Саморазряд аккумулятора
Каковы основные причины повышенного саморазряда аккумулятора?
Саморазрядом называют снижение ёмкости аккумулятора при разомкнутой внешней цепи (то есть при бездействии аккумулятора). Саморазряд может происходить как на поверхности батареи, так и внутри неё.
Обычно степень саморазряда аккумулятора выражают в процентах потери ёмкости за 1 сутки или более длительный период (14, 28 или 90 суток):
C и Cn – ёмкости аккумуляторной батареи соответственно до и после воздействия, приведенные к 25°C; n – продолжительность воздействия (в сутках).
Саморазряд аккумулятора бывает нормальным и повышенным
Для свинцовых стартерных батарей традиционного исполнения, в том числе с общей крышкой, нормальный саморазряд после бездействия аккумулятора в течение 14 суток. При температуре (20±5)°C не должен превышать 7% (или 0,5% в сутки).
Поверхностный саморазряд аккумулятора
Поверхностный саморазряд возможен, когда аккумулятор снаружи загрязнён или залит электролитом, водой или другими жидкостями, что создаёт возможность разряда через токопроводящую плёнку.
Внутренний саморазряд аккумулятора
Внутренний саморазряд обусловлен окислительно-восстановительными процессами, самопроизвольно протекающими, как на отрицательном, так и на положительном электроде аккумулятора. Саморазряду особенно подвержен отрицательный электрод вследствие протекания самопроизвольного растворения свинца (отрицательной активной массы) в растворе серной кислоты:
Саморазряд отрицательного электрода сопровождается выделением газообразного водорода. Скорость самопроизвольного растворения свинца существенно повышается с увеличением концентрации электролита. Повышение плотности электролита с 1,27 до 1,32 г/см3 ведёт к росту скорости саморазряда отрицательного электрода на 40%.
Саморазряд положительного электрода обусловлен протеканием реакции:
Так как приведённая выше реакция протекает с выделением газообразного кислорода, то скорость её в значительной степени определяется кислородным напряжением. Скорость данной реакции также увеличивается с ростом концентрации электролита. Скорость саморазряда положительного активного материала в несколько раз ниже скорости саморазряда отрицательного активного материала.
Существенно увеличивается внутренний саморазряд аккумулятора при попаданиях в электролит посторонних частиц.
Саморазряд батарей в значительной мере зависит от температуры электролита и срока службы батарей. С понижением температуры саморазряд уменьшается и при температуре ниже нуля, у новых батарей, он практически прекращается. Поэтому хранение заряженных аккумуляторных батарей рекомендуется при низких температурах (до –30°C). К концу срока службы аккумуляторной батарей саморазряд увеличивается настолько сильно, что делает аккумуляторную батарею не пригодной к эксплуатации.
Иногда саморазрядом называют быструю потерю ёмкости вследствие коротких замыканий внутри аккумулятора. Такое явление объясняется прямым разрядом через токопроводящие мостики, образовавшиеся между разноимёнными электродами.
применять для приготовления электролита только аккумуляторную кислоту, отвечающуютребованиям ГОСТа, и дистиллированную воду;своевременно устранять трещины в мастике;своевременно проводить обслуживание батарей при эксплуатации и при хранении, обращая особое внимание на то, чтобы поверхность батарей всегда была чистой и сухой. В том случае, если аккумулятор длительное время не используется, например, аккумуляторы на сельскохозяйственной технике, катерах и яхтах… которые не работают в зимний период (а это около полугода) перед установкой на зиму аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить! В течение всего вынужденного простоя весьма желательно один раз в месяц производить подзарядку аккумулятора!Что такое саморазряд АКБ?
Самопроизвольный разряд аккумулятора
Во время хранения батареи аккумулятора на период, когда автомобиль не эксплуатируется, когда она отключается и от разрядной, и от зарядной цепей, он постепенно самопроизвольно разряжается, теряя ёмкость. Таким образом, можно сказать, что при этом его рабочие характеристики снижаются. Такое положение дел и называется саморазрядом. Такой саморазряд также бывает как нормальным, так и слишком высоким. Нормальным можно считать потерю порядка менее 10% на протяжении двух недель простоя. В норме современные необслуживаемые аккумуляторы, которые хранятся в помещении в оптимальных условиях могут терять и менее 2% на протяжении месяца.
Причины саморазряда АКБ
Главной причиной такого разряжения становится появление паразитного тока, который возникает при загрязнении поверхности батареи. Также разряжение ускоряется тогда, когда внутрь электролитической жидкости попадает сторонняя примесь, например, если при доливании использовалась недистиллированная вода. Саморазряд происходит также в случае, если с активных пластин внутри батареи, её основного активного элемента, осыпается активное вещество, когда они разрушаются. У обычных свинцовых батарей это происходит, например, при резких рывках или при переворачивании батареи, например, при неаккуратной переноске или при осмотре.
Факторы влияющие на саморазряд аккумулятора
На время саморазряда влияют многие факторы, в частности – состояние активной массы аккумуляторных пластин – чем более содержание в электродах сурьмы, тем больше разряд. При большом сроке эксплуатации (начиная от трёх лет), а также при наличии примесей железа, хлора или других веществ, находящихся, например, в водопроводной воде. Если батарея грязная и мокрая, то утечка возникает уже просто на корпус батареи или на технику, в которой она установлена. Если батарея хранится в температурах более +5С, то также возникают утечки, причём, если температура будет выше, то и утечка увеличивается.
23.03.2016
Почему разряжается АКБ и как предотвратить саморазряд? — Информация
Саморазряд – сложный процесс, который характеризуется сокращением емкости батареи при условии разомкнутой цепи. Другими словами, это разряд при бездействии. Данное явление является следствием окислительно-восстановительных реакций, которые проходят самопроизвольно на обоих электродах. Ему особенно подвержена пластина отрицательного электрода любого авто и мото аккумулятора за счет произвольного растворения свинца в электролите.
В процессе саморазряда электрода, имеющего отрицательную полярность, в газообразном виде выделяется водород. Причем, чем выше концентрация серной кислоты в электролите, тем быстрее растворяется свинец. Так, например, повысив плотность электролита всего на 0.05 г/с м³ , можно увеличить степень саморазряда на 40%.
Что влияет на саморазряд?
Каталитическое влияние на скорость саморастворения свинца также оказывают примеси различных металлов, которые могут присутствовать на отрицательном электроде. Это относится практически ко всем металлам, которые имеются в аккумуляторном сырье. При попадании на отрицательный электрод, эти компоненты упрощают выделение водорода. Кроме того, некоторая часть таких примесей, в частности, соли металлов, имеющие переменную валентность, играют роль переносчиков зарядов с одной пластины на другую. При такой ситуации ионы металлов быстро восстанавливаются на электроде с отрицательной полярностью и окисляются на положительной пластине.
Что касается саморазряда положительного активного материала, то данная реакция имеет скорость, полностью зависящую от концентрации электролита. Однако в любом случае она существенно ниже, чем в случае с отрицательным активным материалом.
Еще три причины саморазряда:
- существенная разность потенциалов активной массы электрода, а также материала токоотвода, в результате чего образуется гальванический микроэлемент, который способствует превращению свинца электрода в сульфат;
- внешнее загрязнение батареи или другие факторы, создающие возможность разряда посредством электропроводной пленки, которая образуется между перемычками и полюсными выводами;
- температура электролита, которая чем меньше, тем ниже будет саморазряд.
Решение проблемы
Наименее всего саморазряду подвержены те аккумуляторы, в производстве которых применяются самые чистые материалы и сырье. Достижение такого эффекта становится возможным, благодаря:
- сокращению объема легирующих элементов в сплавах, применяемых для изготовления АКБ.
- применения исключительно чистой серной кислоты и только дистиллированной воды для приготовления электролита;
Яркий пример эффективности данных мер: снизив содержание сурьмы в сплаве электродов всего на 3% и используя высокоочищенную воду для электролита, удается сократить саморазряд в 4 раза! Еще больший эффект дает замена сурьмы на кальций, что давно и успешно используется при производстве аккумуляторов VARTA, а также многих других марок. Кроме того, сокращению самопроизвольного разряда способствует применение добавок органических ингибиторов.
09.04.2013, 3908 просмотров.
Саморазряд автомобильного аккумулятора. Основные причины. Какая норма?
Проверять саморазряд аккумулятора в автомобиле необходимо с применением специальных приспособлений. Полученное значение не должно превышать установленную норму.
Что такое саморазряд автомобильного аккумулятора
Бесконечное количество времени АКБ не может находиться в готовности для запуска мотора. Это связано с особенностями проходящих внутри физико-химических явлений. Со временем происходит саморазряд под капотом автомобильного аккумулятора, поэтому без восстановления он будет выдавать всё меньшие показатели.
Явление саморазряда представляет собой в химическом плане растворение свинца на положительном электроде (с параллельным выделением водорода) при потере электрического заряда источника питания.
Серная кислота при саморазряде на отрицательно заряженном электроде взаимодействует с оксидом свинца. Процесс сопровождается выделением газообразного кислорода. Полностью избавиться от постепенной потери заряда в кислотно-свинцовых батареях не удастся, но в определённых обстоятельствах получается существенно продлить во времени скорость протекания реакции.
На расход энергии оказывают влияние такие факторы:
- Период активной эксплуатации АКБ. Для источников питания, работающих более трёх лет, риск саморазряда существенно повышается.
- Длительность хранения вне машины и подключения к бортовой сети повышает ток саморазряда.
- Используемые примеси и механический/химический мусор, провоцирующий растворение свинцовых элементов на плюсовом контакте. Виновником может являться недистиллированная вода, которую вливали для поднятия уровня электролита в банках.
- Энергия теряется активнее при повышении температуры более +50 С.
- Частыми причинами, приводящими к возникновению утечек, бывают увлажнение и загрязнения, появляющиеся на корпусе батареи.
- Механическое и физическое разрушение свинцовых электродов.
Что такое саморазряд аккумулятора
Выпускаясь с завода производителя АКБ рассчитана на определенную емкость и некоторое количество получаемого электричества. Но в процессе хранения батареи без эксплуатации, начинается растворение отрицательного электрода. Выделяется водород, а АКБ теряет заряд электрического тока.
На положительном, этот процесс происходит за счет растворения оксида металла в серной кислоте. Но здесь он менее выражен.
Разряд аккумуляторной батареи может быть:
- нормальным, когда в течении пятнадцати дней АКБ теряет менее 10 процентов своей максимальной емкости;
- электролитный. Когда разрушаются пластины, а частицы износа оседают на дно. Эти частицы могут замыкать пластины и спровоцировать разряд;
- эксплуатационный. На батарее собирается пыль, пропитанная влагой или антифризом, которая создает мост между электродами. При данном процессе автовладелец может не ощущать, что происходит разряжение АКБ, но оно есть.
На этот процесс влияет также температура, например, на сильном холоде или жаре темп, происходящего внутри батареи растворения электрода, может увеличиваться.
На саморазряд могут оказывать влияние, включенные приборы в прикуриватель, когда в машине никого нет в течении длительного времени, автомобильные часы и т.д.
Как лучше хранить аккумулятор?
Содержать источник питания в помещении можно двумя способами. Первый – «сухой». Аккумулятор не заправляется электрохимической жидкостью. Недостаток один – окисление свинца пластин от воздуха и влаги. Происходит это медленнее, чем процессы в залитой раствором АКБ. При таких условиях хранение легче и продлевается срок службы прибора. Предназначен такой метод для обслуживаемых батарей. Второй – «мокрый». В этом случае источник питания, полностью заправленный электролитом, с максимальным напряжением «запаковывают». Благодаря последнему жидкость не испаряется и при этом не работает. Чаще всего так содержатся аккумуляторы с низким саморазрядом или необслуживаемые. Тут есть ряд минусов.
- Сульфатация анода и катода.
- Вероятность протекания вещества к свинцовым решёткам.
- При длительном бездействии кислота оседает.
- Примеси в элементах.
Какие аккумуляторы подвержены саморазряду
Саморазряду подвержены не только АКБ на авто. Естественный разряд происходит как у обычных батареек на часы или пульты дистанционного управления, так и у щелочных, кислотных, литий-ионных, ni-cd и ni-mh.
Самыми идеальными условиями для хранения считаются «сухой» способ. Батарея не заливается электролитом. Процесса окисления не происходит. А значит шанс купить уже наполовину разряженный АКБ уменьшается.
Важно! При покупке необходимо обращать внимание на дату производства.
Как проверить саморазряд
Выявить проблемы аккумуляторной батареи в гаражных условиях, включая возможный саморазряд, удастся по косвенным признакам. Одним из важных помощников в такой ситуации является мультиметр. Этот прибор помогает замерять практически все важные характеристики АКБ, например, поможет узнать напряжение или ток в подключённой бортовой сети.
Для работы с аккумулятором мультиметр необходимо перевести в режим вольтметра и переключить на 20 единиц. Красный плюсовой провод соединяем с положительной клеммой на батарее, а чёрный (или синий в некоторых моделях) – с отрицательным контактом на источнике питания.
Рекомендуем замеры проводить после того, как машина постоит около часа без движения, чтобы получить максимально объективные показатели. Когда цифры на дисплее будут от 12,4 В и более, это свидетельство полного заряда. При значениях 11,7–12 В стоит готовиться к ухудшению эксплуатационных качеств АКБ, а если показатели близки к 11 В, то это – свидетельство серьёзных проблем с батареей.
Рекомендуем проконтролировать внутреннее сопротивление. Для тестирования используется лампа накаливания на 12 В (не светодиодная). Во время присоединения её контактов одновременно измеряем напряжение на клеммах. Откидываем её и проводим замер повторно. Если разница не превысит 0,05 В, то батарея исправна, в противном случае у АКБ есть проблемы.
Причины саморазряда аккумулятора автомобиля
Бездействующий АКБ сам теряет ёмкость естественным образом за счёт упомянутых ранее реакций. Существуют ещё три типа самопроизвольного разряда аккумулятора. Во-первых, при эксплуатации происходит загрязнение поверхности прибора. Под влиянием влаги или антифриза этот слой соединяет электроды, становясь проводником токов. Величина последних достаточно мала, но при длительном простаивании даже под слабым воздействием разряжается аккумулятор довольно существенно. Во-вторых, анод и катод со временем изнашиваются. В результате образуется осадок из осыпавшейся с них активной массы. При этом разряжается аккумулятор из-за накапливания этого вещества, которое может замкнуть электроды. Такой процесс является естественным следствием работы батареи, поэтому он неизбежен. В-третьих, причиной саморазряда автомобильного аккумулятора становятся неисправные источники. Наличие внешних потребителей снижает ёмкость, если они запитываются за счёт батареи машины постоянно. Это скорее косвенный фактор. Однако, он способен нанести значительный урон, в зависимости от того, за какое время будет использоваться электроэнергия.
Инструкция по проверке саморазряда аккумулятора в машине
- 1 Что такое саморазряд автомобильного аккумулятора
- 2 Виды и причины саморазряда АКБ
- 3 Как проверить саморазряд
- 4 Допустимый размер саморазряда
- 5 Как уменьшить саморазряд
Аккумулятор должен в любой момент позволять запускать двигатель внутреннего сгорания. Сложности у водителя могут возникнуть, когда используется старая батарея или машина длительное время простояла в гараже. Без дополнительной подзарядки АКБ постепенно теряет свой заряд.
Допустимый размер саморазряда
В то время, когда на АКБ не воздействуют негативные факторы, энергия должна расходоваться минимально. Такой саморазряд вашего аккумулятора для автомобиля – норма. Благоприятной является температура в интервале от +5 до +150 С при минимальной влажности.
Значения падения напряжения для новой аккумуляторной батареи и для той, что длительно эксплуатировалась, будут существенно отличаться.
Когда саморазряд в сутки для «старой» батареи составляет 1–1,7%, то такое значение многие специалисты считают нормальным. Более точные значения зависят от брендов, срока эксплуатации, условий, в которых используется АКБ и пр. Иногда даже не самая старая батарея может быстрее терять заряд при интенсивном использовании.
Соответственно за пару недель потеря заряда на 10% для нового источника питания будет в допустимых пределах. Трёхлетка способна за сто дней без нагрузки расстаться с зарядом полностью.
Как уменьшить саморазряд
Есть несколько способов, помогающих АКБ снизить утечку заряда. Если их соблюдать, то аккумулятор сможет длительное время удерживать нужные показатели.
Важно содержать прибор в чистоте и своевременно для обслуживаемых моделей заливать дистиллированную воду. Стоит протирать сухой ветошью корпус от возможной влаги, пыли или налёта. Прежде чем отправлять АКБ на простой, рекомендуем максимально его зарядить, а в дальнейшем контролировать не реже, чем раз в месяц напряжение на клеммах, не допуская глубокого разряда.
Опрос
Примите участие в опросе!
Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
Аккумуляторы и батареи
Информационный сайт о накопителях энергии
Глубокая разрядка аккумулятора: возможные причины и последствия
Номинальный параметр напряжения заряженной аккумуляторной батареи составляет 12,7 вольт. При сильном разряде емкости АКБ не хватит, чтобы запустить машину. Если напряжение в батарее понизилось так сильно, то произошла глубокая разрядка аккумулятора.
Основные причины разрядки аккумулятора
Все причины разделяют на несколько групп:
- саморазряд АКБ;
- длительный простой;
- комплектация авто большим количеством дополнительного оборудования;
- наличие грязи на корпусе прибора;
- проблемы с контактами.
Саморазряд связан с постепенным естественным «старением» активного слоя свинцовых пластин. Этот процесс носит необратимый характер в отличие от окислительно-восстановительной реакции электролита при рабочих циклах зарядки-разрядки.
Простой однозначно приводит к выходу из строя батареи. Если планируется постановка машины в гараж, например, на зиму, то прибор необходимо снимать обязательно. Длительное время в состоянии максимально полной или близкой к таковой разрядке устройства приводит к быстрому снижению емкости и ухудшению эксплуатационных характеристик.
Слишком большое количество потребителей электрической энергии в авто снижает заряд АКБ. Современное оборудование, системы сигнализации, звука, проекционные экраны, дополнительные приборы освещения, иные электрические и электронные элементы существенно повышают нагрузку на аккумуляторы для автомобиля. Постепенно увеличивается количество зарядки-разрядки за единицу времени (неделю, месяц), а их число ограничено технологическими нюансами.
Часто владельцы даже не обращают внимания на такую мелочь, как слой пыли на корпусе. На практике он становится достаточно хорошим проводником. В результате происходит саморазряд батареи.
Резко увеличивается сопротивление нагрузки, соответственно, потребляемый ток, плохой контакт – слабо зажатые клеммы, наличие оксидной пленки на них и иные схожие проблемы.
Неисправность генератора вызывает недозарядку либо перезаряд АКБ. Чтобы этого избежать, нужно контролировать силу тока, которая формируется на выходе генератора.
Последствия разряда аккумулятора
Обычная кислотная батарея представляет собой пластиковую емкость, состоящую из нескольких изолированных перегородок. Внутри расположены по два набора пластин из свинца с выводами:
- положительный – анод;
- отрицательный – катод.
Между находится электролит – раствор серной кислоты. При возникновении электрического тока между катодом и анодом, происходит химическая реакция окисления на поверхности пластин. При зарядке идет процесс восстановления активного слоя, устанавливается необходимая разность потенциалов между пластинами.
При разряде на пластинах образуется сернистый налет (сульфатация). Чем ниже заряд, тем сильнее сульфатация. Процесс связан с тем, что кислота оседает на пластинах в виде солей. Одновременно происходит осыпание активной массы с электродов. Постепенно масса, осыпающаяся с поверхности, скапливается на дне отсека (банки). Это приводит к ее замыканию, и проблемам с аккумуляторным элементом. Оборудование быстрее заряжается до рабочего напряжения, но после выдает пусковой ток намного ниже номинального. Довольно часто эффект падения токовых значений проявляется сразу же при наступлении первых заморозков. Коленчатый вал двигателя начинает вращаться вяло. В худшем случае глубокий разряд аккумулятора провоцирует полный выход прибора из строя.
Как восстановить АКБ после разряда аккумулятора
Восстановить устройство можно, если прибор не имеет необратимых изменений. Неустранимые повреждения обычно возникают зимой, когда кислотный раствор внутри замерзает.
Подробная инструкция по восстановлению АКБ содержится в рекомендациях производителя. Обычно возвращение работоспособности идет с помощью длительного заряда маленькими токами. Продолжительность зарядки составляет примерно 10 часов.
Ускоренный саморазряд — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Ускоренный саморазряд
Cтраница 1
Ускоренный саморазряд может возникнуть по следующим причинам: ввиду замыкания выводных штырей электролитом, попавшим на поверхность крышек, при наличии на их поверхности грязи и пыли; при замыкании электродов осыпавшейся активной массой и разрушении сепараторов; вследствие недостаточной чистоты материалов, используемых в аккумуляторах, и попадании в аккумуляторы загрязняющих веществ. [1]
Ускоренный саморазряд бывает вследствие загрязнения электролита или поверхности батареи. Признаками ускоренного саморазряда является быстрое ( в течение нескольких дней) снижение плотности электролита и потеря емкости батареи в нерабочем состоянии. [2]
Ускоренный саморазряд происходит при попадании на наружную поверхность батареи воды, электролита или других то ко про водящих жидкостей. [4]
Ускоренный саморазряд батареи ( свыше 3 % в сутки) вызывают загрязнения электролита посторонними примесями, особенно металлов. [5]
Причинами ускоренного саморазряда являются загрязнение электролита, поверхности батареи, замыкание между пластинами, вызванное разрушением сепараторов или осыпавшимся активным веществом. [6]
Для предупреждения и устранения ускоренного саморазряда поверхность батарей должна быть чистой и сухой. Ее следует периодически протирать 10 % — ным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды для нейтрализации. Необходимо своевременно устранять трещины и отслоения мастики, применять для приготовления электролита только аккумуляторную серную кислоту и дистиллированную воду. [7]
Характерные неисправности аккумуляторных батарей: ускоренный саморазряд; разрушение сепараторов; коробление, короткое замыкание, сульфатация и разрушение пластин; обломы контактных наконечников; трещины и отколы в боках и крышках; вспучивание, отслаивание и повреждения заливочной мастики. [8]
Что может быть причиной возникновения в аккумуляторе ускоренного саморазряда. [9]
Неодинаковая плотность в различных слоях электролита в аккумуляторе является причиной ускоренного саморазряда пластин. Плотность электролита в верхних и нижних слоях может быть неодинаковой после доливания воды в аккумулятор, находящийся в покое. [10]
К неисправностям аккумуляторных батарей, возникающим в эксплуатации, относятся окисление выводов и наконечников проводов, нарушение герметичности, ускоренный саморазряд, сульфатация, короткое замыкание и преждевременное разрушение электродов. [11]
Вследствие образования-местных токов происходит электролиз воды, поэтому из электролита будут выделяться пузырьки газов водорода и кислорода, что является признаком ускоренного саморазряда аккумулятора. [12]
Ускоренный саморазряд бывает вследствие загрязнения электролита или поверхности батареи. Признаками ускоренного саморазряда является быстрое ( в течение нескольких дней) снижение плотности электролита и потеря емкости батареи в нерабочем состоянии. [13]
Для удаления сульфата-ции, устранения короткого замыкания и при наличии трещин в баках аккумуляторную батарею нужно сдать в ремонт. При ускоренном саморазряде батареи из-за загрязнения электролита его необходимо заменить и промыть аккумуляторную батарею. Окислившиеся выводы и клеммы необходимо зачистить наждачной или стеклянной бумагой и после присоединения клемм покрыть тонким слоем технического вазелина. [14]
В процессе эксплуатации возникают следующие неисправности: ускоренный саморазряд, сульфатация и разрушение пластин, короткое замыкание разноименных пластин, трещины стенок бака и др. При ускоренном саморазряде быстро снижается емкость батареи в нерабочем состоянии, что затрудняет пуск двигателя стартером. [15]
Страницы: 1 2
Аккумуляторная батарея и её неисправности.
Аккумуляторная батарея (аккумулятор)- это химический источник электрического тока, который используется на автомобиле или мотоцикле для питания приборов при неработающем двигателе, или при работе двигателя на минимальных оборотах. Также, используется для пуска двигателя. Аккумулятор обладает свойством после разряда восстанавливать свою способность отдавать ток в электрическую цепь, если через него пропустить ток в обратном направлении — произвести заряд.
На автомобилях и современных мотоциклах используются стартерные аккумуляторы. Эти батареи способны кратковременно отдавать ток большой величины, что необходимо для прокрутки и пуска двигателя электростартером. Аккумуляторная батарея современных мотоциклов и автомобилей состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторов (в каждом залит электролит), каждый из которых имеет напряжение 2 вольта. Наиболее качественные и современные аккумуляторные батареи можно просмотреть здесь.
При заряде аккумуляторной батареи плотность электролита повышается, а при разряде — плотность понижается, поэтому, по плотности электролита можно судить о состоянии аккумулятора, замерив плотность специальным прибором- ареометром (кислотомер).
устройство аккумуляторной батареи.
Как я уже говорил, напряжение на выводных клемах исправного и полностью заряженного аккумулятора, независимо от его размеров и количества пластин составляет 2 вольта. А на современных автомобилях и мотоциклах применяют приборы электрооборудования, которые расчитаны на напряжение 12 вольт. Значит, чтобы получить напряжение 12 вольт, необходимо соединить последовательно шесть аккумуляторов, создав аккумуляторную батарею.
Все шесть аккумуляторов размещаются в общем баке 1, разделённом внутренними перегородками на шесть ячеек. На дне бака имеются рёбра, на которые опираются свинцовые пластины аккумуляторов, а рёбра нужны для свободного прохода электролита под пластинами. Бак аккумуляторной батареи изготавливают из кислотоупорного материала: пластмасса (кислотоупорная), эбонит, термопласт, пропилен и др.
Аккумулятор состоит из плюсовых 9 и минусовых 10 пластин, которые собраны в полублоки. Пластины изолированы друг от друга сепараторами 8, которые изготовлены из пористой пластмассы. Сами пластины отлиты из свинца в виде решёток, с добавлением сурьмы (7 — 8%) для механической прочности. В решётки пластин впрессовывают активную массу, изготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца- свинцового сурика (Pb3O4) и свинцового глёта ( PbO) для положительных пластин и свинцового порошка для отрицательных пластин. Для увеличения ёмкости аккумулятора и уменьшения его внутреннего сопротивления одноимённые пластины соединены в полублоки, которые заканчиваются выводными полюсными штырями 3 и 5.
Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собираются в блок таким образом, что положительные пластины расположены между отрицательными, поэтому отрицательных пластин всегда на одну больше. Благодаря этому, лучше используется активная масса положительных пластин и предохраняет их от коробления и разрушения. Сепараторы монтируются между пластинами так, чтобы их ребристая сторона была обращена к поверхности положительных пластин, этим обеспечивается лучшее поступление к ним электролита.
Собранный аккумулятор устанавливают в отделение общего бака, закрываемого крышкой 2, которая имеет отверстия для выхода полюсных штырей (клемм) и отверстия для заливки электролита, которые закрываются пробками, имеющими вентиляционное отверстия. Аккумуляторы в батарее соединяются между собой свинцовыми перемычками 4.
Электролит, заливаемый в аккумуляторную батарею, должен быть очень чистым. Нельзя применять техническую серную кислоту и недистиллированную воду, может ускорится саморазряд, сульфатация и разрушение пластин, и существенное уменьшение ёмкости. Новые аккумуляторы заливают электролитом плотностью на 0,002 г/см² меньше той, которая должна быть в конце заряда. В полностью заряженной аккумуляторной батарее плотность электролита во всех шести банках, должна быть, как в таблице, на фото ( при температуре +25ºС).
Следует помнить, что чем выше плотность электролита, тем ниже температура его замерзания. Электролит плотностью 1,30 замерзает ,лишь при — 68º мороза, плотностью 1,25, только при — 50º мороза, и плотностью 1,11 при всего — 7º мороза.
Это следует знать и чтобы не заморозить батарею зимой (может треснуть бак) и не испортить её полностью, следует зимой всегда держать полностью заряженной. При замере плотности всегда следует учитывать, что она зависит от температуры электролита и реальная плотность уменьшается на 0,01 г/cм³ при повышении температуры на 15ºС. Для точного замера плотности, температура электролита должна быть +25°С.
По мере разряда аккумулятора, плотность электролита резко снижается и при стопроцентном разряде аккумулятора. Плотность электролита, при таком разряде, уменьшается на 0,16 г/ см³. Значит, можно сделать вывод (подсчитать), что уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см³ от нормы, указанной в таблице (на фото), соответствует разряду аккумулятора на 6%.
Номинальной ёмкостью аккумуляторной батареи считается количество электричества, которое может отдать полностью заряженная батарея, при разряде током 20 часового режима, при температуре электролита 18 — 25 градусов и начальной его плотности 1,28 ± 0,01 г/см³ до напряжения 10,5 вольт.
Ёмкость аккумулятора измеряется в ампер-часах (А• ч) и зависит от размера и количества параллельно соединённых пластин, силы разрядного тока и от температуры электролита. Чем больше количество и размер пластин, меньше сила разрядного тока и выше температура электролита, тем большую ёмкость может отдать аккумуляторная батарея при разряде (работе).
При понижении температуры электролита от + 25°С, ёмкость уменьшается ,примерно, на 1% на каждый градус температуры. Например, если номинальная ёмкость аккумуляторной батареи равна 55А• ч (при +25°С), то при понижении температуры электролита до нуля градусов, ёмкость уменьшится на 25% и получится 41А• ч, а при понижении температуры электролита до — 25°С ёмкость уменьшится, аж на 50% и составит только всего 27,5 А• ч. При последовательном соединении аккумуляторов в батарею, ёмкость останется такой же, как у одного аккумулятора, а напряжение увеличится (на 2 вольта с каждого отдельного аккумулятора).
Как покупать аккумулятор, и при этом не ошибиться с выбором, советую почитать вот тут.
Неисправности аккумуляторной батареи и обслуживание батареи.
При эксплуатации автомобиля или мотоцикла в аккумуляторной батарее могут возникнуть следующие неисправности: ускоренный саморазряд, сульфатация пластин, короткое замыкание, утечка электролита, выплёскивание электролита, окисление полюсных штырей(клемм).
Ускоренный саморазряд. Ускоренный саморазряд аккумуляторной батареи при её эксплуатации и особенно хранении происходит из за образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются при возникновении электродвижущей силы между окислами активной массы и решёткой пластин. К тому же, при долгом хранении (без работы) батареи, плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних слоях. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнителных токов на поверхности пластин.
А вообще, нормальный саморазряд исправной кислотной аккумуляторной батареи составляет до 10% за 14 суток, а у новых, современных необслуживаемых или гелевых батарей, за эти четырнадцать суток саморазряд может быть всего 1 -2%. Если в течении месяца кислотная обслуживаемая батарея разряжается более чем на 10% при температуре окружающей среды +20 ± 5°С, то такой саморазряд считается ускоренным и доказывает о неисправности аккумуляторной батареи.
Причинами ускоренного саморазряда могут быть: загрязнение верхней поверхности батареи, доливка при обслуживании обычной, недистиллированной воды, которая обычно содержит щёлочи и соли; попадание внутрь батареи мусора или металлических частиц, которые способствуют образованию гальванических пар. Для устранения этих неисправностей нужно протереть поверхность батареи и заменить электролит, но перед этим промыть бак дистиллированной водой.
Сульфатация пластин. Она бывает от систематического недозаряда, долгого хранения незаряженной аккумуляторной батареи с электролитом, большого разряда батареи ниже допустимого предела, понижения уровня электролита, или резкого увеличения его плотности. На поверхности пластин от этого образуется белый налёт из крупных кристаллов сернокислого свинца, который называется сульфатом. Сульфатированные пластины перестают участвовать в химической реакции (заряда) и ёмкость аккумуляторов, при этом, заметно уменьшается, батарея становится непригодной к эксплуатации. Признаком частичной сульфатации пластин батареи являются: быстрое повышение напряжения и температуры электролита при заряде и бурное газовыделение (кипение) электролита, плотность электролита при заряде увеличивается совсем незначительно. При разряде, особенно большом — например, включение стартера, аккумуляторная батарея быстро разряжается из — за очень малой ёмкости.
Небольшую сульфатацию можно устранить проведением нескольких циклов заряд-разряд. Для этого, батарею нужно полностью зарядить и довести плотность электролита до нормальной величины (см. таблицу), путём добавления электролита повышенной плотности, а лучше полностью слить старый электролит, промыть батарею дистиллированной водой и залить свежий электролит необходимой плотности. Затем, следует разрядить батарею током силой 4 — 5 А до напряжения 1,7 вольт в каждом аккумуляторе, это 10,5 вольт для всей батареи. После этого, снова зарядить батарею малым током (1,5 — 2 А), и так несколько раз.
Короткое замыкание. Бывает из за разрушения сепараторов, выпадения активной массы или её оплавления, в следствии чего происходит соприкосновение разноимённых пластин(+ и -) то есть короткое замыкание, и в результате полный выход из строя аккумуляторной батареи из за чего происходит резкое снижение ёмкости и напряжения батареи и её очень быстрый разряд.
Причинами короткого замыкания могут быть: заряд батареи током большой силы и при высокой температуре, частые перезаряды, от чего происходит коробление и выкрашивание пластин, повреждение сепараторов. Эти неприятности могут произойти и из — за замерзания электролита и, к тому же, ещё может треснуть бак батареи. Короткое замыкание может произойти ещё от интенсивной вибрации при плохом креплении батареи на автомобиле или мотоцикле, или резкие удары при случайном падении. Необходимо всегда следить за рекомендованным режимом заряда, не допускать перезаряда батареи, периодически проверять плотность электролита и не допускать её уменьшения ниже рекомендованной в таблице (для каждого климатического района).
Подтекание электролита бывает из — за трещин в баке и обнаруживается осмотром. Для проведения ремонта из повреждённой банки полностью откачивают электролит и запаивают корпус с помощью фена или мощного паяльника. О правильном ремонте пластмасс смотрите в этой статье.
Выплёскивание электролита из вентиляционных отверстий батареи обнаруживается, обычно, после поездки на мотоцикле или автомобиле, на поверхности аккумуляторной батареи виден электролит (от этого может быть замыкание полюсных штырей). Причиной этого может быть повышенный уровень электролита, высокое напряжение генератора ( из- за неисправности реле заряда), которое приводит к кипению электролита и приводит к сульфатированию пластин батареи, и еще более сильному кипению из — за быстрого заряда от сульфатирования.
Необходимо довести уровень электролита до нормы (риски на корпусе) и срочно разобраться с генератором или реле, проверив напряжение на клеммах вольтметром. При максимальных оборотах напряжение заряда не должно подниматься выше 14,5 вольт, а для большинства современных необслуживаемых и гелевых батарей — не больше 13,8 вольт ( более точно, смотрите инструкцию данной батареи).
Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи (переходное сопротивление между штырём и клеммой) и может привести к большой потере тока, и даже, к полному прекращению тока. Для устранения этой неисправности необходимо снять с полюсных штырей клеммы с проводами и зачистить штыри и клеммы до блеска, после чего надеть клеммы на штыри, зажать и смазать штыри и клеммы тонким слоем технического вазелина.
Техническое обслуживание аккумуляторной батареи.
При обнаружении наружного загрязнения батареи её поверхность необходимо протереть чистой ветошью, смоченной 10% раствором нашатырного спирта или кальцинированой соды, после этого протереть чистой сухой ветошью. При заряде батареи в результате химической реакции выделяются газы, которые при закупорке вентиляционных отверстий могут значительно повысить давление внутри аккумуляторов. Поэтому, нужно следить за чистотой вентиляционных отверстий, особенно перед началом заряда.
Как я уже говорил, при заряде из вентиляционных отверстий выделяется газ (водород), который очень взрывоопасен, поэтому ни в коем случае не осматривайте батарею при заряде с помощью открытого огня и даже не курите. Так же, не пытайтесь во время заряда батареи поправлять или снимать клеммы с проводами, так как может при этом возникнуть искра, что приведёт к печальным последствиям.
Поверьте, я сам был свидетелем взрыва бака аккумуляторной батареи в одном из Московских автосервисов. Проходящий рядом с заряжаемой батареей человек, просто слегка задел клемму типа «крокодил» от зарядного устройства. Возникла маленькая искра и этого хватило, чтобы произошёл взрыв. Кислотой был испорчен кузов дорогого автомобиля и многое другое… Повезло, что проходящий человек к моменту взрыва уже стоял спиной. Но одежду пришлось выкинуть.
Желательно, через 2000 — 2500 км пробега, а в очень жаркое лето каждую неделю проверять уровень электролита и доливать его до нормы дистиллированной водой, так как при нагреве электролита при заряде испаряется только вода. Если обнаружено, что понижение уровня произошло от выплёскивания электролита, а не от выкипания, то необходимо долить электролит той же плотности.
При заряде обычной обслуживаемой кислотной батареи зарядным устройством, зарядный ток составляет 0,1 от емкости. Например, емкость батареи 55А, значит зарядный ток составляет 5,5А. Но, если вы не куда не спешите, то советую зарядный ток всегда уменьшать ещё в два раза, так батарея прослужит дольше и при малом токе всегда происходит самый глубокий и правильный заряд. Зарядку проводим до достижения напряжения 14,5 вольт и прекращаем, когда начнётся выделение пузырьков газа (водорода)
Для необслуживаемых и гелевых аккумуляторных батарей, даже для 65 амперных, сила зарядного тока всегда не должна превышать 2,75 А, а по возможности, ещё меньше. Зарядку прекращаем при достижении на клеммах напряжения 13,8 вольт при силе зарядного тока в конце зарядки всего 1 — 1,5 А. О том, как правильно заряжать аккумулятор, чтобы существенно увеличить срок его службы, я очень подробно описал вот в этой статье.
Для долгого хранения батареи в зимнее время её необходимо снять с мотоцикла или автомобиля и полностью зарядить. Далее, следует хранить в сухом месте и, желательно ,при температуре не выше 0°С и не ниже -15 °С, учитывая, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд аккумуляторов. Каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления потерь от саморазряда. Современные необслуживаемые или гелевые аккумуляторные батареи могут храниться без подзаряда целый год, так как саморазряд в них в пять — семь раз меньше.
В идеальном случае следует подсоединить к батарее автоматическое зарядное устройство, электроника которого будет постоянно периодически подзаряжать аккумулятор, без вашего участия, и тем самым предотвращая саморазряд. Об автоматических зарядных устройствах, а так же о том как выбрать зарядное устройство и как им пользоваться, советую почитать вот здесь.
Надеюсь, что данная статья поможет новичкам правильно обращаться с аккумулятором и существенно продлить срок службы вашей батареи, удачи всем!
Факторы, влияющие на саморазряд литиевой батареи
Все аккумуляторные батареи имеют явление саморазряда. Напряжение относительно высокое, а скорость саморазряда относительно низкая, что является преимуществом литиевых батарей. Что такое саморазряд? Батарея с определенным зарядом изначально остается открытой в течение определенного периода времени в указанных условиях, и часть мощности будет потеряна по разным причинам. Способность батареи сохранять как можно больше мощности без потерь — это способность батареи сохранять заряд, а отношение оставшейся мощности к исходной мощности — это скорость саморазряда.
1. Врожденные факторы, влияющие на скорость саморазряда
Почему аккумулятор, помещенный в разомкнутую цепь, теряет заряд? Врожденные эффекты в основном возникают из-за потери электрохимических материалов внутри батареи и внутреннего короткого замыкания элемента. Потеря материала батареи — это необратимая реакция, которая приводит к потере емкости батареи. Потеря является отражением производительности восстановления емкости; потеря электричества, вызванная коротким замыканием, потребляет текущую электроэнергию, и эта часть реакции не влияет на емкость.
Сумма потери мощности (необратимой), вызванной потерей емкости, и простой потерей мощности (обратимой) является величиной саморазряда.
1.1 Побочные реакции электрохимических материалов
Материальные побочные реакции в основном происходят в трех частях: материал положительного электрода, материал отрицательного электрода и электролит.
Материал положительного электрода — это в основном различные соединения лития. Он всегда в небольшом количестве вступает в реакцию с электролитом.Условия окружающей среды и интенсивность реакции разные. Материал положительного электрода реагирует с электролитом с образованием нерастворимых продуктов, что делает реакцию необратимой. Положительный материал, участвовавший в реакции, потерял свою первоначальную структуру, а батарея потеряла соответствующую мощность и постоянную емкость.
Материал отрицательного электрода, графитовый отрицательный электрод, изначально обладает способностью реагировать с электролитом. В процессе формирования пленка SEI продукта реакции прилипает к поверхности электрода, так что электрод и электролит останавливают интенсивную реакцию.Но из-за дефектов мембраны SEI эта реакция была проведена в небольших количествах. Реакция между электролитом и анодом потребляет ионы лития и анодный материал в электролите одновременно. Хотя реакция приводит к потере мощности, она также приводит к потере максимальной емкости аккумулятора.
Электролит, помимо реакции с положительными и отрицательными электродами, также реагирует с примесями в собственном материале и реагирует с примесями в положительных и отрицательных материалах.Эти реакции будут генерировать необратимые продукты, уменьшая общее количество ионов лития, которые также являются самой большой батареей. Причина потери доступной мощности.
1,2 Внутреннее короткое замыкание
В процессе изготовления аккумулятора неизбежно примешивание некоторых примесей пыли. Свойства этих примесей сложны. Некоторые примеси могут вызвать слабую проводимость положительного и отрицательного электродов, что приведет к нейтрализации заряда и повреждению питания.
Отклонение размеров токосъемника и заусенцев при обработке может также привести к срабатыванию положительного и отрицательного электродов. На ранней стадии срока службы батареи он показывает только высокий саморазряд, и чем больше время, тем больше вероятность того, что это вызовет крупномасштабное короткое замыкание положительного и отрицательного электродов, что является важной причиной теплового разгона. батареи.
1.3 Дефект диафрагмы
Первоначальная функция сепаратора состоит в том, чтобы изолировать положительный и отрицательный электроды так, чтобы могли проходить только ионы лития, а электроны не могли проходить.Если есть проблема с качеством диафрагмы, барьер не может работать должным образом. Небольшой дефект также существенно повлияет на скорость саморазряда.
2 Приобретенные факторы, влияющие на скорость саморазряда
Скорость саморазряда аккумулятора будет разной в зависимости от условий использования, состояний приложения и этапов срока службы.
2.1 Температура
Чем выше температура окружающей среды, тем выше активность электрохимического материала.Побочные реакции с участием положительных материалов, отрицательных материалов и электролитов, упомянутые в предыдущем обзоре, будут более интенсивными, вызывая большую потерю емкости за тот же период времени.
2.2 Внешний короткий
На внешнее короткое замыкание разомкнутой батареи в основном влияет степень загрязнения и влажность воздуха. Регулярные эксперименты по тестированию характеристик саморазряда батареи строго требуют лабораторных условий и диапазона влажности, поэтому.Высокая влажность воздуха приводит к повышенной проводимости. Загрязнение воздуха в основном относится к возможности того, что проводящие частицы содержатся в загрязняющих веществах, и проводимость воздуха соответственно возрастет.
2.3 Заряд
Исследователи специально сравнили влияние перезаряда на скорость саморазряда. Общая тенденция такова, что чем выше заряд, тем выше скорость саморазряда. Основное понимание состоит в том, что чем выше заряд, тем выше потенциал положительного электрода и ниже потенциал отрицательного электрода.Таким образом, чем сильнее положительный электрод, тем сильнее отрицательный электрод и тем интенсивнее побочные реакции.
2,4 Время
При одинаковой потере мощности и емкости, чем больше время, тем больше теряется мощность и емкость. Однако характеристики саморазряда обычно используются в качестве показателя для сравнения различных ячеек и будут больше, чем «скорость саморазряда», что является тем же условием. В то же время проводится сравнение, поэтому можно сказать, что роль времени влияет только на «величину саморазряда».»«.
2,5 Старение пленки SEI
С постоянным увеличением объемов переработки аккумуляторов однородность и компактность пленки SEI будут меняться. Старение пленки SEI для защиты отрицательного электрода постепенно приводит к появлению лазеек, из-за чего контакт между отрицательным электродом и электролитом становится все больше и больше, а побочные реакции усиливаются. По той же причине пленки SEI разного качества также вызывают разную скорость саморазряда в начале срока службы батареи.
Таким образом, скорость саморазряда как характеристика качества пленки SEI часто применяется в производстве; и одним из способов повышения скорости саморазряда является добавление добавок для улучшения качества пленки SEI.
3 Тест
3.1 Цель проверки скорости саморазряда
Тест скорости саморазряда имеет несколько применений.
Первый — использовать скорость саморазряда батареи в качестве индикатора проверки качества батареи и использовать ее в национальном стандарте, сравнивать уровни продуктов различных производителей по горизонтали и проверять качество в отрасли;
Другой используется для сортировки ячеек и групп сопоставления.Последовательность ячеек батареи является важным параметром качества батарейных блоков после группировки. Люди изучили различные методы группировки элементов батареи, и ожидается, что элементы батареи, которые являются максимально последовательными, будут использоваться в одном и том же блоке батареи. Скорость саморазряда — один из часто используемых индикаторов для статического экранирования
.Есть еще способ. В качестве метода контроля качества продукции, если одна и та же партия элементов имеет высокую скорость саморазряда, это указывает на то, что ее собственное качество является дефектным и должно быть выбрано и утилизировано отдельно.
Наконец, скорость саморазряда используется в качестве показателя для измерения степени старения элемента батареи и используется для оценки состояния здоровья батареи.
3,2 Метод испытаний
Распространенным методом проверки скорости саморазряда является измерение заряда батареи до и после режима ожидания в соответствии с определением и получение коэффициента как скорости саморазряда. Этот метод трудоемкий и дорогостоящий и часто используется в нескольких случаях, например, при сертификационных испытаниях продукции и проверке отбора проб продукции.
В общем производственном процессе люди будут искать соответствующие альтернативы. Исследователи обнаружили, что батарея имеет более низкий уровень заряда, кривую напряжения холостого хода и величину заряда, наклон кривой относительно большой при низкой мощности, чем меньше мощность, тем больше напряжение. уронить. Как показано на рисунке ниже, по горизонтальной оси отложена емкость заряда, а по вертикальной оси — напряжение холостого хода. Видно, что кривая очень крутая на этапе, когда мощность меньше 10%.
Уровень скорости саморазряда, наблюдаемый при малой мощности, подтверждается тестом скорости саморазряда, выполняемым определенным образом, и соотношение размеров относительной скорости саморазряда остается прежним. Этот метод демонстрирует свои преимущества при сортировке ячеек, заводском контроле качества и других сценариях, где необходимо тестировать скорость крупномасштабного саморазряда.
Если вас интересует аккумулятор, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время!
Grepow Веб-сайт: https: // www.grepow.com/
аккумулятор саморазряда | Американский институт солнечной энергии
Саморазряд батареи — это явление в батареях, при котором внутренние химические реакции уменьшают накопленный заряд батареи без какого-либо соединения между электродами. Саморазряд сокращает срок службы аккумуляторов и приводит к тому, что они изначально не полностью заряжены, когда фактически используются.
Скорость саморазряда аккумулятора зависит от типа аккумулятора, уровня заряда, тока зарядки, температуры окружающей среды и других факторов.
Как правило, среди перезаряжаемых аккумуляторов литий-ионные аккумуляторы поглощают наименьшее количество саморазряда (от 2% до 3% разряда в месяц), чем свинцово-кислотные (от 4% до 6%), в то время как никелевые аккумуляторы более серьезно страдают от явление (NiCad, от 15% до 20%; NiMH, 30%), за исключением NiMH аккумуляторов с низким саморазрядом (от 2 до 3%). Первичные аккумуляторы, которые не предназначены для перезарядки между производством и использованием, имеют гораздо более низкие скорости саморазряда, со сроком хранения от 2 до 3 лет для угольно-цинковых батарей, 5 лет для щелочных и 10 лет для литиевых. [1]
Саморазряд — это химическая реакция, такая же, как и разряд в замкнутом контуре, которая имеет тенденцию происходить быстрее при более высоких температурах. Таким образом, хранение батарей при более низких температурах снижает скорость саморазряда и сохраняет первоначальную энергию, запасенную в батарее. Считается, что саморазряд со временем уменьшается, поскольку на электродах образуется пассивирующий слой.
Подробные химические причины саморазряда зависят от конкретной батареи и недостаточно изучены. Ву и Уайт, «Модель саморазряда никель-водородной ячейки». Журнал Электрохимического общества, 147 (3) 901-909 (2000)
Ненормальный саморазряд литий-ионных аккумуляторов
Ожидается, что литий-ионные батареи станут ключевой технологией для крупномасштабных систем накопления энергии (ESS), которые помогут удовлетворить растущие в последнее время потребности в использовании возобновляемых источников энергии. Помимо их многообещающих электрохимических характеристик, низкая скорость саморазряда (<5% сохраненной емкости в течение 1 месяца) литий-ионных аккумуляторов является одним из их наиболее значительных преимуществ для ESS.Здесь, вопреки общепринятому мнению, мы сообщаем, что саморазряд LIB может ненормально ускориться, если аккумулятор подвергся даже обычному краткосрочному тепловому воздействию. Мы демонстрируем, что эта тепловая «история» в дополнение к самой температуре запоминается в батарее и увеличивает скорость саморазряда. Серия характеристик, выполненных в нашей работе, показывает, что соль электролита действует как сильный окислитель, сильно повреждая поверхность катода, создавая внутренний «паразитный» источник лития, который непрерывно поставляет литий для саморазряда.Хотя широко известно, что работа батареи при повышенной температуре обычно вызывает более быстрое снижение емкости в течение нескольких циклов, ключевой вывод здесь заключается в том, что следует тщательно учитывать не только рабочую температуру, но и `` тепловую историю '' батареи, потому что эта история остается и после этого продолжает влиять на скорость саморазряда. Саморазряд LIB в значительной степени игнорировался; однако наши результаты показывают, что необходимо уделять пристальное внимание саморазряду LIB, применяемых к крупномасштабным ESS, которые, в отличие от мобильных электронных устройств, будут подвергаться воздействию различных температурных условий снаружи.
У вас есть доступ к этой статье
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?BU-802b: что делает повышенный саморазряд?
Узнайте о характеристиках аккумуляторов, которые часто игнорируются.
Саморазряд влияет на все аккумуляторы.Саморазряд — это не производственный брак, а характеристика аккумулятора; хотя плохие методы изготовления и неправильное обращение могут усугубить проблему. Саморазряд необратим и необратим. На рисунке 1 показан саморазряд в виде вытекания жидкости.
Рисунок 1: Влияние высокого саморазряда . Саморазряд увеличивается с возрастом, ездой на велосипеде и повышенной температурой. Выбросьте аккумулятор, если саморазряд достигает 30 процентов за 24 часа . Предоставлено Cadex |
Величина саморазряда зависит от типа и химического состава аккумулятора. Первичные элементы, такие как литий-металлические и щелочные, лучше всего сохраняют накопленную энергию и могут храниться в хранилище в течение нескольких лет. Среди аккумуляторных батарей свинцово-кислотные имеют один из самых низких показателей саморазряда и теряют всего около 5 процентов в месяц. Однако с возрастом и использованием свинцовая кислота накапливает осадок в отстойнике, что вызывает мягкое замыкание, когда это полупроводящее вещество достигает пластин.(См. BU-804a: Коррозия, выпадение и внутреннее короткое замыкание)
Потери энергии асимптотичны, что означает, что саморазряд достигает максимума сразу после заряда, а затем уменьшается. Никелевые батареи теряют 10–15 процентов своей емкости в первые 24 часа после зарядки, а затем 10–15 процентов в месяц. На рис. 2 показаны типичные потери никелевой батареи при хранении.
Рисунок 2: Саморазряд как функция времени. Максимальный разряд сразу после зарядки и спад. На графике показан саморазряд никелевого аккумулятора. Системы на основе свинца и лития имеют меньший саморазряд. Предоставлено Cadex |
NiMH и NiCd относятся к аккумуляторным батареям с самым высоким саморазрядом; их необходимо подзарядить перед использованием, если их положить на полку на несколько недель. Высокопроизводительный NiCd имеет более высокий саморазряд, чем стандартные версии.Кроме того, саморазряд увеличивается с возрастом и использованием, чему способствует образование кристаллов (память). Регулярные циклы полной разрядки позволяют контролировать память. (См. BU-807: Как восстановить никелевые батареи)
Литий-ионный аккумулятор саморазряжается примерно на 5 процентов в течение первых 24 часов, а затем теряет 1-2 процента в месяц; схема защиты добавляет еще 3 процента в месяц. Неисправный сепаратор может привести к повышенному саморазряду, который может перерасти в ток, выделяя тепло и, в крайнем случае, вызвать тепловой пробой.С точки зрения саморазряда свинцово-кислотные аккумуляторы похожи на литий-ионные. Таблица 3 суммирует ожидаемый саморазряд различных аккумуляторных систем.
Аккумуляторная система | Расчетный саморазряд |
|---|---|
Первичный литий-металлический | 10% за 5 лет4243 |
Свинцово-кислотный | 5% в месяц |
На основе никеля | 10–15% в сутки, затем 10-15% в месяц |
Литий-ионный | 5% за 24 часа, затем 1-2% в месяц (плюс 3% для цепи безопасности) |
Таблица 3: Процент саморазряда в годах и месяцах. Первичные батареи имеют значительно меньший саморазряд, чем вторичные (перезаряжаемые) батареи.
Саморазряд аккумуляторов любого химического состава увеличивается при повышении температуры и обычно удваивается с каждыми 10 ° C (18 ° F). Заметная потеря энергии происходит, если аккумулятор остается в горячем автомобиле. Большое количество циклов и старение также увеличивают саморазряд всех систем. Металл-никель-гидрид годен для 300–400 циклов, тогда как стандартный никель-кадмиевый работает более 1000 циклов, прежде чем повышенный саморазряд начинает мешать работе.Саморазряд старой никелевой батареи может стать настолько сильным, что батарея разряжается из-за утечки, а не при нормальном использовании. (См. BU-208: Циклические характеристики, демонстрирующие взаимосвязь между емкостью, внутренним сопротивлением и саморазрядом.)
В нормальных условиях саморазряд литий-ионных аккумуляторов является достаточно стабильным на протяжении всего срока их службы; однако полная зарядка и повышенная температура вызывают повышение. Эти же факторы влияют и на долголетие. Кроме того, полностью заряженный литий-ионный аккумулятор более подвержен выходу из строя, чем частично заряженный.В таблице 4 показан ежемесячный саморазряд литий-ионного аккумулятора при различных температурах и состоянии заряда. Удивляет высокий саморазряд при полном заряде и высоких температурах. (См. Также BU-808: Как продлить срок службы литиевых батарей)