Можно ли в аккумулятор добавлять электролит: Почему нельзя доливать в аккумулятор электролит.

Содержание

Когда нужно добавлять электролит в аккумулятор?

В аккумулятор доливают электролит, если падение его уровня вызвано повреждением корпуса, либо вытеканием при наклоне. В аккумулятор доливают дистиллированную воду в тех случаях, когда произошло ее выкипание (испарение), т. к. выкипает именно вода, а не серная кислота.

Можно ли заливать в аккумулятор электролит?

Наш ответ – нет. Никогда не добавляйте какой-либо электролит в свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор. Если вы обнаружили низкий уровень электролита в своем АКБ, вам следует добавить только чистую воду. И только при некоторых, очень специфических обстоятельствах, в батарею можно добавить серную кислоту.

Когда нужно доливать дистиллированную воду в аккумулятор?

Воду нужно доливать во время заряда батареи, либо в только что заряженный аккумулятор, как и рекомендуют производители, которые делают в своих батареях отверстия для долива. Уровень электролита достаточен, если он выше верха пластин на 1 см. Очень опасны «сухие» пластины, края которых выше уровня электролита.

Почему нельзя доливать электролит в аккумулятор?

При очередном уравнительном или контрольном разряде у элементов аккумулятора в который доливали электролит, плотность раствора серной кислоты обычно оказывается значительно выше, чем у тех в которые его не доливали. Наличие излишнего количества серы может привести к разрушению пластин в аккумуляторных батареях.

Какую жидкость нужно заливать в аккумулятор?

Электролит представляет собой жидкость состоящую из серной кислоты и дистиллированной воды. В некоторых ситуациях уровень электролита в аккумуляторе падает и требуется его нормализовать. В зависимости от причин снижения уровня в батарею доливают либо электролит, либо дистиллированную воду.

Можно ли добавить электролит в аккумулятор и не заряжать?

Если где-то электролита не хватает, то его количество можно компенсировать дистиллированной водой. Убедитесь, что электролит имеет прозрачный цвет. Если это не так или в нём плавают какие-то хлопья, то заряжать такой аккумулятор нельзя.

Сколько должно быть дистиллированной воды в аккумуляторе?

Уровень электролита должен быть выше «язычка» на 5 мм. Если никаких отметок в банке нет – доливайте дистиллированную воду так, чтобы уровень электролита был выше свинцовых пластин на 10-15 мм.

Для чего нужна дистиллированная вода в аккумуляторе?

Дистиллированная вода в аккумуляторе – это обязательная часть электрохимической жидкости, попросту электролита, которая выполняет очень важную роль, а именно создает состав нужной плотности и свойств. Если не было бы воды в составе, то аккумулятор не работал, так как нужно.

Можно ли доливать дистиллированную воду в AGM аккумулятор?

Как GEL, так и AGM аккумуляторы являются необслуживаемыми. Речь идет об отсутствии необходимости доливать дистиллированную воду в связи с протеканием процесса рекомбинации.

Как правильно залить Сухозаряженный аккумулятор?

Как правильно зарядить сухозаряженный аккумулятор

  1. в соответствии с полярностью подсоедините зарядное устройство;
  2. подключите оборудование к сети;
  3. ток заряда должен равняться 10% от ёмкости батареи;
  4. заряжайте АКБ около 5 часов;
  5. если за это время напряжение не стало 12,5 вольта, уменьшите ток и продолжите зарядку.

Как правильно разбавлять электролит?

Электролит готовится исходя из климатических условий местности. Для районов с умеренным климатом плотность электролиты должна быть — 1,28 г/см, т. е. для его изготовления вам нужно смешать компоненты в пропорции 0,36 л серной кислоты на 1 л дистиллированной воды.

Какой плотности электролит заливать в аккумулятор?

Плотность электролита после зарядки должна быть 1.27+/-0,01 г/куб. см, напряжение на клеммах не ниже 12,6 вольт.

Что будет если долить в аккумулятор электролит?

Снижается уровень электролита, повышается его плотность. Если долить до нормального уровня электролит, а не дистиллированную воду, аккумулятор очень быстро приходит в негодность. … Если хотя бы очень небольшая часть загрязняющих веществ попадает в электролит — аккумулятор обречен.

Можно ли в аккумулятор доливать кислоту?

Наш ответ – нет. Никогда не добавляйте какой-либо электролит в свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор. Если вы обнаружили низкий уровень электролита в своем АКБ, вам следует добавить только чистую воду. И только при некоторых, очень специфических обстоятельствах, в батарею можно добавить серную кислоту.

Чем можно заменить дистиллированную воду в аккумулятор?

Что можно заливать вместо дистиллированной воды в аккумулятор?

  • Дождевая вода представляет собой конденсат. …
  • Такого же происхождения и состава растаявший снег, не соприкасавшийся с поверхностями. …
  • Можно в рабочую смесь добавлять конденсат с радиаторов кондиционера.

Когда надо доливать электролит в АКБ и как это сделать?

Можно ли доливать электролит в аккумулятор при низкой плотности, или же работоспособность АКБ уже не восстановить? Ответ на этот вопрос зависит от возраста аккумулятора и показателей ареометра при проверке. Если аккумулятор достаточно старый…

Из чего состоит аккумулятор

Аккумуляторная батарея в автомобиле отвечает за запуск двигателя, исправную работу всей электрики автомобиля, а также «сглаживает» скачки напряжения. Внутри корпуса она представляет собой 6 последовательно соединённых элементов, состоящих из положительных и отрицательных токопроводящих пластин. Эти элементы залиты электролитом, взаимодействие с которым и обеспечивает результат работы.

Сама же жидкость состоит из дистиллированной воды и кислоты, смешанной в определённой пропорции. Нормы пропорций изменяются в зависимости от необходимой плотности смеси, а нормы плотности смеси, в свою очередь, зависят от температурных и климатических особенностей местности использования автомобиля.

Для чего нужен аккумулятор

Под аккумуляторной батареей принято понимать специальный механизм, который используется для запуска двигателя и электроснабжения различных устройств в автомобиле. С помощью АКБ можно оптимизировать пики напряжения, которые возникают при запуске двигателя транспортного средства.

Основное назначение аккумулятора — это подача напряжения на свечи зажигания при заведении двигателя. В последующем батарея аккумулирует заряд, полученный от генератора.

На сегодняшний день существуют различные типы аккумуляторов, которые могут использовать в качестве электролита соляную кислоту и гелиевую субстанцию. Гелий увеличивает срок службы батареи, которая отличается лучшими характеристиками, в особенности при отрицательных температурах.

Наибольшей популярностью сегодня пользуются модели автомобильных аккумуляторов с жидким электролитом, которые одновременно сочетают простоту конструкции, функциональность и доступную стоимость.

Нужно лишь определиться с тем, можно ли добавлять электролит в аккумуляторную батарею или нужно заливать исключительно дистиллят.

Дистиллированная вода или электролит

Если самостоятельно изучить техническую литературу, то можно без особого труда понять, что во время работы аккумулятора из него испаряется некая часть жидкости, благодаря чему снижается уровень электролита над пластинами, а плотность кислоты в несколько раз увеличивается.

Поэтому можно сделать вывод, что

недостаточный уровень электролита в батарее при её ежедневной эксплуатации оказывает значительное влияние на состояние пластин и скоропостижно снижает срок годности. Только при постоянной поддержке необходимого уровня кислоты уменьшается негативное действие повышенной плотности на аккумуляторную батарею.

Многие опытные механики знают о том, когда можно добавить электролит в аккумулятор, но чаще всего они заливают туда дистиллированную воду, ведь кислота не имеет свойства испаряться при кипении, поэтому из аккумулятора выходит наружу лишь кислород с водородом.

Важно помнить о том, что если в аккумуляторе мало электролита из-за его потери, например, разлился при открытых крышках, то именно

в этом случае можно смело заливать его в горловины.

А также бывает, что проводя проверку плотности во всех отсеках аккумулятора, замечается её пониженное значение. Из этого можно с полной уверенностью сделать вывод о том, что произошла частичная сульфатация батареи. Когда количество электролита становится меньше за счёт кристаллизации серы на пластинах, то в этой ситуации аккумулятору просто необходимо срочное восстановление.

Почему нельзя доливать электролит в аккумулятор

Вы замерили уровень в банках аккумулятора, он ниже нормы? Это значит, что часть воды испарилась. Если это обслуживаемый аккумулятор, нужно замерить уровень в каждой банке и долить электролит до нормы водой. В необслуживаемом АКБ сквозь стенки видно зеркало залива.

Упал уровень, значит в растворе мало воды и высокая плотность. Добавленный электролит повысит уровень, но плотность раствора останется высокой. Это пагубно для пластин АКБ, сокращается срок службы батареи. Поэтому следует электролит доводить до уровня, доливая дистиллированную воду.

Посмотрите видео о правилах замены электролита.

Немного теории

Норма плотности электролита в АКБ для средней полосы России — 1,25—1,30 г/см. куб. Идеально, если показатель равен 1,28г/куб. см. Если, например, батарея перемёрзла или закипела, то плотность электролита изменится в одну или другую сторону, что приведёт к той самой быстрой разрядке аккумулятора. В таком случае необходимо найти причину проблемы и устранить её.

В поисках главным помощником будет ареометр — специальный прибор, с помощью которого и определяется плотность электролита.

Ареометр, определяющий плотность электролита

Чтобы воспользоваться им, в первую очередь откручивают круглую заглушку с каждого из отсеков аккумулятора, опускают прибор в жидкость и смотрят получившиеся показания.

Важно проверить каждый из отсеков!

Стоит также помнить, что эти манипуляции проводятся на не работающем в момент проверки устройстве.

Ещё один момент — жидкость должна на 1–1,5см закрывать элементы батареи. Если уровень жидкости меньше, то её доливка срочно необходима.

В каких случаях доливать электролит в аккумулятор?

При проведении восстановительных мероприятий важно не нанести дополнительный вред аккумулятору. Ошибочная доливка электролита или воды может дополнительно нарушить электрохимический баланс и окончательно выведет из стоя элемент питания. Например, при сульфатации пластин происходит расход кислоты из раствора; для восполнения объема требуется заправка чистого электролита. При естественном испарении воды в банки необходимо заливать дистиллят, поскольку введение дополнительной серной кислоты вызовет ускоренную сульфатацию.

Необходимость пополнения запаса жидкости в аккумуляторе определяется по результатам замера уровня. Доливка чистого электролита возможна, если владелец точно знает объем утраченного вещества. В противном случае необходимо провести замер плотности раствора, что позволяет поддерживать оптимальную концентрацию серной кислоты.

Какой уход требуется АКБ

Обслуживание автомобильного аккумулятора не представляет особой сложности. Автовладельцу необходимо выполнять следующее:

  • Протирать батарею и осматривать корпус на предмет повреждений.
  • Зачищать наждачкой клеммы.
  • Доливать электролит и проверять его плотность.
  • Раз в год выполнять дополнительную подзарядку АКБ.

С таким простейшим сервисом справится каждый, даже начинающий автовладелец, который не имеет какого-либо серьезного понятия о правильности обслуживания аккумуляторов. Обеспечив такой правильный уход, можно быть полностью уверенным в своём автомобиле, который не подведет и заведётся даже в сильный мороз.

Подготовительные работы

Перед обслуживанием батареи следует изучить инструкцию, в которой полностью описано, как правильно доливать электролит в аккумулятор, а также важно прочитать инструкцию о зарядке.

Для того чтобы правильно долить электролит в аккумулятор, важно приготовить рабочее место, где будет проходить эта операция.

Также не стоит пренебрегать техникой безопасности:

  • Первое, что нужно сделать — это надеть на себя спецодежду, которая включает в себя комплект штанов, куртки, прорезиненых перчаток и защитные очки.
  • Поставить на верстак батарею и очистить её от различной грязи с помощью ветоши. Основное внимание нужно уделить плюсовому и минусовому контакту.
  • Проверить батарею мультиметром.
  • Аккуратно открыть крышки с помощью крестовой отвёртки.

Ближе к практике

Если с определением проблемы всё понятно, то назревает вопрос: что доливается в аккумулятор – вода или электролит? С ответом поможет результат измерений ареометром: если раствор слишком плотный, то долив воды решит проблему. Если же раствор обладает слишком низкой плотностью, то без электролита не обойтись.

Разберёмся с водой. Почему так важно доливать дистиллированную или, на крайний случай, талую воду? Дело в том, что в бутилированной воде или воде из крана содержатся примеси, которые при взаимодействии с электричеством будут давать как минимум осадок, а в худших случаях приведут к полной негодности АКБ. Поэтому необходима максимально очищенная вода.

Для долива воды понадобится обыкновенная воронка, последующая зарядка аккумулятора и повторная проверка плотности получившейся смеси.

Как сделать дистиллят дома

Наберите воду из под крана (можно взять воду для детей) в емкость и заморозьте. Все добавки осядут на дне и их можно убрать. Повторите процедуру до полного удаления металлов.

Какая вода должна применяться для доливки аккумуляторов? Желательно дистиллированная из магазина. Если это невозможно – подойдет такой метод.

Выбор дистиллята

Если заправить аккумулятор обычной водой (в том числе и собранной дождевой), активная масса пластин очень быстро придет в негодность. Чтобы продлить срок эксплуатации аккумулятора, используйте только качественную дистиллированную воду. Для проверки качества учитывайте простейшие характеристики дистиллята:

  • электропроводность. Дистиллированная вода, в отличие от обычной, не проводит электрический ток. Проверить воду можно путем измерения сопротивления с помощью мультиметра – у дистиллята оно будет равно бесконечности;
  • отсутствие следов после вскипания. Для теста капните воду на чистый лист А4 либо нагрейте ее на стеклянной поверхности/кусочке фольги. После испарения дистиллята на поверхности не должно остаться ореолов и пятен.
Видео:КАК ДОЛИВАТЬ ЭЛЕКТРОЛИТ ИЛИ ВОДУ В АККУМУЛЯТОР | ЧТО ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ

Необслуживаемый АКБ — на выброс

Встречаются аккумуляторные батареи в цельной оболочке — ни о каком обслуживании вроде долива жидкостей не может быть и речи. Или может?

Если такая батарея работает уже свыше четырёх лет, то, скорее всего, в негодность пришли уже сами пластины, и даже замена электролита не спасёт положения. Но «свежие» АКБ не так безнадёжны. Для выявления их внутреннего мира высверливаются небольшие отверстия в корпусе, через которые получится как выяснить плотность жидкости, так и произвести её замену.

Технология действий останется такой же, как и в случае с обслуживаемым аккумулятором, с той разницей, что в конце отверстия необходимо будет закрыть эпоксидным клеем или любым другим материалом, который хорошо подойдёт для пластика и не боится высоких температур.

Стоит также отметить, что у необслуживаемых аккумуляторов зачастую есть возможность визуально отслеживать уровень жидкости.

Соотношение электролита к воде

Чтобы получить 1 литр электролитической жидкости плотностью 1,27-1,28, следует смешать 0,772 л корректирующего электролита и 0,295 л дистиллированной воды. При нормальной эксплуатации испаряется только вода, поэтому доливать электролит вместо дистиллята нельзя. Чтобы не ошибиться с плотностью, обслуживание проводят только после полной зарядки аккумулятора.

Перелив воды, при котором плотность опускается на уровень 1,26, считается некритичным. При снижении этой границы уже необходимо откачать часть жидкости, довести плотность до заводской, долив корректирующий электролит.

Нужна ли зарядка после доливки

После доливки дистиллированной воды обязательно нужно заряжать аккумулятор. Это необходимо делать для правильного распределения электролитических свойств жидкости после доливки. Но перед этим нужно выждать не менее 3-х часов.

Для зарядки аккумулятора его нужно снять с автомобиля и подготовить: очистить клеммы от загрязнений и оксидной пленки, очистить корпус от грязи и снять пробки с каждой банки.

Как разобрать необслуживаемый аккумулятор чтобы долить электролит

В современных АКБ, таких как VARTA, под декоративной наклейкой можно увидеть 6 пластинок, плотно утопленных в корпус. Если подковырнуть кружок шилом, можно под ним обнаружить пробку резиновую. Тогда появится возможность отобрать пробу электролита, провести замер плотности, откорректировать состав. Если нет пробки – в каждой банке колется отверстие тонким шилом, а вода запускается из шприца, каплями.

Но если обнаружено, что в банках на пластинах белесые полосы – это сульфатация. Чтобы очистить полости, убрать осадок внизу, потребуется вскрыть крышку распиливанием.

Посмотрите видео, как долить электролит в необслуживаемый аккумулятор.

Долить электролит в гелевый аккумулятор

Необслуживаемый гелевый аккумулятор представляет тот же свинцовый аккумулятор, но электролит загустили, он находится в виде геля. С годами вследствие электрохимических паразитных реакций получается водород, выходящий из резинового вентиляционного клапана. Гель обезвоживается и уже неплотно прилегает к пластинам. Емкость АКБ уменьшается.

Долить воду в банки аккумулятора просто. Нужно снять наклейку на корпусе, снять колпачки-клапаны и закапать в каждую банку по 1,2 мл воды. Вода должна впитаться в желеобразную массу. Нужно время. Через полчаса, если вода выше поверхности пластин батареи – извлеките ее фильтром или шприцом.

Когда что-то идёт не так

Что обычно доливают в аккумулятор при понижении в нём уровня электролита? Всё зависит от плотности имеющейся жидкости, возможных вариантов всего два. При этом стоит понимать, по какой причине уровень понижается: возможно, происходит постоянное закипание электролита и из него выкипает вода? В таком случае нужно доливать дистиллированную воду и искать причину закипания.

Или же уровень электролита понизился потому, что АКБ перевернулся с неплотно закрученными шайбами и жидкость просто вылилась? Тогда однозначно необходимо долитие электролита.

В любом случае необходимо искать причины «неправильного» поведения жидкости. Если их вовремя не обнаружить и не устранить, то не исключены и возможные последствия — вплоть до произвольного нарушения целостности пластикового короба аккумулятора.

Важно помнить, что после полной смены электролита батарея не сможет служить верой и правдой очень долго — из-за контакта с воздухом повышается риск развития процессов коррозии на пластинах.

О многом может поведать и состояние сливаемого электролита: если в жидкости есть какие-то примеси, она имеет мутный или явно тёмный цвет, то не исключён факт того, что именно металлические элементы уже пришли в негодность и пластины разрушаются от времени эксплуатации. Конечно, замена электролита поможет и тут, но ненадолго. При этом может понадобиться и очистка самих пластин.

Меры предосторожности

Все действия с раствором серной кислоты и воды проводят в плотных резиновых перчатках. Не допускайте попадания электролита на оголенные участки кожи и слизистые оболочки. Помните о том, что раствор крайне агрессивен и к лакокрасочному покрытию автомобиля. При попадании на ЛКП обязательно промойте участки очистителем и большим количеством воды.

О промывке

Ранее мы отметили, что при замерах можно обнаружить непрозрачную жидкость. Это говорит о том, что в растворе имеются разрушенные частицы свинцовых пластин. Если производить восстановление АКБ, их нужно удалить в полной мере. Что заливать в аккумулятор? Для начала нужно использовать дистиллированную воду. Ею наполняем все поврежденные банки, закрываем крышку и тщательно перемешиваем. Не бойтесь переворачивать АКБ вверх ногами.

Так мы лучше очистим внутренности банки от грязи. После смешивания выливаем обратно всю грязь. Что заливать в аккумулятор далее? Еще раз используем воду. Как залить воду в аккумулятор, мы уже знаем. Если после повторного перемешивания она не поменяла цвет, значит, мы удалили всю грязь из пластин. Теперь можно смело заливать сюда электролит и мерить плотность. Путем корректировки уровня воды и электролита мы достигнем идеального значения в 1,28 грамма на кубический сантиметр.

Можно ли доливать в аккумулятор электролит. Характеристики электролита для автомобильных АКБ. Для проверки понадобятся.

Любой, даже начинающий автомобилист знает, что своевременное обслуживание автомобиля очень важно для комфортной его эксплуатации. Поэтому проверка основных его основных частей, приборов и датчиков перед поездкой — обязательный ритуал водителя. Также важное условие — периодический осмотр и ремонт ТС квалифицированными мастерами на станциях Но многие автовладельцы в процессе увеличения своего водительского стажа начинают самостоятельно разбираться в основных частях и механизмах своего транспортного средства. Поэтому в большинстве случаев способны осуществить ремонт и обслуживание его устройств самостоятельно.

Для подключения батареи сначала подключите положительный вывод, а затем отрицательный и отсоедините его, сначала снимите отрицательную клемму, а затем положительную клемму. Чтобы батареи были в идеальном состоянии, необходимо сделать следующее. Если уровень электролита низкий, добавляется дистиллированная вода, природная вода не должна использоваться, поскольку она образует примеси, которые могут разъедать пластины среди других вредных веществ.

Аккумулятор никогда не должен быть заполнен кислотой. Проверьте уровень электролита и не переполняйте его, когда это необходимо. Респираторы в заглушках должны быть чистыми. Терминалы следует периодически очищать и смазывать вазелином. Аккумулятор должен быть надежно закреплен для предотвращения чрезмерного удара и вибрации.

К таким основным частям в ТС стоит отнести аккумулятор. При нормальном раскладе такая батарея заряжается во время работы автомобиля. Но нередки случаи, когда при неисправности других устройств в машине его необходимо заряжать при помощи специального устройства. Такие условия эксплуатации влияют на быстрый износ устройства. К тому же время от времени его необходимо заправлять. Многие часто путаются, что доливать в аккумулятор: воду или электролит. Какие функции выполняет это устройство, как определить в нем уровень, как и чем правильно заправить, разберемся в этой статье.

Никогда не оставляйте инструменты на батарее. Если вы хотите некоторое время хранить аккумулятор, он должен быть полностью заряжен. Могут быть установлены три типа неисправностей. Они поступают из электрической системы и вызваны неправильной работой аккумулятора. Это вызывает перегрузки, которые требуют частого полива. Средством защиты был бы ремонт схемы нагрузки, вызванный ее неисправностью. Кроме того, внешняя ошибка при низкой нагрузке, решением этой проблемы будет проверка соединений. Наконец, если батарея не может двигаться, двигатель стартера должен быть заменен, так как он не может поддерживать нормальную нагрузку в нем.

Понятие аккумулятора

Это специальный механизм, который используется в транспортном средстве непосредственно для его запуска и дальнейшей работы. Кроме этого, такое устройство призвано оптимизировать работу пиков напряжения в момент запуска транспортного средства.

Понятие электролита

Для эффективной работоспособности аккумулятора обязательно используется электролит. Он представляет собой раствор соляной кислоты и дистиллированной воды. Здесь не должны использоваться сторонние примеси. В противном случае это изменит его плотность. Для правильной работоспособности важен также и уровень электролита в аккумуляторе. Если он будет ниже положенной нормы, то в дальнейшем это неизбежно приведет к нестабильной работе вспомогательного источника электроэнергии транспортного средства, и владелец не сможет нормально завести машину. При этом высохнут внутренние пластинки, а мощность батареи значительно снизится. Также не стоит превышать достаточный уровень жидкости в системе. В противном случае в дальнейшем это приведет к полной или частичной поломке этого механизма. Батарея станет быстрее разряжаться. Поэтому уровень электролита в аккумуляторе обязательно должен быть стабильным. Это позволит обеспечить нормальную работу транспортного средства.

Чистая механика: это перерывы коробки из-за ударов или избытка вибраций, потери пробок, которые позволяют выводить электролит и отсоединения активного материала от пластин. Спонтанная загрузка и перезарядка аккумулятора. Батареи, смонтированные на неиспользуемых автомобилях, следует обрабатывать так же, как и запасенные батареи.

Батарея, подвергнутая плохой нагрузке и хранящаяся в течение длительного периода времени, становится сульфатированной, что ухудшается. Когда аккумулятор полностью заряжен и продолжает получать высокий ток, происходит быстрое разложение электролитной воды, что может привести к короткому замыканию. Перезарядка может повредить аккумулятор по следующим причинам.

Когда необходима заправка аккумулятора

Согласно мнению многих специалистов, автомобильная батарея не подлежит техническому обслуживанию. Поэтому вопрос о том, что доливать в аккумулятор: воду или электролит — некоторые мастера считают неактуальным. Но это если он используется в нормальных условиях. Если автовладелец любит путешествовать на своем транспортном средстве на дальние расстояния, то он обязательно должен учесть данный параметр. В составе электролита обязательно используется водная масса. В процессе работы устройства она может испариться. Жидкость может начать активно переходить в парообразное состояние в случае полной и частичной неисправности реле-регулятора. К основным моментам неисправности механизма обязательно надо отнести:

Сильная коррозия и разложение положительных сеток. Разложение воды несет активное вещество. Сильная концентрация электролита особенно при высоких температурах и в течение длительного времени ухудшает элементы. Электрическая энергия может использоваться повсеместно и, следовательно, определяющая роль в нашей технической среде. Его недостаток: генерация и потребление, как правило, взаимозависимы. Ток не может храниться в текущих потребителях и не генерироваться прибыльным способом на простых устройствах.

Принцип основан на химических превращениях, связанных с поглощением и выделением энергии. Реакция, в которой химическая энергия выходящего материала превращается в тепло, может быть обнаружена при сжигании угля или нефти. Конечно, эту реакцию нельзя отменить.

  1. Появление сильного пара из заливных отверстий.
  2. Появление капель электролита на корпусе АКБ.
  3. Большой нагрев аккумулятора в процессе работы транспортного средства.

Также стоит учитывать тип батареи. Они бывают обслуживаемыми и необслуживаемыми. В первом случае испарение будет больше, поэтому именно для них актуален вопрос о том, что доливать в аккумулятор: воду или электролит. В необслуживаемых батареях жидкость находится в герметичном корпусе. Поэтому в процессе эксплуатации жидкость все же поднимается вверх, но не выходит за границы корпуса, и впоследствии снова опускается вниз, выпадая в осадок. В таких устройствах цикл замкнутый. Такие аккумуляторы не требуют проверки в них жидкости.

Он сочетает в себе лучшие технологии, ноу-хау и инновационный дух, обеспечивающий идеальный источник питания для каждого автомобиля. Высокая производительность при высоких потребностях в энергии. Именно поэтому они играют решающую роль в их блестящей работе с очень высокой мощностью подачи энергии и ее исключительной цикличностью.

Высокие технологии во всех областях. Стекловолокно со встроенной кислотой лучше использует поверхность пластин, чтобы получить более высокую холодную пусковую мощность и максимальную устойчивость к вибрациям, а также возможность установки практически в любом положении. Запечатанная система покрытий оснащена предохранительным клапаном, который позволяет безопасным образом регулировать газификацию батареи.

Способы проверки уровня электролита

Как отмечено ранее, такой проверки требуют только обслуживаемые аккумуляторы. К первому способу проверки обязательно надо отнести визуальный осмотр. Как правило, корпус батареи устройства делается прозрачным. Здесь ставятся различные отметки. Они указывают на уровень жидкости. Поэтому визуально можно отследить количество электролита в системе.

Качество первой команды с самого начала. Высокая производительность для высоких требований к энергии. Качество очень высокое по цене, является одним из самых дорогостоящих. Компания концентрирует 100% своих продаж в одном канале дистрибуции, магазинах запасных частей. В первую очередь следует использовать руководство пользователя автомобиля; Если эта информация недоступна, можно проверить оригинальную батарею автомобиля, а таблицу приложений можно использовать в качестве третьего варианта. Если эти параметры не дают вам результата, вы можете обратиться в нашу техническую службу с большой базой данных, чтобы эвакуировать любые сомнения в отношении приложений.

Но не все модели обслуживаемых аккумуляторов выполняются с прозрачным корпусом. В этом случае автовладелец может воспользоваться специальной прозрачной трубочкой, которая имеет диаметр 5 мм.

Для проведения проверки:

  • необходимо открутить крышку батареи;
  • отпустить трубку в жидкость до упора;
  • пальцем плотно зажать внешнее отверстие;
  • достать трубку.

Уровень электролита должен соответствовать уровню его столба в такой трубке.

На практике это время, в течение которого батарея продолжает работать с основными аксессуарами транспортного средства, когда генератор или генератор переменного тока потерпели неудачу. Нет, поскольку добавление воды с минералами внутрь батареи, мы заставляем их быстро контактировать с компонентами. Большинство автомобильных аккумуляторов разработаны таким образом, что им не требуется добавление воды, однако в тех случаях, когда это необходимо, правильная вещь заключается в добавлении минеральной или деминерализованной воды.

Для его технологий и дизайна, среди прочего, облегчается диагностика и пересмотр батареи. Концепция «Бесплатное техническое обслуживание» не обязательно соответствует батарее с герметичными заглушками, но к низкому уровню газификации и потреблению воды аккумулятором. Это достигается с помощью внутреннего сплава, а не с внешними герметичными заглушками.

Что делать при несоответствии уровня электролита

Автовладелец должен знать, что уровень высоты жидкости в трубке должен быть в пределах 15 мм. Если эта норма превышена, то следует убрать лишний раствор. Для этого понадобится резиновая груша или шприц.

При низком показателе электролита в раствор можно залить воду. Доливают ли электролит в аккумулятор? Ответ на этот вопрос можно получить, проанализировав состав раствора в батарее. Как уже отмечалось, это вода и раствор соляной кислоты. В процессе эксплуатации испаряется только вода, поэтому она и доливается во время обслуживания. Но если плотность раствора слишком мала, то для ее повышения доливается кислота. Поэтому, отвечая на вопрос о том, что доливать в аккумулятор: воду или электролит — необходимо сначала измерить плотность раствора. Сделать это можно самостоятельно.

Нет батарей, полностью герметичных, поскольку они должны иметь вентиляцию, чтобы обеспечить вентиляцию газов, образующихся при химической реакции. Одним из факторов, наиболее сильно повреждающих аккумулятор, является вибрация, поэтому рекомендуется хорошо прикрепить его к транспортному средству. Вибрация может привести к внутреннему короткому замыканию в батарее, что приведет к необратимому повреждению аккумулятора.

Наши батареи основывают свое отличие на сплаве сеток. Батарея бесплатного обслуживания имеет положительные и отрицательные решетки с сплавом свинцово-кальция. В гибридных батареях положительная сетка имеет сплав свинцово-сурьмяный и свинцово-кальциевый.

Проверка плотности электролита

Автовладелец обязан знать и о том, что, кроме уровня электролита, необходимо проверять и его плотность. Поэтому перед тем, как долить дистиллированную воду в аккумулятор, стоит обязательно проверить плотность раствора.

Сделать это можно специальным прибором под названием «ареометр». Он имеет форму поплавка. Он имеет соответствующую шкалу, градуированную в единицах плотности. Сверху расположен баллон. Именно в него поступает раствор. Уровень жидкости должен обеспечивать нормальное передвижение поплавка в вертикальном положении. Показатель плотности электролита в АКБ должен оставаться в пределах 1,25-1,3 г/куб. см. Когда уровень отклоняется в большую сторону, применяется дистиллированная водная масса. Если такой уровень отклонился в меньшую сторону, то используется специальный корректирующий электролит. Он значительно повышает плотность используемой жидкости в системе.

Определить плотность электролита и, в свою очередь, состояние заряда батареи. На батареях, которые не требуют технического обслуживания или по усмотрению владельца батареи, стойки и клеммы следует очищать, когда они загрязнены или сульфатированы. Мы рекомендуем очищать их с мылом и водой, удалять грязную металлическую щетку и наносить антисептик.

Для работы в длительные периоды при напряжении более 50 вольт. Как правило, это может быть связано с неисправностью регулятора напряжения транспортного средства, но также изолированный пик напряжения может привести к необратимому повреждению аккумулятора.

Как долить дистиллированную воду в аккумулятор


Если плотность выше нормы, это свидетельствует об испарении жидкости, которую необходимо добавить. Сколько воды доливать в аккумулятор? Уровень раствора в АКБ необходимо поддерживать на 1-1,5 см выше уровня пластин. Нельзя добавлять дистиллированную воду больше разрешенной нормы. После заправки обязательно следует повторно проверить плотность жидкости, предварительно зарядив батарею.

Из-за перегрузки в решетках генерируется нагрев, что заставляет их «деформировать» и деформировать коробку, создавая впечатление, что они накапливаются, в дополнение к генерированию большого количества газификации, которые не могут быть выпущены с помощью пробок или способов газификации.

Химическая реакция, возникающая в батарее, высвобождает взрывоопасные газы, любая внутренняя или внешняя искра может вызвать взрыв, это происходит чаще при перегрузке. Шок, даже если они не прокалывают аккумулятор, может вызвать короткое замыкание или разомкнутые цепи. Вот почему важно, чтобы аккумулятор был надежно закреплен, когда он помещен внутри автомобиля. Короткое замыкание происходит, когда в батарею попадает отрицательный элемент с положительным элементом. Это также может произойти, если внешняя цепь аккумулятора закрыта, прикоснувшись к обеим клеммам с помощью проводящего элемента, например инструмента.


Заключение

На основании вышеизложенного обязательно надо сделать вывод о том, что для обеспечения нормальной работоспособности транспортного средства владелец обязательно должен отслеживать уровень электролита в аккумуляторе автомобиля. В ином варианте водитель просто не заведет свое транспортное средство. Уровень не должен отклоняться в большую или меньшую сторону. В дальнейшем это обязательно приведет к неисправностям в работе системы. Кроме отслеживания уровня электролита, надо внимательно следить и за его плотностью. Если установленный показатель отклоняется, нужно совершать определенные действия по увеличению или уменьшению уровня плотности в системе. Можно ли доливать воду в аккумулятор? Да, но только в том случае, если плотность раствора в АКБ выше нормы.

Во влажных и теплых местах более 40 градусов по Цельсию саморазряд происходит быстрее, примерно через 4 месяца. Да, саморазряд происходит намного быстрее. Возможно, проблема связана с батареей или внутренней батареей. Когда условия эксплуатации очень экстремальные, батарея теряет воду за счет испарения; Это более радикально в гибридных батареях, так как они могут потерять много воды путем испарения.

Аккумулятор не должен выбрасывать электролит, если это случается, это может быть незакрепленная вилка или может быть сильно герметичная утечка в крышке аккумулятора. Высокие температуры ускоряют коррозию сеток и деградацию активных материалов. Батарея хранит энергию в химической форме, и на любую химическую реакцию влияет температура, поэтому, когда реакция возникает в батарее во время начала в холодном климате, происходит медленнее; В дополнение к тому, что холодные двигатели сложнее запускать, потому что моторное масло становится более вязким, что требует большей мощности для запуска.

Автомобильные аккумуляторы сегодня представлены двумя наиболее распространенными типами: . В первом случае штатно реализована только возможность дозаряжать батарею при помощи зарядного устройства.

Второй тип аккумуляторов позволяет не только заряжать батарею, но и производить проверку плотности электролита в «банках» (секциях), анализировать его состояние. При необходимости уровень электролита также можно повысить или полностью заменить жидкость.

Все сырье, входящее в наш производственный процесс, должно соответствовать требуемым спецификациям качества, независимо от того, происходит ли происхождение сырья из установок по переработке или нетривиальные материалы. Следует уточнить, что мы не должны путать термин перерабатываемая батарея с перестроенной батареей. Все наши батареи содержат перерабатываемые материалы, соответствующие нашим высоким стандартам качества. Восстановленные батареи плохого качества и могут представлять опасность для вашего автомобиля.

Да, потому что он содержит высококоррозионную серную кислоту. Батареи солнечной установки нуждаются в ежегодном техническом обслуживании, чтобы поддерживать хорошую производительность и производительность. Для этого необходимо контролировать: уровень электролитной жидкости, температуру батарей, состояние клемм и соединений. Давайте проанализируем эти моменты в деталях.

Что касается необслуживаемых батарей, получение доступа к электролиту также возможно, однако предполагает самостоятельное внесение изменений в устройство корпуса аккумулятора. Если точнее, потребуется высверливать дополнительные отверстия и затем их герметизировать.

Далее мы поговорим о том, для чего нужен электролит в аккумуляторе, можно ли доливать электролит в аккумулятор и как это правильно сделать. Также будут рассмотрены частые вопросы касательно того, что лучше, дистиллированная вода или электролит в аккумулятор, как производится замер уровня, как выполняется полная замена электролита в АКБ и последующая зарядка батареи.

Техническое обслуживание уровня жидкости. Они нуждаются в контроле и периодическом поддержании уровня дистиллированной воды внутри, так как в своей химической реакции будет испаряться вода, которая должна быть добавлена ​​для поддержания нормальной работы батареи. Во внешнем пластике батареи производитель укажет линии, относящиеся к максимальным и минимальным пределам жидкого электролита. К сожалению, многие пользователи забывают заменить воду, из-за которой батареи установки повреждают непоправимо.

Таким образом, нет необходимости добавлять воду в любое время в течение ее срока полезного использования. Контроль температуры пребывания батарей. Температура, на которой установлены батареи, будет влиять на их производительность и определять их емкость. При более низких температурах грузоподъемность будет постепенно теряться, а при более высоких температурах электролит будет испаряться быстрее, что потребует более частого обслуживания. Если в помещении есть место без или очень плохой вентиляции, рекомендуется использовать герметичные батареи в обязательном порядке, иначе проблемы могут возникнуть из-за накопления газов внутри салона.

Когда нужно доливать электролит в аккумулятор и как это делается


Начнем с того, что общий принцип работы батареи заключается в возможности накопления электрического заряда благодаря протекающим химическим реакциям между электролитом и свинцовыми пластинами внутри аккумулятора. Указанные реакции протекают под воздействием электрического тока.

Ток подается на АКБ во время работы двигателя. Если точнее, подача электричества происходит от . Также отдельно заряжать аккумулятор можно при помощи внешнего зарядного устройства (ЗУ). В процессе эксплуатации наиболее частой неисправностью аккумулятора является потеря плотности электролита. К основным причинам можно отнести старение, сульфатацию пластин, перезаряд или недозаряд АКБ.

Сульфатация пластин, как правило, является результатом недостаточно заряда. Дело в том, что внутри батареи находятся специальные решетки, в которых находится диоксид свинца. При разряде батареи оксид свинца восстанавливается на катоде, при этом также активизируется окислительный процесс на аноде. Если просто, анод и катод можно условно считать более привычным «плюсом» и «минусом».

Указанные процессы приводят к тому, что происходит усиленное образование сульфата свинца. Результатом такого образования становится снижение плотности серной кислоты в составе электролита. В этом случае необходимо измерить плотность специальным прибором (ареометром), после чего необходимо поднять данный показатель до нужного значения.

При этом неправильным подходом является долив электролита сразу после замеров, то есть прямо на авто. Чтобы избежать ошибок, нужно знать, как добавлять электролит в аккумулятор. Дело в том, что плотность следует измерять на АКБ, которая была предварительно полностью заряжена.

Также в «банках» должен быть нормальный уровень электролита. Игнорирование данных правил приводит к тому, что процесс сульфатации не прекращается, батарея выходит из строя. Если же плотность на заряженной батарее находится в рекомендуемых пределах от 1.27 до 1.29, тогда электролит просто доливается по уровню и аккумулятор эксплуатируется далее.

Когда плотность оказывается меньше рекомендуемой, тогда для начала следует реализовать несколько циклов, предполагающих полный заряд-разряд АКБ. Только затем можно долить свежий электролит, добиваясь нужной плотности. В тех случаях, когда плотность электролита выше нормы, тогда в аккумулятор доливают дистиллированную воду. Использование обычной воды не рекомендуется, так как возможно выпадение осадка и другие нежелательные последствия.

Добавим, что еще важно учитывать, сколько нужно электролита в аккумулятор. Данная информация пригодится в ситуациях с доливом, так как в случае полной замены электролита желательно заранее уточнить необходимое количество у продавцов АКБ, на профильных авто форумах или из других источников.

Что касается обслуживаемого аккумулятора, ответом на вопрос, как проверить уровень электролита в аккумуляторе, является необходимость выкрутить пробки на «банках». После их откручивания можно увидеть метки, указывающие на уровень. Если таких меток нет, дистиллированную воду или электролит доливают так, чтобы перекрыть поверхность пластин на 5 или 7 мм.

Следует отдельно учитывать, что уровень не должен быть слишком высоким. Нужно добиться того, чтобы оставалось 2 см. до среза пробки. С необслуживаемым аккумулятором возникают дополнительные сложности как с получением доступа к «банкам», так и с определением уровня, количества электролита и т.п.По этой причине производить такие манипуляции без соответствующего опыта не рекомендуется.

Как поменять электролит в аккумуляторе автомобиля и когда это нужно


Итак, теперь давайте рассмотрим ситуацию, когда требуется полная замена электролита в АКБ. Чаще всего понять, нужно ли менять электролит в аккумуляторе, помогает его визуальная оценка и некоторые другие характерные признаки.

Как правило, на необходимость замены указывает:

  • мутный электролит в аккумуляторе, изменение цвета;
  • не удается добиться нужной плотности после зарядки АКБ;

Также специалисты рекомендуют в полном объеме поменять электролит в тех случаях, когда относительно новый аккумулятор стал быстро разряжаться после полной зарядки при помощи ЗУ, во время проверки было выявлено, что в аккумуляторе в одной банке нет электролита, ранее происходило замерзание электролита и т.д.

На практике помутнение указывает на то, что в АКБ изначально залит электролит низкого качества, также возможен вариант использования низкосортного продукта на долив. Также к помутнениям приводит заливание проточной, а не дистиллированной воды. Еще возможно, что доливаемая вода содержит посторонние примеси.

Следующей причиной того, что электролит мутный, становится повреждение, а также осыпание пластин. Параллельно не следует исключать вероятность короткого замыкания в одной секции или сразу в нескольких. Как правило, появление мутного осадка серого цвета указывает на осыпание пластин, черный или темный цвет электролита выступает признаком плохого качества основных компонентов электролита (воды и/или кислоты). Коричневый цвет свидетельствует о том, что в аккумуляторе короткое замыкание.

Необходимо учитывать, что в случае осыпания или короткого замыкания решение поменять электролит в ряде случаев может не привести к положительному результату. Дело в том, что для восстановления работоспособности необходимо также отдельно ремонтировать секции АКБ, при этом такая операция требует спецоборудования.

В остальных случаях замена электролита в аккумуляторе в домашних условиях вполне возможна. Более того, правильно выполненная процедура может существенно продлить срок службы АКБ. Для реализации задачи понадобиться заранее подготовить:

  • свежий электролит с нужной плотностью;
  • дистиллированную воду;
  • ареометр для замеров плотности;
  • резиновую грушу или шприц для откачки старого электролита из банок;
  • воронку для удобства залива чистой воды и электролита;
  • емкость для слива старого электролита, выкачиваемых излишков и т.п.

Обычные стеклянные банки или бутылки хорошо подойдут в качестве емкости, так как на них не воздействует серная кислота. Еще желательно иметь защитные очки и резиновые перчатки, так как работа с кислотными растворами предполагает соблюдение определенных правил техники безопасности.

Дело в том, что электролит после попадания на открытую кожу может причинить химические ожоги. Также значительную опасность такой раствор представляет для глаз. При попадании на кожу электролит нужно немедленно смыть при помощи содового раствора. В случае попадания в глаза нужно промыть их большим количеством воды, после чего немедленно обратиться за профессиональной медицинской помощью.

Итак, перейдем к замене. Сразу отметим, на начальном этапе нужно знать, как правильно слить электролит с аккумулятора. Вполне очевидно, что многие стремятся быстрее убрать жидкость из АКБ, при этом не задумываясь о том, можно ли переворачивать аккумулятор при замене электролита.

Казалось бы, достаточно открутить пробки на банках, перевернуть батарею и слить из корпуса старый электролит. Обратите внимание, в половине случаев такой подход приводит к окончательному выходу аккумулятора из строя. Дело в том, что частицы осадка, которые осели в нижней части, после переворачивания застревают между пластинами. В результате в АКБ далее возникнет короткое замыкание. Если вы ранее не обслуживали батарею, тогда рекомендуем ознакомиться с тем, как правильно заправить аккумулятор электролитом.

  • Первым делом нужно снять батарею и обтереть корпус, удаляя различные загрязнения. Для этих целей лучше всего подходить тряпка, которую предварительно смачивают в растворе воды и соды. Чтобы сделать сам раствор, следует пару столовых ложек соды развести в литре воды.
  • Затем нужно окрутить заливные пробки на АКБ, после чего производится проверка уровня электролита, его состояние, цвета. Также нужно оценить степень заряда батареи при помощи мультиметра.
  • Если жидкость явно нуждается в замене, тогда далее старый электролит откачивается из банок грушей, шприцем или при помощи любого другого подобного решения.
  • Далее в опустевшие банки нужно залить дистиллированную воду, после чего аккумулятор слегка покачивают. Это нужно для промывки. Промывают АКБ несколько раз, на каждом этапе сливая воду из банок. Делать это необходимо до тех пор, пока вода не станет полностью прозрачной.
  • Затем можно залить в банки свежий электролит, причем не нужно сразу стремиться довести его плотность до нормы.
  • Теперь аккумулятор нужно поставить на зарядку от ЗУ. Только после полного окончания процесса зарядки производится проверка плотности ареометром.
  • Дополнительно перед замерами рекомендуется выждать время, чтобы батарея успела остыть. Обычно требуется 1.5-2 часа. Затем (на основании полученных при замерах данных) осуществляется корректировка путем подбора нужного соотношения воды или электролита.

На практике процедура замены предполагает откачивание из каждой банки электролита, после чего производится его слив в заготовленную для этих целей емкость. При этом нужно учесть, что удалить жидкость полностью таким способом не выйдет.

  1. Для наиболее эффективного удаления нужно медленно наклонять корпус АКБ, выбирая жидкость. Однако нужно помнить, что переворачивать корпус категорически запрещено, как и было сказано выше. Чтобы не держать батарею, можно подкладывать под корпус бруски или другие предметы для упора.
  2. Также на носике груши можно дополнительно установить гибкую трубку (например, от капельницы). Главное, чтобы диаметр трубки, позволял плотно ее надеть и зафиксировать.
  3. После слива жидкости из банок наклоненный аккумулятор устанавливается в нормальное положение, затем в каждую банку заливается дистиллированная вода через воронку.
  4. Во время промывки не допускается трясти аккумулятор, резко наклонять корпус и т.д. Будет достаточно нескольких плавных наклонов в разные стороны. После этого вода сливается, процедура промывки повторяется.
  5. Теперь можно залить электролит, однако не следует сразу доводить его количество до нужного уровня. Дело в том, что электролиты в продаже имеют повышенную плотность. Это значит, что далее раствор нужно разбавлять дистиллированной водой. В самом начале будет достаточно придерживаться приблизительных показателей, так как до нормы плотность доводится уже после заряда АКБ.

Также добавим, что после того, как электролит был залит, нужно плавно наклонить аккумулятор несколько раз (как и при промывке). Это позволит удалить воздух из банок аккумуляторной батареи. Теперь пробки можно прикрыть, но не закручивать полностью. Саму батарею необходимо оставить на пару часов. Это нужно для отстаивания жидкости в банках.

Затем потребуется снова проверить уровень электролита и его плотность, доливая кислоту или воду при такой необходимости. Также при необходимости можно добавить в электролит специальную присадку, которая помогает удалить сульфаты с электродов. Далее нужно выждать, пока под действием электролита из корпуса окончательно не выйдут все остатки воздуха, а также растворится присадка. Отметим, что добавка растворяется около 2 суток. После этого АКБ можно ставить на зарядку.

После замены электролита сколько нужно заряжать аккумулятор


В самом начале заряжать батарею после замены электролита рекомендуется малыми токами (0.1 А). Для зарядки нужно открутить пробки и подключить ЗУ. Главное, чтобы аккумулятор после замены электролита заряжался циклично, то есть предполагается схема «заряд-разряд».

Данный процесс нужно повторять до тех пор, пока плотность электролита не достигнет нужного показателя. Параллельно нужно следить за тем, чтобы электролит в АКБ не выкипал. На полную зарядку укажет напряжение 2.4 В применительно к отдельной секции или 14-15 В на клеммах батареи.

После того, как будет достигнуто номинальное напряжение, ток заряда следует уменьшить в два раза. Если в течение 2 часов плотность электролита не меняется, тогда можно прекратить процесс зарядки.

Что касается разряда-заряда и цикличности, разряжать батарею нужно, в среднем, до половины емкости, после чего снова производится полная зарядка. Для разряда АКБ к клеммам подключается потребитель (для этих целей можно использовать простые 12 В автолампочки). После подключения производится контроль напряжения батареи, чтобы не допустить глубокого разряда. Когда разрядка достигает отметки 10.5 В, аккумулятор снова ставится на зарядку.

Что в итоге

Как видно, в ряде случаев удается эффективно восстановить работоспособность автомобильного аккумулятора путем промывки банок и заправки нового электролита. При этом все равно не стоит рассчитывать на то, что замена электролита позволит батарее отработать долгий срок. В одних случаях АКБ нормально работает 6-12 и более месяцев, тогда как в других проблемы могут начаться через несколько дней.

Новый материал может проложить путь к лучшим и безопасным аккумуляторам

PROVIDENCE, R.I. [Brown University] — В поисках аккумуляторов, которые обеспечивают большую мощность и более безопасную работу, исследователи работают над заменой жидкостей, обычно используемых в современных литий-ионных аккумуляторах, твердыми материалами. Теперь исследовательская группа из Университета Брауна и Университета Мэриленда разработала новый материал для использования в твердотельных батареях, полученный из маловероятного источника: деревьев.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда демонстрирует твердый ионный проводник, в котором медь сочетается с нанофибриллами целлюлозы — полимерными трубками, полученными из дерева. По словам исследователей, этот тонкий как бумага материал имеет ионную проводимость в 10-100 раз лучше, чем другие полимерные ионные проводники. Его можно использовать как твердый аккумуляторный электролит или как ионопроводящее связующее для катода полностью твердотельной аккумуляторной батареи.

«Объединив медь с одномерными нанофибриллами целлюлозы, мы продемонстрировали, что обычно изолирующая ионы целлюлоза обеспечивает более быстрый перенос ионов лития в полимерных цепях», — сказал Лянбин Ху, профессор факультета материаловедения Университета Мэриленда. Инженерное дело.«Фактически, мы обнаружили, что этот ионный проводник обладает рекордно высокой ионной проводимостью среди всех твердых полимерных электролитов».

Работа была результатом сотрудничества лаборатории Ху и лаборатории Юэ Ци, профессора инженерной школы Брауна.

В современных литий-ионных батареях, которые широко используются во всем, от мобильных телефонов до автомобилей, есть электролиты, состоящие из соли лития, растворенной в жидком органическом растворителе. Задача электролита — проводить ионы лития между катодом и анодом батареи.Жидкие электролиты работают неплохо, но у них есть недостатки. При высоких токах в электролите могут образовываться крошечные нити металлического лития, называемые дендритами, что приводит к коротким замыканиям. Кроме того, жидкие электролиты состоят из легковоспламеняющихся и токсичных химикатов, которые могут загореться.

Твердые электролиты обладают способностью предотвращать проникновение дендритов и могут быть изготовлены из негорючих материалов. Большинство исследованных твердых электролитов представляют собой керамические материалы, которые хорошо проводят ионы, но при этом они толстые, жесткие и хрупкие.Напряжения во время производства, а также зарядки и разрядки могут привести к трещинам и поломкам.

Материал, представленный в этом исследовании, однако, тонкий и гибкий, почти как лист бумаги. А его ионная проводимость не уступает керамике.

Ци и Цишенг Ву, старший научный сотрудник Brown, провели компьютерное моделирование микроскопической структуры медно-целлюлозного материала, чтобы понять, почему он так хорошо проводит ионы. Исследование моделирования показало, что медь увеличивает пространство между цепями полимера целлюлозы, которые обычно существуют в плотно упакованных связках.Увеличенное расстояние создает то количество ионных супермагистралей, по которым ионы лития могут относительно беспрепятственно проноситься.

«Ионы лития перемещаются в этом твердом органическом электролите с помощью механизмов, которые мы обычно находим в неорганической керамике, что обеспечивает рекордно высокую ионную проводимость», — сказал Ци. «Использование материалов, которые предоставляет природа, снизит общее воздействие производства батарей на окружающую среду».

Помимо работы в качестве твердого электролита, новый материал также может выступать в качестве связующего катода для твердотельной батареи.Чтобы соответствовать емкости анодов, катоды должны быть значительно толще. Однако такая толщина может нарушить ионную проводимость, снижая эффективность. Для работы более толстых катодов их необходимо заключить в ионопроводящую связку. Используя свой новый материал в качестве связующего, команда продемонстрировала то, что, по их мнению, является одним из самых толстых функциональных катодов, о которых когда-либо сообщалось.

Исследователи надеются, что новый материал может стать шагом на пути вывода технологии твердотельных батарей на массовый рынок.

Исследование в Университете Брауна было поддержано Национальным научным фондом (DMR-2054438).

границ | Изготовление полностью твердотельных литий-ионных элементов с использованием гранул твердого электролита с трехмерной структурой Li7La3Zr2O12

Введение

В последние годы применение литий-ионных батарей расширилось с портативных электронных устройств до крупных устройств, таких как электромобили и системы накопления энергии в промышленных масштабах.Согласно этому движению, требуется более высокая производительность батареи, особенно безопасность (Tarascon and Armand, 2001). Однако в современных литий-ионных батареях в принципе сложно обеспечить высокую безопасность из-за использования жидких электролитов, включая легковоспламеняющиеся органические растворители, что также требует массивной аккумуляторной батареи, чтобы избежать утечки электролита. Следовательно, замена жидких электролитов твердыми электролитами является важным вопросом, способствующим повышению как безопасности, так и плотности энергии литий-ионных аккумуляторов.Фактически эти преимущества могут быть подтверждены в полимерных литий-ионных батареях, однако, в которых электролиты гелевого типа, включая жидкие электролиты, все еще используются из-за низкой проводимости истинных полимерных электролитов. С другой стороны, неорганические твердые электролиты привлекли большое внимание в последнее десятилетие, поскольку эти материалы негорючие и термически стабильны (Knauth, 2009). К настоящему времени разработано много видов неорганических твердых электролитов, включая материалы на основе стекла и кристаллов.Они делятся на две основные группы. Один из них — это группа твердых электролитов на основе сульфидов, которые в основном состоят из стеклянных материалов с относительно высокой пластичностью. В последнее время проводимость сульфидных материалов по ионам Li + приближается к значениям жидких электролитов. Например, 1,2 · 10 −2 См · см −1 при комнатной температуре сообщалось для состава Li 10 GeP 2 S 12 Канно и др. (Камая и др., 2011). Однако предстоит решить серьезную проблему. Твердые электролиты на основе сульфидов, особенно с высокой ионной проводимостью Li + , легко вступают в реакцию с водой и выделяют токсичный газообразный сероводород. Другая группа состоит из твердых электролитов на основе оксидов, таких как Li 0,35 La 0,55 TiO 3 (LLT), Li 1+ x Al x Ti 2− x (PO 4 ) 3 (LATP) и Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ).По сравнению с твердыми электролитами на основе сульфидов эти типы твердых электролитов обладают хорошей термической и химической стабильностью и высокой механической прочностью. LATP имеет структуру типа NASICON (Na-суперионный проводник) и демонстрирует общую (объемную + межзеренную) ионную проводимость 7 × 10 −4 См · см −1 при 25 ° C, когда состав представляет собой Li . 1,3 Al 0,3 Ti 1,7 (PO 4 ) 3 (Aono et al., 1989, 1990). LLT представляет собой оксидный проводник Li + типа перовскита с высокой объемной ионной проводимостью 1 × 10 –3 См см –1 при 25 ° C, но его общая ионная проводимость составляет всего 7.5 × 10 –5 См см –1 (Inaguma et al., 1993). Они нестабильны по отношению к Li-металлу из-за восстановления Ti 4+ до Ti 3+ при 1,8 В по сравнению с Li / Li + , что приводит к появлению электронной проводимости (Knauth, 2009). Следовательно, если металлический литий используется в качестве анода в полностью твердотельных литий-ионных батареях для достижения высокой плотности энергии, защитный слой, проводящий Li + , такой как гелевый электролит из полиметилметакрилата (ПММА), имеет должен быть сформирован в качестве буферного слоя для предотвращения прямого контакта этих твердых электролитов с Li-металлом (Hoshina et al., 2005).

В последнее время многие исследовательские группы, включая нашу группу, сосредоточили внимание на Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) как на одном из многообещающих твердых электролитов для полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов, использующих литий-ионные аккумуляторы. металлический анод (Муруган и др., 2007а). LLZ имеет более широкое электрохимическое окно, чем LLT, из-за устойчивости к Li-металлу. Полная ионная проводимость LLZ с кубической структурой составляет 7,7 · 10 −4 См · см −1 при 25 ° C, что больше, чем у LLT, а также у других Li + -ион-проводящих гранатов. как оксиды (Thangadurai et al., 2003; Муруган и др., 2007b). Помимо кубической фазы LLZ имеет тетрагональную фазу, ионная проводимость которой составляет всего ~ 10 -6 См · см -1 . Следовательно, для аккумуляторных приложений необходимо использовать кубический LLZ. Кубическая фаза стабильна выше 640 ° C и легко превращается в тетрагональную фазу при понижении температуры. Поэтому было сделано много подходов к стабилизации кубической фазы при комнатной температуре. Замена Al 3+ сайтов Li + в LLZ (легирование Al) является эффективным способом улучшения стабильности кубической фазы при комнатной температуре.Например, Li 6,25 Al 0,25 La 3 Zr 2 O 12 ( x = 0,25 дюйма Li 7–3 x Al x La 3 Zr 2 O 12 ) был известен как стабильный кубический LLZ (Matsuda et al., 2015). Эти виды LLZ, легированных алюминием, обычно обозначаются как LLZAls и демонстрируют относительно высокую объемную ионную проводимость, такую ​​как 3,1 × 10 -4 См · см -1 при 25 ° C в Li 6,25 Al 0.25 La 3 Zr 2 O 12 . Хотя ионная проводимость Li + твердых электролитов на основе оксидов все еще на порядок ниже, чем у жидких электролитов, практическая проводимость ионов Li + , аналогичная проводимости жидких электролитов в сепараторе, может быть реализована, если эти твердые электролиты имеют толщину менее 50 мкм, поскольку их число переноса ионов Li + почти равно единице. Для изготовления таких тонких мембран из твердого электролита с высокой плотностью и высокой механической прочностью требуются специальные технологии изготовления.

В нашем предыдущем исследовании мы изготовили катодный слой LiCoO 2 на таблетке LLZ путем простого спекания с использованием порошка LiCoO 2 при 800 ° C в течение 1 часа. Однако электрохимические характеристики были очень низкими с удельной разрядной емкостью всего 0,27 мАч g -1 (Kotobuki et al., 2010). Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа показали, что контакт между катодом LiCoO 2 и твердым электролитом LLZ был плохим. Эту проблему можно решить, применяя золь-предшественник LiCoO 2 .При нанесении смеси частиц LiCoO 2 и золя-предшественника может быть сформирован лучший контакт электрод-электролит, что приводит к более низкому внутреннему сопротивлению полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов (Kotobuki et al., 2011) . Похожий подход к улучшению контакта электрода с электролитом в полностью твердотельных литий-ионных батареях был реализован Ohta et al. (2013). Они применили Li 3 BO 3 в качестве поддерживающего электролита для улучшения контакта между катодом LiCoO 2 и твердым электролитом LLZ, в котором смесь Li 3 BO 3 и LiCoO 2 была спечена на таблетка LLZ с составом Li 6.75 La 3 (Zr 1,75 Nb 0,25 ) O 12 , оптимизированные ими (Ohta et al., 2011). Следовательно, общее сопротивление, включая межфазные сопротивления LiCoO 2 / LLZ и Li-металл / LLZ, было улучшено с 700 до 230 Ом · см -2 . Этот результат предполагает, что использование фоновых электролитов с ионной проводимостью Li + эффективно для улучшения контакта твердое тело (электрод) — твердое тело (электролит). Однако емкость полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов нельзя увеличить только за счет улучшения межфазного контакта.В основном необходимо делать толстые электроды, чтобы получить большую емкость в батареях. Li + -ионная проводимость катодных материалов, используемых в литий-ионных аккумуляторах, не так высока. Следовательно, более толстый катодный слой для большей емкости не может быть использован из-за ограничения длины миграции литий-иона. Одна из идей для реализации практически большой емкости в твердотельных литий-ионных батареях — создание электродов с трехмерной структурой. Конечно, эта идея применима к современным литий-ионным батареям, в которых используются жидкие электролиты для улучшения их электрохимических характеристик.Например, плотность энергии батареи может быть увеличена без потери плотности мощности в комбинации встречно-штыревых массивов анода и катода, поскольку длина диффузии ионов Li + между анодом и катодом может сохраняться, даже когда электроды сделали толще (выше) для увеличения емкости аккумулятора. А именно, проблема компромисса между энергией и удельной мощностью в батареях может быть решена. Фактически, мы сообщили об этом преимуществе, сделав несколько электродов с трехмерной структурой для современных литий-ионных аккумуляторов (Izumi et al., 2012). Подобный подход также эффективен для увеличения практической емкости твердотельных литий-ионных батарей. Однако, в отличие от жидких электролитов, твердые электролиты не обладают текучестью, что затрудняет их введение в пространство между электродами с трехмерной структурой. Твердые электролиты на основе оксидов обладают высокой механической прочностью по сравнению с другими электролитами, поэтому можно формировать их различные трехмерные структуры. Когда формируется мембрана из твердого электролита со структурой массива отверстий, трехмерные батареи могут быть изготовлены путем введения в отверстия активных материалов электродов.В мембранах из твердых электролитов с трехмерной структурой площадь контакта электрод-электролит на единицу объема увеличивается. Следовательно, применение трехмерных структур особенно эффективно для улучшения электрохимических характеристик твердотельных литий-ионных батарей. Кроме того, толщина электролита на дне отверстий может быть тонкой для короткой длины диффузии ионов Li + , поскольку другие части сохраняют механическую прочность электролитической мембраны. До сих пор мы пытались приготовить твердые электролитные мембраны LLZ с дырочно-матричной структурой (рис. 1) несколькими методами.Одним из них является микростереолитография с использованием суспензии LLZ, включающей фотоотверждаемую смолу. Этот метод позволяет изготавливать мембраны LLZ с точностью до нескольких десятых микрометра. Однако их уплотнение было затруднено простым процессом спекания (рис. 2). Следовательно, полученные мембраны LLZ были пористыми и имели высокое сопротивление. Проще говоря, мы недавно применили метод прессования с использованием матрицы со структурой столбиков для изготовления таблеток LLZ со структурой матрицы отверстий (Shoji et al., 2014).По сравнению с микростереолитографией, тонкость узоров немного теряется, но можно воспроизводимо формировать плотные гранулы LLZ с трехмерной структурой массива отверстий. В этом исследовании мы применяем этот метод прессования для изготовления таблеток LLZAl с трехмерной структурой массива отверстий и представляем их эффективность для улучшения электрохимических характеристик твердотельных литий-ионных батарей.

Рис. 1. Схема трехмерной мембраны из твердого электролита .

Рисунок 2.СЭМ-изображение 3D-структурированной мембраны LLZ .

Материалы и методы

Порошок

LLZAl был синтезирован методом твердофазной реакции (Kotobuki et al., 2011). LiOH ∙ H 2 O, La (OH) 3 , ZrO 2 (7,7: 3: 2: в молярном соотношении) смешивали с помощью планетарной шаровой мельницы и затем прокаливали при 900 ° C в течение 6 часов. Прокаленный порошок смешивали с порошком γ-Al 2 O 3 с помощью планетарной шаровой мельницы, а затем добавляли связующее для получения гранулы со структурой массива отверстий, т.е.е., гранулы с трехмерной структурой с помощью специального штампа, который имеет множество маленьких и коротких столбиков (рис. 3). Для сравнения, плоская таблетка LLZAl была также изготовлена ​​с использованием порошка без связующего. Гранулы с трехмерной структурой были спечены в два этапа: 900 ° C в течение 3 часов и затем 1200 ° C в течение 12 часов. Хотя механизм спекания LLZ является сложным, две стадии спекания могут предотвратить сохранение примесных фаз, таких как La 2 Zr 2 O 7 и Li 2 CO 3 , которые действуют как ингибитор уплотнения. LLZ (Chen et al., 2014).

Рисунок 3. Схема гранулирования для гранул с трехмерной структурой .

Определение характеристик спеченных таблеток LLZAl с трехмерной структурой было выполнено с помощью анализа дифракции рентгеновских лучей (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и измерения импеданса от 0,1 до 10 6 Гц при 30 ° C. Чтобы оценить Li + -ионную проводимость LLZAl, гранула LLZAl с трехмерной структурой была отполирована до плоской гранулы для устранения влияния трехмерной структуры из оценки ее ионной проводимости Li + .

Для сборки полностью твердотельной батареи с использованием таблетки LLZAl с трехмерной структурой катод LiCoO 2 с Li 3 BO 3 и без него был залит в отверстия таблетки LLZAl с трехмерной структурой. Подробные процедуры следующие: золь LiCoO 2 был приготовлен путем смешивания LiNO 3 , Co (NO 3 ) 2 ∙ 6H 2 O, CH 3 COOH, 2-пропанол, H 2 O и поливинилпирролидон (ПВП) в молярном соотношении 1.1: 1: 10: 1: 0,06. Порошок Li 3 BO 3 был синтезирован твердофазной реакцией с использованием Li 2 CO 3 и B 2 O 3 в молярном соотношении 3: 1 (Ohta et al., 2013) . Для случая композитного катода LiCoO 2 / Li 3 BO 3 в отверстия вводилась смесь золя LiCoO 2 и Li 3 BO 3 в массовом соотношении 7: 3. гранулы LLZAl с трехмерной структурой. Затем его прокаливали при 400 ° C в течение 5 минут и затем при 700 ° C в течение 30 минут, чтобы сформировать промежуточный слой для обеспечения хорошего контакта между композитным катодом LiCoO 2 / Li 3 BO 3 и твердым электролитом LLZAl.После этого смесью порошка Li 3 BO 3 и имеющегося в продаже порошка LiCoO 2 в массовом соотношении 3: 7 залили отверстия в таблетке LLZAl с трехмерной структурой, а затем в таблетку Li 3 . BO 3 Золь LiCoO с добавлением 2 Золь , обозначенный выше, также закапывали в заполненные смешанным порошком отверстия гранулы LLZAl с трехмерной структурой. Этот осадок, наконец, нагревали при 400 ° C в течение 5 минут и затем при 700 ° C в течение 30 минут. Для сравнения образец без Li 3 BO 3 также был приготовлен по той же методике, за исключением использования Li 3 BO 3 .Их характеристики были выполнены с помощью XRD, SEM, энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии (EDS), измерения импеданса и теста заряда-разряда.

Результаты и обсуждение

На рис. 4 представлена ​​фотография спеченных таблеток LLZAl с трехмерной структурой диаметром около 10 мм. Диаграмма XRD гранулы LLZAl с трехмерной структурой, показанная на рисунке 5, приписывается кубическому кристаллу. Из спектра импеданса ионная проводимость LLZAl, оцененная по его полированной плоской таблетке, составила 3.5 · 10 −4 См · см −1 при 30 ° C, что является типичной ионной проводимостью электролитов типа LLZ. На рис. 6 показаны СЭМ-изображения поверхности и поперечного сечения гранулы LLZAl с трехмерной структурой. Размер пор отверстий на таблетке LLZAl с трехмерной структурой был оценен примерно в 700 мкм × 700 мкм. Толщина толстых частей таблеток LLZAl с трехмерной структурой и глубина отверстий составляли около 1 мм и 700 мкм соответственно. Толщина электролита на дне отверстий составляла примерно 300 мкм.Эта структура массива отверстий была очень грубой. Однако площадь поверхности гранулы LLZAl с трехмерной структурой была примерно в 2,5 раза больше, чем плоская гранула. В таблетке LLZAl с трехмерной структурой наблюдались некоторые большие поры размером около 100 мкм и множество мелких пор размером около 10 мкм. Относительная плотность гранул LLZAl с трехмерной структурой составила 88,2%. Плоские гранулы LLZAl, полученные из прокаленного порошка без связующего, не имели больших пор. Следовательно, эти большие поры были образованы при использовании прокаленного порошка, содержащего связующее.Чтобы добиться исчезновения больших пор и повышения относительной плотности, необходимо уменьшить количество связующего, содержащего кальцинированный порошок, и оптимизировать процесс депарафинизации во время спекания. Только несколько границ зерен наблюдались в таблетке LLZAl с трехмерной структурой. В нашем предыдущем исследовании (Shoji et al., 2014) мы приготовили таблетку LLZAl с трехмерной структурой, которая содержала много границ зерен, а полностью твердотельная батарея с использованием таблетки LLZAl с трехмерной структурой не работала в качестве перезаряжаемой батареи. Двухэтапный процесс спекания в предыдущем исследовании не применялся.Следовательно, двухэтапный процесс спекания влияет на уменьшение границ зерен, предотвращая оставление примесных фаз. В результате приготовленная гранула LLZAl с трехмерной структурой в этом исследовании не имела проникновения. Считалось, что гранула LLZAl с трехмерной структурой может быть использована для изготовления полностью твердотельной батареи.

Рис. 4. Фотография спеченных таблеток LLZAl с трехмерной структурой диаметром 10 мм .

Рис. 5. Рентгенограмма спеченных гранул LLZAl с трехмерной структурой и смоделированного кубического LLZ .

Рис. 6. (A) Поверхность и (B) поперечное сечение СЭМ-изображения 3D-структурированной таблетки LLZAl.

Для улучшения контакта между слоем LiCoO 2 и таблеткой LLZAl с трехмерной структурой в качестве фонового электролита использовалась добавка Li 3 BO 3 . Поперечные сечения каждой гранулы наблюдали с помощью SEM и EDS. Эти результаты показаны на рисунке 7. При сравнении больших пустот в слое LiCoO 2 с добавлением Li 3 BO 3 не наблюдалось.Однако объемы Li 3 BO 3 -содержащего LiCoO 2 или Li 3 BO 3 -свободного слоя LiCoO 2 , за исключением пустот, были оценены примерно одинаковыми, которые были оценены из увеличение веса гранул LLZAl с трехмерной структурой. Добавка Li 3 BO 3 не работает для уплотнения слоя LiCoO 2 . Однако слой LiCoO 2 с добавкой Li 3 BO 3 был более равномерно распределен в отверстиях, чем слой Li 3 BO 3 без LiCoO 2 .Эти результаты показали, что текучесть слоя LiCoO 2 возникла из-за плавления Li 3 BO 3 около 700 ° C во время термообработки, после чего LiCoO 2 в отверстиях был равномерно распределен. СЭМ-изображения, показанные на фиг. 8B, C, ясно показали, что глиноподобный клейкий материал прикреплен вокруг частиц LiCoO 2 . Вероятно, этот адгезивный материал представляет собой Li 3 BO 3 , который плавится один раз во время термообработки, и Li 3 BO 3 был соединен с каждой частицей LiCoO 2 и между частицами LiCoO 2 и LLZAl.Чтобы подтвердить действие добавки Li 3 BO 3 , было проведено измерение импеданса каждого образца. Спектры импеданса показаны на рисунке 9. Эти спектры показали сопротивление LLZAl (объем и граница зерен) и межфазные сопротивления между LLZAl и электродами (Li-металл и LiCoO 2 ), LLZAl и Li 3 BO 3 , и LiCoO 2 и Li 3 BO 3 . Сопротивления объема и границ зерен LLZAl не имели значительной разницы между каждым образцом, около 0.2 кОм. С другой стороны, межфазные сопротивления гранулы LLZAl с трехмерной структурой, в которую был введен Li 3 BO 3 LiCoO 2 , были ниже, чем у инжектированного Li 3 BO 3 без LiCoO 2 . Поскольку Li-металл не был связан с Li 3 BO 3 , межфазное сопротивление между LLZAl и Li-металлом не имело различий между каждым образцом. Таким образом, добавка LiCoO 2 и Li 3 BO 3 объясняется уменьшением межфазных сопротивлений, поскольку добавка Li 3 BO 3 может образовывать лучший контакт на границе раздела (Ohta et al., 2013).

Рис. 7. СЭМ-изображения и сопоставления с помощью EDS 3D-структурированных гранул LLZAl, введенных Li 3 BO 3 LiCoO без 2 (A, B) и LiCoO 2 -Li 3 BO 3 композит (C, D) соответственно .

Рис. 8. СЭМ-изображения (A) Li 3 BO 3 LiCoO без 2 , (B) Li 3 BO 3 LiCoO с добавлением 2 и (C) интерфейс между Li 3 BO 3 LiCoO с добавлением 2 и LLZAl .

Рис. 9. Спектры импеданса LiCoO 2 / плоский LLZAl / Li-металл и LiCoO 2 / LLZAl / Li-металл с трехмерной структурой .

Испытания на заряд-разряд твердотельных литий-ионных аккумуляторов с введением гранул LLZAl с трехмерной структурой Li 3 BO 3 LiCoO без 2 или Li 3 BO 3 с добавлением LiCoO 2 были выполнены при постоянной плотности тока 14 мкА · см −2 при напряжении отсечки 2.5 и 4,2 В при 60 ° C. На рис. 10 показаны зарядно-разрядные кривые каждого образца. Обе твердотельные литий-ионные батареи работали как перезаряжаемые батареи, демонстрируя очень низкую разрядную емкость от 0,6 до 7 мАч g -1 . С другой стороны, использование Li 3 BO 3 с добавлением LiCoO 2 было больше, чем Li 3 BO 3 без LiCoO 2 . На снимках СЭМ рисунке 8, каждый из LiCoO 2 частицы и LiCoO 2 и LLZAl гранулы были связаны Li 3 BO 3 добавки.Считается, что улучшение использования было приписано Li 3 BO 3 , который работал как путь миграции ионов. Однако загрузка все еще была очень низкой. Предполагается, что площадь контакта между LLZAl и LiCoO 2 была еще небольшой. Для улучшения использования требуется более плотный слой LiCoO 2 с добавлением Li 3 BO 3 . Кроме того, отверстия в таблетке LLZAl с трехмерной структурой были слишком большими для длины диффузии ионов Li + .LiCoO 2 вокруг центра этих отверстий большого размера нельзя было использовать в качестве активных материалов из-за слишком большого расстояния между LiCoO 2 и LLZAl. Необходимо проектировать более мелкие отверстия размером около 100 мкм или меньше.

Рис. 10. Кривые заряда-разряда (A) LiCoO 2 / плоский LLZAl / Li-металл и (B) LiCoO 2 / LLZAl / Li-металл с трехмерной структурой .

Заключение

В этом отчете мы рассказали о концепции трехмерного структурирования твердого электролита LLZAl для реализации высокой плотности емкости и высокой механической прочности полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов.Поскольку уплотнение мембран LLZAl было затруднено простым процессом спекания, мы сделали плотные гранулы LLZAl с трехмерной структурой (структура массива отверстий). Ионная проводимость LLZAl с трехмерной структурой была оценена как 3,5 · 10 −4 См · см −1 , что является достаточной ионной проводимостью для электролита LLZ. И было подтверждено, что полностью твердотельная батарея, использующая таблетку LLZAl с трехмерной структурой, работала как перезаряжаемая батарея. Кроме того, добавление Li 3 BO 3 к слою LiCoO 2 было эффективным способом улучшения контакта между каждыми частицами LiCoO 2 или LiCoO 2 и LLZAl.Однако эта батарея не может демонстрировать высокий уровень использования LiCoO 2 из-за низкой плотности слоя LiCoO 2 и крупных отверстий в таблетке LLZAl с трехмерной структурой. Для улучшения использования LiCoO 2 требуется более мелкая структура массива отверстий размером около 100 мкм или меньше. Конечно, необходима и высокая механическая прочность. Однако для реализации мембран LLZAl с трехмерной структурой необходимо разработать методы формования с использованием пуансона с множеством более тонких столбов.Кроме того, необходимо изучить оптимизацию процессов спекания для получения плотных мембран LLZAl.

Авторские взносы

KK разработал концепцию и дизайн исследования, MS провел эксперименты и получил данные, MS, HM и KK проанализировали данные, MS и HM подготовили и отредактировали рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Программой исследований и разработок передовых низкоуглеродных технологий — Специально продвигаемые исследования инновационных аккумуляторов следующего поколения (ALCA-SPRING) Японского агентства по науке и технологиям (JST).

Список литературы

Аоно, Х., Сугимото, Э., Садаока, Ю., Иманака, Н., и Адачи, Г. (1989). Ионная проводимость фосфата лития-титана (Li l + x M x Ti 2 – x (PO 4 ) 3 , M = Al, Sc, Y и La) системы. J. Eectrochem. Soc. 136, 590–591. DOI: 10.1149 / 1.2096693

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аоно, Х., Сугимото, Э., Садаока, Ю., Иманака, Н., и Адачи, Г. (1990). Ионная проводимость твердых электролитов на основе фосфата лития-титана. J. Eectrochem. Soc. 137, 1023–1027. DOI: 10.1149 / 1.2086597

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, R.-J., Huang, M., Huang, W.-Z., Shen, Y., Lin, Y.-H., and Nan, C.-W. (2014).Влияние прокаливания и легирования Al на структуру и проводимость Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Твердотельный ион. 265, 7–12. DOI: 10.1016 / j.ssi.2014.07.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хосина К., Докко К. и Канамура К. (2005). Исследование электрохимической границы раздела между Li 4 Ti 5 O 12 и Li 1+ x Al x Ti 2- x (PO 4 ) 3 NASICON -типа твердый электролит. J. Electrochem. Soc. 152, A2138 – A2142. DOI: 10.1149 / 1.2041967

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инагума, Ю., Ликван, К., Ито, М., Накамура, Т., Утида, Т., Икута, Х., и др. (1993). Высокая ионная проводимость в титанате лантана лития. Solid State Commun. 86, 689–693. DOI: 10.1016 / 0038-1098 (93) -A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Идзуми, А., Санада, М., Фуруичи, К., Тераки, К., Мацуда, Т., Хирамацу, К., и другие. (2012). Разработка литий-ионного аккумулятора большой емкости с применением электрода с трехмерным рисунком. Электрохим. Acta 79, 218–222. DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Камая Н., Хомма К., Ямакава Ю., Хираяма М., Канно Р., Йонемура М. и др. (2011). Литиевый суперионный проводник. Nat. Матер. 10, 682–686. DOI: 10,1038 / nmat3066

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кнаут, П.(2009). Неорганические твердые ионно-литиевые проводники: обзор. Твердотельный ион. 180, 911–916. DOI: 10.1016 / j.ssi.2009.03.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Котобуки М., Мунаката Х., Канамура К., Сато Ю. и Йошида Т. (2010). Совместимость твердого электролита Li 7 La 3 Zr 2 O 12 с полностью твердотельной батареей с металлическим литиевым анодом. J. Electrochem. Soc. 157, A1076 – A1079. DOI: 10.1149 / 1.3474232

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Котобуки, м., Судзуки, Ю., Мунаката, Х., Канамура, К., Сато, Ю., Ямамото, К., и др. (2011). Влияние состава золя на границу раздела твердый электрод / твердый электролит для полностью твердотельной литий-ионной батареи. Электрохим. Acta 56, 1023–1029. DOI: 10.1016 / j.electacta.2010.11.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мацуда Ю., Сакамото К., Мацуи М., Ямамото О., Такеда Ю. и Иманиши Н. (2015). Фазообразование литий-ионного проводника типа граната Li 7–3 x Al x La 3 Zr 2 O 12 . Твердотельный ион. 277, 23–29. DOI: 10.1016 / j.ssi.2015.04.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муруган Р., Тангадураи В. и Веппнер В. (2007a). Быстрая литий-ионная проводимость в гранатах типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Angew. Chem. Int. Эд. 46, 7778–7781. DOI: 10.1002 / anie.200701144

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муруган, Р., Тангадурай, В., и Веппнер, В. (2007b).Литий-ионная проводимость Li 5+ x Ba x La 3− x Ta 2 O 12 ( x = 0–2) в зависимости от структуры, связанной с гранатом содержания бария. Ionics 13, 195–203. DOI: 10.1007 / s11581-007-0097-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Охта, С., Кобаяси, Т., и Асаока, Т. (2011). Высокая литий-ионная проводимость в оксиде типа граната Li 7− X La 3 (Zr 2− X , Nb X ) O 12 (X = 0–2) . J. Источники энергии 196, 3342–3345. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2010.11.089

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Охта С., Комагата С., Секи Дж., Саеки Т., Моришита С. и Асаока Т. (2013). Полностью твердотельный литий-ионный аккумулятор с использованием оксида типа граната и твердых электролитов Li 3 BO 3 , изготовленных методом трафаретной печати. J. Источники энергии 238, 53–56. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.02.073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сёдзи, М., Вакасуги, Дж., Осоне, Р., Нисиока, Т., Мунаката, Х., и Канамура, К. (2014). «Разработка и производство твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей для будущего применения», в материалах Труды 38-й Международной конференции по передовой керамике и композитам, 26–31 января (Дейтона-Бич, Флорида: Американское керамическое общество).

Google Scholar

Тангадураи В., Каак Х. и Веппнер У. Дж. Ф. (2003). Новая быстрая ионная проводимость лития в гранатах типа Li 5 La 3 M 2 O 12 (M = Nb, Ta). J. Am. Ceram. Soc. 86, 437–440. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.2003.tb03318.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Что такое электролит? — Советы по питанию от батареи

Электролит в батарее — это вещество, которое позволяет электрическому току течь между анодом и катодом. Электролиты могут быть жидкими или твердыми. Растворимые соли, кислоты и основания обычно могут действовать как электролиты.

В то время как ток течет по металлическому проводнику в виде одиночных электронов, внутри электролита ток течет в форме ионов — атомов или молекул, которые несут заряд из-за сложения или вычитания электронов.Электроны, входящие и выходящие из клемм аккумулятора, вызывают химические реакции на электродах, которые создают вокруг них облака этих ионов. Затем ионы с противоположным зарядом текут навстречу друг другу.

Отрицательно заряженные ионы, известные как анионы и имеющие избыточные электроны, текут от катода к аноду. В то же время положительно заряженные ионы, известные как катионы и имеющие дефицит электронов, текут от анода к катоду. Таким образом, электрический заряд проходит через электролит в обоих направлениях.

Хотя большинство электролитов являются жидкостями, они не всегда появляются в виде лужи жидкости, отличной от электродов.

Примеры распространенных типов аккумуляторов с их электролитами:

  • В традиционных свинцово-кислотных аккумуляторах используются пластины на основе свинца для электродов и лужа жидкой кислоты в качестве электролита.
  • В одноразовых щелочных батареях используется цинковый анод и катод из оксида марганца. Электролит — щелочной раствор гидроксида калия.Хотя это жидкость, она не проявляется в виде отдельной лужи между электродами. Вместо этого материалы электродов представляют собой порошки, смешанные с электролитом с образованием пасты. Тонкий ионопроводящий слой отделяет анодно-электролитную пасту от катодно-электролитной пасты.
  • Цинк-угольные одноразовые батареи содержат электролит, который представляет собой влажную пасту из хлорида аммония и / или хлорида цинка. Эта электролитная паста находится между цинковым корпусом, который действует как анод, и сердечником из оксида марганца, который действует как катод.Графитовый стержень используется в качестве проводника через центр катода, поскольку оксид марганца быстро разъедает металлический проводник.
  • Литий-ионные батареи обычно используют раствор литиевой соли в качестве электролита. Он не представляет собой лужу жидкости, а наносится тонким слоем на разделительный лист. Катод из оксида металлического лития нанесен на тонкую медную фольгу, а графитовый анод нанесен на алюминиевую фольгу. Эти фольги действуют как токоприемники, которые контактируют с выводами батареи, известными как язычки.Затем формируется ячейка путем наложения этих трех листов материала. Их часто скручивают в цилиндрическую ячейку.

Новый электролит останавливает быстрое снижение производительности литиевых аккумуляторов нового поколения

Литий-ионные аккумуляторы используются повсеместно. Благодаря своей универсальности эту батарею можно использовать для питания мобильных телефонов, ноутбуков, электроинструментов или электромобилей. Теперь это источник многомиллиардного предприятия ежегодно, которое продолжает расти с каждым годом.

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) разработали новую смесь электролитов и простую добавку, которая может найти место в литий-ионных батареях следующего поколения.

«Основываясь на результатах этих испытаний, у нас есть все основания полагать, что, если кремниевые аноды когда-либо заменят графит или составят анод в концентрации, превышающей несколько процентов, это изобретение станет его частью и может иметь далеко идущие последствия». — Барис Кей, аргоннский химик

В течение многих десятилетий ученые активно искали новые электродные материалы и электролиты, которые позволили бы производить литий-ионные батареи нового поколения, обеспечивающие гораздо больший запас энергии, но при этом более длительные, менее дорогостоящие и более безопасные.Это новое поколение, вероятно, приведет к более широкому распространению электромобилей и ускорит расширение электросетей на возобновляемые источники энергии за счет более дешевых и надежных аккумуляторов энергии.

Для ученых, разрабатывающих передовые литий-ионные аккумуляторы, кремниевый анод был предпочтительным кандидатом на замену нынешнему графитовому аноду. Кремний обладает значительным теоретическим преимуществом в области накопления энергии по сравнению с графитом, поскольку он может хранить почти в десять раз больше лития, чем графит.Повышение коммерческой привлекательности кремния за счет его низкой стоимости. Это второй по распространенности материал в земной коре, и его преобладание в вычислительном и телекоммуникационном оборудовании означает, что существуют значительные технологии обработки.

«Но камень преткновения остался», — отмечает Джек Воги, старший химик Аргоннского химико-технического отдела. «При циклировании анод на основе кремния в литий-ионном элементе становится очень реактивным с электролитом, и этот процесс со временем разрушает элемент, что приводит к сокращению срока службы.”

Литий-ионные аккумуляторные электролиты в настоящее время содержат смесь растворителей с растворенной литиевой солью и, по крайней мере, одной, а часто и более чем тремя органическими добавками. Ученые из Аргонны разработали уникальную стратегию добавления электролита — небольшое количество второй соли, содержащей любой из нескольких двух- или трехзарядных катионов металлов (Mg 2+ , Ca 2+ , Zn 2+ или Al 3+ ). Эти улучшенные смеси электролитов, под общим названием «MESA» (что означает смешанные солевые электролиты для кремниевых анодов), придают кремниевым анодам повышенную поверхностную и объемную стабильность, улучшая долгосрочную цикличность и календарный срок службы.

«Мы тщательно протестировали составы MESA с полными ячейками, изготовленными со стандартными коммерчески значимыми электродами», — сказал Барис Ки, химик из подразделения CSE. «Новый химический состав прост, масштабируем и полностью совместим с существующей технологией аккумуляторов».

«В этом проекте мы получили большую пользу от центра клеточного анализа, моделирования и прототипирования (CAMP) Аргонн», — добавил Вои. «Именно там мы протестировали наши составы MESA».

Аргоннские исследователи также исследовали, как работают электролиты, содержащие MESA.Во время зарядки добавки катионов металлов в растворе электролита мигрируют в анод на основе кремния вместе с ионами лития с образованием фаз литий-металл-кремний, которые более стабильны, чем литий-кремний. Эта новая химия элементов значительно снижает вредные побочные реакции между кремниевым анодом и электролитом, которые мешали элементам с традиционным электролитом. Из четырех солей металлов, испытанных в элементах, добавленные соли электролита с катионами магния (Mg 2+ ) или кальция (Ca 2+ ) показали себя лучше всего в течение сотен циклов заряда-разряда.Плотность энергии, полученная с этими ячейками, превзошла значения плотности энергии для сопоставимых ячеек с химическим составом графита до 50%.

«Основываясь на результатах этих испытаний, — сказал Ки, — у нас есть все основания полагать, что, если кремниевые аноды когда-либо заменят графит или составят анод с концентрацией более нескольких процентов, это изобретение станет его частью и может иметь далеко идущее воздействие ».

Исследование финансировалось Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Управления автомобильных технологий.

В ACS появилась статья, основанная на исследовании «Использование смешанных солевых электролитов для стабилизации кремниевых анодов для литий-ионных аккумуляторов посредством образования на месте тройных элементов Li-M-Si (M = Mg, Zn, Al, Ca)». Прикладные материалы и интерфейсы. Помимо Воги и Ки, к другим аргоннским авторам относятся Бингхонг Хан, Чен Ляо, Фуля Доган, Стивен Э. Траск и Саул Х. Лапидус.

Для выполнения некоторых из этих исследований ученые использовали два отдела научных исследований Министерства энергетики США (DOE), расположенные в Аргонне: Advanced Photon Source (APS) и Центр наноразмерных материалов (CNM).Они провели измерения дифракции рентгеновских лучей высоких энергий на канале 11-BM APS, а также сканирующую электронную микроскопию и просвечивающую электронную микроскопию на CNM.

«Водно-солевые» электролиты могут сделать литий-ионные аккумуляторы более безопасными

Mountain Lion может чрезмерно истощать жизнь некоторых портативных компьютеров Mac.

Литий-ионные батареи

являются перезаряжаемыми, обладают высокой емкостью хранения энергии и демонстрируют минимальную потерю заряда, когда они не используются.В повседневной жизни мы пользуемся преимуществами этой технологии. У нас есть электронные книги, которые могут работать от аккумулятора в течение нескольких недель, и сотовые телефоны, которые не нужно заряжать ежедневно.

Тем не менее, внедрение литий-ионных батарей остается ограниченным из-за опасений по поводу безопасности, стоимости и воздействия на окружающую среду. Недавно междисциплинарная группа ученых и инженеров решила одну из этих проблем, разработав значительно более безопасную литий-ионную батарею.

В прошлом проблемы безопасности были сосредоточены на электролитах, используемых в этих батареях, которые помогают переносить заряд между электродами.Эти электролиты часто легко воспламеняются, вступают в реакцию с другими компонентами батареи (например, с электродами) и зависят от высокотоксичных материалов (солей лития) для переноса зарядов. Эти соображения безопасности требуют дорогостоящих технологических операций во время изготовления батарей и ограничивают диапазон их применения.

Окно электрохимической стабильности

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Science , ученые продемонстрировали безопасный водный электролит. В прошлом использование водных электролитов было ограничено, поскольку они демонстрируют узкое окно электрохимической стабильности — диапазон напряжений, в котором материалы батареи не теряют электроны (окисление) и не получают их (восстановление).Вследствие этого узкого окна электрохимической стабильности часто происходит ухудшение структуры электрода из-за выделения водорода на аноде.

Когда используются системы с неводным электролитом, электроды (как катод, так и анод) обычно работают в гораздо большем диапазоне. Это происходит в результате образования слоя твердого электролита на поверхности электрода, который представляет собой барьер, который позволяет перемещаться ионам и предотвращает перемещение электронов. Промежуточная фаза образуется, когда часть электролита разлагается во время начальной зарядки.

Реклама

Эта граница раздела не образуется в водных системах, потому что разложение воды приводит к образованию H 2 , O 2 или OH , ни один из которых не осаждается на поверхности электрода. Отсутствие твердой поверхности раздела электролита ограничивает водные литий-ионные (Li + ) батареи низким напряжением (<1,5 В) и низкой плотностью энергии (70 Втч / кг).

Но новая работа описывает способ манипулирования разложением электролита в водных электролитах для образования границы раздела твердый электролит.

Создание границы раздела с твердым электролитом

Чтобы достичь этого, ученым нужно было найти соль лития, которая была бы хорошо растворимой и химически стабильной в воде. Кроме того, им нужна была соль, способная принимать электроны с определенным потенциалом, вызывая реакцию, приводящую к образованию твердого продукта, нерастворимого в водной среде. Немногие соли лития удовлетворяют этим требованиям, но исследователи обнаружили, что одна из них — бис (трифторметансульфонил) имид (LiTFSI) — заслуживает изучения.

Используя LiTFSI, исследователи создали высококонцентрированный раствор (молярность> 20), что означает, что ионы Li + фактически превосходят по количеству молекулы воды. Замечательно высокое количество ионов в этом растворе «вода в соли» приводит к необычному поведению. Фактически, взаимодействия между ионами Li + становятся более распространенными, чем типичные взаимодействия воды с ионами, обнаруживаемые в солевых растворах.

Благодаря этим ионно-ионным взаимодействиям ионы Li + могут образовывать плотную межфазную поверхность, окружающую электрод (анод), где они приобретают электроны.Из-за этого интерфейса окно электрохимической стабильности увеличивается до ~ 3,0 В.

Термический анализ 20-моль и 21-моль растворов от комнатной температуры до -90 ° C показал, что растворы все еще были «настоящими» жидкостями, не имеющими порядка. При комнатной температуре проводимость 21 моль раствора сравнима с проводимостью неводных электролитов, используемых в коммерческих литий-ионных батареях. Исследователи также обнаружили, что по мере увеличения концентрации LiTFSI общее окно электрохимической стабильности расширяется.

Реклама

В целом, они обнаружили, что высокие концентрации LiTFSI в воде снижают активность воды, модулируют окислительно-восстановительные потенциалы и подавляют разложение воды за счет образования границы раздела твердый электролит.

Понимание границы раздела твердый электролит

Используя различные аналитические методы, команда продемонстрировала наличие межфазной границы в водных электролитах. Этот анализ также позволил команде развить понимание оболочки Li + и ее роли в межфазной химии.

В нормальном разбавленном растворе (<5 моль) воды много, и она способна образовывать нормальную оболочку вокруг Li + и TFSI , которые окружены четырьмя молекулами воды. Если вы увеличите концентрацию соли, мы в конечном итоге дойдем до точки (> 10 моль раствора), когда воды будет недостаточно для создания этой оболочки.

В 21-мольном растворе концентрация соли значительно превышает эту точку, и раствор находится в состоянии, когда их всего 2.6 молекул воды на каждый Li + . В этом состоянии вода не может эффективно нейтрализовать электростатическое поле, создаваемое положительным зарядом на ионе лития. Затем избыточный положительный заряд притягивает отрицательно заряженный ион TFSI . Затем TFSI входит в оболочку, что приводит к взаимодействию Li + TFSI . Он образуется на аноде, где восстанавливается TFSI , выделяя фтор, который образует LiF.

Образование границы раздела твердый электролит на аноде позволяет отделить напряжение от стабильности цикла.Кроме того, нехватка свободных молекул воды снижает электрохимическую активность, что улучшает пределы стабильности обоих электродов.

Авторы сконструировали полностью литий-ионную ячейку с электродами, состоящими из LiMn 2 O 4 (катод) и Mo 6 S 8 (анод). Эти полные ячейки продемонстрировали отличную стабильность, высокую сохраняемость емкости и почти 100-процентную кулоновскую эффективность.

Наука , 2015. DOI: 10.1126 / science.aab1595 (о DOI).

Поверхностно-активное вещество расширяет электрохимическое окно водного электролита для лучшей перезаряжаемой водной натриевой / цинковой батареи

Аккумуляторы на водной основе привлекли большое внимание из-за их низкой стоимости и безопасности. Однако узкое окно электрохимической стабильности (около 1,23 В) водного электролита ограничивает их выходную энергию. Здесь мы разработали водную перезаряжаемую гибридную батарею с использованием нанокубов Na 2 MnFe (CN) 6 в качестве катода и металлического цинкового листа в качестве анода, который обеспечивает высокую плотность энергии 170 Вт · ч · кг. −1 и сохранение емкости 75% в течение 2000 циклов с рабочим напряжением до 2.0 В. При добавлении додецилсульфата натрия (SDS) к водному электролиту окно электрохимической стабильности электролита было расширено примерно до 2,5 В. Результаты экспериментов и расчетов, основанные на теории функционала плотности, показывают, что SDS может не только ингибировать разложение воды подавляет растворение Mn и коррозию цинка, но также увеличивает срок службы и скорость цикла. Низкая стоимость, высокая плотность энергии и длительный срок службы батареи предполагают, что она является многообещающим кандидатом для приложений хранения энергии.

У вас есть доступ к этой статье

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *