарядки прошел, а батарея все еще разряжена. Возникла новая проблема-аккумулятор просто не держит заряд. Здесь нужно выяснить причины, по которым это происходит.

Чаще всего это происходит с батареями, которые были посажены на 0. Здесь появляется новая задача — проверить на сколько разряжена батарея.Сначала проверьте плотность электролита с помощью специального прибора — кислотометра.

Делаем так:

  • Установите измеритель кислоты в любой аккумуляторный блок.
  • Шкала ареометра покажет плотность электролита.
  • Сравните полученные значения с табличными параметрами плотности.

Если вы живете в регионе с суровым климатом, то значение будет примерно 1,25 кг / литр. Здесь имейте в виду, что разница в плотности между двумя банками не должна быть больше 0.01.

Как поднять плотность?

Способ решения этой проблемы зависит от того, какие значения вы получите.

Плотность 1,18-1,20 кг / литр

Грушей откачиваем старый электролит: максимально. Наполните новый наполовину откачанным вами объемом. Условно, например: закачивают 1 кг., Наливают 0,5 кг. Здесь нам нужно добиться нормы плотности электролита, а остальное долить дистиллированной водой.

Плотность менее 1.18 кг / литр

В этом случае нужно использовать аккумуляторную кислоту. Делаем все так же, как и в первом случае, но вполне вероятно, что процедуру придется повторить. Ваша основная задача остается прежней — получить значение нормы.

Плотность очень низкая

К сожалению, здесь придется полностью менять электролит для экономии аккумулятора. С помощью груши нужно будет максимально откачать старый электролит, а банки закрыть пробками.И дальше этого плана придерживаются:

  • После закручивания заглушек положить аккумулятор на бок. Берем сверло 3 мм. или 3,5 мм. и проделайте одно отверстие на дне банки. Итак, мы можем полностью слить электролит.
  • Промойте все банки дистиллированной водой. Отверстия закрыты кислотостойким пластиком. Итак, мы сделали все необходимое, чтобы подготовить емкость для нового электролита.
  • Приготовьте электролит самостоятельно. Возьмите дистиллированную воду и налейте в нее аккумуляторную кислоту.Обратите внимание, обратный порядок не допускается, то есть в кислоту нельзя наливать воду. Не забудьте надеть резиновые перчатки.

В результате вы должны получить значения электролита, необходимые для вашего региона. Если по каким-то причинам не удалось увеличить плотность электролита, придется выбрать новый аккумулятор. Купить аккумулятор с доставкой по Украине в Харьков, Киев, Одессу можно на 130.com.ua.

Материалы по теме

материалов, плотность энергии и цена

Электромобили могут значительно сократить выбросы углерода, связанные с транспортом, и внедрение литий-ионных батарей способствовало их внедрению — как в прямом, так и в переносном смысле.

Ключом к массовому внедрению является снижение цены, а это, в свою очередь, означает необходимость улучшения материалов и плотности энергии. Но это был долгий путь.

Ранние попытки Exxon в 1970-х годах использовать металлический литий в анодах были отброшены, потому что дендриты, которые росли каждый раз при зарядке и разрядке аккумулятора, продолжали вызывать пожары.

Сэр Джон Гуденаф выяснил, что, используя катоды из кобальта, батареи становятся более безопасными (меньше дендритов) и в них может храниться больше энергии.Марокканский ученый Рашид Язами обнаружил, что использование графита в анодных батареях также продлится дольше.

Эти открытия позволили Sony коммерциализировать литий-ионную батарею в 1990-х годах, но кобальт, ключевой материал, необходимый для обеспечения большого количества циклов зарядки и разрядки, был дорогим — приемлемым для небольших перезаряжаемых устройств, но слишком дорогим для крупных приложений, таких как электрические. машины.

Столкнувшись с высокими производственными затратами (в 2010 году производство аккумуляторов по-прежнему составляло более 1000 долларов США / кВтч), автопроизводители начали использовать литий-ионные аккумуляторы менее десяти лет назад, поскольку исследователи обнаружили, что они могут заменить кобальт другими батареями. более дешевые материалы.

Цены на аккумуляторы были зарегистрированы на уровне ниже 100 долларов США / кВтч для некоторых электрических автобусов в Китае, но еще не упали до этого «волшебного числа», необходимого для паритета цен на легковые автомобили. Сейчас это ожидается примерно в 2023 году.

Окончательный массовый успех электромобилей будет зависеть от постоянного совершенствования литий-ионных батарей, поскольку исследователи и производители работают над снижением цены.

С этим связано увеличение плотности энергии батарей, так что для достижения того же диапазона дальности требуется меньше материалов, или для того, чтобы упаковать такое же количество аккумуляторов и увеличить дальность действия.

Сокращение количества дорогостоящих материалов в батареях независимо от изменения плотности энергии также является целью.

Новая серия инфографики от Bloomberg Green описывает разработки в области батарей за последнее десятилетие.

Аккумуляторы NMC

Аккумулятор NMC 2012 года использовался в ранних электрических моделях, таких как Renault Zoe. Кобальт был заменен марганцем и никелем, достигнув плотности энергии 490 Втч / литр, согласно Bloomberg Green.

Источник: Bloomberg Green

К 2019 году химический состав NMC был скорректирован таким образом, чтобы аноды и катоды могли быть толще и использовать меньше кобальта и больше никеля.Этот химический состав использовался в Nio ES6 и имеет удельную энергию 737 Втч / литр.

Источник: Bloomberg Green

NCA батареи

Примерно в то же время, когда наступил NMC 2012, Tesla и Panasonic начали использовать алюминий вместо марганца. Батарея NCA была перенесена, и, согласно Bloomberg Green, окупилась, так как была дешевле марганца и имела удельную энергию 688 Втч / литр.

Источник: Bloomberg Green

К 2019 году Tesla пришла к выводу, что добавление небольшого количества оксида кремния будет означать, что потребуется меньше графита.Бонусом этого открытия было то, что оно сделало батареи легче, а значит, и увеличило дальность действия. Это химия, которая позволила Model 3 стать самой доступной электрической моделью Tesla… до появления литий-железо-фосфатной батареи.

Источник: Bloomberg Green

Аккумуляторы LFP

Литий-железо-фосфатная батарея (LFP) полностью избавляет от кобальта. Впервые он был представлен в 2010 году, и хотя его удельная энергия сравнительно ниже, чем у всех других вариантов — 299 Втч / литр, поскольку в нем используется дешевое железо, он стал доступным вариантом для крупных приложений, таких как автобусы.

Источник: Bloomberg Green

Десять лет спустя химия LFP улучшилась до такой степени, благодаря более толстым электродам, что теперь она используется в сделанной в Шанхае модели 3. Эта батарея LFP имеет плотность энергии 359 Втч / литр.

Источник: Bloomberg Green

Что дальше?

Сегодняшние батареи все еще подвержены образованию дендритов, хотя и меньше, чем три десятилетия назад. Твердотельные батареи обещают гораздо более высокую плотность энергии, а также гораздо более безопасную форму перезаряжаемой батареи.Теория гласит, что при замене жидких электролитов твердыми электролитами образование дендритов будет подавлено.

Многие компании говорят, что они работают над созданием «твердотельных аккумуляторов», например, китайская CATL, японская Toyota и южнокорейская компания SK Innovation, которая работает с Гуденафом.

Некоторые говорят, что разгадывали важные головоломки, например компания Quantumscape, которую поддерживают Volkswagen, и Samsung.

Bloomberg Green сообщает, что к 2025 году может быть достигнута плотность энергии в 1044 Вт · ч / литр, что расширит диапазон на 50%.

Бриди Шмидт — ведущий репортер The Driven, дочернего сайта Renew Economy. Она пишет об электромобилях с 2018 года и очень заинтересована в той роли, которую транспорт с нулевым уровнем выбросов должен играть в обеспечении устойчивости. Она участвовала в подкастах, таких как Download This Show с Марком Феннеллом и Shirtloads of Science с Карлом Крушельницким, и является соорганизатором Форума электромобилей Northern Rivers. У Бриди также есть Tesla Model 3, которую можно взять напрокат накануне.com.au.

Хотите революционизировать энергию? Улучшить аккумулятор | Наука

Батарейки везде. Они находятся в наших телефонах, самолетах, автомобилях с бензиновым двигателем и даже — в случае людей с кардиостимуляторами или другими имплантированными медицинскими устройствами — в наших телах.

Однако аккумуляторы, которые действительно будут иметь значение в будущем, — это не те, которые помогут вам играть в Angry Birds на телефоне 12 часов подряд или заводить автомобиль холодным зимним утром.Батареи, способные изменить мировую энергетическую перспективу, будут питать электромобили и обеспечивать хранилище для энергосистемы.

«Если бы вы могли взмахнуть волшебной палочкой и решить мировые энергетические проблемы, вам нужно было бы изменить только одно: батареи», — говорит Ральф Идс, вице-председатель инвестиционно-банковской фирмы Jeffries LLC, инвестирующей в новые энергетические технологии.

Проблема с энергией не в том, что нам ее не хватает; Новые технологии, такие как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, или «гидроразрыв пласта», недавно открыли доступ к объемам ископаемого топлива, которые невозможно представить себе всего десять лет назад.Проблема в том, что наша зависимость от этих ископаемых видов топлива для получения большей части нашей энергии крайне вредна для здоровья, вызывая миллионы преждевременных смертей ежегодно и изменяя климат как радикальными, так и непредсказуемыми способами.

Но ископаемое топливо не является популярным источником энергии только потому, что его так много. Они популярны, потому что могут хранить много энергии в небольшом пространстве. Батареи также накапливают энергию, но при сравнении фунта за фунт они просто не могут конкурировать.Проще всего продемонстрировать эту разницу в автомобиле:

.

Аккумулятор в гибридной Toyota Prius имеет около 225 ватт-часов энергии на фунт. Это плотность энергии автомобильного аккумулятора — количество энергии, которое может храниться на единицу объема или веса. Бензин в этом Prius содержит 6000 ватт-часов на фунт. Разница в плотности энергии между жидким нефтяным топливом и даже самыми передовыми аккумуляторами создает сценарий, в котором Chevrolet Suburban массой 7200 фунтов может проехать 650 миль на баке с бензином, а полностью электрический Nissan Leaf, который весит вдвое меньше. , имеет радиус действия всего около 100 миль.

И хотя около 80 процентов автомобильных поездок американцев составляют менее 40 миль, исследования потребителей показали, что водители страдают от «беспокойства по поводу дальности». Им нужны автомобили, которые могут совершать длительные поездки, а также ездить на работу и выполнять поручения по городу.

Плотность энергии остается на уровне bête noire батарей в течение 100 лет. Всякий раз, когда появляется новая технология или конструкция, повышающая удельную энергию, страдает другой важный аспект производительности батареи — например, стабильность при высокой температуре или количество раз, когда она может быть разряжена и перезаряжена.И когда один из этих аспектов улучшается, страдает плотность энергии.

Литий-железо-фосфатная технология — хороший тому пример. Эти аккумуляторы от китайского производителя BYD широко используются как в электрических, так и в гибридных транспортных средствах на юге Китая. Они заряжаются быстрее, чем литий-ионные батареи, которые распространены в других электромобилях, таких как Leaf, но они менее энергоемкие.

Еще одним важным аспектом в конструкции батарей является то, сколько раз батареи можно заряжать и разряжать без потери их способности накапливать энергию.Никель-металлогидридные или NiMH аккумуляторы, которые уже более десяти лет являются «рабочей лошадкой» для гибридных автомобилей, включая гибрид Prius и Ford Escape, преуспевают в этой категории. Тед Дж. Миллер, который работает над передовыми аккумуляторными технологиями для Ford Motor Company, говорит, что Ford вытащил аккумуляторы из гибридов Escape, используемых на 260000 миль службы такси в Сан-Франциско, и обнаружил, что у них все еще есть 85 процентов их первоначальной мощности . Такая долговечность является преимуществом, но для чисто электрических транспортных средств никель-металлгидридные батареи намного тяжелее при том же количестве энергии, которое хранит литий-ионная батарея; дополнительный вес снижает запас хода автомобиля.Никель-металл-гидридные батареи также токсичны, поэтому не выбрасывайте их в мусорное ведро, когда у них заканчивается сок — их нужно утилизировать. А поскольку в будущем никель может оказаться более дефицитным, чем литий, эти батареи могут стать более дорогими.

Литий-ионные полимерные батареи

имеют немного более высокую плотность энергии, чем обычные литий-ионные версии — прототип автомобиля Audi прошел 372 мили на одной зарядке — но их нельзя заряжать и разряжать столько раз, что у них меньший срок службы.

Стоит помнить, что, несмотря на эти ограничения, батареи, предназначенные для питания автомобилей, прошли долгий путь за относительно короткий период времени — всего 40 лет назад батарея с удельной энергией вдвое меньше тех, что используются в современных гибридах и электромобилях. считалось экзотической мечтой — и они обязательно улучшатся.«Мы видим четкий путь к удвоению емкости аккумуляторов», — говорит Миллер из Ford. «Это без кардинального изменения технологии, но улучшения процесса, чтобы у нас были высококачественные автомобильные аккумуляторы с таким же энергосодержанием, как сегодня в портативных устройствах».

Такой аккумулятор для полностью электрических транспортных средств изменит транспорт, сделав его более безопасным для климата. На транспорт приходится около 27 процентов выбросов парниковых газов в США и около 14 процентов мировых выбросов.Девяносто пять процентов легковых автомобилей в США работают на бензине. Если бы эти легковые и грузовые автомобили можно было заменить электромобилями, это значительно уменьшило бы загрязнение, даже если электричество по-прежнему будет поступать в основном из угля, как выяснило министерство энергетики. Это связано с тем, что двигатели внутреннего сгорания настолько неэффективны, что они теряют до 80 процентов энергии своего топлива на тепло, в то время как электродвигатели тратят почти всю свою энергию на движение транспортного средства.

Батареи также могут сыграть роль в изменении источника нашей электроэнергии, сохраняя энергию, произведенную из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце.Поскольку коммунальные предприятия увеличили процент электроэнергии, производимой из этих источников, руководящим принципом было то, что электростанции, работающие на природном газе, были бы необходимы для удовлетворения спроса, когда ветряные турбины и фотоэлектрические элементы не производят. Если бы избыточная возобновляемая энергия, производимая при низком спросе, могла быть передана в батарею, сохранена без значительных потерь и быстро истощена при повышении спроса — и если бы система была достаточно дешевой — это устранило бы потребность в возобновляемых источниках энергии как для угольных электростанций. заменить, и газовые установки, которые считаются необходимыми для использования энергии ветра и солнца.

«Аккумуляторы большого объема, способные сдвигать энергию во времени, меняют правила игры», — говорит Питер Ротштейн, президент Совета по чистой энергии Новой Англии.

Батареи, накапливающие энергию для сети, имеют другие требования, чем те, которые используются в автомобилях, потому что для транспортных средств требуются относительно компактные батареи, которые могут передавать свою энергию почти мгновенно. Таким образом, технологии, которые не подходят для питания электромобилей, могут отлично хранить энергию для сети.

Литий-воздушные батареи

— относительно новая технология, которая вызвала большой интерес, — могут иметь большую плотность энергии, чем существующие литиевые батареи, но они обеспечивают гораздо меньше энергии, необходимой для разгона автомобиля, — говорит Миллер из Ford. «Если вам требуется мощность в 120 киловатт, при использовании литиево-воздушной батареи вам может потребоваться от 80 до 100 киловатт-часов энергии батареи, чтобы удовлетворить это требование», — объясняет Миллер. «Это очень громоздкая, очень большая батарея». Это не будет хорошо работать в автомобиле — для сравнения, Ford Focus EV потребляет чуть более 100 киловатт энергии с батареей на 23 киловатт-часа — но это может быть, когда он находится рядом с ветряной электростанцией.

Ванадиевые проточные батареи, еще одна многообещающая разработка, также обладают высокой плотностью энергии и малым временем разряда, что делает их идеальными для хранения. Это приложение, которое им предлагает Рон Макдональд, генеральный директор American Vanadium. «Есть много хороших вариантов хранения, но у каждого есть проблема», — признает Макдональд. «Нашей проблемой всегда была начальная стоимость, потому что мы дороже». Однако батарея с потоком ванадия может прослужить 20 лет, «поэтому мы уступаем большинству других, если смотреть на стоимость в течение срока службы батареи», — говорит он.

Но развитие так называемой «интеллектуальной» сети, в которой будут использоваться передовые алгоритмы и коммуникационные технологии для быстрого реагирования на приливы и отливы энергоснабжения и потребительского спроса, и распределенное хранилище, возможно, сделали более энергоемкие батареи менее востребованными. чем думали эксперты в прошлом. Имея десятки тысяч маленьких батарей в автомобилях, на светофорах и в других местах по всему городу, электроэнергетическая компания теоретически может потреблять энергию от этих батарей в периоды высокого спроса и возвращать энергию потребителям через несколько часов.

Коммунальные предприятия также могут пытаться изменить, когда и как люди используют энергию, взимая непомерную плату за покупку электроэнергии сверх определенного уровня в периоды высокого спроса. Клиенты не будут поощрять чрезмерную нагрузку на систему, например, при эксплуатации крупной бытовой техники или зарядке электромобилей в это время. Подобно батареям, такая практика сгладит кривую потребностей в производстве электроэнергии, возложенных на коммунальное предприятие.

«Реагирование на спрос будет играть такую ​​же важную роль, как и хранение», — говорит Рэнди Ховард, директор по планированию и развитию энергосистем Департамента водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса.

Тем не менее, Ховард хотел бы, чтобы батарея принесла коммунальным предприятиям такой же прогресс, который наблюдали производители нефти и газа. «Мы все надеемся, что в какой-то момент произойдет технологический скачок в производстве аккумуляторов, но этого еще не произошло», — говорит Ховард. «Мы ищем наш гидроразрыв в мире аккумуляторов».

Илон Маск: к ​​2024 году плотность энергии аккумулятора увеличится на 50 процентов

(Фото Дарио на Unsplash)

У Tesla в прошлом месяце были хорошие новости после того, как Panasonic удалось улучшить плотность энергии своих 2170 литий-ионных элементов.Это привело к увеличению дальности полета как для Model 3, так и для Model Y. Однако через четыре года ожидается, что этот прирост будет на 50 процентов выше.

Как сообщает Reuters, Маск намекнул на 50-процентное улучшение плотности энергии в своем твите в понедельник. Он отвечал на твит Сэма Коруса, аналитика ARK Investment Management LLC, который спросил, почему Маск был взволнован электрическим реактивным двигателем, хотя электрический полет требует удельной плотности энергии 400 Вт · ч / кг. Маск ответил, заявив: «400 Втч / кг с длительным сроком службы , произведенные в больших количествах (а не только в лаборатории), не за горами.Вероятно, от 3 до 4 лет ».

Твитнуть

Если он прав, то мы увидим, что в 2024 году появятся аккумуляторы на 400 Втч, что откроет потенциал для электрических реактивных двигателей, но также значительно расширит диапазон электромобилей Tesla. Прямо сейчас Teslas использует батареи на 260 Втч и имеет запас хода 330-400 миль. К 2024 году это улучшение плотности предполагает, что у них будет запас хода в 500-600 миль, и это без учета дальнейшей оптимизации работы электромобилей или снижения веса.

рекомендовано нашими редакторами

Tesla намерена провести День батареи в сентябре.22, после чего мы должны больше узнать о том, как компания и ее партнеры по аккумуляторным батареям, включая Panasonic и Contemporary Amperex Technology Ltd (CATL), намерены улучшить характеристики аккумуляторов в течение следующих нескольких лет. Еще в июне CATL заявила, что у нее есть аккумулятор для электромобиля, рассчитанный на пробег более миллиона миль, «готовый к производству». Panasonic также надеется улучшить свою батарею 2170 в течение следующих пяти лет и увеличить плотность еще на 20 процентов.

Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки.Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.

Volvo Cars будут работать с Northvolt для повышения плотности энергии в аккумуляторных элементах до 50% по сравнению с сегодняшним днем ​​в ближайшей перспективе; ищу 1000 Втч / л в этом десятилетии

Volvo Cars стремительно превращается в компанию, производящую полностью электрические автомобили, и приближает разработку и производство технологий аккумуляторных элементов к дому и стремится адаптировать свои будущие аккумуляторы к потребностям своих клиентов: больший запас хода и меньшее время зарядки.

Это будет сделано за счет совершенствования технологии литий-ионных аккумуляторов в своем следующем поколении электромобилей, начиная с первого внедорожника компании на базе полностью новой технологии, основанной только на электричестве.

К середине десятилетия, когда Volvo Cars представит свое третье поколение электромобилей, Volvo Cars планирует еще больше расширить диапазон и интегрировать аккумуляторную батарею в пол автомобиля, используя структуру ячеек для обеспечения общей жесткости автомобиля и повышения эффективности.

В ближайшем будущем Volvo Cars планирует сотрудничать с Northvolt для увеличения плотности энергии в своих аккумуляторных элементах до 50% по сравнению с тем, что присутствует на рынке сегодня. Позже в этом десятилетии Volvo Cars также стремится преодолеть рубеж плотности энергии в 1000 Вт · ч / л, чтобы достичь реальной дальности пробега в 1000 км (621 миля).

Ожидается, что текущее время зарядки сократится почти вдвое к середине десятилетия благодаря более совершенным технологиям аккумуляторов и постоянным улучшениям программного обеспечения и технологии быстрой зарядки.

Упростив конструкцию и интеграцию наших аккумуляторных элементов, мы можем уменьшить вес и максимально увеличить пространство, что позволяет значительно улучшить емкость аккумулятора, дальность действия и время зарядки.

— Хенрик Грин, технический директор

По мере того, как Volvo Cars стремится стать компанией, полностью производящей электромобили, одновременно возрастает важность экологичности. Хотя в ближайшее десятилетие компания будет увеличивать потребление энергии аккумуляторными батареями в своих автомобилях, она также будет работать над постоянным сокращением их воздействия на углерод.

Аккумуляторные элементы от Volvo Cars, запланированного в сотрудничестве с Northvolt, —

производятся с использованием 100% возобновляемых источников энергии, и вместе с другими поставщиками аккумуляторов компания планирует сделать то же самое к 2025 году.

Volvo Cars разработала четкую стратегию по дальнейшему снижению углеродного воздействия аккумуляторов за счет более эффективного использования содержащихся в них ценных материалов. Везде, где это возможно, он намеревается реконструировать или повторно использовать батареи, а также исследует потенциальные вторичные применения, такие как накопление энергии.

Там, где это возможно, батареи, срок службы которых подошел к концу, будут перерабатываться в авторизованных перерабатывающих предприятиях, которые могут предложить переработку критически важных материалов с обратной связью для использования в будущих батареях. Планируемое партнерство Volvo Car Group с Northvolt также увеличивает возможность использования уже существующих операций по переработке отходов.

Volvo Cars также продолжит уделять внимание ответственному поиску аккумуляторов, в том числе за счет более широкого использования технологии блокчейн.За счет более тесного сотрудничества со своими партнерами и поставщиками Volvo Cars еще больше усилит свою ответственную работу с поставщиками.

Уже с преемником XC90 компания предложит двунаправленную зарядку, позволяющую клиентам выгружать избыточную электроэнергию из автомобильного аккумулятора в электросеть. Это означает, что водители электромобилей Volvo могут подавать электроэнергию в сеть, когда цены и выбросы CO 2 , связанные с производством электроэнергии, достигают своего дневного пика, и заряжать свой автомобиль, когда выбросы падают.

Дорожная карта электрификации Volvo Cars твердо ориентирована на вертикальную интеграцию, включая внутреннее проектирование, разработку и производство аккумуляторов, электромоторов и соответствующего программного обеспечения в сотрудничестве со стратегическими партнерами. Цель состоит в том, чтобы достичь максимального синергизма и эффективности во всей цепочке поставок аккумуляторов.

Внутри аккумуляторов, питающих ваш автомобиль, телефон и многое другое

Батареи завоевали современный мир, не сильно изменившись.

Смартфон, для сравнения, имеет гораздо меньше общего с предшествующими ему мэйнфреймами. То же самое касается Tesla Model 3 и Ford Model T. Но литий-ионная технология, используемая в сегодняшних батареях, выдержала десятилетия экспоненциального роста — переход от гаджетов к электромобилям и даже порождение нескольких миллиардеров на этом пути — без серьезных изменений в его структура с тех пор, как Sony впервые коммерциализировала технологию в 1991 году.

Это не потому, что химики не пробовали.Просто разработка новых материалов, отвечающих промышленным стандартам, — очень сложная проблема.

Все батареи состоят из четырех компонентов: двух электродов (анода и катода), жидкого электролита, который помогает ионам перемещаться между электродами, и разделителя, предотвращающего прямой контакт электродов друг с другом и предотвращающего возгорание. Когда батарея заряжена, ионы текут от катода к аноду. Когда он разряжается, ионы меняют курс.

По мере того, как мир движется к быстрому сокращению выбросов парниковых газов, продолжается гонка за то, чтобы подключить к еще более мощным батареям больше вещей: электросети, грузовики, корабли и даже самолеты.Внутреннее пространство этой важнейшей технологии, наконец, готово к кардинальным изменениям, и ряд скрытых стартапов обещает прорывы. QuantumScape Corp. утверждает, что создала новый материал для аккумуляторов, который позволил бы электромобилям путешествовать дальше и заряжаться намного быстрее — и в результате стартап имеет оценку, которая в последние недели колеблется от 13 до 20 миллиардов долларов, даже без каких-либо доходов от продаж. достопримечательность. Его конкуренты, в том числе такие гиганты, как Samsung и Panasonic, также гонятся за батареями следующего поколения.

Прежде чем мы перейдем к аккумуляторному будущему, важно понять физическую эволюцию современной литий-ионной технологии. Миллиарды людей используют телефоны с более быстрой подзарядкой и автомобили с большей дальностью действия, но немногие из нас могут объяснить, что стоит за этими улучшениями. Это история хитростей: небольшая эффективность производства, небольшие улучшения в материалах и небольшой прирост производительности.

Батарея оценивается по тому, сколько энергии она заряжает. Этот ключевой фактор тесно связан со скоростью зарядки аккумулятора, количеством циклов заряда-разряда, которое он может выдержать, и безопасностью.Повышенная плотность энергии также может сделать его более подверженным возгоранию. Более высокая скорость перезарядки может привести к сокращению жизненных циклов.

В конечном счете, цена царит безраздельно. Это определяется тем, сколько энергии может хранить батарея, материалами, из которых она изготовлена, и толщиной электродного покрытия, которое можно нанести без ущерба для характеристик. Чем ниже стоимость, тем дешевле электромобиль.

За последнее десятилетие небольшие разработки привели к снижению стоимости литий-ионных батарей более чем на 90%.С учетом будущих разработок исследовательская группа BloombergNEF в области экологически чистой энергии ожидает, что в следующем десятилетии затраты снизятся вдвое. Электромобили уже сейчас конкурентоспособны во многих странах, если учесть затраты на топливо в течение срока службы автомобиля, но по мере дальнейшего снижения стоимости аккумуляторов даже ориентировочная цена электромобилей будет дешевле, чем цена альтернативы с бензиновым двигателем.

Возвращаясь к началу, литий-ионный аккумулятор был получен в исследовательской лаборатории Exxon еще в 1970-х годах. Металлический литий, из которого сделан анод батареи, продолжал вызывать пожары, что привело к тому, что Exxon отказалась от этой идеи.Академический интерес продолжался, и ученые из разных частей мира разрабатывали более безопасные материалы.

Американский ученый Джон Гуденаф обнаружил, что катоды, полностью сделанные из кобальта, более безопасны и хранят больше энергии. Это открытие принесло ему Нобелевскую премию по химии в 2019 году. Затем марокканский ученый Рашид Язами обнаружил, что использование графита, формы углерода, в качестве анода сделало литий-ионную батарею намного более стабильной и, таким образом, помогло ей прослужить дольше. Наконец, Кейдзабуро Тозава, глава аккумуляторного подразделения Sony в 1990-х годах, объединил все эти изобретения, чтобы создать первую коммерческую литий-ионную батарею.

Несмотря на то, что кобальт — дорогой металл, он оставался доступным для использования в небольших батареях ранних ноутбуков и мобильных телефонов. Но как только литий-ионные батареи начали использоваться в электромобилях, химики стали искать более дешевые металлы, такие как никель, марганец и даже железо.

Альтернативные металлы требуют тщательной оценки. Если дешевый металл означает непропорционально худшую производительность батареи, этого не произойдет. Благодаря миллионам экспериментов на рынке стали доминировать три типа катодов: оксиды никель-марганца-кобальта (NMC), оксиды никель-кобальта-алюминия (NCA) и фосфат лития-железа (LFP).

Давайте заглянем внутрь черного ящика, который представляет собой батарею, чтобы понять, как мы сюда попали и что будет дальше.

Сокращение выбросов кобальта с помощью NMC

Одной из первых альтернатив кобальту было использование никеля и марганца, которые превышали способность кобальта накапливать ионы лития. Но полностью потерять кобальт было невозможно. Химики узнали, что кобальт играет роль учителя в школе, дисциплинируя непослушные ионы лития во время их движения и гарантируя, что батарея продержится большее количество циклов заряда-разряда.

За несколько лет исследований химикам удалось увеличить толщину материала анода и катода, которые являются энергоносителями в батарее, по сравнению с другими деталями. Методом проб и ошибок они также нашли смесь, в которой можно было бы использовать меньше кобальта и больше никеля. Все это помогает накапливать больше ионов лития на единицу объема и массы, что помогает увеличить удельную энергию батареи. Это, в свою очередь, увеличивает запас хода автомобиля и снижает его ориентировочную цену.

Алюминий приходит с Tesla NCA

Вместо марганца Tesla и ее партнер по производству аккумуляторов Panasonic обнаружили, что алюминий также может выполнять эту работу. В то время это считалось более рискованным делом, чем химия NMC, но ставка окупилась для Tesla. NCA также был дешевле, чем NMC, потому что это еще больше снизило использование кобальта. Химия стала основой автомобилей Tesla, которые часто могут похвастаться превосходными характеристиками по сравнению с другими электромобилями.

Химики

Tesla также обнаружили, что добавление небольшого количества оксида кремния, например, перца в макароны, помогает уменьшить количество графита, необходимое для хранения того же количества ионов лития.Это помогло уменьшить вес батареи без ущерба для производительности и снизить ее стоимость. Модель 3 была выпущена с этим новым химическим составом и помогла Tesla создать самый доступный автомобиль на сегодняшний день.

Нет необходимости в кобальте с LFP

Конечная цель катодных материалов нынешнего поколения — полностью отказаться от использования кобальта. Первой попыткой этого было развитие химии LFP, которая сделала использование железа доступным по очень низким ценам. Батарея хорошо себя показала по большинству показателей, но она не могла хранить столько ионов лития, сколько могли бы иметь катоды с высоким содержанием кобальта.

Однако экономическая выгода была достаточно большой, чтобы батареи LFP нашли применение в дешевых электромобилях, таких как такси, и в электрических автобусах, которым требовались аккумуляторные блоки гораздо большего размера. Поскольку автобусы нуждаются в гораздо более крупных аккумуляторных батареях, а такси должно быть как можно более дешевым, это помогло сделать самый дешевый литий-ионный аккумулятор лучшим кандидатом для другого сегмента рынка электромобилей.

Более десяти лет работы помогли LFP-батареям улучшить характеристики, хотя они по-прежнему уступают химическим составам катодов на основе кобальта по плотности энергии.Основным преимуществом стало создание стабильной батареи с более толстыми материалами электродов. В сложной химической смеси, которая представляет собой батарею, небольшое увеличение толщины — немалый подвиг.

В будущее твердотельных накопителей

Конечная цель анода в литий-ионной батарее — использовать металлический литий. Поиски по созданию этого материала привели к плачевным результатам. Металлический литий нестабилен и склонен к возгоранию. Внутри аккумулятора при зарядке и разрядке он также имеет тенденцию образовывать тонкие нити, называемые дендритами, которые могут прорезать сепаратор и контактировать с катодом.Это вызывает короткое замыкание, а затем возгорание. Пожары аккумуляторных батарей потушить гораздо труднее, чем возгорания двигателей внутреннего сгорания.

Химики-разработчики аккумуляторов десятилетиями пытались решить проблему дендритов. Одной из многообещающих попыток является использование твердого электролита для замены жидкости в системе и подавления образования дендритов. Эта технология получила новое название: твердотельный аккумулятор. Если твердотельные аккумуляторы появятся на рынке во второй половине этого десятилетия, как и ожидалось, они, вероятно, будут представлять собой большой скачок в производительности аккумуляторов, увеличивая диапазон электромобилей на 50% и сокращая время зарядки до 15. минут.

Поскольку металлический литий выглядит как многообещающий анодный материал, химики-химики снова ищут новые катодные материалы. Ожидается, что эти новые материалы, не содержащие кобальта, еще больше повысят плотность энергии, что может сделать батареи достаточно легкими для питания электрических самолетов. Литий-ионные аккумуляторы прошли долгий путь от лабораторий Exxon до переворота в автомобильной промышленности. И тем не менее, для мира это только начало использования потенциала этой экологически чистой технологии.

Исправление: В статье ранее говорилось, что Гуденаф был британцем. Он американец, но получил Нобелевскую премию в Оксфордском университете в Великобритании.

Автомобильный аккумулятор — обзор

Сильноточная схема

Сильноточная постоянная подача +12 В подается от автомобильного аккумулятора на P1 батареи. блок сплит-заряда. Реле RL1 и RL2 переключают питание на выходы вспомогательной батареи и холодильника, P2 и P3 соответственно — присутствие RL3 можно игнорировать, по крайней мере, на время.RL1 и RL2 переключаются с помощью простой диодной матрицы, состоящей из D4, D5, D7 и D11. Эти диоды позволяют переключать реле по отдельности или оба вместе. D8 и D12 служат для остановки потенциально опасных скачков высокого напряжения, создаваемых катушками реле при их обесточивании.

Обычно управляющий вход TB1–2 подключается к выходу индикатора заряда автомобильного генератора. Этот выходной сигнал повышается с почти 0 В при остановленном двигателе до (номинально) +13.8 В, когда двигатель работает и генератор подает питание на электрическую систему автомобиля.

Если доступ к выходу предупреждения о заряде затруднен, вход управления может быть запитан от цепи, которая становится под напряжением при включении цепи зажигания.

Когда на управляющем входе высокий уровень, диоды D5 и D7 проводят ток, каждый из которых подает питание на катушки RL1 и RL2, вызывая их включение. Затем +12 В подается на выход вспомогательной батареи через FS1 и D1, а на выход холодильника через FS2.D1, сильноточный двойной выпрямительный диод Шоттки, гарантирует, что вспомогательная батарея не может разрядиться путем обратного питания электрической системы автомобиля .

Может потребоваться подавать питание на выходы вспомогательной батареи или холодильника в то время, когда двигатель не работает. Это было бы желательно при кратковременной остановке автомобиля (на СТО и т. Д.) Для поддержания подачи в холодильник. В качестве альтернативы, выходы могут использоваться для питания других аксессуаров 12 В (переносной прожектор +12 В и т. Д.).). Такому использованию способствуют входы блокировки A и B, TB1-1 и TB1-3 соответственно. Вход коррекции A, когда он установлен на +12 В, включает RL1 через D4 и подает питание на выход вспомогательной батареи. Аналогичным образом, вход блокировки B при переключении на +12 В включает RL2 через D11 и подает питание на выход холодильника. Следует позаботиться о том, чтобы аккумулятор автомобиля не разряжался до такого уровня, чтобы не было достаточного заряда для перезапуска двигателя. Время для этого зависит от потребляемого тока и емкости аккумулятора.

Индикация того, что мощность достигает желаемого уровня, отображается с помощью зеленых светодиодов, подключенных к TB3-1 (выход состояния питания вспомогательной батареи) и TB4-1 (выход состояния питания холодильника). TB3-2 и TB4-2 обеспечивают обратные соединения 0 В / шасси для светодиодов. R1 и R2 служат для ограничения тока светодиода примерно до 20 мА.

RL3, который до сих пор игнорировался, позволяет подавать питание от вспомогательной батареи на выход холодильника, когда двигатель не работает.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *