Как поднять плотность акб в домашних условиях: Как повысить плотность электролита в аккумуляторе. Самостоятельно, зарядным устройством и без него. Простые шаги — magazinakb.ru

Содержание

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

У грамотного владельца автомобиля аккумулятор всегда заряжен. Владение знаниями и навыками проверки плотности электролита гарантирует отсутствие неприятностей при старте двигателя и работе сигнализации.

Важность аккумулятора в системе обеспечения функционирования автомобиля нельзя переоценить. Сам запуск двигателя, в первую очередь, зависит от стабильной работы аккумулятора. Одной из причин внезапной или несвоевременной разрядки АКБ является отклонение значения параметра густоты электролита от нормы.

Содержание статьи

Какая должна быть концентрация кислоты?

Плотность отражает отношение массовой доли серной кислоты и дистиллированной воды в составе электролита.

Требуемое соотношение – 1:2, в процентах это выглядит как 35%/65%. Более привычным для автомобилистов и специалистов по обслуживанию является измерение в граммах на кубический сантиметр (г/см³).

Измеряется показатель специальным прибором — ареометром

. Показания в диапазоне 1,27-1,29 г/см³ говорят о нормальной плотности, обеспечивающей стабильную работу аккумулятора.

Важно! Именно благодаря наличию электролита строго определенной плотности происходит накопление заряда.

Аккумуляторная батарея – это последовательно подключенные изолированные друг от друга отсеки, в которых загружены пластины-электроды (плюс и минус). Каждый отсек генерирует такое напряжение, которое в сумме составляет примерно 12 вольт.

Почему падает насыщенность раствора в АКБ

Изменения концентрации электролита во время использования АКБ закономерно. Основными причинами падения значения параметра являются:

Испарение раствора

в результате закипания, которое может произойти при долгой зарядке;
Просачивание жидкости через пробки на корпус, когда автомобиль эксплуатируется на дорогах с ухабами или на бездорожье;
Разрядка АКБ, которая приводит к оседанию серной кислоты на пластинах (сульфатация)

Подробно рассмотрим почему падает плотность:

Испарение электролита. Обычно это длительный процесс, который продолжительное время позволяет АКБ работать, обеспечивая двигатель питанием, но он может быть стремительным, в случае закипания жидкости.

Аккумулятор у большинства автомобилей располагается рядом с двигателем. Нагрев устройства происходит естественным образом во время работы двигателя. В летний период, когда температура окружающей среды способствует скорейшему испарению жидкостей, следует проверять плотность электролита еженедельно.

При испарении достаточным действием является доливание дистиллированной воды в банки АКБ, поскольку испариться может только вода. Обязательной должна стать процедура перемешивания добавленной воды с имеющимся в банках раствором кислоты. Крайне важным этот процесс становится в период холодов, когда вода может замерзнуть.

Вытекание. Если замечено выплескивание или вытекание из отсеков аккумулятора смеси кислоты и дистиллированной воды, следует доливать электролит. Предварительно важно удалить с поверхности АКБ пролитый электролит при помощи чистой ветоши, раствором кальцинированной соды или нашатырным спиртом. Верхнюю часть корпуса батареи необходимо содержать в чистоте всегда.

Механическая очистка производится щеткой, имеющей жесткую щетину, исключая попадание устройства грязи.. Разрядка аккумулятора приводит к появлению на пластинах кристаллов сульфата свинца. Продолжительное отсутствие зарядки усугубляет ситуацию – кристаллы увеличиваются в размерах, покрывая всю поверхность металла. Это приводит в невозможности зарядки аккумулятора в связи с отсутствием контакта пластин с раствором кислоты.

Сульфатация. Процесс образования сульфита свинца – плохо растворимого кристаллического вещества, является результатом взаимодействия серной кислоты и не дистиллированной воды в аккумуляторе. Оседая на металлических пластинах, кристаллы становятся препятствием для прохождения заряда между электролитом и активной массой. Реакция возникает при особых условиях, в которых находиться аккумуляторная батарея. Например:

АКБ хранился без зарядки продолжительное время
использовался при высокой температуре
зарядка АКБ производилась частично. Ежемесячно необходим 100% заряд батареи
батарея оказалась разряженной по предельного минимального значения.

Начавшийся процесс сульфатации можно остановить зарядным устройством, используя специальные режимы зарядки.

Внимание! После зарядки удельный вес кислоты повышается.

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

Повышенный показатель плотности раствора, сохраняющийся стабильно станет причиной сокращения срока эксплуатации аккумуляторной батареи. В результате повышения концентрации кислоты в электролите выше нормы, произойдет разрушение металлических пластин, ведь растворы с высокой концентрацией серной кислоты способны разрушить даже изделия из стали.

Свинцовые пластины, станут легкой добычей кислоты уже при плотности 1,35 г./см³.

Низкая концентрация раствора серной кислоты

(менее 1,27 г/см³) станет причиной такого процесса, как сульфатация. Это оседание на пластинах кристаллов сульфита свинца, что лишает металл возможности накопления заряда.

При низком значении плотности (1,17 г/см³) порог замерзания -5 градусов. Жидкость замерзнет и сломает металлические пластины. Восстановить АКБ после замерзания и подобных деформаций еще никому не удавалось.

Внимание! Электролит замерзнет при температуре -7 градусов, если его густота 1,11 г/см³ и ниже, но если его плотность 1,28 г/см³, то он замёрзнет только при -58 градусах.

В таблице приведены данные зависимости плотности от температуры.

плотность г/см3	температура замерзания	плотность г/см3	температура замерзания
1,1	-8 °С	1,19	-25 °С
1,11	-9 °С	1,2	-28 °С
1,12	-10 °С	1,21	-34 °С
1,13	-12 °С	1,22	-40 °С
1,14	-14 °С	1,23	-45 °С
1,15	-16 °С	1,24	-50 °С
1,16	-18 °С	1,25	-54 °С
1,17	-20 °С	1,28	-58 °С
1,18	-22 °С

Низкая концентрация электролита становится причиной затруднительного запуска двигателя и приводит к замерзанию жидкости при минусовых температурах.

А теперь посмотрим что делать при неполадках.

Как поднять самостоятельно плотность

Чтобы устранить причину неудовлетворительного состояния АКБ, необходимо выяснить причину падения плотности электролита.

В случае повреждения пластин, придется привлекать специалистов, учитывая, что вероятность восстановления батареи минимальна.

При условии, что падение концентрации произошло в результате изменения количества раствора или его состава, поднять плотность возможно в домашних условиях, следуя инструкции:

Измерить концентрацию электролита в каждом отсеке (банке) отдельно.
При полученных значениях густоты в диапазоне 1,18-1,20 г/см³, правильным решением станет процедура замены части электролита в банке на новый, нормальной концентрации- 1,27 г/см³.
Грушей откачать отработанный раствор, замерить объем.
Долить половину от изъятого объема новым. Потрясти АКБ, чтобы перемешать жидкость в банке.
Измерить плотность.
Повторять действия из пунктов 1-4

до получения необходимого значения параметра.
Закрыть банки, приступить к зарядке аккумулятора.

Для проведения мероприятий, направленных на повышение плотности раствора серной кислоты понадобятся:

Перчатки резиновые
Прибор для измерения плотности –ареометр
Резиновая груша
Электролит
Мерный стакан
Емкость для слива жидкости из отсеков.

Внимание! Контакт со смесью кислоты и воды может вызвать ожоги, причем, не только кожных покровов, но и дыхательных путей. Самостоятельной заменой раствора кислоты следует заниматься с высокой степенью осторожности.

При отсутствии готового электролита возможно приготовление нужного раствора. Правильно вливать кислоту в воду, важно помнить, что вливать воду в кислоту – ОПАСНО.

Вот подробная инструкция, как восстановить концентрацию кислоты в домашних условиях.

Подробная инструкция

Для обоснования необходимости проведения процедуры корректировки плотности электролита, измерение этого показателя обязательно должно быть произведено только при полностью заряженной батарее.

До начала процедуры важно определиться с уровнем густоты состава, который является целью. Корректировка плотности заключается в замене части раствора кислоты, находящегося в отсеках АКБ, тем же объемом электролита нужной плотности.

Вот подробная инструкция, как восстановить концентрацию кислоты в домашних условиях.

Замену кислотно-водного раствора необходимо производить только после полной разрядки батареи током 10-часового разряда.
Проверить уровень электролита в каждом отсеке, используя трубку для измерения. В процессе корректировки проверять уровень необходимо регулярно. Нормальным считается уровень, выше верхнего края пластин на 15-20 мм.
Подготовить корректирующий раствор кислоты. Концентрация кислоты в таком составе должна быть не менее, чем 1,4 г/см³, если необходимо повысить плотность. Понижение плотности происходит путем замены части электролита на дистиллированную воду.
АКБ должен простоять выключенным не менее 30 минут. Это время необходимо для выравнивания концентрации в отсеках.
Батарею поставить заряжаться минимальным током на 30 минут.
Отключить АКБ от зарядного устройства на 2 часа.
Получить значения показателей плотности и уровня электролита.
Повторять действия пунктов 2-6 до получения необходимого значения показателя.

Внимание! Концентрация раствора кислоты в отсеках не должна отличаться более, чем на 0,02 г/см³. В противном случае необходимо подзарядить АКБ током от 1 до 2 А в течение 24 часов.

Полезное видео

Популярный блогер подробно рассказал о плотности электролита в видео:

Заключение.

Проводить проверку уровня плотности раствора, содержащегося в банках автомобильного аккумулятора необходимо не дожидаясь признаков изменения этого параметра. Специалисты рекомендуют делать это не реже одного раза в месяц, если владелец автомобиля не отмечает изменений в работе АКБ, и значительно чаще, при особых условиях эксплуатации.

Только поддержание значения показателя плотности на оптимальном (рекомендованном) уровне, гарантирует стабильное накопление и сохранение заряда, что обеспечит безупречную работу двигателя.

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Как можно проверить плотность аккумулятора?

Проверка плотности проводится ареометром. Для этого трубку помещают в заливное отверстие и откачивают часть жидкости. Электролит нужно проверять в каждой банке. Рекомендуем проводить проверку при температуре 20-30 °C., тогда стандартными показателями будут 1.27 – 1.29.

Что делать при низкой плотности электролита?

Если плотность в аккумуляторе снижена до 1.18, тогда нужно доливать не электролит, а аккумуляторную кислоту. Плотность такой кислоты намного выше. В случаях, когда сразу поднять плотность не удалось, процесс повторяется до тех пор, пока не удается получить нужное значение.

Когда нужно проверять плотность электролита?

Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр.

Как поднять плотность в аккумуляторной батареи?

Как повысить плотность

Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.

Какая должна быть плотность аккумулятора летом?

Лето В летний период аккумуляторная батарея имеет проблему, связанную с потерей большого количества жидкости. Плотность рекомендуется держать на 0,02 г/см3 ниже значения, которое требуется по стандартам.

Как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях?

К примеру, рекомендуется залить в батарею раствор воды с содой и оставить его там на 4 часа. После этого также рекомендуется заливать на час в аккумулятор раствор поваренной соли. Очистив банки аккумулятора от старого электролита, необходимо залить в него новый.

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

По мере разряда аккумулятора плотность электролита снижается от 1,28 г/см3 до 1,09 г/см3, что приводит к снижению его электропроводности почти в 2,5 раза. В результате омическое сопротивление аккумулятора по мере разряда увеличивается.

Что будет если плотность электролита низкая?

Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена.

Почему при зарядке аккумулятора падает плотность?

Неопытные автолюбители нередко доливают в АКБ большие объемы дистиллированной воды. Ошибочный подход! Если уровень дистиллята будет слишком высоким, то электролит выкипит. Это основная причина, почему падает плотность.

Как проверить уровень жидкости в аккумуляторе?

Для того чтобы определить уровень электролита, необходимо опустить любой «маркер» в аккумулятор до пластин. Маркером может выступать, например, прозрачная трубка (пластиковая или стеклянная). Для наполнения трубки электролитом, необходимо ее зажать и измерить с помощью линейки уровень электролита.

Как правильно мерить Ареометром?

Как мерить ареометром

Держите прибор вертикально и дождитесь пока ареометр внутри остановится на одном месте. Важно, чтобы при этом он не касался стенок колбы! Отметка, на которой уровень жидкости совпадает со шкалой ареометра — и есть значение плотности этой жидкости.

Как приготовить электролит для аккумуляторной батареи?

для его изготовления вам нужно смешать компоненты в пропорции 0,36 л серной кислоты на 1 л дистиллированной воды. 5. В теплых районах плотность электролита должна составлять 1,26 г/см, для подготовки берут 0,33 л серной кислоты и 1 литр дистиллированной воды.

Можно ли добавить 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.

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.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе на зиму

Электролит

Практически все автовладельцы сталкивались с необходимостью поднятия электролита в аккумуляторной батарее, когда автотранспортное средство стояло долгое время и не заводилось. Иногда аккумулятор зимой может быть разряжен настолько, что стартер не подает никаких признаков жизни.

В том случае, если стартер не крутит ни при каких обстоятельствах, то стоит попробовать зарядить аккумуляторную батарею. Если же эта процедура не дает ровным счетом ничего, то проблема, скорее всего, связана со снижением плотности электролита в аккумуляторе.

Дело в том, что электролит является соединением серной кислоты с дистиллированной водой, то есть без этого катализатора работать АКБ не будет. Плотность электролита напрямую зависит от заряженности субстанции, которую можно будет поднять или же снизить.

Содержание статьи:

Основные причины снижения плотности электролита

Залив электролита в АКБ

Часто автомобилисты не понимают, почему стремительно снижается плотность электролита в практически новом аккумуляторе. Для того, чтобы внутри АКБ содержалось достаточное количество электролита, приходится периодически дополнять его до нормы периодическим доливанием дистиллированной воды.

Следует оговориться, что норма для плотности электролита зимой и летом составляет 1.25 или 1.27 грамм на кубический сантиметр, но показатель между банками не может быть больше, чем на 0.1.

Зачастую владельцы автотранспортного средства практически никогда не замеряют плотность электролита сразу же после того, как доливается жидкость. В том случае, если дистиллированной воды будет налито слишком много, то во время работы зарядного устройства субстанция будет выкипать, забирая с собой и электролит, что вызывает необходимость поднять плотность электролита в аккумуляторе дома или в условиях СТО, как то показано на видео.

Сделать это следует как можно скорее, поскольку в скором времени аккумуляторная батарея не сможет работать даже на пятьдесят процентов. Повышение плотности электролита в аккумуляторной батарее поможет возвратить ее дееспособность.

Как повысить плотность электролита в домашних условиях

Для того, чтобы поднять плотность электролита в домашних условиях, следует подготовить АКБ, выполнив несколько простых правил:

Измерение плотности электролита в АКБ

замерить ареометром уровень плотности электролита при температуре в выше двадцати двух градусов тепла;
смешать раствор, аккуратно добавляя кислоту в воду тонкой струйкой;
применять следует емкости, в которые будет сливаться старая смесь и готовиться новая;
перед тем, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, следует измерить ее в обеих банках

В тех случаях, если требуется поднять плотность электролита, то следует сделать это правильно, а для этого выкачать прибором побольше жидкости и измерить ее количество. После этого дополнить недостачу потребуется таким же количеством изготовленной смеси кислоты и дистиллированной воды, а потом подсоединить к АКБ зарядное устройство в домашних условиях на тридцать минут.

После того, как старая и новая смеси перемешались, придется снова измерить плотность электролита в каждой банке аккумулятора. Правильно повторять все вышеуказанные придется несколько раз, пока уровень электролита не придет в норму.

Измерение плотности электролита

После того, как плотность удалось поднять, в каждую банку добавляется необходимое количество дистиллированной воды. Кстати, если плотность составляет после всех процедур 1.18 грамм на кубический сантиметр зимой или летом, то самостоятельно поднять уровень в домашних условиях, к сожалению, уже не получится.

Стоит попробовать довести показатели до нормы, добавляя в аккумулятор не дистиллированную воду, а кислоту, поскольку ее плотность значительно превышает тот же показатель у электролитической смеси.

Однако в большинстве своем аккумуляторы с таким показателем плотности электролита, особенно в условиях суровой русской зимы, уже работать не смогут. Для того, чтобы реанимировать агрегат, не пытаясь поднять плотность электролита, стоит банально слить раствор полностью, заменив его на новую смесь. При том срок эксплуатации АКБ катастрофически снизится, но поездить до приобретения нового агрегата автомобиль еще сможет не один день.

Повышение плотности электролита с помощью зарядного устройства

Извлечение АКБ из автомобиля

Еще одним способом того, как можно быстро поднять плотность электролита аккумулятора в домашних условия самостоятельно, является повышение этого показателя при помощи зарядного устройства.

Этот способ одинаково подходит для зимы и лета, но только все следует делать правильно и поэтапно:

заряжать аккумулятор на слабых токах длительное время;
проследить, чтобы был достигнут полный заряд, когда электролитическая смесь начинает кипеть;
дождаться момента, когда вода испарится, а кислота осядет;
уточнить, насколько снизился уровень электролита в батарее, и долить электролитическую смесь необходимой плотности;
измерять уровень выкипания и добавлять необходимое количество электролита придется не менее двух суток.

Стоит уточнить, что поднять плотность электролита в отдельно взятой батарее, можно в домашних условиях несколькими способами. Нужно помнить, что зимой и летом следует соблюдать основные правила безопасности, то есть работать в очках и защитных перчатках, чтобы избежать химических ожогов.

Лучший ответ: Как поднять плотность в аккумуляторной батареи?

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Как повысить плотность

Что делать при низкой плотности электролита?

Как довести плотность электролита в аккумуляторе до нормы?

Как приготовить электролит для аккумуляторной батареи?

Электролит приготовляется путем разведения аккумуляторной серной кислоты плотностью 1,83… 1,84 (ГОСТ667—73) в дистиллированной воде с допустимыми примесями. Химическая чистота электролита оказывает существенное влияние на работоспособность и срок службы батарей.

Как можно проверить плотность аккумулятора?

Что будет если плотность электролита низкая?

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра. Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях.

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе летом?

К примеру, при умеренном климате плотность электролита должна находиться на уровне 1,25-1,27 г/см3 ±0,01 г/см3. В холодной зоне, с зимами до -30 градусов на 0,01 г/см3 больше, а в жаркой субтропической — на 0,01 г/см3 меньше.

Почему в аккумуляторе падает плотность электролита?

Как правильно корректировать плотность электролита?

Аккуратно покачайте аккумулятор в разные стороны, затем замерьте плотность снова. Если плотность не достигла требуемого значения, долейте еще ¼ от выкачанного ранее объема электролитом. Таким образом, следует доливать электролит, каждый раз уменьшая его количество в два раза.

Как правильно приготовить электролит?

Как правильно разбавлять электролит?

Пропорции воды и серной кислоты.

В ёмкость, устойчивую к едким веществам, налейте нужный объем воды.
Разбавлять воду кислотой следует постепенно.
По окончании процесса вливания замеряйте плотность получившегося электролита с помощью ареометра.
Дайте составу отстояться около 12 часов.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Машинный аккумулятор в чем-то сродни химической фабрике, где кипит химическая реакция, в результате которой вырабатывается и накапливается электричество, столь необходимое для нормального запуска и работы автомобиля. Одним из реагентов участвующим в химической реакции внутри аккумулятора является электролит и по его состоянию (плотности), судят о состоянии самой АКБ.

Если она ниже номинальной, вам необходимо срочно задуматься о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе. И, действительно, как? Рассмотрим процесс поэтапно.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, поэтапная инструкция.

Сперва производятся необходимые измерения плотности специальным прибором – ареометром. Нормируемая плотность электролита должна составлять 1,26 – 1,29 килограмм на литр.

Еще необходимо обратить внимание на распределение величины плотности в различных банках аккумуляторной батареи. Плотность не должна отличается более чем на 0,01. Если у вас другие значения, то это может говорить о том, что существуют уже необратимые процессы внутри аккумулятора, поэтому даже если вы добьетесь повышения плотности, то со в скором времени она, скорее всего, все равно вновь опуститься. Следовательно, АКБ в данном случае лучше просто заменить на новую.

В остальных же случаях будем предпринимать действия по повышению плотности электролита.

Итак, первым делом пробуем зарядить аккумулятор (как зарядить аккумулятор автомобиля). При зарядке происходит обратная химическая реакция, соответственно, плотность электролита должна увеличиться.

Если повысить плотность электролита его зарядкой не представилось возможным, то при показаниях ареометра, которые составляют не ниже 1,18 килограмм на литр, можно произвести частичную замену самого электролита (замена электролита в аккумуляторе). Для этого следует приобрести уже готовый электролит либо приготовить его самому из аккумуляторной кислоты и дистиллированной воды. Здесь стоит учесть, что плотность добавляемого раствора должна быть выше, чем плотность электролита в самом аккумуляторе. Это необходимо для того, чтобы смесь (низкоплотного и высокоплотного электролита) перемешавшись, дала необходимую величину. Кстати, для лучшего перемешивания аккумулятор можно слегка раскачивать.

Если плотность электролита меньше чем, 1,18 килограмм на литр, то единственным вариантом, который может спасти вашу АКБ является добавление непосредственно внутрь нее неразбавленной аккумуляторной кислоты. Производить данную манипуляцию стоит с особой осторожностью, в несколько этапов. При каждом этапе необходим контроль плотности электролита.

Наиболее радикальным способом по повышению плотности электролита в аккумуляторе является полная его замена. Для этого необходимо предварительно удалить старый электролит. Крайне не рекомендуется полностью переворачивать аккумулятор для слива последнего, по причине того, что осадок на дне банок может попасть между пластинами и спровоцировать тем самым их замыкание. Наиболее вероятен такой исход у давно эксплуатируемых батарей, где изолирующие пластины конверты могли быть повреждены агрессивной средой и временем.

В качестве варианта для осуществления подобной процедуры может стать проделывание небольших отверстий внизу банок. В последующем, после слива старого электролита и промывки аккумулятора дистиллированной водой, эти отверстия необходимо будет заклеить стойким к агрессивной кислотной среде герметиком. Только после его схватывания в батарею заправляется свежий электролит необходимой плотности.

Надеюсь, способы, представленные выше по процессу, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, дали ожидаемы результат и необходимость в замене АКБ у вас отпала.

Как измерить плотность электролита в аккумуляторе — видео

Как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях

Исправный аккумулятор – залог беспроблемного запуска двигателя. Далеко не все автовладельцы это понимают, снимая с себя обязанности по уходу за батареей и аргументируя свою позицию заявлениями типа «аккумулятор необслуживаемый».

Увы, но и самые совершенные батареи с жидкостным электролитом не идеальны.

Одной из самых распространённых причин отказа АКБ прокручивать стартер является изменение соотношения кислоты к воде по сравнению с нормативным показателем. О том, почему это происходит и как предотвратить увеличение/уменьшение концентрации серной кислоты, мы сегодня и поговорим.

По каким причинам происходит падение плотности

Прежде чем сразу же приступать к исправлению проблемы стоит разобраться в причине ее возникновения. Для АКБ явление падения плотности — это естественное явление. При разряде она показатели снижаются, при заряде повышаются.

Низкие показатели в АКБ говорят о следующем:

Батарея просто разряжена.
Аккумулятор перенес перезарядку, из-за чего раствор просто выкипел.
Дистиллированная вода просто доливалась без замера показателей.

В первом случае падение — это естественное явление. Во втором, когда батарея перенесла перезарядку произошло частичное выкипание, что сильно повлияло на параметры жидкости. В третьем, упала плотность электролита в аккумуляторе из-за большого содержания воды.

Важно! Плотность электролита прямо влияет на качество батареи. А самое главное на то как она будет держать заряд.

Рекомендуется постоянно производить замеры показателя плотности электролита при первых признаках. К ним можно отнести быструю разрядку АКБ. В противном случае при долгой работе с некорректными показателями пластины внутри батареи будут разрушены. Исправить такое можно будет только полностью заменив батарею.

Почему падает плотность электролита?

Основные причины, по которым может упасть показатель уровня электролита в банках автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ):

Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.
Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.
Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.

Способы повышения плотности

Повысить плотность электролита в АКБ можно поднять несколькими способами. Они различаются своей сложностью исполнения и длительностью.

Корректирующий электролит

Повышение плотности электролита в аккумуляторе происходит в несколько этапов. В этом действии важно соблюдать последовательность, только в этом случае можно получить достоверные результаты.

Также потребуются следующие инструменты и продукты:

ареометр;
стеклянные емкости;
груша для извлечения лишней жидкости;
перчатки для защиты;
пластмассовые защитные очки;
корректирующий электролит;
дистиллированная вода.

Важно! Перед тем как приступить к работе необходимо убедится, что батарея находилась несколько часов в помещении с температурой 20-25 градусов.

Чтобы реанимировать батарею и поднять плотность электролита в аккумуляторе требуется выполнить следующие действия:

Зарядить АКБ, в котором предположительно упала плотность электролита. Важно чтобы батарея заряжалась около 8-12 часов. Необходимо чтобы она стала именно полностью заряженной, так как этот момент сильно влияет на показатели.
После зарядки требуется замерить параметр ареометром в каждой банке АКБ. Показатели должны быть в пределах 1.25-1.27 г/см в кубе. Отклонение в показателях между банками допускается до 0.01.
Если результат оказался ниже нормы, требуется откачать часть электролита из банок с недопустимыми параметрами.
В банку заливается корректирующий электролит, в объеме в двое меньше откаченного. Далее заливают дистиллированную воду для закрытия пластин.
Как только была произведена частичная замена электролита необходимо поставить АКБ на подзарядку. Достаточно 30-60 минут. После требуется оставить батарею на 2 часа чтобы жидкость смешалась.
По истечению времени производится повторный замер. Если она все также ниже нормального действия повторяются.

Важно! Если планируется самостоятельно делать корректирующий электролит стоит заливать кислоту в воду, а не наоборот. В противном случае произойдет реакция, в ходе которой вода вскипит, и кислота расплескаться.

Выравнивание с помощью зарядки

Для этого метода потребуется зарядное устройство для АКБ с возможностью регулировать выходное напряжение. Простая зарядка, которая уменьшает силу тока при полном заряде не подойдет.

Корректировка плотности электролита в аккумуляторе происходит по следующей схеме:

Батарея полностью заряжается.
Когда электролит начинает кипеть силу тока снижается до 1-2 А.
Пока электролит кипит вода из него испаряется и плотность постепенно повышается.
После падения уровня необходимо долить электролит, и замерить плотность.

Выпариваться жидкость будет очень медленно и может понадобится более 24 часов. Этот способ наиболее безопасен. За счет естественного испарения замена производится без выкачивания химического раствора.

Полная замена

В случае если хоть в одной банке показатели ниже чем 1.18 г/м в квадрате, то поможет только полная замена электролита. Это действие стоит проводить очень аккуратно так как при ошибке вся батарея может выйти из строя.

Замена производится следующим образом:

Из банок в АКБ выкачивается максимально возможное количество жидкости при помощи груши.
После чего необходимо аккуратно перевернуть батарею на бок и просверлить отверстия в каждой банки. С них необходимо слить остатки электролита.
После чего все емкости осторожно промываются дистиллятом. Отверстия запаиваются пластиком, который устойчив к кислоте.
В свежевымытые банки заливается раствор электролита с необходимой плотностью. Далее батарея заряжается и проверяется на работоспособность.

Можно залить готовый корректирующий раствор, а после нормализовать параметры просто доливая дистиллированную воду.

Важно! Батарею требуется перевернуть очень аккуратно и медленно. Дело в том, что на дне остается осадок из свинца и при резком перевороте он может застрять между пластин тем самым их закоротив. После этого, как правило, батарея становится не дееспособной.

Инструкция проверки

Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.

В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра.

Рекомендуем: Как выбрать антифриз для автомобиля?

Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.

Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:

Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.
Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
Остаток долить дистиллированной водой.

Как понизить

В некоторых случаях плотность не падает, а наоборот увеличивается. Такой исход также негативно сказывается на общем состоянии аккумулятора. Понижение происходит следующим образом:

Из банок откачивается некоторое количество электролита.
После чего заливается дистиллированная вода.
Измеряется плотность, и в случае если она выше 1.27 необходимо добавить воды.

Желательно вводит воду постепенно. Это поможет избежать слишком сильного понижения показателей.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Если концентрация кислоты упала за зиму, ее можно восстановить путем подачи слабого тока. Зарядка занимает не менее 3 суток, она считается эффективной при невозможности восстановления АКБ другими методами. Содержимое набравшей полную мощность батареи при зарядке начинает кипеть. Признаком испарения воды является образование мелких пузырьков на поверхности.

Избыток жидкости испарится, концентрация кислоты увеличится. Общий уровень наполнителя станет маленьким, поэтому придется добавлять готовый аккумуляторный раствор. После завершения процедуры пользуются ареометром. Если показатели прибора слишком низкие, зарядку и добавление электролита повторяют.

Чем опасна высокая или низкая плотность

Высокая плотность электролита в аккумуляторе приводит к быстрому разрушению пластин. С течением времени пластины будут съедены кислотой, и аккумулятор выйдет из строя.

Низкая плотность электролита в аккумуляторе не дает батареи держать заряд так как значительно падает емкость. Также повышенная концентрация именно воды увеличивает вероятность того что зимой такая батарея просто заледенеет из-за кристаллизации при низких температурах.

Также плотность рекомендуется выбирать исходя из времени года и региона. Разброс в параметрах не сильный, но это поможет избежать многих проблем с обслуживанием аккумулятора.

Советы и рекомендации

Для того, чтобы корректировка плотности прошла успешно, и батарея не была повреждена стоит следовать некоторым рекомендациям:

Замер производить только при температуре 20-25 градусов;
Все параметры измеряются у полностью заряженного аккумулятора;
Для корректировки использовать специальный раствор с плотностью 1.4. Нельзя заливать более насыщенный раствор кислоты, это приведет к разогреву электролита в батарее;
Корректируется жидкость в каждой банке, главное, чтобы между значениями отдельных емкостей не разнилось больше чем на 0.01;
Жидкость должна покрывать пластины на 1-2 см.

Совет! Если после всех манипуляций показатели падают за короткое время и не приходит в норму после зарядки батарею следует заменить.

Иногда выровнять плотность электролита в банках аккумулятора невозможно. Это, как правило, происходит по причине того, что батарея не исправна и аккумулятор не может держать плотность.

проверка и методы повышения плотности

Обзоры

Водители часто сталкиваются с непредвиденными ситуациями, вызываемыми невозможностью запуска мотора. Двигатель начинает некорректно работать при ухудшении характеристик батареи, утратившей часть кислотного раствора.

В таком случае автовладелец задумывается, как поднять плотность у аккумулятора. Существует несколько методов восстановления, которые используют в домашних условиях.

При постоянном паркинге машины на улице плотность электролита в АКБ будет снижаться.

Почему снижается плотность электролита

Выполнить ремонт АКБ невозможно, не определив причину снижения концентрации электролита.

Содержание кислоты в наполнителе аккумулятора уменьшается из-за таких причин:

Глубокий разряд. По мере исчерпания запаса заряда плотность электролита начинает падать. Зарядка помогает плавно восстановить нужный уровень. При выраженном снижении концентрации кислоты батарея теряет большую часть мощности и не подлежит ремонту.
Частое использование в морозную погоду или хранение в неотапливаемом помещении.
Неправильный выбор параметров тока зарядки. При подаче высокого напряжения кислотный раствор превращается в газ, который утекает через отводящие отверстия корпуса.
Регулярная доливка воды. Это действие выполняется для поддержания нужного объема жидкого наполнителя. Измеряют плотность состава при доливке не всегда. Кислота выкипает вместе с водой, поэтому ее содержание в составе снижается.

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

Повышение содержания кислоты в электролите становится причиной поломки аккумулятора. Оно способствует разрушению пластин и коротким замыканиям емкостей элемента питания. Серная кислота способна разъедать даже сталь.

Снижение плотности электролита может привести к образованию сульфатного налета на пластинах — из-за этого АКБ перестанет держать заряд.

Снижение плотности электролита вызывает такие проблемы:

Появление сульфатного налета на пластинах. Это явление снижает способность батареи к приему и удержанию заряда.
Изменение порога замерзания наполнителя. Содержащая недостаточное количество кислоты жидкость превращается в лед уже при -3°С. Кристаллы повреждают пластины, вызывая их деформацию. Восстановить такую батарею невозможно. Если концентрация электролита лежит в пределах нормы, он не замерзнет даже при -50°С.
Невозможность запуска мотора. Этот признак можно заметить в морозную зиму.

Проверка плотности электролита

Измерить плотность кислотного состава можно самостоятельно. Замеры выполняют в отапливаемом помещении.

Для проведения процедуры потребуются такие материалы и инструменты:

Денсиметр. Так называют устройство, предназначенное для измерения плотности жидких сред. Оно имеет вид полой трубки с колбой и ареометром.
Средства защиты рук, органов зрения и дыхания. Попадающая на кожу кислота оставляет глубокие ожоги. Вдыхание токсичных паров вызывает тяжелые отравления. Помещение, в котором проводятся опыты, должно постоянно проветриваться.

Для проверки плотности электролита в АКБ автомобиля используется денсиметр, конец которого нужно погрузить в ёмкость аккумулятора.

Для определения плотности выполняют следующие действия:

Демонтируют аккумуляторную батарею. Элемент питания нужно освободить от защитного чехла и пробок.
Оценивают количество электролита. В кальциевых АКБ жидкость должна закрывать вершины пластин.
Разряженный аккумулятор подсоединяют к зарядному устройству. Через 6 часов приступают к измерению плотности. Если уровень электролита остался прежним, денсиметр вводят в емкости, откачивая небольшой объем раствора. При измерении показателя ареометр не должен касаться стенок колбы.
Определяют показания прибора. При этом учитывают температуру воздуха в помещении.
Измеряют плотность наполнителя в остальных емкостях батареи. Полученные значения сравнивают с нормальными.

Этот способ подходит только для оценки состояния разборных батарей. На корпусе необслуживаемого аккумулятора имеются светодиоды, меняющие цвет при снижении концентрации жидкого содержимого.

Как откорректировать плотность раствора

Нормальной считается плотность 1,25-1,27 г/см³. Если показатель при нормальной температуре воздуха не поднимается выше 1,23, его нужно увеличивать. Когда концентрация кислоты снижается только в одной банке, речь идет о коротком замыкании.

Повышение плотности свидетельствует о подаче тока высокой силы при зарядке. Для увеличения показателя используют готовый электролит или концентрированную кислоту, для снижения — дистиллированную воду.

Плотность раствора в холодный период

В зимний период плотность кислотного раствора полностью заряженной батареи составляет 1,27. При использовании элемента питания в районах с холодным климатом коррекции показателя в весеннее время не требуется.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе в зависимости от температуры и заряда.

Подготовка к восстановлению батареи

Подготовительный этап включает такие шаги:

Восстановление заряда АКБ. Добавление электролита при низком заряде противопоказано. Это приведет к резкому росту уровня кислоты, деформации и замыканию металлических элементов. Изделие в таком случае подлежит утилизации.
Измерение температуры наполнителя. Нормальным считается значение +22…+25°С. Оценивают и уровень электролита во всех емкостях.
Визуальный осмотр. На корпусе не должно быть дефектов, особенно рядом с токовыводами. Появлению трещин в этой области способствует неправильное снятие застывших клемм.

Повышение плотности электролита

Если показатель слишком низкий, требуется добавление готового электролита с нормальным содержанием кислоты.

Процедуру выполняют таким образом:

Подготавливают электролит. Содержание кислоты в таком составе должно быть не ниже 1,4 г/см³.
Добавляют корректирующее средство. Перед этим удаляют часть имеющегося наполнителя. Плотность раствора должна увеличиться до 1,25. Электролит доливают в каждую емкость АКБ. Объем добавляемой жидкости не должен превышать количества удаленной.
Встряхивают корпус. Это способствует выравниванию структуры наполнителя.
Заряжают аккумулятор. Зарядное устройство подключают на 30 минут, что позволяет концентрации раствора нормализоваться. Силу тока уменьшают в 2 раза и оставляют батарею еще на 2 часа. При сохранении прежней концентрации кислоты после зарядки цикл повторяют.

При полной замене электролита в аккумуляторе автомобиля используется жидкость плотностью 1.28 г/см3, а при выравнивании плотностью не менее 1.4 г/см3.

Можно ли повысить минимальную плотность

Слишком маленькой считается плотность ниже 1,18. Доливка готового электролита не дает результата. Восстанавливают батарею, используется раствор, содержащий повышенное количество кислотного компонента.

Наполнитель заменяют так:

Удаляют содержимое банок. При этом стараются выкачать как можно больше жидкости. После этого элемент питания кладут в таз и переворачивают. Дно каждой емкости прокалывают. Батарее придают горизонтальное положение, дожидаясь вытекания электролита.
Промывание банок. Через крышки заливают дистиллированную воду, которая смывает остатки электролита. Оставшиеся после удаления наполнителя отверстия заделывают кислотостойким полимерным материалом.
Добавление нового раствора. Если процедура выполнена правильно, концентрация становится нормальной. Батарею можно заряжать и использовать по назначению.

Замена электролита помогает ненадолго восстановить работоспособность аккумулятора. Со временем батарея теряет емкость, ее приходится утилизировать.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Иногда пользователь замечает, что после использования при низких температурах уровень кислоты упал. Нормализовать показатель можно, подавая ток низкой силы. Процесс зарядки длится не менее 72 часов. Этот метод эффективен при невозможности восстановления аккумулятора другими средствами.

После набора батареей полного заряда электролит начинает кипеть, вода испаряется. Об этом свидетельствует появление пузырьков на поверхности наполнителя.

Процесс кипения приводит к повышению концентрации кислоты. Уровень наполнителя снижается, поэтому нужно добавить готовый электролит. Завершают процедуру измерением плотности состава. При получении низких показаний цикл зарядки и доливки готового раствора повторяют.

Мне нравитсяНе нравится

Повышение производительности литий-ионных аккумуляторов, увеличение срока службы элементов с покрытыми графеном никелевыми, кобальтовыми и алюминиевыми катодами с наночастицами — ScienceDaily

Литий-ионные аккумуляторы (LIB), которые функционируют как высокоэффективные источники энергии для возобновляемых источников энергии, таких как электромобили и т. Д. Для бытовой электроники требуются электроды, обеспечивающие высокую плотность энергии без ущерба для срока службы элементов.

В журнале Vacuum Science and Technology A, изданном AIP Publishing, исследователи исследуют причины деградации катодных материалов LIB с высокой плотностью энергии и разрабатывают стратегии для смягчения этих механизмов деградации и улучшения характеристик LIB.

Их исследования могут быть ценными для многих новых приложений, особенно для электромобилей и хранения энергии на уровне сети для возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.

«Большинство механизмов разложения LIB происходит на поверхностях электродов, которые находятся в контакте с электролитом», — сказал автор Марк Херсам. «Мы стремились понять химию этих поверхностей, а затем разработать стратегии минимизации деградации».

Исследователи использовали химическую характеристику поверхности как стратегию для выявления и минимизации остаточных примесей гидроксидов и карбонатов в результате синтеза наночастиц NCA (никель, кобальт, алюминий).Они поняли, что поверхности катода LIB сначала необходимо подготовить с помощью подходящего отжига, процесса, с помощью которого катодные наночастицы нагреваются для удаления поверхностных примесей, а затем закрепляются в желаемых структурах с атомарно тонким графеновым покрытием.

Наночастицы NCA, покрытые графеном, которые были включены в состав катодов LIB, показали превосходные электрохимические свойства, включая низкий импеданс, высокую производительность, высокую объемную энергию и удельную мощность, а также длительный срок службы циклов.Графеновое покрытие также действует как барьер между поверхностью электрода и электролитом, что еще больше увеличивает срок службы элемента.

Хотя исследователи думали, что одного графенового покрытия будет достаточно для улучшения характеристик, их результаты показали важность предварительного отжига катодных материалов для оптимизации химического состава их поверхности перед нанесением графенового покрытия.

Хотя эта работа была сосредоточена на катодах LIB с высоким содержанием никеля, методология может быть обобщена на другие электроды аккумулирования энергии, такие как натрий-ионные или магниево-ионные батареи, которые включают наноструктурированные материалы с большой площадью поверхности.Следовательно, эта работа устанавливает четкий путь вперед для реализации высокопроизводительных устройств хранения энергии на основе наночастиц.

«Наш подход также может быть применен для улучшения характеристик анодов в LIB и связанных с ними технологиях хранения энергии», — сказал Херсам. «В конечном итоге вам необходимо оптимизировать как анод, так и катод, чтобы достичь наилучших возможных характеристик батареи».

История Источник:

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

Достижение высокой плотности энергии за счет увеличения выходного напряжения: полностью обратимый аккумулятор на 5,3 В

Основные характеристики

•: Стабильные электролиты 5,5 В позволяют использовать литий-металлический аккумулятор 5,3 В и литий-ионный аккумулятор 5,2 В
•: Изучить механизм лития-делитирования 5,3 В LiCoMnO ₄ катодов
•: Выявить корреляцию между электролитами и CEI или SEI на электродах

Большая картина

Сегодня более высокая плотность энергии аккумуляторные батареи становятся все более востребованными из-за растущих требований со стороны приближающихся электромобилей.Современные литий-ионные батареи, основанные на химии интеркаляционного катода, оставляют относительно мало места для дальнейшего повышения плотности энергии, поскольку удельная емкость этих катодов приближается к теоретическим уровням. Увеличение выходного напряжения элемента — это возможное направление значительного увеличения плотности энергии батарей. Обширные исследования были посвящены изучению элементов питания> 5,0 В, но были достигнуты лишь ограниченные успехи из-за узкого окна электрохимической стабильности традиционных электролитов (<5.0 В). Здесь мы разрабатываем электролит 5,5 В (1 M LiPF ₆ в FEC / FDEC / HFE с добавкой LiDFOB), который позволяет катодам LiCoMnO ₄ 5,3 В обеспечивать плотность энергии 720 Вт · ч кг ^-1 для 1000 циклов. и 5,2 В графита || LiCoMnO ₄ полных элементов для обеспечения плотности энергии 480 Вт · ч · кг ^-1 на 100 циклов.

Резюме

Плотность энергии нынешних литий-ионных аккумуляторов ограничена низкой емкостью интеркаляционного катода, что оставляет относительно мало возможностей для дальнейшего улучшения, поскольку удельная емкость этих катодов приближается к теоретическим уровням.Увеличение выходного напряжения элемента — это возможное направление значительного увеличения плотности энергии батарей. Обширные исследования были посвящены изучению элементов питания> 5,0 В, но были достигнуты лишь ограниченные успехи из-за узкого окна электрохимической стабильности электролитов (<5,0 В). Здесь мы сообщаем о 5,5 В электролите (1 M LiPF ₆ в фторэтиленкарбонате, бис (2,2,2-трифторэтил) карбонате и гидрофторэфире [FEC / FDEC / HFE] с дифтор (оксалат) боратом Li [LiDFOB ] аддитив), что позволяет 5.Катоды LiCoMnO ₄ 3 В для обеспечения плотности энергии 720 Втч кг ⁻¹ на 1000 циклов и графит 5,2 В || LiCoMnO ₄ полных элементов для обеспечения плотности энергии 480 Втч кг ⁻¹ на 100 циклы. Электролиты на 5,5 В представляют собой большой шаг в развитии литиевых батарей высокой энергии.

Цели ООН в области устойчивого развития

ЦУР 7: Доступная и чистая энергия

Ключевые слова

высокое напряжение

Литий-металлический аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор

высокая плотность энергии

Литий-металлический анод

стабильный электролит

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Ссылки на статьи

Аккумулятор какого размера вам понадобится для питания вашего дома?

Похоже, Tesla делает аккумулятор для вашего дома. Было бы круто? Я думаю так. Но зачем вам домашний аккумулятор? Я могу придумать пару вариантов использования:

Для автономного дома вы можете использовать солнечную или ветровую энергию. К сожалению, ни один из этих двух источников не обеспечивает постоянной энергии. Если бы вы могли хранить энергию в батарее, вы могли бы использовать ее ночью или в безветренную погоду.
Многие люди держат дома бензиновый генератор. У меня есть один, который я использую не слишком часто, но он великолепен, когда он вам нужен. Что, если бы у вас была батарея, которую вы могли бы использовать в своем доме во время перебоев в подаче электроэнергии? Было бы здорово.
Энергокомпания вроде бы хотела, чтобы у всех был аккумулятор. С домашней батареей вы можете уменьшить скачки напряжения в сети. Когда вы включаете кондиционер, он потребляет большой ток в течение короткого периода времени (вот объяснение, почему ток резко возрастает).С батареей этот текущий спрос может быть нивелирован (я думаю).

Но вы здесь не для этого, не так ли? Вы хотите знать, какой большой аккумулятор вам понадобится. Давайте выясним.

Размер батареи

Нам нужны некоторые начальные значения. Во-первых, как долго вы хотите, чтобы ваш дом работал от батареи? Я думаю, Илон Маск (из Tesla) сказал одну неделю. Понятно. Следующим важным моментом является потребление энергии. Я думаю, что справедливым предположением является постоянное потребление мощности 2000 Вт. Очевидно, что дому в какой-то момент дня потребуется более 2000 Вт.Тем не менее, ночью вам не понадобится много энергии, так что средняя дневная мощность может составлять 2000 Вт. Если вам не нравится это значение, вы можете использовать свои собственные числа в расчетах.

Если я знаю мощность и время, я могу использовать определение мощности для расчета энергии, хранящейся в батарее.

Мощность в ваттах — это нормально (поскольку ватт — это джоуль в секунду), но мне нужно время в секундах.

Теперь я могу рассчитать запасенную в батарее энергию.

Отлично. Но что, черт возьми, такое Джоуль? Конечно, это единица энергии, но много ли это? Вот простой эксперимент, который вы можете провести самостоятельно. Возьмите учебник и положите на пол. Теперь возьмите его и положите на стол. Чтобы поднять книгу, вам нужна энергия (чтобы изменить ее гравитационную потенциальную энергию). Книга весит около 1 кг, а вы подняли ее примерно на 1 метр. Это дает изменение энергии примерно на 10 Джоулей (не забывайте, что гравитационное поле составляет 9,8 Н / кг). Итак, теперь вы знаете о Джоулях.

Какие батареи будут питать будущее?

ХУАЙБЭЙ, КИТАЙ — 1 ФЕВРАЛЯ: Роботизированная рука работает на линии упаковки литиевой батареи на новом … [+] энергетическом заводе 1 февраля 2021 года в Хуайбэе, провинция Аньхой, Китай. (Фото Ван Шанчао / VCG через Getty Images)

VCG через Getty Images

Аккумуляторная технология может стать краеугольным камнем энергетического перехода, облегчая декарбонизацию транспортного сектора, обеспечивая критически важную поддержку для прерывистой солнечной и ветровой генерации в производстве электроэнергии.Но широко используемый литий-ионный аккумулятор может не соответствовать задаче обеспечения будущего глобальной зеленой экономики.

Президент Джо Байден делает батареи компонентом своей стратегии углеродной нейтральности, предполагая, что внутреннее производство — вместо того, чтобы полагаться на китайский и корейский импорт — могло бы создать рабочие места. В настоящее время китайские компании, включая CATL, BYD и Hefei Guoxuan High-Tech, производят 79% аккумуляторов в мире. Отечественные производители уступают 7 % .Необходимость соревноваться очевидна.

Литий-ионный, или литий-ионный, сегодня является наиболее распространенной аккумуляторной технологией. Литий-ионные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии по сравнению с более старыми никель-кадмиевыми батареями и отсутствием эффекта памяти, который приводит к потере емкости аккумуляторов при продолжительном использовании. «Саморазрядка» — при которой незначительные химические реакции в батарее с меньшей емкостью с течением времени минимальны в литий-ионной технологии.

По этим причинам в большинстве современных электромобилей (электромобилей) используются литий-ионные батареи той или иной формы.Тесла TSLA использует собственную химию литий-никель-кобальт-алюминий (NCA), в то время как литий-никель-марганец-кобальт (NMC) распространен в остальной части сектора электромобилей, производимой LG Chem и SK Innovation. Две корейские компании вовлечены в судебную тяжбу, причем первая обвиняет вторую в краже интеллектуальной собственности. Решение Комиссии по международной торговле запретить импорт некоторых товаров из SK Innovation по этому поводу может нарушить цепочку поставок в Америке и переход Байдена к чистой энергии.

К сожалению, срок службы литий-ионных аккумуляторов по-прежнему невелик и значительно ухудшается в течение первых нескольких лет. За пять лет интенсивного использования батарея разряжается на 70–90% от первоначальной емкости. Литий-ионные батареи по-прежнему являются дорогостоящим средством получения энергии, при этом отраслевой стандарт колеблется в районе 137 долларов за киловатт-час (кВтч) в 2020 году. По слухам, ультрасовременные аккумуляторные батареи Tesla NCA будут стоить около 100 долларов за киловатт-час. При этом затраты прошли долгий путь: в 2010 году цены на батареи составляли 1100 долларов за кВт · ч, что на 90% ниже за десять лет.Но это снижение не будет устойчивым в ближайшее десятилетие.

Снижение стоимости батарей с течением времени в долларах за киловатт-час с учетом разницы между ячейками и батареями.

Bloomberg New Energy Finance

Согласно Bloomberg New Energy Finance, при цене 101 долл. / КВтч электромобили будут конкурентоспособны по цене с двигателями внутреннего сгорания. Ожидается, что этот порог будет превышен между 2023-2025 годами, но остаются вопросы, можно ли улучшить химический состав литий-ионных аккумуляторов после этого момента.

Производство аккумуляторов ограничивает поставки кобальта , из-за опасений по поводу того, является ли процесс добычи, в котором доминирует Демократическая Республика Конго (ДРК), экологически или социально ответственным. Производителям необходимо будет найти другие источники.

Также были зарегистрированы инциденты, связанные с безопасностью, которые заставили общественность бояться огнестрельного оружия, хотя фактические случаи перегрева литиевых батарей кажутся редкими по сравнению с количеством используемых. Это недостатки того, что не так давно было передовым.

Ученые считают, что будущее — за батарею стоимостью 50 долларов США за кВтч и ниже — лежит в другом месте.

Те, кто думает о долгосрочной перспективе, рассматривают твердотельные батареи как преемника литий-ионных. Исследования продолжаются, и прототипы находятся в разработке, но может пройти десять лет, прежде чем твердотельное устройство станет доступным для общественного потребления: по оценкам экспертов, твердотельная технология будет стоить от ~ 800 до ~ 400 долларов / кВтч к 2026 году. Лидер отрасли QuantumScape (QS), испытала волатильность цен из-за сочетания высоких ожиданий и отсутствия доходов.

Тем не менее, энтузиасты энергии в восторге.

Твердотельные батареи представляют собой смену парадигмы. Вместо перезаряжаемых жидких электролитов, которые можно найти в других местах, они используют более безопасные негорючие твердые электролиты. Твердые электролиты более энергоемкие, что обеспечивает более быструю зарядку, больший радиус действия и более длительный срок хранения. Батареи с более длительным сроком службы сокращают потребность в дорогостоящих системах хранения и снижают затраты на электроэнергию для потребителей. Они лучше переносят тепло, но работают и при очень низких температурах.

Неудивительно, что производители электромобилей стремятся к прорыву. Прямо сейчас у Tesla есть технология терморегулирования и электронного управления, что дает ей преимущество перед конкурентами. Устраняя температуру как уязвимость, твердотельные технологии могут позволить другим сократить расходы и конкурировать. Солидные компании и стартапы, такие как Ionic Materials и NEI Corp, финансируют исследования и разработки.

Toyota сделала аккумуляторные технологии своим приоритетом, рассматривая твердотельные батареи как решение для ограниченного диапазона и длительного времени зарядки, препятствующих широкому распространению электромобилей.Они надеются продать первый электромобиль с твердотельными батареями в этом десятилетии. Volkswagen Group имеет собственное партнерство с QuantumScape, и есть дополнительные проекты, поддерживаемые Ford, BMW и Mercedes-Benz, среди прочих.

Транспорт — не единственная отрасль, которая получит выгоду. Усовершенствованные аккумуляторы в смартфонах потенциально обеспечат до трех дней непрерывного использования без изменения дизайна или веса. Другие устройства, от ноутбуков до запоминающих устройств, аналогичным образом увеличивают продолжительность заряда.Это должно быть приятной новостью для потребителей и стран, стремящихся модернизировать свои электрические сети.

Президенту Байдену было бы разумно инвестировать в исследования, но правительственные лаборатории не должны выбирать победителей в области технологий — если только это не касается военных приложений. Развитие внутренней цепочки поставок компонентов аккумуляторных батарей и аккумуляторов будет иметь решающее значение для освобождения от китайской монополии в этом секторе. Только создавая новые, экономически жизнеспособные технологии, мы можем удовлетворить потребности развивающейся энергетики и преуспеть в преобразовании энергии.

При содействии Дэнни Томарес и Сары Моосави

PNNL: Накопление энергии: типы батарей

Ванадий-окислительно-восстановительный поток: Эти батареи продемонстрировали способность решать задачу интеграции энергии из возобновляемых источников, таких как солнечные и ветряные электростанции. В течение многих лет чувствительность к высокой температуре, высокая стоимость и меньшая емкость хранилища ограничивали широкое использование этих батарей. Однако наши исследователи разработали первую коммерчески жизнеспособную проточную батарею окислительно-восстановительного потенциала, которую можно использовать в масштабе сети, и в 2012 году наша технология была лицензирована для UniEnergy Technologies LLC.

Цинк-полииодидный поток: Цинк-полийодидный проточный окислительно-восстановительный аккумулятор, разработанный в 2015 году, используется для хранения возобновляемой энергии. В нем используется электролит, плотность энергии или запасенная энергия которого более чем в два раза превышает плотность энергии следующего лучшего проточного аккумулятора, что приближается к плотности энергии типа литий-ионного аккумулятора, используемого для питания портативных электронных устройств и некоторых небольших электромобилей.

Органический водный поток: Подобно ванадиевой батарее с окислительно-восстановительным потоком, а также используется для интеграции с возобновляемыми источниками энергии, эта батарея вырабатывает энергию, перекачивая жидкости из внешних резервуаров в центральную батарею.Ожидается, что новейшая версия будет стоить всего 180 долларов за киловатт-час после полной разработки — на 60 процентов меньше, чем современные стандартные проточные батареи.

Натрий-ионные: Натрий-ионные аккумуляторы высокоэффективны и относительно дешевы, но разработка таких аккумуляторов с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы была сложной задачей. Наши исследователи работают над тем, чтобы сделать натрий жизнеспособной заменой лития для хранения энергии в сети, разрабатывая защитный слой для снижения потребления ионов натрия в батарее.

Галогенид натрия и металла: Также известные как батареи ZEBRA, они обладают потенциалом в качестве стационарных батарей, используемых для хранения энергии для сети. В 2016 году наши исследователи обнаружили новую конструкцию, более стабильную и менее дорогую в производстве, с повышенной плотностью энергии.

Магниево-ионные: Магниевые батареи с большей емкостью и меньшим количеством проблем безопасности, чем их литиевые аналоги, являются потенциально многообещающим вариантом хранения энергии, но электроды трудны в производстве и быстро выходят из строя.Наши исследователи обнаружили, что олово и сурьма могут работать вместе, чтобы сделать магниевые батареи лучше.

Магний-литиевый гибрид: Магний и литий имеют свои преимущества, и наши исследователи стремились объединить их при разработке гибридной батареи, которую можно использовать для многих приложений, особенно для хранения энергии в сети. Гибридная батарея соединяет анод из магниевого металла с положительным литиево-ионным катодом, обеспечивая как выдающуюся производительность, так и превосходную безопасность и стабильность.

Оксид цинка и марганца: Эти батареи привлекательны для хранения возобновляемой энергии и поддержки энергосистемы. Они используют обильные недорогие материалы, а их удельная энергия может превышать свинцово-кислотные батареи. Мы продолжаем совершенствовать нашу цинк-марганцевую батарею — в 2016 году ее емкость достигла 285 миллиампер-часов на грамм оксида марганца за 5000 циклов, сохранив при этом 92 процента своей первоначальной емкости.

QuantumScape публикует данные о производительности своей технологии твердотельных батарей

САН-ХОСЕ, Калифорния.- (БИЗНЕС-ПРОВОД) — QuantumScape Corporation (NYSE: QS или «QuantumScape»), лидер в разработке твердотельных литий-металлических батарей следующего поколения для использования в электромобилях (EV), опубликовала данные о производительности, демонстрирующие что его технология решает фундаментальные проблемы, сдерживающие широкое распространение твердотельных батарей с высокой плотностью энергии, включая время зарядки (плотность тока), срок службы, безопасность и рабочую температуру.

Коммерчески жизнеспособная твердотельная литий-металлическая батарея — это прогресс, которого аккумуляторная промышленность преследовала на протяжении десятилетий, поскольку она обещает ступенчатое увеличение плотности энергии по сравнению с обычными литий-ионными батареями, что позволяет электромобилям с сопоставимым запасом хода. к автомобилям на базе двигателей внутреннего сгорания.Твердотельный аккумулятор QuantumScape разработан для увеличения дальности действия до 80% по сравнению с сегодняшними литий-ионными аккумуляторами. Предыдущие попытки создать твердотельный сепаратор, способный работать с металлическим литием при высоких уровнях мощности, обычно требовали компромисса с другими аспектами элемента (срок службы, рабочая температура, безопасность, загрузка катода или избыток лития на аноде).
Недавно опубликованные результаты QuantumScape, основанные на тестировании однослойных аккумуляторных элементов, показывают, что его твердотельные сепараторы способны работать с очень высокой мощностью, обеспечивая 15-минутную зарядку до 80% емкости, быстрее, чем у обычных аккумуляторов или альтернативных аккумуляторов. твердотельные подходы способны обеспечить.Кроме того, данные показывают, что аккумуляторная технология QuantumScape способна работать на сотни тысяч миль и предназначена для работы в широком диапазоне температур, включая результаты, показывающие работу при -30 градусов Цельсия.
Тестируемые элементы представляли собой однослойные карманные элементы большой площади в целевом промышленном форм-факторе с нулевым избытком лития на аноде и толстых катодах (> 3 мАч / см2), работающие со скоростью один час заряда и разряда (заряд 1С и 1С разряд) при 30 градусах Цельсия.Эти испытания продемонстрировали надежную работу этих однослойных карманных ячеек даже при таких высоких скоростях, что привело к сохранению емкости более 80% после 800 циклов (демонстрируя высокую колумбическую эффективность более 99,97%).
«Самая сложная часть в создании работающей твердотельной батареи — это необходимость одновременного удовлетворения требований высокой плотности энергии (1000 Втч / л), быстрой зарядки (т.е. высокой плотности тока), длительного срока службы (более 800 циклов). , и работа в широком диапазоне температур.Эти данные показывают, что клетки QuantumScape удовлетворяют всем этим требованиям, о чем ранее никогда не сообщалось. Если QuantumScape сможет внедрить эту технологию в массовое производство, это может изменить отрасль », — сказал д-р Стэн Уиттингем, соавтор литий-ионной батареи и лауреат Нобелевской премии по химии 2019 года.
«Эти результаты разрушают то, что ранее считалось возможным в твердотельных батареях», — сказал Венкат Вишванатан, эксперт по батареям и профессор материаловедения в Университете Карнеги-Меллона.«Поддержка достаточно высокой плотности тока для быстрой зарядки без образования дендритов долгое время была святым Граалем отрасли. Эти данные показывают способность заряжаться до 80% емкости за 15 минут, что соответствует удивительно высокой скорости осаждения лития до микрона в минуту ».
«Мы считаем, что данные о производительности, которые мы обнародовали сегодня, показывают, что твердотельные батареи могут сократить разрыв между электромобилями и автомобилями внутреннего сгорания и помочь электромобилям стать доминирующим видом транспорта в мире», — сказал Джагдип Сингх. основатель и генеральный директор QuantumScape.«Литий-ионный стал важной ступенькой для создания электромобилей первого поколения. Мы считаем, что технология литий-металлических твердотельных аккумуляторов QuantumScape открывает автомобильную промышленность для аккумуляторов следующего поколения и создает основу для перехода к более полностью электрифицированному автопарку ».
Команда ученых QuantumScape в течение последнего десятилетия работала над созданием нового поколения аккумуляторных технологий: твердотельных аккумуляторов с литий-металлическими анодами. Благодаря процессам и материалам, защищенным более чем 200 патентами и приложениями, запатентованный твердотельный сепаратор QuantumScape заменяет органический сепаратор, используемый в обычных элементах, позволяя исключить углеродный или углеродно-кремниевый анод и реализовать «безанодную» архитектуру. с нулевым избытком лития.В такой архитектуре анод из чистого металлического лития формируется на месте, когда готовый элемент заряжается, а не при его производстве. В отличие от обычных литий-ионных батарей или некоторых других твердотельных батарей, эта архитектура обеспечивает высокую плотность энергии, позволяя снизить затраты на материалы и упростить производство.
Помимо способности работать на высоких уровнях мощности при обеспечении высокой плотности энергии, другие ключевые характеристики технологии твердотельных литий-металлических батарей QuantumScape включают:
Нулевой избыток лития: В дополнение к устранению углеродного или углеродно-кремниевого анода, твердотельная конструкция QuantumScape еще больше увеличивает плотность энергии, поскольку не использует избыток лития на аноде.В некоторых предыдущих попытках создания твердотельных батарей использовалась литиевая фольга или другой анод с осажденным литием, который снижает плотность энергии.
Длительный срок службы: Поскольку она устраняет побочную реакцию между жидким электролитом и углеродом в аноде обычных литий-ионных элементов, аккумуляторная технология QuantumScape рассчитана на сотни тысяч миль вождения. Альтернативные твердотельные подходы с анодом из металлического лития обычно не демонстрируют возможности надежной работы при температуре, близкой к комнатной (30 градусов Цельсия), с нулевым избытком лития при высоких плотностях тока (> 3 мАч / см2) в течение более нескольких сотен циклов. , и привести к короткому замыканию или потере емкости до того, как будет достигнут целевой срок службы.Напротив, сегодняшние результаты испытаний показывают, что аккумуляторная технология QuantumScape способна работать более 800 циклов с сохранением емкости более 80%.
Низкотемпературная работа: Твердотельный сепаратор QuantumScape разработан для работы в широком диапазоне температур и был протестирован до -30 градусов по Цельсию, что делает некоторые другие твердотельные конструкции неработоспособными.
Безопасность: Твердотельный сепаратор QuantumScape негорючий и изолирует анод от катода даже при очень высоких температурах, что намного выше, чем у обычных органических сепараторов, используемых в литий-ионных батареях.
О компании QuantumScape Corporation
QuantumScape — лидер в разработке твердотельных литий-металлических батарей нового поколения для использования в электромобилях. Миссия компании — произвести революцию в хранении энергии, чтобы обеспечить устойчивое будущее.
Для получения дополнительной информации посетите www.quantumscape.com.
Заявления прогнозного характера
Информация в этом пресс-релизе включает «прогнозные заявления» по смыслу Раздела 27A Закона о ценных бумагах и Раздела 21E Закона о фондовых биржах 1934 года с поправками.Все заявления, кроме заявлений о настоящем или историческом факте, включенные в этот пресс-релиз, включая, помимо прочего, информацию о разработке, сроках и производительности продуктов и технологий QuantumScape, являются прогнозными заявлениями. При использовании в этом пресс-релизе слова «предназначен для», «мог», «должен», «позволяет», «будет», «может», «полагать», «ожидать», «намереваться», «оценивать, «Ожидать», «проект», отрицательные значения таких терминов и других подобных выражений предназначены для обозначения прогнозных заявлений, хотя не все прогнозные заявления содержат такие идентифицирующие слова.Эти прогнозные заявления, в том числе заявления о других твердотельных аккумуляторных системах и их ограничениях, а также наша уверенность в том, что наше аккумуляторное решение открывает отрасль для электромобилей следующего поколения, основаны на текущих ожиданиях и предположениях руководства относительно будущих событий и являются на основе имеющейся в настоящее время информации об исходе и сроках будущих событий.
Эти прогнозные заявления связаны со значительными рисками и неопределенностями, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут существенно отличаться от ожидаемых.Большинство этих факторов находятся вне контроля QS, и их трудно предсказать. Факторы, которые могут вызвать такие различия, включают, но не ограничиваются: (i) QS сталкивается со значительными препятствиями в своих попытках масштабирования от однослойного пакетного элемента и полной разработки своего твердотельного аккумуляторного элемента и связанных производственных процессов, и разработка может не увенчаются успехом, (ii) QS может столкнуться с существенными задержками в разработке, производстве, утверждении регулирующими органами и запуске твердотельных аккумуляторных элементов QS, что может помешать QS коммерциализации продуктов на своевременной основе, если вообще, (iii) QS может быть не в состоянии адекватно контролировать затраты на производство своего твердотельного сепаратора и аккумуляторных элементов, и (iv) QS может не иметь успеха в конкуренции на рынке аккумуляторных батарей.QS предупреждает, что приведенный выше список факторов не является исчерпывающим. Дополнительная информация о факторах, которые могут существенно повлиять на QS, изложена в разделе «Факторы риска» в доверенном заявлении / проспекте / информационном заявлении, поданном Kensington Capital Acquisition Corp. в SEC 12 ноября 2020 г. и доступном на веб-сайте SEC по адресу www.sec.gov.
За исключением случаев, предусмотренных действующим законодательством, QuantumScape отказывается от любых обязательств по обновлению любых прогнозных заявлений, все из которых прямо оговорены заявлениями в этом разделе, чтобы отразить события или обстоятельства после даты этого пресс-релиза.Если основные предположения окажутся неверными, фактические результаты и прогнозы могут существенно отличаться от тех, которые выражены в любых прогнозных заявлениях.
Технологии аккумуляторных батарей завтрашнего дня, которые могут обеспечить энергией ваш дом
Недавний анонс Tesla Powerwall, новой системы хранения бытовых аккумуляторов на основе литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, вызвал настоящий переполох. Это даже увеличивает возможность выхода из сети, полагаясь на солнечные панели для выработки электроэнергии, а также накапливая ее на своей собственной батарее и используя ее по требованию.
Тем не менее, литий-ионная технология, используемая Tesla, не единственная предлагаемая. Фактически, каждая из различных технологий аккумуляторов имеет свои сильные и слабые стороны, а некоторые из них могут даже превосходить литий-ионные для домашних установок. Вот краткий обзор текущих технологий аккумуляторов, а также некоторых из них, которые находятся в стадии разработки.
Питание от аккумулятора
Все аккумуляторные батареи состоят из двух электродов, разделенных электролитом (см. Схему ниже). На двух электродах происходят две разные обратимые химические реакции.Во время зарядки «активные частицы», то есть заряженные молекулы, такие как ионы лития для литий-ионных аккумуляторов, накапливаются в аноде. Во время разряда он перемещается на катод. Химическая реакция происходит при потенциале, который можно использовать для питания внешней цепи.
Схема аккумуляторной батареи.
Каждый тип аккумуляторной технологии можно оценить по ряду критериев, например:
Возможность вторичной переработки, то есть количество раз, которое можно заряжать и разряжать
Удельная плотность, представляющая собой запасенную энергию на единицу объема, измеряемую в ватт-часах на литр (Втч / л).
Какая технология лучше всего подходит для конкретного приложения, зависит от требований этой роли.
Свинцово-кислотный
Оригинальная аккумуляторная батарея состоит из концентрированной серной кислоты в качестве электролита (H₂SO₄), а также свинца (Pb) и диоксида свинца (PbO₂) на аноде и катоде, которые во время заряда и разряда превращаются в сульфат свинца.
Свинцово-кислотные батареи все еще используются в автомобилях, прицепах и в некоторых электрических релейных сетях.Они обладают очень высокой пригодностью для вторичной переработки, а значит, долгим сроком службы. Этому способствует непродолжительное использование и постоянная зарядка, то есть всегда поддержание почти 100% заряда батареи, как это происходит в автомобилях. И наоборот, медленная зарядка и разрядка значительно сокращают срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов.
Хотя свинец токсичен, а серная кислота вызывает коррозию, батарея очень прочная и редко представляет опасность для пользователя. Однако при использовании в жилых помещениях большие размеры и объем требуемых материалов также увеличивают опасность.
Литий-ионный Tesla Powerwall выпускается в версиях на 7 киловатт-часов (кВтч) или 10 кВтч. Для сравнения мы посмотрим, какой размер батареи потребуется для питания семьи из четырех человек, потребляющей 20 кВт · ч в день, что примерно в среднем по стране для таких домов.
Свинцово-кислотные батареи имеют удельную энергию от 30 до 40 Втч / кг и от 60 до 70 Втч / л. Это означает, что система мощностью 20 кВт / ч будет весить от 450 до 600 кг и занимать от 0,28 до 0,33 кубических метров пространства (без учета размера или веса корпуса ячейки и другого оборудования).Этот объем приемлем для большинства домашних хозяйств — он примерно умещается в коробке размером 1 x 1 x 0,3 метра, но вес будет означать, что он должен быть стационарным.
Литий-ионный
В основе современных аккумуляторных батарей премиум-класса лежит движение ионов лития (Li) между пористым углеродным анодом и катодом из литий-металлического оксида. Состав катода имеет большое влияние на производительность и стабильность батареи.
В настоящее время оксид лития-кобальта демонстрирует превосходную зарядную способность.Однако он более подвержен разрушению, чем альтернативы, такие как литий-титант или литий-железо-фосфат, хотя они имеют более низкую зарядную емкость.
Одной из частых причин неисправностей является разбухание катода, поскольку ионы Li попадают в его структуру вместе с покрытием анода металлическим литием, которое может стать взрывоопасным. Вероятность поломки можно снизить, ограничив скорость заряда / разряда, но случаи взрыва / возгорания аккумуляторов ноутбука или телефона не редкость.
Срок службы батареи также сильно зависит от состава анода, катода и электролита. Как правило, срок службы литий-ионных аккумуляторов выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, при этом Tesla сообщает о сроке службы 15 лет (5000 циклов при одном цикле в день) для своего Powerwall мощностью 10 кВтч, основанного на литиево-марганцево-кобальтовом электроде.
Tesla Powerwall мощностью 10 кВт / ч весит 100 кг и имеет размеры 1,3 x 0,86 x 0,18 метра. Таким образом, для среднего домохозяйства из четырех человек потребуются два последовательно соединенных устройства, общий вес которых составляет 200 кг и один.3 x 1,72 x 0,18 метра или 0,4 кубических метра, что легче свинцово-кислотного, но занимает больше места.
Эти значения соответствуют 100 Втч / кг и 50 Втч / л, что ниже, чем указано для литий-кобальтооксидных батарей (150-250 Втч / кг и 250-360 Втч / л), но в диапазоне, связанном с более безопасным и длительным сроком службы. Литий-титанат (90 Втч / кг) и фосфат литий-железа (от 80 до 120 Втч / кг).
Сравнение размера и веса батареи для выработки 20кВтч.
Будущие усовершенствования литиевых батарей
Будущие аккумуляторные технологии могут улучшить эти показатели.Исследовательские лаборатории по всему миру работают над улучшением удельной энергии, срока службы и безопасности литиевых батарей.
Основные области исследований включают изменение состава катода, например, работа с литий-железо-фосфатом или литий-марганец-кобальтом, где различные соотношения или химические структуры материалов могут резко повлиять на производительность.
Изменение электролита, например, использование органических или ионных жидкостей, может улучшить удельную энергию, хотя они могут быть дорогостоящими и требовать более контролируемого производства, например, в среде без пыли или с контролируемой / ограниченной влажностью.
Использование наноматериалов в форме наноразмерных аналогов углерода (графен и углеродные нанотрубки) или наночастиц может улучшить как катод, так и анод. В аноде высокопроводящий и прочный графен или углеродные нанотрубки могут заменить текущий материал, которым является графит или смесь активированного пористого углерода и графита.
Графен и углеродные нанотрубки обладают большей площадью поверхности, более высокой проводимостью и более высокой механической стабильностью, чем активированный уголь и графит.Точный состав большинства анодов и катодов в настоящее время является коммерческой тайной, но уровень коммерческого производства углеродных нанотрубок намекает на то, что в большинстве аккумуляторов телефонов и ноутбуков в настоящее время углеродные нанотрубки являются частью электродов.
Лабораторные аккумуляторы показали невероятную емкость, особенно для удельной энергии (Втч / кг). Но часто материалы дороги или процесс трудно масштабировать до промышленного уровня. Несомненно, что с дальнейшим снижением стоимости материалов и дальнейшим упрощением синтеза применение наноматериалов будет продолжать улучшать емкость, срок службы и безопасность литиевых батарей.
Литий-воздушный и литий-серный
Литий-серные и воздушно-литиевые батареи представляют собой альтернативные конструкции с аналогичным основополагающим принципом движения литий-ионных аккумуляторов между двумя электродами с гораздо более высокой теоретической емкостью.
В обоих случаях анодом является тонкая полоска лития, а катодом является Li2O2, контактирующий с воздухом в Li-воздухе и активной серой в Li-S батареях. Прогнозируемая максимальная мощность составляет 320 Втч / кг для литий-ионных аккумуляторов, 500 Втч / кг для Li-S и 1000 Втч / кг для литий-ионных аккумуляторов.
Удельные энергии связаны с меньшим весом лития на аноде и катоде (заменяющим оксиды графита / углерода и переходных металлов) и высоким окислительно-восстановительным потенциалом между электродами.
Поскольку анод в этих батареях выполнен из металлического лития, большое количество лития, необходимое для аккумуляторной батареи 20 кВтч (18 кг для воздушно-литиевых и 36 кг для литий-ионных аккумуляторов), может ограничить их использование небольшими устройствами в условиях короткого замыкания. Средняя степень.
Ион натрия и ион магния
Литий имеет атомный номер 3 и находится в строке 1 периодической таблицы.Прямо под ним находится натрий (Na, атомный номер 11).
Na-ионные батареи
считаются жизнеспособной альтернативой литий-ионным, в основном из-за относительного содержания натрия. Катод состоит из оксида металла Na, такого как фосфат натрия и железа, а анод — из пористого углерода. Из-за размера ионов Na графит не может быть использован в качестве анода, а углеродные наноматериалы исследуются в качестве анодных материалов. Кроме того, масса натрия больше, чем у лития, поэтому емкость заряда на единицу массы и объема обычно ниже.
Магний находится справа от натрия в периодической таблице (Mg, атомный номер 12) в строке 2, что означает, что он может существовать в растворе в виде Mg²⁺ (по сравнению с Li¹⁺ и Na¹⁺). Обладая двойным зарядом Na, Mg способен производить вдвое больше электроэнергии для аналогичного объема.
Mg-ионная батарея состоит из анода из Mg-ленты и катода из оксида металла Mg и имеет прогнозируемую максимальную удельную энергию 400 Вт · ч / кг. В настоящее время узким местом исследований является то, что двойной заряд Mg²⁺ делает его более медленным в перемещении через электролит, тем самым замедляя скорость заряда.
Проточные батареи
Проточная батарея состоит из двух резервуаров для хранения, заполненных электролитом, разделенных протонообменной мембраной, которая пропускает поток электронов и ионов водорода, но ограничивает смешивание электролита в резервуарах для хранения. Их примеры включают ванадий-ванадий с сульфатом или бромидом, цинк-бром и бром-водород.
Ванадиевые проточные батареи имеют очень долгий срок службы при очень стабильной системе. Их можно масштабировать практически бесконечно, но для циркуляции электролита по резервуару для хранения требуется насос.Это делает их неподвижными.
Ванадиевые проточные батареи имеют удельную энергию в диапазоне 10-20 Втч / кг и удельную энергию 15-25 Втч / л. Это означает, что для питания дома мощностью 20 кВт · ч вам понадобится аккумулятор массой 900–1800 кг, который займет 0,8–1,33 м3.
Обладая высокой надежностью, но большой массой, ванадиевая батарея проточных элементов больше подходит для больших приложений, таких как небольшие электростанции, чем для использования в жилых помещениях.
Схема работы ванадиевой проточной батареи.
В краткосрочной перспективе вполне вероятно, что литий-ионные аккумуляторы будут продолжать совершенствоваться и могут даже достичь уровня 320 Втч / кг.
No related posts.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

Какая должна быть концентрация кислоты?

Как поднять самостоятельно плотность

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Как можно проверить плотность аккумулятора?

Что делать при низкой плотности электролита?

Когда нужно проверять плотность электролита?

Как поднять плотность в аккумуляторной батареи?

Какая должна быть плотность аккумулятора летом?

Как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях?

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

Что будет если плотность электролита низкая?

Почему при зарядке аккумулятора падает плотность?

Как проверить уровень жидкости в аккумуляторе?

Как правильно мерить Ареометром?

Как приготовить электролит для аккумуляторной батареи?

Можно ли добавить в аккумулятор электролит?

Какой плотности электролит заливать в аккумулятор?

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе на зиму

Основные причины снижения плотности электролита

Как повысить плотность электролита в домашних условиях

Повышение плотности электролита с помощью зарядного устройства

Лучший ответ: Как поднять плотность в аккумуляторной батареи?

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Что делать при низкой плотности электролита?

Как довести плотность электролита в аккумуляторе до нормы?

Как приготовить электролит для аккумуляторной батареи?

Как можно проверить плотность аккумулятора?

Что будет если плотность электролита низкая?

Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе летом?

Почему в аккумуляторе падает плотность электролита?

Как правильно корректировать плотность электролита?

Как правильно приготовить электролит?

Как правильно разбавлять электролит?

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, поэтапная инструкция.

Рекомендую прочитать:

Как поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях

По каким причинам происходит падение плотности

Почему падает плотность электролита?

Способы повышения плотности

Корректирующий электролит

Выравнивание с помощью зарядки

Полная замена

Инструкция проверки

Как понизить

Как повысить при помощи зарядного устройства

Чем опасна высокая или низкая плотность

Советы и рекомендации

проверка и методы повышения плотности

Почему снижается плотность электролита

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

Проверка плотности электролита

Как откорректировать плотность раствора

Плотность раствора в холодный период

Подготовка к восстановлению батареи

Повышение плотности электролита

Можно ли повысить минимальную плотность

Как повысить при помощи зарядного устройства

Достижение высокой плотности энергии за счет увеличения выходного напряжения: полностью обратимый аккумулятор на 5,3 В

Основные характеристики

Большая картина

Резюме

Цели ООН в области устойчивого развития

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Аккумулятор какого размера вам понадобится для питания вашего дома?

Размер батареи

Какие батареи будут питать будущее?

PNNL: Накопление энергии: типы батарей

QuantumScape публикует данные о производительности своей технологии твердотельных батарей

Технологии аккумуляторных батарей завтрашнего дня, которые могут обеспечить энергией ваш дом

Питание от аккумулятора

Свинцово-кислотный

Литий-ионный

Будущие усовершенствования литиевых батарей

Литий-воздушный и литий-серный