Индикатор плотности электролита в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Аккумуляторные батареи с индикатором

Как работает индикатор и что он показывает?

С начала производства необслуживаемых аккумуляторных батарей их иногда снабжали устройством, которое назвали «магический глазок» (MagicEye). На самом деле это индикатор состояния электролита АКБ, который даёт ответ на два вопроса:
не понизилась ли плотность электролита ниже значения, обеспечивающего нормальную безотказную работу батареи в системе электрооборудования автомобиля;
не понизился ли уровень электролита ниже допустимого.

Устройство состоит из прозрачного световода, на нижней части которого установлена кассета с одним или двумя разноцветными шариками – поплавками (обычно если один, то зелёного цвета, если два, то зелёного и красного), расположенными в наклонных каналах, вдоль которых они могут перемещаться вверх или вниз. Шарик изготовлен из полимера, устойчивого к кислотному электролиту, который имеет плотность, равную минимальной величине плотности электролита, допустимой при эксплуатации АКБ.

При удовлетворительной степени заряженности АКБ

плотность электролита выше, чем плотность материала зелёного шарика, поэтому, шарик всплывает в верхнюю часть кассеты и, соприкасаясь со световодом, окрашивает глазок индикатора в зелёный цвет (рис. 1).

Когда плотность электролита в разряженной аккумуляторной батарее станет ниже, чем плотность материала шарика, последний по каналу погрузится в нижнюю часть кассеты, и световод, погружённый в электролит, окрасит глазок в чёрный цвет (рис. 2). Это говорит о необходимости зарядить батарею.

Если уровень электролита упадёт ниже допустимого, то есть нижнего края световода, шарик даже при достаточно высокой плотности электролита всё равно потеряет контакт со световодом. Не погруженный в электролит световод окрасит глазок индикатора в белый или жёлтый цвет (рис. 3). Это говорит о необходимости немедленной доливки дистиллированной воды

 до нормального уровня.


виден поплавок

видна ножка индикатора

видна поверхность электролита

Следует отметить, что при эксплуатации аккумуляторной батареи показания индикатора со временем теряют достоверность. Постепенное снижение уровня электролита в процессе эксплуатации за счёт разложения или испарения воды приводит к повышению его плотности без изменения состояния заряженности. Это значит, что через год-полтора индикатор будет показывать зелёный цвет тогда, когда при увеличившейся от снижения уровня плотности электролита степень заряженности будет уже ниже допустимой.

Аналогичная погрешность будет возникать и у новой аккумуляторной батареи в зимнее время, так как плотность электролита повышается при понижении температуры. А совместное наложение обеих погрешностей при эксплуатации во вторую или третью зиму после установки может даже привести к значительному снижению работоспособности АКБ. Может создаться впечатление, что батарея потеряла работоспособность и непригодна к дальнейшей эксплуатации, хотя она будет по-прежнему надёжно работать после полного заряда по инструкции производителя.

Следует помнить, что при работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести ячеек батареи. В тех случаях, когда возникает дефект в ячейке, не имеющей индикатора, информация индикатора становится бесполезной и не отражает общее состояние (работоспособность) аккумуляторной батареи в целом. Хотя, безусловно, следует понимать, что применение индикатора заряженности в большинстве своём обеспечивает 

полезную информацию о состоянии АКБ для широкого круга условий работы автомобиля в тех случаях, когда стартерная батарея не содержит дефекта производственного характера.

Обозначения цветов и Как работает

Практически каждому владельцу автомобиля знакома ситуация, когда ни с того ни с сего машина не заводится, а в последствии выясняется, что причина в разряженном аккумуляторе. Чтобы избежать такого, нужно следить за уровнем заряда, а для проверки достаточно только заглянуть под капот.

Для чего нужен глазок у автомобильного аккумулятора

Многие автомобильные аккумуляторы оснащены специальным прибором, который измеряет и показывает степень заряженности батареи. Встроенный индикатор заряда находится на лицевой (верхней) стороне устройства и похож на глазок – посмотрев на него, автовладелец быстро понимает, что всё в порядке либо необходима подзарядка.

Интересно! Многие думают, что это лампочка, которая загорается разными цветами. Однако никакой лампочкой устройство не оснащено. Всё, что видит человек, заглядывая в глазок – это цветной шарик или пустота.

Как работает индикатор и насколько он точен

Под маленьким глазком скрывается встроенный аэрометр (прибор, измеряющий плотность жидкости). Внутри аккумулятора электролит и, измеряя его плотность, прибор сообщает, есть ли необходимость в зарядке.

Устройство прибора

Аэрометр представляет собой небольшую трубку, в конце которой находится поплавок в виде цветного шарика. Если аккумулятор заряжен хорошо, плотность электролита высокая, и шарик поднимается наверх. Именно его и видит автовладелец через лупу глазка.

При недостаточном заряде плотность электролита падает, и зеленый шарик тонет. Вместо него видна только трубка устройства черного цвета и глазок кажется черным. В некоторых аккумуляторах помимо зеленого есть еще и красный шарик. Именно он всплывает наверх при понижении плотности, сменяя зелёный.

Помимо недостаточного заряда в аккумуляторе может быть недостаток электролита. В таком случае в глазке видна поверхность жидкости, и индикатор приобретает белый цвет.

Погрешности в работе индикатора

Не стоит безоговорочно верить показателю индикатора и полностью на него полагаться. Судя по многочисленным отзывам автолюбителей, в его работе есть погрешности, и он не всегда показывает реальное состояние аккумулятора. Причина может быть в следующем:

  • плотность электролита меняется в зависимости от температуры – холод повышает его плотность, и индикатор будет показывать норму при том, что аккумулятор на самом деле почти разряжен;
  • стеклянные и пластиковые части прибора могут повредиться из-за высокой температуры и повлиять на его точность;
  • аккумулятор состоит из 6 банок, а прибор установлен только в одной и отображает данные только по ней, ситуация же в остальных банках может существенно отличаться и влиять на общую работу всего АКБ.

Автолюбители отмечают еще один недостаток такого индикатора – чтобы проверить заряд нужно открыть капот и заглянуть под него. Конечно же, гораздо удобнее, когда данные отображаются прямо в салоне автомобиля.

Обозначения цветов

Глазок у аккумулятора предполагает три цвета – зелёный, белый и черный, в зависимости от заряда батареи и состояния электролита. В некоторых устройствах используется еще один цвет – красный. У каждого цвета есть своё значение, благодаря которому автолюбитель понимает, заряжен или разряжен аккумулятор.

  • Зеленый индикатор на аккумуляторе. Если глазок зелёный – можете быть спокойны. Это означает, что батарея заряжена, и подзарядка не требуется. Можно пользоваться автомобилем в обычном режиме.
  • Красный индикатор на аккумуляторе. Красный глазок — то тревожный сигнал, сообщающий автомобилисту, что АКБ разряжен и требует срочной подзарядки. В этом случае нужно незамедлительно достать его из авто и полностью зарядить.

Внимание! Не оставляйте АКБ полностью разряженным надолго, это может вывести его из строя.

  • Черный индикатор на аккумуляторе. Черный глазок имеет то же значение, что и красный. Плотность электролита понизилась, зелёный шарик утонул, и вы видите в глазке черноту трубки. Требуется зарядка.
  • Белый индикатор на аккумуляторе. Если глазок белый, значит в аккумуляторе недостаточно электролита. Это можно поправить самостоятельно, разобрав устройство и долив в него дистиллированную воду.

Почему после зарядки может не загореться зеленый цвет

Некоторые сталкиваются с тем, что даже после длительной зарядки цвет глазка не становится зелёным. У этого есть несколько причин:

  • зелёный шарик просто застрял в узком проходе и не встал на нужное место – слегка потрясти АКБ, чтобы сдвинуть его;
  • грязь от пластин, которые со временем осыпаются, мешает индикатору показывать правильное значение;
  • аккумулятор вышел из строя.

Глазок на аккумуляторе – удобный способ проверить степень его заряженности, однако многие автолюбители утверждают, что это бесполезный наворот и полностью полагаться на его значения не стоит. Для точной проверки заряда лучше измерьте напряжение с помощью нагрузочной вилки

.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Определяем плотность электролита в аккумуляторе: норма

Как правильно измерить плотность и уровень электролита в аккумуляторе ? самостоятельно? С помощью чего проверяют эти параметры ?? Чем можно проверить без специального прибора в домашних условиях?

Плотность электролита

Электролит — это основной компонент аккумулятора, а именно, вещество, проводящее электрический ток вследствие распада на ионы в растворе. Основным свойством, которое необходимо знать при использовании АКБ в автомобиле, является плотность электролита — в науке данный термин означает соотношение массы жидкости к занимаемому объему. В АКБ роль раствора выполняет электролит, состоящий из кислоты и дистиллированный воды.

Непосредственно плотность зависит от температуры электролита (чем ниже температура, тем выше плотность). Работа аккумулятора – это чередование циклов разрядки и зарядки, во время которых происходит широкий спектр химических реакций. При разрядке батареи химическая энергия трансформируется в электрический ток, при зарядке электричество превращается в химическую энергию. Данные процессы оказывают серьезное влияние на плотность электролитического раствора. Процесс зарядки повышает плотность электролита, разряд элемента питания – понижает это значение.

Температура замерзания электролита в зависимости от плотности — Таблица 1

С помощью прибора ареометра можно замерить плотность электролита в аккумуляторе, а также точно определить степень зарядки АКБ. При полном разряде батареи, показатель плотности падает настолько, что между пластинами остается практически дистиллированная вода. Сульфат свинца, который избыточно вырабатывается во время разряда, полноценно не расходуется при зарядке батареи и покрывает свинцовые пластины белым налетом. Сульфатация негативно влияет на емкость аккумулятора, сокращая рабочий ресурс источника питания. Свинцовые пластины со временем начинают осыпаться, что приводит к короткому замыканию внутри батареи.

Поскольку электролит является смесью воды и кислоты, то плотность электролита в аккумуляторе может возрастать. При зарядке АКБ происходит электролиз – выкипание дистиллированной воды из корпуса, благодаря чему концентрация кислоты в растворе возрастает, увеличивая его плотность. Печальная перспектива электролиза очевидна. Потеря воды неизбежно приведет к уменьшению уровня жидкости. Свинцовые пластины оголятся и вступят в химическую реакцию с кислородом, что приведет к осыпанию свинца и выходу батареи из строя. Именно поэтому важно остановить зарядку батареи при первых признаках кипения жидкости и своевременно доливать дистиллят при низком уровне электролита в обслуживаемых батареях.

Параметр – плотность (p)

Скалярная физическая величина, которая определяется отношением массы (m) тела к его объему (V), и есть понятие (р). У электролита для аккумуляторов на основе свинца эта величина будет выражена в граммах на кубический см.

Определить (р) кислотного вещества на глаз невозможно. Чтобы точно измерить ее, понадобится специальный «агрегат».

Нормы плотности электролита в аккумуляторе

Чтобы понять, какая плотность должна быть в аккумуляторе – необходимо ознакомиться с нормативами, определяющими допустимое содержание кислоты в рабочем растворе. При этом исходят из того, что указанный показатель измеряется в граммах на сантиметр кубический. Практика показала, что любой аккумулятор работает нормально до тех пор, пока плотность электролита в его банках держится на уровне номинальных значений от 1,23 до 1,30.

Важно! Большой разброс этого показателя свидетельствует о том, что он может меняться во времени, оставаясь в рамках допустимых границ.

Так, для летнего и зимнего сезонов, например, нормируемые показатели плотности электролита существенно разнятся. Чтобы узнать, соответствует ли измеренное значение норме – нужно сделать следующее:

– сопоставить нормируемый показатель плотности электролита в аккумуляторе в зимнее время, например, с температурой на улице;

– учесть рекомендации производителей АКБ, указывающие на зависимость его работоспособности от климатических условий;

– при определении точного значения показателя руководствоваться специальной таблицей, прилагаемой к батарее в виде наклейки на корпусе (иногда она приводится в паспорте или в инструкции пользователя).

Из таблиц видно, что максимум плотности в 1,30 соответствует температуре ниже минус 30-ти градусов, а значение 1,28 привязано к диапазону от -10 до -30. С ее подъемом указанный параметр понижается до 1,26, а при плюсовых значениях должен составлять 1,23 (это минимальный показатель).

Обратите внимание: Все перечисленные данные справедливы только для хорошо заряженных аккумуляторов.

Их корректировка при перепадах температур за короткий промежуток времени (в течение дня, например), как правило, не производится. Редким исключением из этого правила являются суровые климатические условия Сибири и Заполярья, а также морозные зимы в средней полосе России.

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе

Отечественные автовладельцы ведут отчаянный спор о правилах эксплуатации аккумуляторных батарей. Количество автомобилей стремительно растет, и каждый водитель пытается сформулировать свою позицию по данному вопросу. Даже среди профильных специалистов мнения существенно разнятся. Поэтому будем отталкиваться от рекомендаций производителей, ведь только разработчики элементов питания способны сформулировать нюансы эксплуатации собственных изделий. Любая новая АКБ имеет сопроводительную инструкцию, в которой конкретно прописаны мероприятия по техническому обслуживанию.

Аккумуляторная батарея негативно воспринимает и повышенную, и пониженную плотность электролита. Высокий показатель плотности активизирует химические процессы, делая электролит «агрессивным», что приводит к значительному снижению рабочего ресурса изделия. Низкая плотность уменьшит емкость АКБ, что способствует проблемам запуска силового агрегата, особенно в зимнее время. Именно по этой причине необходимо придерживаться значений, рекомендованных производителем. Плотность полностью заряженного нового аккумулятора должна составлять 1.27 г/см3 при температуре +25 °С. При жарком климате допускается понижение плотности на 0,01 г/см3 , а при морозах — на 0,01 — 0,02 г/см3 больше.

От чего зависит плотность электролита

Кислотосодержащей жидкости в аккумуляторе свойственно меняться. Это зависит от ряда причин:

  1. Зависит от заряда аккумулятора (прямая взаимосвязь).
  2. Если корпус АКБ негерметичен. Потеря жидкости, а затем разбавление ее с помощью дистиллированной воды значительно снизят плотность.
  3. Замена воды электролитом. При испарении жидкости (в жару), плотность увеличится.
  4. Электролит приготовлен неверно. Обычно при самостоятельной заготовке.
  5. Усиленное испарение воды из аккумуляторных сосудов в жаркий период.

Почему нарушилась концентрация кислотной жидкости, можно определить и дома. Но вот насколько отклонилось это значение, для этого надо знать его стандартную величину.

Как проверить плотность аккумулятора

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. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

Разряженность батареи определяется по плотности электролита – чем меньше плотность, тем более разряжена батарея.

Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условиях.

Проверка плотности электролита, с целью выяснения необходимости её корректировки, производится только у полностью заряженной батареи.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе

Так, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

Температура

Зарядка

на 100 %

на 70 %

Разряженный

выше +25

1,21 — 1,23

1,17 — 1,19

1,05 — 1,07

ниже +25

1,27 — 1,29

1,23 — 1,25

1,11 — 1,13

Плотность электролита должна быть одинаковой во всех элементах.

Зависимость плотности от напряжения в соответствии с заряженностью

Сильно пониженная плотность в какой-то из ячеек говорит о присутствии в ней дефектов (в частности, короткого замыкания между пластинами). А вот если она низкая во всех ячейках, то это свидетельствует о глубоком разряде, сульфатации или же просто устаревании. Проверка плотности в сочетании с замером напряжения под нагрузкой и без, позволит установить точную причину неисправности.

Если же она у вас сильно высокая, то радоваться что АКБ в порядке тоже не стоит, возможно он кипел, а при электролизе, когда электролит закипает, плотность аккумулятора становится выше.

Когда вам нужно проверить плотность электролита с целью определения степени заряженности аккумулятора, то можно сделать это не вынимая батарею из под капота автомобиля; понадобится сам прибор, мультиметр (для замера напряжения) и таблица соотношения данных измерений.

Процент заряженности

Плотность электролита
г/см³ (**)

Напряжение аккумулятора В (***)

100%

1,28

12,7

80%

1,245

12,5

60%

1,21

12,3

40%

1,175

12,1

20%

1,14

11,9

0%

1,10

11,7

**Разница по ячейках, не должна быть выше 0,02–0,03 г/см³. ***Значение напряжения актуально для аккумуляторов, находившихся в состоянии покоя не менее 8 часов.

Если возникает необходимость, делается корректировка плотности. Нужно будет отобрать определенный объем электролита с АКБ и добавить корректирующий (1,4 г/cм3) или же дистиллированной воды с последующей 30 минутной зарядкой номинальным током и выдержкой в течение нескольких часов для выравнивания плотности во всех отсеках. Поэтому как правильно поднимать плотность в аккумуляторе поговорим далее.

Не забывайте, что требуется предельная осторожность в обращении с электролитом, так как он содержит в себе серную кислоту.

Когда и чем доливают аккумулятор

Необходимость доливки рабочей жидкости в батарею возникает нечасто, но она бывает необходимв. Что, сколько и в каких случаях нужно доливать? Всего таких случаев два: низкий уровень электролита и ненормальная кислотность рабочей жидкости.

Рекомендуем: Кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи для Дэу Нексия: параметры и полярность

Низкий уровень в секциях

Эта ситуация возникает часто, поскольку в процессе работы батареи вода испаряется или, как принято говорить, выкипает. При этом уровень раствора в секциях уменьшается, и края пластин оказываются сухими. Определить это можно визуально, просто свинтив пробки с секций и заглянув в заливные горловины. Нормальный уровень жидкости в секции должен быть примерно на 1 см выше уровня среза пластин. В некоторых АКБ даже имеется специальная метка, отштампованная на корпусе. Если уровень низкий, то ситуация хоть и серьезна, но устранить ее легко. Для этой операции понадобятся:

  • медицинский шприц без иглы или автомобильный ареометр;
  • дистиллированная вода;
  • средства защиты (очки и резиновые перчатки).

Дистиллированная вода набирается в шприц и заливается в соответствующие секции, до нужного уровня. После доливки жидкости в аккумулятор его ставят на зарядку. В этом плане автоареометр намного предпочтительней, поскольку, долив воду, тут же можно проконтролировать плотность раствора.

Следует соблюдать осторожность: нельзя работать с кислотой, если глаза не защищены.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе

Данную процедуру необходимо выполнять с периодичностью в три месяца или каждые 15-20 тыс. км, дабы контролировать работоспособность элемента питания. Также замеры производят при покупке новой батареи или при возникновении проблем во время запуска двигателя. Проверку можно выполнить на станции технического обслуживания или самостоятельно в условиях гаража. Перед проверкой показателя электролита следует полностью зарядить аккумулятор и сделать временную паузу длительностью шесть часов. Ведь во время зарядки плотность электролита повышается и информация будет некорректной. Для процедуры измерения потребуется ареометр, который можно приобрести в любом автомагазине. Данное устройство вполне доступно, так как имеет низкую цену.

Для работы потребуется:

  • Ареометр
  • Защитные очки
  • Сухая хлопчатобумажная ткань
  • Резиновые перчатки.

Перед измерением источник питания необходимо установить на ровную поверхность и выкрутить заглушки. Далее следует рукой сжать резиновую грушу прибора и опустить наконечник ареометра в крайнюю банку АКБ. Погрузив устройство в электролит, грушу можно отпустить. Разряженный воздух в колбе, начнёт засасывать жидкость из банки. Теперь нужно визуально оценить уровень раствора в ареометре. Количество жидкости должно позволить измерительному поплавку свободно плавать внутри прибора.

После того, как поплавок прекратит колебательные движения, можно зафиксировать показатель плотности электролита, который должен составлять 1,24 – 1,29 г/см3. Если цифры существенно отличаются, то следует выполнить коррекцию плотности раствора. Аналогичные процедуры необходимо произвести со всеми банками аккумулятора. Следует помнить, что любые операции с электролитом необходимо выполнять в защитных перчатках и очках. После завершения работ пластиковый корпус АКБ рекомендуется насухо протереть чистой тряпкой, дыбы исключить саморазряд батареи.

Коррекция плотности электролита

Эксплуатация автомобиля подразумевает циклическую нагрузку на АКБ, во время которой катализатор электрохимического процесса изменяет свою структуру. Поскольку электролит состоит из кислоты(35%) и дистиллированной воды(65%), то это соотношение способно изменяться в зависимости от степени заряженности источника энергии. Во время движения транспортного средства генератор постоянно подает на батарею электрический ток.

Когда емкость восстанавливается, начинается процесс электролиза, во время которого электролит закипает и испаряется. Аналогичный процесс происходит при длительной зарядке специальным устройством. Количество воды в растворе уменьшается, из-за чего увеличивается плотность и убавляется объем жидкости. Чтобы восстановить номинальное значение необходимо долить дистиллированную воду в каждую банку батареи.

Причины снижения плотности электролита

Чтобы поддержать работоспособность элемента питания автовладельцы добавляют в батарею дистиллированную воду, забывая проверить показатели плотности. Большая концентрация воды приводит к сильному электролизу, во время которого вместе с водой начинает испаряться серная кислота, что снижает плотность электролита. Со временем содержание кислоты в растворе становится критическим и раствор перестает выполнять функцию катализатора химических процессов, что негативно отражается на функциональности аккумулятора.

Измерение величины (р) в необслуживаемой АКБ

В необслуживаемых батареях нет на верхнем корпусе изделия дырок, через которые бы возможно было измерить плотность электролита. Они были не предусмотрены производителем изначально. А значит, и измерение (р) внутри АКБ невозможно. Или?!

Все невозможное – возможно. Умелые мастера и тут нашли выход. Они с легкостью убрали преграду и улучшили работу изделия, в котором были небольшие отклонения.

При помощи обыкновенной дрели были высверлены в верхнем корпусе (крышка) батареи отверстия, и доступ внутрь для каждой банки стал открытым.

И благодаря «дуновению волшебной палочки» необслуживаемая модель стала обслуживаемой.

Далее делается специальная резьба для просверленных дыр, изготавливаются пластиковые пробки с соответствующей по диаметру отверстий резьбой. Их вставляют в отверстия, и АКБ становится обслуживаемой.

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …

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

Вернуться к содержанию

Как снизить плотность электролита

Если концентрация плотности электролита превышает отметку 1,28 г/см3, ее надо понижать, иначе это может привести к потере работоспособности аккумуляторной батареи.

Понижение (р) выполняется так же, как и повышение.

Почему снижается плотность электролита?

Электролит АКБ представляет собой смесь дистиллированной воды, объем которой составляет около 65% от общего объема раствора, и серной кислоты (объем составляет около 35%). Рабочая жидкость является катализатором электрохимического процесса и заставляет работать АКБ. Электролит также обладает определенной плотностью, которая в зависимости от объема заряда батареи может повышаться или снижаться.

Многие автовладельцы для поддержания объема электролита на оптимальном уровне доливают внутрь батареи дистиллированную воду. Подобные действия приводят к изменению плотности раствора. Дело в том, что при заливе дистиллированной воды и последующей подзарядке батареи электролит выкипает, и плотность раствора снижается. Если показатель плотности падает до критического значения, автомобиль уже не получится завести. Для решения проблемы необходимо повысить плотность раствора электролита в аккумуляторной батарее.

Плотность электролита в аккумуляторе — какая должна быть, проверка, как повысить

Свинцово-кислотным аккумуляторам уже более полутора столетий, но позиции в автомобилестроении они не сдают и по сей день. Главных причин тому две: низкая себестоимость и морозоустойчивость. Литий-ионный аккумулятор, пускай он и  гораздо компактнее и легче при сопоставимой с свинцово-кислотным емкости, но стоит в разы дороже и уже при 0° С его емкость упадет вдвое (в то время как у свинцовой батареи это произойдет только при -30° С). И это не говоря уже о гораздо большей требовательности к условиям заряда и разряда.

Необслуживаемые кальциевые и AGM-аккумуляторы завоевывают все большую популярность, но  АКБ традиционной конструкции с возможностью обслуживания все так же можно увидеть под капотом автомобиля. Контроль уровня и состояния электролита  увеличивает ресурс аккумулятора, а самое главное – страхует от проблем зимой, что «рукастому» владельцу только в плюс.

Принцип действия аккумулятора

Говоря о плотности аккумуляторного электролита, нужно начать с самого принципа работы автомобильных аккумуляторов. Во время заряда-разряда в аккумуляторе протекают около 60 реакций, как утверждают исследования еще советских времен,но основной из них является только одна: в процессе разряда оксид свинца на катоде (отрицательном электроде) и свинец на аноде (положительном электроде) «забирают» сульфат-ионы из раствора серной кислоты, превращаясь в сульфат свинца, причем на катоде дополнительно образуется вода, а при заряде сульфат свинца, напротив, «отдает» сульфат-ионы в электролит.

Таким образом, во время разряда плотность электролита падает, при полном разряде между пластинами фактически остается дистиллированная вода, а во время заряда она возрастает. Тогда почему падает плотность раствора в аккумуляторе со временем, если эти процессы зеркальны?

Причина в том, что сульфат свинца, образующийся при разряде аккумуляторной батареи, не всегда полностью расходуется в ходе заряда. Особенно это заметно на морозе и после длительного пребывания батареи в разряженном состоянии: пластины покрываются сначала белыми разводами крупнокристаллического сульфата свинца, а затем эти кристаллы постепенно осыпаются вниз и в дальнейшей реакции, проходящей при зарядке, практически не участвуют.


Поэтому сульфатация пластин аккумулятора является однозначно вредным явлением. Снижается емкость аккумулятора, прочность пластин, а из-за падения плотности электролита батарея хуже набирает заряд: чем ниже плотность раствора, тем хуже проводимость. Полностью разряженный аккумулятор практически не принимает заряд – сопротивление электролита между его пластинами слишком велико.

Однако плотность может со временем и вырастать. Так как электролит – это не чистая серная кислота, а ее водный раствор, то при зарядке АКБ протекает еще одна реакция: банальный электролиз воды, малозаметный в начале цикла, но к концу идущий по нарастающей. Поэтому старые рекомендации по заряду обслуживаемых АКБ советовали дождаться «кипения» аккумулятора – резкого роста выделения кислорода и водорода в банках. Теряя воду, со временем электролит снизит свой уровень, а плотность его неизбежно возрастет – даже с учетом постепенного связывания серной кислоты на пластинах и в осыпи вода при «кипении» теряется быстрее.

Нормальная плотность электролита

Чистая серная кислота в аккумуляторах не используется – это чрезмерно опасно, значительно возрастает скорость сульфатации пластин даже при нормальной эксплуатации. Из эксплуатационных соображений плотность электролита аккумулятора выбрана такой, чтобы обеспечить возможность уверенной работы при отрицательных температурах, достаточную удельную емкость и скорость заряда.


При нормальных условиях (под которыми в физике принято понимать, среди прочего, температуру +20° С) плотность электролита в полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28-1,3 г/см3. Как можно видеть на приведенной иллюстрации, именно такая плотность обеспечивает наибольшую морозоустойчивость. Заодно заметно, что у полностью разряженного аккумулятора риск замерзания зимой очень велик – достаточно температуре опуститься ниже -5, как в электролите образовываются кристаллики льда.

Зимняя и летняя плотность электролита

Однако на практике измерение плотности электролита в аккумуляторе при строго заданной температуре невозможно: зимой в гараже плотность у исправного и заряженного аккумулятора увеличится, а летом, да еще и сразу после поездки, напротив, будет ниже. Поэтому принята система поправок при измерениях в зависимости от температуры аккумулятора, которая отображена в таблице ниже.:

Температура электролита, °С Поправка, г/см3
От –40 до –26 –0,04
От –25 до –11 –0,03
От –10 до +4 –0,02
От +5 до +19 –0,01
От +20 до +30 0,00
От +31 до +45 0,01

Таким образом, если Вы измеряете плотность зимой во время легкого заморозка (до -10), то у заряженного аккумулятора она должна составлять 1,3-1,32 г/см3, так как с поправкой -0,02 мы и получим «стандартные» 1,28-1,3. На жаре же уже нормой плотности  будут 1,27-1,29 г/см3.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Порядок измерения плотности аккумулятора

Для начала аккумулятор необходимо установить на ровную горизонтальную плоскость и очистить  крышку от пыли и грязи. Лучше для этого использовать ткань, смоченную слабым раствором соды, как самой доступной щелочи: она нейтрализует возможное отпотевание электролита вокруг пробок.

Теперь проверяем уровень электролита. Проще это сделать на аккумуляторах с полупрозрачными стенками – на стенках есть риски, с помощью которых можно сразу понять, находится ли уровень в пределах допустимого. Важна не только сама высота уровня, но и равномерность по банкам: там, где уровень электролита заметно меньше, возможна неисправность (негерметичность стенок или днища, быстрое «выкипание» электролита из-за его чрезмерной изначальной плотности и так далее). Если стенки у аккумулятора непрозрачные, воспользуйтесь прозрачной трубкой, опуская ее в отверстия пробок до упора в набор пластин и затыкая после этого верхний конец пальцем: вытащив трубку, Вы увидите, насколько электролит выше пластин. Нормой считается высота уровня в 10-15 мм над пластинами.

Если в какой-то банке уровень электролита ниже нормы, доведите его до нужного,  аккуратно доливая дистиллированную воду. Как мы уже писали выше, чаще всего уровень снижается из-за потери воды за счет электролиза, поэтому восполнять уровень готовым электролитом нельзя.

Перед проверкой плотности обеспечьте батарее состояние стопроцентной заряженности – подсоедините зарядное устройство до момента «кипения» или до его отключения, если используете автоматическую модель. Это нужно и для того, чтобы плотность в банке выровнялась после доливания дистиллированной воды, иначе измерение даст ошибочный результат.

Распространенный прибор для контроля плотности – это ареометр, представляющий собой прозрачную колбу с грушей для набора жидкости. Внутри этой колбы находится грузик с делениями – в набранный электролит он погрузится на высоту, зависящую от плотности аккумулятора, и риска, по которую он погрузится, и укажет на результат измерения.

Однако есть и более удобный и универсальный прибор – речь идет об оптическом рефрактометре, который способен также измерять температуру замерзания охлаждающей жидкости и «омывайки». Для измерения достаточно капнуть на нужное место из пипетки и прижать каплю прозрачным стеклом-крышкой. Посмотрев на свет через рефрактометр, вы увидите по риске плотность электролита. Это быстрее, да и точнее, чем привычный способ с ареометром.


Как повысить или понизить плотность в аккумуляторе

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе или, наоборот, понизить ее, если измерения показали, что она выходит за пределы нормы? Сразу предупредим: придется повозиться.

Для начала нужно запастись электролитом повышенной (и заранее известной!) плотности. Для удобства возьмем электролит с плотностью 1,4 г/см3 – он достаточно безопасен при работе. Далее необходимо узнать, каков объем одной банки аккумулятора, полностью слив ее в стеклянную градуированную емкость. Отнимая некоторое количество электролита и доливая заранее запасенный «крепкий» (или, наоборот, дистиллированную воду), можно соответствующим образом довести плотность до необходимой. Ориентируйтесь на следующую таблицу для объема в 1 литр:

Измеренная плотность Отбор электролита, мл Доливка электролита, мл Доливка воды, мл
1,24 252 256  
1,25 215 220  
1,26 177 180  
1,27 122 126  
1,28 63 65  
1,29      
1,30 36   38

В результате вы получите 1 литр электролита с плотностью 1,29 г/см3 – эта величина находится ровно посреди допуска.

Приведем пример: из банки слилось 0,8 литра раствора с плотностью 1,24 г/см3. Из простейшей пропорции можно вычислить, что нам нужно отлить 201 мл из этого объема и добавить 204 мл «крепкого» электролита. Почему различаются объем доливки и удаляемый объем? Любой бывалый самогонщик подскажет: раствор серной кислоты в воде, как и в случае со спиртом, меняет свой объем в зависимости от процентного соотношения компонентов, и 100 мл кислоты в смеси со 100 мл воды дадут отнюдь не 200 мл раствора.

Можно ли избежать этой возни? Естественно. Раз уж вам приходится сливать электролит из банки, то гораздо быстрее сразу залить туда свежий электролит нормальной плотности. Не помешает и промыть перед этим его дистиллированной водой: это лишний плюс для ресурса батареи.

Видео: Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

Как проверить уровень электролита в АКБ? Проверка уровня электролита в аккумуляторе разными способами

Аккумуляторные батареи (АКБ) нового образца практически не требуют какого-либо ухода или контроля, большинство из них необслуживаемые и одноразовые. Однако есть все же среди автолюбителей те, кто все же использует обслуживаемые аккумуляторы, которые имеют ряд преимуществ, однако требуют при этом больше внимания со стороны автомобилиста.

В этой статье хочу рассказать вам о том, как проверить уровень электролита в АКБ в домашних условиях, не прибегая к какой-либо помощи со стороны.

Как я уже говорил, существуют обслуживаемые и необслуживаемые аккумуляторные батареи. С необслуживаемыми, думаю, все понятно, они не требуют контроля со стороны водителя, все что нужно это следить, чтобы АКБ был всегда заряжен и при необходимости заряжать его.

Актуально: Правила эксплуатации АКБ. Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля?

Что до обслуживаемых батарей, то им как раз следует уделять побольше внимания, например, необходимо следить за плотностью электролита, а также его уровнем в банках АКБ.

Как проверить уровень электролита?

Существует два метода проверки: по контрольным меткам и по индикаторам.

Первый метод предусматривает наличие на корпусе батареи специальных меток типа «min» и «max», которые расположены на контрольном окошке. Правильный уровень — это когда электролит находится посредине этих меток. Если жидкость ниже уровня, необходимо долить в банки дистиллированной воды. Утечка электролита происходит во время испарения, а также посредством вытекания через предохранительные клапаны. Такое чаще всего можно наблюдать при неправильной зарядке или в результате неисправности батареи.

Если АКБ не имеет «смотрового окошка», ориентироваться следует по шкале на корпусе или по самому корпусу, для удобства он, как правило, изготавливается из прозрачного пластика.

Второй способ проверки уровня электролита — по индикаторам. Нередко производители оснащают батареи специальными индикаторами, которые меняют свой цвет в зависимости от степени заряда и плотности электролита. Проверка уровня электролита по индикатору производится следующим образом. На корпусе находим индикатор, после чего, используя тряпку, производим очистку индикатора от пыли и грязи, после чего оцениваем цвет индикатора и производим оценку его состояния согласно шкале соответствия. Как правило зеленый цвет индикатора говорит о том, что с аккумулятором все в порядке, уровень электролита и заряд в норме. Белый цвет индикатора АКБ сообщает о слабом заряде и необходимости подключить зарядное устройство. Если же индикатор красного цвета, то это значит, что кислотность электролита повысилась, а уровень воды понизился.

Отмечу, что такой способ проверки, пожалуй, не отличается особой точностью, поэтому доверять ему следует лишь в том случае, когда аккумуляторная батарея необслуживаемая и проверить АКБ другими способами невозможно.

Актуально: Как выбрать АКБ на авто правильно? Подбор аккумулятора с учетом требований автомобиля

Как проверить уровень электролита на обслуживаемом аккумуляторе?

Проверка наличия и уровня жидкости в батарее производится двумя способами.

Первый способ — используя мерную трубку

При помощи такого нехитрого приспособления как мерная трубка можно проверить уровень электролита в обслуживаемом аккумуляторе. Трубка представляет собой простую полую трубку с прозрачными стенками, которые позволяют увидеть уровень жидкости. Замер выполняется следующим образом: устанавливаем батарею на ровной поверхности, затем удаляем всю пыль и грязь вокруг пробок, далее необходимо опустить в отверстие «банки» батареи трубку. Когда трубка упрется в свинцовые пластины, зажимаем пальцем верх трубки и достаем ее из «банки», не отпуская при этом палец. Если мерной трубки нет, можно использовать другую подходящую прозрачную трубку, пластиковую или стеклянную не имеет значения. Также, на мой взгляд, измерить уровень электролита позволит и обычная полоска бумаги, свернутая в несколько раз. Делаем из нее плотную полоску и устанавливаем в банку как мерный щуп.

Используя линейку, производим измерение. Нормальным считается уровень электролита, который на 1-1,5 см выше свинцовых пластин. Если жидкости меньше, ее необходимо восполнить, если же больше — наоборот, откачать излишек.

Способ второй — визуальное определение («на глаз»)

Данный способ удобен тем, что не требует вообще никаких приспособлений для проверки. Однако иногда форма горловин «банок» не позволит увидеть уровень электролита в аккумуляторе. Для удобства можно использовать фонарик или другой подходящий источник освещения. Ваша задача убедиться в том, что все пластины одинаково покрыты жидкостью и в случае если это не так — исправить это.

Текст: https://vopros-avto.ru

Как корректировать плотность электролита в аккумуляторе

В продолжение предыдущей записи про доливку дистиллированной водички в аккум, после двух лет эксплуатации без обслуживания.
После доливки до MAX дистиллированной водички в каждую банку (влезло 0,5 л на все 6 банок) и зарядки автоматическим зарядным устройством, током от 2 А до 0,5 А в течении 20 часов, по истечении суток эксплуатации замерил плотность электролита в банках.
Оказалось, что в средних четырех банках плотность одинаковая — 1,27, а в двух крайних банках (слева и справа) она чувствительно меньше — 1,23; 1,24.

Погуглив, почитав различные статьи по предмету выяснил, что как бы это не конец, но позаботиться о продлении жизни аккуму неплохо бы 🙂
Если зарядка не помогла выровнять плотность электролита, необходимо выровнять при помощи концентрированного электролита плотностью 1,4.
Ринулся по магазинам торгующими аккумуляторами и автомагазинам по пути следования.
К моему удивлению, концентрированного электролита нигде не было в наличии.
В одном из магзиков консультант поделился, что плотность 1,4 запрещена и не выпускается уже давненько, а стандартный корректирующий электролит плотностью 1,33, не привозили уже месяца три, в связи с какими-то предстоящими изменениями в законодательстве и скорее всего корректирующий будет еще меньшей плотности.
Правда или нет, но за что купил, за то и продаю 🙂
Доехал до авторынка, где есть множество мелких магазинчиков-палаток и в одном из них без проблем нашлась литрушка корректирующего электролита 1,33, всего за 70 руб 🙂

Итак, чего и сколько отливать/доливать…
Статьи в инете в основном старинные, т.к. аккумулятор давно уже перешел в разряд расходников и обслуживать его стремятся немногие.
За основу для расчетов взята статья с сайта — Автоэлектроника: Простенько и со вкусом
Суть корректировки плотности электролита в банке аккумулятора заключается в следующем:
а) из банки забирается некоторый объём электролита;
б) вместо него в банку добавляется тот-же объём либо дистиллированной воды (плотность 1,00) — для понижения плотности электролита в банке, либо корректирующего электролита (обычно плотностью 1,40) — для повышения плотности;
Равенство объёмов забираемой и добавляемой жидкостей используется только для упрощения всей процедуры и более простого логического осмысления её результатов.
По мере приобретения опыта, указанное равенство может нарушаться.
в) батарея включается на 30 минут на заряд номинальным током для лучшего перемешивания электролита в результате газовыделения;
г) батарея отключается от зарядного устройства и выдерживается 0,5÷2 часа для выравнивания плотности электролита в объёме банок;
д) измеряется плотность электролита в каждой банке и его уровень, оба параметра приводятся в норму.
Т.е. при необходимости, все операции а) и д) повторяются
Ниже приведена формула, при использовании которой можно применять корректирующий электролит с плотностью отличной от 1,40

где:
— объём удаляемого из банки электролита, см3,
— объём электролита в одной банке, см3,
ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3,
ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3,
ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3)
Следует учесть, что при использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.

Итак, теперь главный вопрос, какой объем электролита в нашем ISTA CALCIUM 12V 70A/h?
На него ответа так и не нашел, но решено по аналогии с размерами наших русских аккумов, взять за исходник объем в 6СТ-55 (60) — 3,8 л. По итогу вышло, что вероятно в нашем аккуме примерно 3,5 л.
По расчетам при плотности начальной 1,24, необходимо заместить на корректирующий электролит 1,33, примерно 211 см3.
Чтобы сильно не ошибиться, для начала из каждой крайней банки изъято четыре раза по 40 единиц объема указанного на колбе ареометра, итого 160 из каждой 🙂
Соответственно столько же и залито электролита 1,33

После перемешивания, перебулькивания 🙂 плотность как раз оказалась 1,27
Оставляю заряжаться на 10 ч током от 2 до 0,5 А (автоматическое зарядное) и утром плотность оказывается практически 1,32 в каждой банке.
Многовато, но это только сразу после отключения зарядки.
Через пару дней проверяю, в каждой банке ровно 1,30, во всех шести.
Повторяю процедуру с замещением небольших объемов в кажой банке на дистиллированную воду.
В этот раз из каждой банки забрал по 60 см3, взамен заливаю дистиллировку.
Полчаса подзарядил, покатался денек и на проверку.
Ну вот теперь около дела, во всех банках плотность электролита одинакова — 1,26
для стремительно надвигающегося лета в самый раз 🙂

Если все эти манипуляции помогут продлить жизнь аккуму еще года на три, то в принципе не напрягает.
Да и когда знаешь, что мерять и доливать, то совсем все просто.
Следующая проверка состояния в октябре/ноябре 🙂

PS: прошло более полутора лет с момента данной операции с корректирующим электролитом и уже после этого читал много мнений, что нельзя так корректировать плотность, правильный вариант только полной зарядкой аккума стационарным зарядником, что в итоге после полной зарядки получится перекос по плотности в банках… НО, буквально на днях заморочился полной зарядкой аккума в несколько этапов и в итоге в этих крайних банках плотность по окончанию заряда как и в остальных — 1,27 все норм.
В этот раз подвела только одна банка в середине, во всех 1,27, а в одной 1,25 после полной зарядки.
КТЦ для аккума проведены, полный заряд произведен, думаю терять нечего, с одной средней банкой повторю экзекуцию с корректирующим электролитом

Владельцы автомобилей часто сталкиваются с проблемой отказа двигателя от запуска. Подобное случается из-за разрядки аккумулятора и ухудшения свойств электролита. Перед тем как поднять плотность в аккумуляторе, нужно выяснить причину ухудшения качества кислотного раствора. После этого можно приступать к восстановлению батареи. Действия не представляют особых сложностей.

Почему снижается плотность электролита

Снижению плотности способствуют такие факторы:

  1. Разряд. При потере заряда снижается и плотность наполнителя. Во процессе зарядки этот параметр постепенно увеличивается. Если батарея утрачивает большую часть емкости, речь идет о падении концентрации кислоты.
  2. Длительная эксплуатация или хранение в условиях низких температур.
  3. Выкипание электролита при перезаряде. Если зарядное устройство подает слишком высокое напряжение, жидкий электролит переходит в газообразное состояние и выводится наружу через имеющиеся на корпусе отверстия.
  4. Частое добавление воды. Водители добавляют жидкость для поддержания стабильного уровня электролита. Не все пользуются ареометром, измеряющим плотность. Вместе с водой выкипает и кислота, что приводит к снижению концентрации.

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

Повышенная концентрация электролита становится причиной преждевременного выхода батареи из строя. Кислота разрушает металлические пластины. К воздействию составов на основе серной кислоты чувствительна даже сталь.

Низкая концентрация приводит к таким проблемам:

  1. Сульфатация. На пластинах появляется налет, состоящий из сульфата свинца. Аккумуляторная батарея становится неспособной принимать заряд.
  2. Повышение порога замерзания. Жидкость кристаллизуется уже при -5°С. Лед сдвигает и повреждает металлические детали. При деформации пластин и коротком замыкании емкостей батарею восстановить невозможно. При плотности 1,28 г/см³ электролит замерзнет только при -58°С.
  3. Проблемы при запуске двигателя. Наиболее выражен этот признак в зимний период.

Проверка плотности электролита

Определить плотность электролита можно в домашних условиях. Процедуру рекомендуется проводить при комнатной температуре.

Перед началом работы подготавливают такие инструменты:

  1. Защитные перчатки, костюм и очки. В состав наполнителя аккумулятора входит кислота. При попадании на кожу вещество вызывает химический ожог. Опасными являются и пары кислоты, поэтому работают только в хорошо проветриваемом помещении.
  2. Денсиметр. Прибор используется для измерения плотности. Имеет вид стеклянной трубки с грушей и встроенным ареометром.

Самостоятельно измерение плотности выполняют так:

  1. Аккумулятор вынимают из посадочного гнезда. Защитный кожух демонтируют, вывинчивают пробки.
  2. Проверяют уровень электролита. В свинцово-кальциевых батареях раствор должен на 1,5 см закрывать пластины.
  3. Батарею полностью заряжают. Проверку плотности начинают через 5-6 часов после завершения зарядки. При нормальном уровне электролита трубку денсиметра погружают в банки, выкачивая небольшое количество жидкого наполнителя.
  4. Оценивают показатели прибора. Ареометр должен свободно плавать в растворе. Соприкосновение прибора со стенками емкости не допускается. Показания оценивают с учетом температуры окружающей среды.
  5. Проверяют плотность электролита в остальных банках. Показания записывают и сравнивают с нормальной плотностью.

Такой способ проверки подходит только для разборной батареи, когда имеется доступ к электролиту. Необслуживаемый аккумулятор снабжен индикатором, цвет которого меняется в зависимости от плотности наполнителя.

Как откорректировать плотность раствора

Нормальное показание лежит в диапазоне 1,25-1,29 г/см³. Если при температуре +25°С отмечается более низкое значение, его нужно повышать. Падение концентрации в одной из банок свидетельствует о коротком замыкании.

Высокие значения выявляются после зарядки мощным током, сопровождающейся кипением электролита. Повысить плотность можно путем добавления кислоты, заправки готового состава или использования зарядного устройства.

Плотность раствора в холодный период

В холодное время года плотность наполнителя заряженного аккумулятора должна составлять 1,27 г/см³. Дополнительная корректировка в регионах с суровым климатом при смене сезона не проводится.

Подготовка к восстановлению батареи

На этапе подготовки выполняют такие действия:

  1. Зарядка батареи. Нельзя начинать восстановление при низком заряде. Добавление электролита способствует резкому повышению концентрации кислоты. Это приводит к разрушению металлических пластин, при котором батарею утилизируют.
  2. Нормализация температуры электролита. Показатель лежит в пределах +20…+25°С. Уровень электролита в каждой банке должен быть нормальным.
  3. Осмотр батареи. Корпус не должен иметь трещин и сколов, особенно возле выводов. Повреждению способствует раскачивание при попытке снять прикипевшую клемму.

Повышение плотности электролита

Если плотность составляет более 1,18, доливают готовый состав с нормальной концентрацией серной кислоты.

Процедура включает такие этапы:

  1. Разрядка батареи. Долив электролита проводится только при полном разряде. Для этого АКБ подключают к мощной лампе или другому потребителю энергии.
  2. Подготовка корректирующего компонента. Уровень кислоты в таком средстве должен составлять не менее 1,4 г/см³.
  3. Добавление корректирующего состава. Предварительно откачивают часть имеющегося электролита. Густота раствора должна повыситься до 1,25. Действие выполняется для каждой банки. Объем доливаемой жидкости должен составлять не более 50% от откачанного. После добавления жидкости АКБ встряхивают, давая наполнителю перемешаться.
  4. Зарядка батареи. Аккумулятор оставляют на полчаса, что позволяет концентрации в банках выровняться. Элемент питания подключают к зарядному устройству на 30 минут. Сила тока должна быть минимальной. Через 2 часа после прекращения зарядки замеряют плотность и количество наполнителя. Если концентрация не поднимается, вышеуказанные действия повторяют.

Можно ли повысить минимальную плотность

Когда плотность падает до отметки ниже 1,18, добавление кислоты оказывается неэффективным. Для восстановления батареи используют раствор, содержащий большее, чем электролит, количество действующего вещества.

Для замены наполнителя выполняют такие действия:

  1. Слив содержимого. Максимальное количество жидкости выкачивают грушей. Затем аккумулятор помещают в большую емкость и переворачивают на бок. В дне каждой банке формируют небольшое отверстие. Батарею возвращают в прежнее положение и дожидаются вытекания жидкого наполнителя.
  2. Добавление воды. Жидкость заливается через крышки банок для удаления остатков старого наполнителя. Сделанные ранее отверстия закрываются полимерным материалом, устойчивым к воздействию кислот.
  3. Заправка батареи новым раствором. Если все действия выполнены правильно, АКБ становится готовой к использованию. Недостатком метода является снижение срока эксплуатации аккумулятора. Несколько недель устройство проработает, однако потом придется покупать новое.

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.

Плотность электролита в аккумуляторе очень важный параметр у всех кислотных АКБ, и каждый автовладелец должен знать: какая плотность должна быть, как её проверить, а самое главное, как правильно поднять плотность аккумулятора (удельный вес кислоты) в каждой из банок со свинцовыми пластинами заполненных раствором h3SO4.

Проверка плотности – это один из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, включающий так же проверку уровня электролита и замер напряжения АКБ. В свинцовых аккумуляторах плотность измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратно зависима, относительно температуры жидкости (чем выше температура, тем ниже плотность).

По плотности электролита можно определить состояние батареи. Так что если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние её жидкости в каждой его банке.

Плотность электролита влияет на емкость аккумулятора, и срок его службы.

Проверяется денсиметром (ареометр) при температуре +25°С. В случае, если температура отличается от требуемой, в показания вносятся поправки, как показано в таблице.

Итак, немного разобрались, что это такое, и что нужно регулярно делать проверку. А на какие цифры ориентироваться, сколько хорошо, а сколько плохо, какой должна быть плотность электролита аккумулятора?

Какая плотность должна быть в аккумуляторе

Выдерживать оптимальный показатель плотности электролита очень важно для аккумулятора и стоит знать, что необходимые значения зависят от климатической зоны. Поэтому плотность аккумулятора должна быть установлена исходя из совокупности требований и условий эксплуатации. 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. В тех регионах, где зима особо сурова (до -50 °С), дабы аккумулятор не замерз, приходится повышать плотность от 1,27 до 1,29 г/см3.

Много автовладельцев задаются вопросом: «Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе зимой, а какой летом, или же нет разницы, и круглый год показатели нужно держать на одном уровне?» Поэтому, разберемся с вопросом более подробно, а поможет это сделать, таблица плотности электролита в аккумуляторе с разделением на климатические зоны.

Также нужно помнить, что, как правило, аккумуляторная батарея, находясь на автомобиле, заряжена не более чем на 80-90 % её номинальной ёмкости, поэтому плотность электролита будет немного ниже, чем при полном заряде. Так что, требуемое значение, выбирается чуть-чуть повыше, от того, которое указано в таблице плотности, дабы при снижении температуры воздуха до максимального уровня, АКБ гарантированно оставался работоспособным и не замерз в зимний период. Но, касаясь летнего сезона, повышенная плотность может и грозить закипанием.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Таблица плотности составляется относительно среднемесячной температуры в январе-месяце, так что климатические зоны с холодным воздухом до -30 °C и умеренные с температурой не ниже -15 не требуют понижения или повышения концентрации кислоты. Круглый год (зимой и летом) плотность электролита в аккумуляторе не стоит изменять, а лишь проверять и следить, чтобы она не отклонялась от номинального значения, а вот в очень холодных зонах, где столбик термометра часто на отметке ниже -30 градусов (в плоть до -50), корректировка допускается.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3). Если будет значение ниже, то это приводит к снижению электродвижущей силы и трудного запуска двигателя в морозы, вплоть до замерзания электролита.

Когда в зимнее время плотность в аккумуляторной батареи понижена, то не стоит сразу бежать за корректирующим раствором дабы её поднять, гораздо лучше позаботится о другом – качественном заряде АКБ при помощи зарядного устройства.

Получасовые поездки от дому к работе и обратно не позволяют электролиту прогрется, и, следовательно, хорошо зарядится, ведь аккумулятор принимает заряд лишь после прогрева. Так что разряженность изо дня в день увеличивается, и в результате падает и плотность.

Для новой и исправной АКБ нормальный интервал изменения плотности электролита (полный разряд – полный заряд) составляет 0,15-0,16 г/см3.

Помните, что эксплуатация разряженного аккумулятора при минусовой температуре приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин!

По таблице зависимости температуры замерзания электролита от его плотности, можно узнать минусовой порог столбика термометра, при котором образовывается лед в вашем аккумуляторе.

Как видите, при заряженности на 100% аккумуляторная батарея замерзнет при -70 °С. При 40% заряде замерзает уже при -25 °С. 10% не только не дадут возможности запустить двигатель в морозный день, но и напрочь замерзнет в 10 градусный мороз.

Когда плотность электролита не известна, то степень разряженности батареи проверяют нагрузочной вилкой. Разность напряжения в элементах одной батареи не должна превышать 0,2В.

Показания вольтметра нагрузочной вилки, B

Степень разряженности батареи, %

Если АКБ разрядилась более чем на 50% зимой и более чем на 25% летом, её необходимо подзарядить.

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Летом аккумулятор страдает от обезвоживания, поэтому учитывая то, что повышенная плотность плохо влияет на свинцовые пластины, лучше если она будет на 0,02 г/см3 ниже требуемого значения (особенно касается южных регионов).

В летнее время температура под капотом, где зачастую находится аккумулятор, значительно повышена. Такие условия способствуют испарению воды из кислоты и активности протекания электрохимических процессов в АКБ, обеспечивая высокую токоотдачу даже при минимально допустимом значении плотности электролита (1,22 г/см3 для теплой влажной климатической зоны). Так что, когда уровень электролита постепенно падает, то повышается его плотность, что ускоряет процессы коррозионного разрушения электродов. Именно поэтому так важно контролировать уровень жидкости в аккумуляторной батарее и при его понижении добавить дистиллированной воды, а если этого не сделать, то грозит перезаряд и сульфация.

Если аккумулятор разрядился по невнимательности водителя или другим причинам, следует попробовать вернуть ему его рабочее состояние при помощи зарядного устройства. Но перед тем как заряжать АКБ, смотрят на уровень и по надобности доливают дистиллированную воду, которая могла испариться в процессе работы.

Через некоторое время плотность электролита в аккумуляторе, из-за постоянного разбавления его дистиллятом, снижается, и опускается ниже требуемого значения. Тогда эксплуатация батареи становится невозможной, так что возникает необходимость повысить плотность электролита в аккумуляторе. Но для того, чтобы узнать насколько повышать, нужно знать как проверять эту самую плотность.

Как проверить плотность аккумулятора

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. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условия.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе

Итак, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

Напряжение аккумулятора и плотность электролита

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПОД АВТОМОБИЛЬ

При эксплуатации аккумулятора рано или поздно приходится сталкиваться с его обслуживанием. Обслуживание аккумулятора всегда подразумевает знакомство с понятием напряжение аккумулятора и плотность электролита.

Напряжение аккумулятора

Напряжение автомобильного аккумулятора делится на 2 типа: номинальное, фактическое и под нагрузкой. Номинальное напряжение легкового автомобильного аккумулятора равняется 12 вольт. Фактическое напряжение у полностью заряженного аккумулятора колеблется в пределах от 12,4В до 12,8В. Напряжение под нагрузкой (200А) должно быть не менее 9,5В, но как правило оно составляет у новой АКБ 10,3-10,7В. Оно при нагрузке в течении 10 секунд не должно упасть ниже минимума. Напряжение под нагрузкой измеряется для получения информации способности АКБ «держать» напряжение при запуске двигателя, то есть при потреблении стартером. Допустимым для эксплуатации является напряжение 12,5 В, что является 82% зарядки аккумуляторной батареи. Более подробно о зависимости степени зарядки АКБ от процента заряженности приведено на рисунке.

Проверка напряжения АКБ.

Для проверки напряжения аккумулятора нам необходим инструмент для измерения – вольтметр, нагрузочная вилка или мультиметр. Чтобы измерить напряжение АКБ, необходимо заглушить автомобиль, подождать 30 минут пока уйдет поверхностное напряжение и вольтметром измерить напряжение на клеммах. Чтобы измерить напряжение под нагрузкой, необходимо использовать нагрузочную вилку. Напряжение АКБ на полюсных выводах зависит от температуры электролита (в идеале надо проверять при температура 25 градусов)– таблица зависимости приведена ниже.

Проверка плотности аккумулятора.

Для проверки плотности АКБ необходимы следующие инструмента: плоская отвертка (если на каждой банке стоит пробка – отвертка должна быть большой), ареометр. Если на аккумуляторы стоит общая крышка-планка, ее необходимо аккуратно отщелкнуть для доступа к электролиту. В ареометр набрать из первой банки электролит, снять показания с меток поплавка. Как правильно снимать данные с поплавка ареометра показано на рисунке. Плотность необходимо измерять в каждой банке – они не являются сообщающимися сосудами и бывает, что плотность может колебаться в банках в пределах до 0,02. Если в одной из банок плотность электролита резко отличается от других и стремится к единице, то скорее всего в этой банке скорее произошло короткое замыкание, что является заводским дефектом и подлежит замене продавцом (хотя это может быть следствием других деффектов). Кстати, индикатор заряда, установленных на некоторых моделях АКБ работает по принипу ареометра — шарик, как и поплавок всплывает при нормальной плотности электролита. Причем это шарик, а не лампочка, как многие думают.

Плотность аккумулятора должна быть в пределах 1,26-1,28 при температуре 25 градусов Цельсия.

Повышение плотности аккумулятора.

Плотность электролита аккумулятора повышают одним единственным путем – путем зарядки аккумулятора. Доливать электролит для поднятия плотности ни в коем случае нельзя – это самый страшный бред, который могли придумать мастера-самоучки, не понимающие законов химии и физики, т.к. это приведет к ускоренному осыпанию активной массы и убьет аккумулятор. Электролит доливают только в случае, если произошло проливания электролита из АКБ, но эту процедуру лучше доверить профессионалом. Есть одно исключение – для северных регионов России (в районах с вечной мерзлотой) допускается поднятие плотности будет доливки электролита до плотности 1,30 – это делают для поднятия температуры замерзания электролита, не более. Такие аккумуляторы служат в среднем 1 год. Для теплого климата плотность электролита намерено уменьшают, чтобы продлить его срок службы.

Напряжение автомобильного аккумулятора и плотность взаимосвязаны. При повышении напряжения, плотность аккумулятора растет. 

Аккумулятор это химический источник тока, для исправной работы которого должны протекать определенные химические процессы. В процессе разряда аккумулятора, серная кислота «прилипает» к отрицательному электроду, образуя нерастворимый сульфат свинца, оставл

Очень часто от продавцов в автомагазинах можно услышать рекомендации о гибридных аккумуляторах. Так что же такое гибридный аккумулятор? Гибридный аккумулятор для автомобиля внешне не отличим от других кислотных аккумуляторов, не считая обозначения на этик

В жигулевскую эпоху завести одну машину от другой было в порядке вещей. А сейчас?


%TEXTAREA_VALUE

Сохранить Отменить

Ваш комментарий успешно добавлен и будет опубликован после просмотра модератором.

Ручной ареометр для измерения удельного веса

Ручной ареометр для измерения удельного веса | SBS

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее. Чтобы соответствовать новой директиве о конфиденциальности в Интернете, нам необходимо запросить ваше согласие на установку файлов cookie. Выучить больше.

Разрешить файлы cookie

Ареометр для измерения удельного веса

Ареометры (плотномеры) измеряют удельный вес жидкостей. Удельный вес — это отношение плотности тестируемой жидкости к плотности воды.В случае тестирования батареи ареометр измеряет удельный вес электролита в батарее. Чем выше концентрация кислоты в электролите, тем выше удельный вес.

В зависимости от удельного веса пользователь может определить степень заряда аккумулятора.

Сохранение показаний ареометра и данных с течением времени рекомендуется IEEE как часть любой программы обслуживания батарей.

Шкала внутри стержня позволяет легко определить удельный вес.

  • Масштаб 1.100 — 1.350
  • Примечание: .005 Подразделения

Подробнее о продукте

Информация о приложении

Характеристики

  • Ареометр промышленного класса
  • Практически не ломается
  • Изготовлен из поликарбонатного цилиндра и специального сверхмощного стеклянного поплавка, выдерживающего падения с высоты 10 футов.
  • Масштаб: 1.100 — 1.350 с делениями на 0,005

Информация для заказа

Z-1G 1,100 — 1,350 Ареометр промышленного класса со стеклянным поплавком для тяжелых условий эксплуатации
1353 -20 ° — 130 ° F Термометр, включает таблицу поправочных коэффициентов S.G.
Авторские права © 2021-настоящее время Exponential Power — —

Цифровой аккумуляторный ареометр | Цифровой плотномер

Цифровой аккумуляторный ареометр | Цифровой измеритель плотности | SBS-3500

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее. Чтобы соответствовать новой директиве о конфиденциальности в Интернете, нам необходимо запросить ваше согласие на установку файлов cookie.Выучить больше.

Разрешить файлы cookie

ПРИЛОЖЕНИЯ

  • Утилита
  • ИБП
  • Дата Центры
  • Телеком
  • Погрузочно-разгрузочные работы
  • Производство аккумуляторов

Цифровой аккумуляторный ареометр / плотномер

Измеритель удельного веса с возможностью загрузки свинцово-кислотных или никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов

SBS-3500 использует технологию колеблющейся U-образной трубки для измерения удельного веса и температуры свинцово-кислотных или никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов за секунды.Устройство предлагает широкий диапазон считывания, способный снимать показания в диапазоне от 0,0000 до 3,0000. Благодаря возможности беспроводной связи с принтером или компьютером через встроенный интерфейс IrDA результаты тестирования могут быть выгружены в легко читаемый отчет.

Характеристики

  • Измеряет удельный вес, температуру окружающей среды и счетчик
  • Испытания свинцово-кислотных и никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов.
  • Экономия времени: в 5 раз быстрее, чем традиционные методы
  • ± 0.001 точность
  • Автоматическая температурная компенсация
  • Компактная, легкая конструкция, позволяющая производить измерения одной рукой
  • Сохраняет до 100 идентификаторов образцов для легкой идентификации образцов
  • Сохраняет до 1024 измерений, включая временные метки и идентификаторы образцов
  • Инфракрасный интерфейс для обмена данными
  • ЖК-дисплей

SBS-3500 Включает

  • Основной блок
  • Инструкция по эксплуатации
  • ИК-соединение с компьютером и драйвер
  • Наполнительная трубка 7 дюймов
  • Кейс для переноски
Спецификация
Масса 0.800000
S.G. Диапазон 0,0000 — 3,0000
Блок (и) питания (2) батарейки AA
Время измерения В течение 3 секунд
Калибровка С сухим воздухом или чистой водой
Трубка для наполнения 7 дюймов L
Метод обнаружения Удельный вес; метод колебательной трубки
Точность и разрешение ± 0.001; температура: 0,2 ° C (0,4 ° F)
Температура Измерение: от 0 до 40 ° C (от 32 до 104 ° F)
Окружающая среда: от -10 до 50 ° C (от 14 до 122 ° F)
Хранение: от -20 до 70 ° C (от -4 до 158 ° F)
Размеры 5,5 дюйма x 5,4 дюйма x 1 дюйм

Информация для заказа принадлежностей

SBS-3500-ТРУБА 7-дюймовая заправочная трубка для SBS-3500
SBS-3500-НАСОС Запасной ручной насос для SBS-3500

Спецификация

Масса 0.800000
S.G. Диапазон 0,0000 — 3,0000
Блок (и) питания (2) батарейки AA
Время измерения В течение 3 секунд
Калибровка С сухим воздухом или чистой водой
Трубка для наполнения 7 дюймов L
Метод обнаружения Удельный вес; метод колебательной трубки
Точность и разрешение ± 0.001; температура: 0,2 ° C (0,4 ° F)
Температура Измерение: от 0 до 40 ° C (от 32 до 104 ° F)
Окружающая среда: от -10 до 50 ° C (от 14 до 122 ° F)
Хранение: от -20 до 70 ° C (от -4 до 158 ° F)
Размеры 5,5 дюйма x 5,4 дюйма x 1 дюйм
Авторские права © 2021-настоящее время Exponential Power — —

(PDF) Измерение плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах

Сенсоры 2010, 10

2607

10.Дакин, Дж .; Калшоу Б. Оптоволоконный датчик; Artech House: Норвуд, Массачусетс, США, 1989;

Том 2.

11. Zubía, J .; Арру, Дж. Пластиковые оптические волокна: введение в их технологические процессы и приложения

. Опт. Fiber Technol. 2001, 7, 101–140.

12. Хармер А.Л. В оптоволоконном рефрактометре с использованием ослабления мод оболочки. В материалах

1-й Международной конференции по оптоволоконным датчикам, Лондон, Великобритания, 26–28 апреля 1983 г.

13. Lomer, M .; Quintela, A .; López-Amo, M .; Zubía, J .; Лопес-Хигуэра, Дж. М. Квазираспределенный датчик уровня

, основанный на изогнутом полированном сбоку пластиковом оптоволоконном кабеле. Измер. Sci. Technol. 2007,

18, 2261–2267.

14. Эль-Шериф, М .; Бансал, Л .; Юань Дж. Оптоволоконные датчики для обнаружения токсичных и биологических угроз.

Датчики 2007, 7, 3100–3118.

15. Montero, D .; Vázquez, C .; Möllers, I .; Arrúe, J .; Джеггер, Д. Полимерный оптоволоконный датчик

на основе саморегулирующейся интенсивности для обнаружения жидкостей.Датчики 2009, 9, 6446–6455.

16. Armenta, C .; Doria, J .; de Andrés, M.C .; Urrutia, J .; Fullea, J .; Graña, F. Новый метод

, устанавливающий степень заряда свинцово-кислотных аккумуляторов с циркуляцией электролита. J. Power

Источники 1989, 27, 189–200.

17. Snyder, A .; Любовь, J. Теория оптических волноводов, 2-е изд .; Чепмен и Холл: Лондон, Великобритания, 1983.

18. Маркузе Д. Деформация поля и потери, вызванные кривизной оптических волокон. J. Opt.Soc. Являюсь.

1976, 66, 311–320.

19. Love, J .; Винклер, К. Затухание мощности в изогнутых многомодовых ступенчатых пластинах и волоконных волноводах.

Электрон. Lett. 1978, 14, 32–34.

20. Маркузе Д. Формула потери кривизны для оптических волокон. J. Opt. Soc. Являюсь. 1975, 66, 216–220.

21. Глоге Д. Потери на изгибе в многомодовых волокнах с градиентным и неклассифицированным индексом сердцевины. Прил. Опт.

1972, 11, 2506–2513.

22. Ghatak, A .; Шарма, Э.; Компелла, Дж. Точные пути в изогнутых волноводах. Прил. Опт. 1988, 27,

3180–3184.

23. Snyder, A .; Лав, Дж. Отражение на изогнутой диэлектрической границе раздела — электромагнитное туннелирование. IEEE

Пер. Теория СВЧ. 1975, 23, 134–141.

24. Durana, G .; Zubía, J .; Arrue, J .; Aldabaldetreku, G .; Матео, Дж. Зависимость потерь на изгибе от толщины оболочки

в пластиковых оптических волокнах. Прил. Опт. 2003, 42, 997–1002.

25. Club Des Fibers Optiques Plastiques.Пластиковые оптические волокна. Практическое применение; John Wiley

& Sons: Hoboken, NJ, USA, 1997.

26. Cao, A .; Marcos, J .; Doval, J .; Peñalver, C. Оптимизированный оптоволоконный датчик для измерения

плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах. In Proceedings of Eurosensors XIX, Barcelona, ​​

Spain, 11–14 сентября 2005 г.

27. Cao, A .; Marcos, J .; Doval, J .; дель Рио, А. Компенсация температурной зависимости компонентов оптоэлектроники

с помощью оборудования и обработки данных.В материалах

POF & MOC 2006, Совместная международная конференция по пластиковому оптическому волокну и микрооптике,

Сеул, Корея, 11–14 сентября 2006 г .; С. 126–131.

28. Marcos, J .; Álvarez, J .; Doval, J .; Cao, A .; Peñalver, C .; Nogueiras, A .; Лаго А. Менеджмент

Электронная система

для быстрой зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. In Proceedings of Advanced Automotive

Batteries Conference, AABC-05, Honolulu, HI, USA, 13–17 июня 2005 г. Цифровой аккумуляторный ареометр

— портативный плотномер

Технические характеристики

Диапазон измерений Плотность: 0.000 — 2.000 г / см3
Температура образца: 0 ° — 40 ° C (32 ° — 104 ° F)
Вязкость: 0 — 2000 мПа
Точность Плотность: 0,001 г / см3
Температура: ± 0,2 ° C (± 0,4 ° F)
Разрешение 0,0001 г / см3
Минимальный объем пробы 2 мл
Связь Интерфейс IrDA
Дисплей ЖК-дисплей с подсветкой
Внутреннее хранилище 1100 Результаты
Условия эксплуатации 10-50 ° C (-15-122 ° F)
Требования к питанию (2) Батарейки AAA
Размеры 229 x 114 х 64 мм (9 х 4.5 x 2,5 дюйма)
Вес 360 г (2,7 унции)
Размеры пробирки 140 x 3,175 мм / 5,5 x 1/8 дюйма Диаметр
* Возможна нестандартная длина

Часто задаваемые вопросы

Каков диапазон измерений цифрового ареометра / плотномера SG-Ultra?
Диапазон плотности 0,000-2,000 г / см3

Как SG-Ultra взаимодействует?
SG-Ultra использует инфракрасную связь по ассоциации данных (IrDA)

Сколько измерений сохраняет SG-Ultra?
SG-Ultra сохраняет внутри до 1100 результатов

Каково обслуживание цифрового ареометра SG-Ultra?
Техническое обслуживание зависит от использования и ухода.Устройство следует очищать после каждого использования. Расходные детали (насос, трубки, шайбы) SG-Ultra следует тщательно контролировать и при необходимости регулярно заменять

Когда мне нужно калибровать?
Цифровой ареометр рекомендуется калибровать ежегодно.

Поставляется ли SG-Ultra с программным обеспечением?
Программное обеспечение Excel с поддержкой макросов входит в стандартную комплектацию (32-битный офис). При покупке с IBEX-Pro или Ultra доступен адаптер для использования с Exmons Ultra Plus.Программное обеспечение Exmons позволяет объединить измерения удельного веса и температуры с данными внутреннего сопротивления и напряжения, полученными с помощью тестеров серии IBEX

Сколько времени требуется SG-Ultra для отображения результатов измерений?
Время измерения зависит от прибора и температуры образца. Образец должен уравновеситься внутри измерительной ячейки. Этот процесс обычно занимает всего несколько секунд, но в некоторых ситуациях может занять до минуты

Замена обычных добавок к электролиту в аккумуляторные батареи производными диоксолона для литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии

  • 1.

    Гуденаф, Дж. Б. и Ким, Ю. Проблемы перезаряжаемых литиевых батарей. Chem. Матер. 22 , 587–603 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 2.

    Тараскон, Дж. М. и Арман, М. Проблемы и проблемы, с которыми сталкиваются перезаряжаемые литиевые батареи. Nature 414 , 359–367 (2001).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 3.

    Арико, А.С., Брюс, П., Скросати, Б., Тараскон, Дж. М. и ван Шалквейк, В. Наноструктурированные материалы для передовых устройств преобразования и хранения энергии. Nat. Матер. 4 , 366–377 (2005).

    ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

  • 4.

    Лю К., Ли, Ф., Ма, Л. П. и Ченг, Х. М. Современные материалы для хранения энергии. Adv. Матер. 22 , E28 – E62 (2010).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 5.

    Чае, С., Чой, С. Х., Ким, Н., Сунг, Дж. И Чо, Дж. Интеграция графитовых и кремниевых анодов для коммерциализации высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов. Angew. Chem. Int. Эд. 58 , 2–28 (2019).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 6.

    Liu, W. et al. Насыщенный никелем слоистый оксид переходного металла лития для высокоэнергетических литий-ионных батарей. Angew. Chem. Int. Эд. 54 , 4440–4457 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    Мантирам, А., Найт, Дж. К., Мюнг, С. Т., О, С. М. и Сан, Ю. К. Катоды из слоистого оксида с высоким содержанием никеля и лития: прогресс и перспективы. Adv. Energy Mater. 6 , 1501010 (2016).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 8.

    Касаваджула, У., Ван, С. и Эпплби, А. Дж. Вставные аноды на основе нано- и объемного кремния для литий-ионных вторичных элементов. J. Источники энергии 163 , 1003–1039 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 9.

    МакДауэлл, М. Т., Ли, С. В., Никс, В. Д. и Цуй, Ю. Статья в честь 25-летия: понимание литиирования кремния и других легирующих анодов для литий-ионных аккумуляторов. Adv.Матер. 25 , 4966–4985 (2013).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 10.

    Чен, З., Шеврие, В., Кристенсен, Л. и Дан, Дж. Р. Разработка электродов из аморфного сплава для литий-ионных аккумуляторов. Electrochem. Solid State Lett. 7 , A310 – A314 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Чой, Н.-S. и другие. Влияние добавки фторэтиленкарбоната на межфазные свойства кремниевого тонкопленочного электрода. J. Источники энергии 161 , 1254–1259 (2006).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 12.

    Shobukawa, H., Alvarado, J., Yang, Y. & Meng, Y. S. Электрохимические характеристики и межфазное исследование композитного кремниевого анода для литий-ионных аккумуляторов в полноэлементных элементах. J. Источники энергии 359 , 173–181 (2017).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 13.

    Zhao, H. et al. Пленкообразующие добавки к электролитам для литий-ионных аккумуляторов: прогресс и перспективы. J. Mater. Chem. A 7 , 8700–8722 (2019).

    CAS Статья Google Scholar

  • 14.

    Xu, G. et al. Назначение функциональных добавок для устранения плохих характеристик высоковольтного (класс 5 В) LiNi0.5 литий-ионных аккумуляторов Mn1,5 O4 / MCMB. Adv. Energy Mater. 8 , 1701398 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 15.

    Han, J. G. et al. Несимметричный фторированный малонатоборат как амфотерная добавка для литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Energy Environ. Sci. 11 , 1552–1562 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 16.

    Haregewoin, A. M., Wotango, A. S. & Hwang, B. J. Электролитные добавки для электродов литий-ионных аккумуляторов: прогресс и перспективы. Energy Environ. Sci. 9 , 1955–1988 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 17.

    Choi, N.-S. и другие. Проблемы, с которыми сталкиваются литиевые батареи и электрические двухслойные конденсаторы. Angew. Chem. Int. Эд. 51 , 9994–10024 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 18.

    Jo, H. et al. Стабилизация межфазного слоя твердого электролита и циклические характеристики кремний-графитового анода батареи с помощью бинарной добавки фторированных карбонатов. J. Phys. Chem. C 120 , 22466–22475 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 19.

    Nguyen, C. C. & Lucht, B.L. Улучшенная циклическая характеристика анодов из наночастиц Si за счет введения метиленэтиленкарбоната. Electrochem. Commun. 66 , 71–74 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 20.

    Чен, Л., Ван, К., Се, X. и Се, Дж. Влияние виниленкарбоната (ВК) в качестве добавки к электролиту на электрохимические характеристики кремниевого пленочного анода для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 174 , 538–543 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 21.

    Далави, С., Гудуру, П. и Лучт, Б. Л. Добавки к электролиту, улучшающие характеристики литий-ионных батарей с кремниевыми анодами. J. Electrochem. Soc. 159 , A642 – A646 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 22.

    Etacheri, V. et al. Влияние фторэтиленкарбоната (FEC) на характеристики и химию поверхности анодов литий-ионных аккумуляторов с Si-нанопроволокой. Langmuir 28 , 965–976 (2012).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 23.

    Xu, C. et al. Улучшенные характеристики кремниевого анода для литий-ионных аккумуляторов: понимание механизма модификации поверхности фторэтиленкарбоната как эффективной добавки к электролиту. Chem. Матер. 27 , 2591–2599 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 24.

    Jaumann, T. et al. Срок службы в зависимости от производительности: понимание роли FEC и VC в литий-ионных батареях высокой энергии с нанокремниевыми анодами. Energy Storage Mater. 6 , 26–35 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 25.

    Kim, K. et al. Понимание термической нестабильности фторэтиленкарбоната в электролитах на основе LiPF6 для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 225 , 358–368 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 26.

    Schiele, A. et al. Критическая роль фторэтиленкарбоната в газовыделении кремниевых анодов для литий-ионных аккумуляторов. ACS Energy Lett. 2 , 2228–2233 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 27.

    Schwenke, K.U., Solchenbach, S., Demeaux, J., Lucht, B.L. и Gasteiger, H.A. Воздействие CO 2 возникло из VC и FEC во время образования графитовых анодов в литий-ионных батареях. J. Electrochem. Soc. 166 , A2035 – A2047 (2019).

    CAS Статья Google Scholar

  • 28.

    Aurbach, D. et al. Об использовании виниленкарбоната (ВК) в качестве добавки к растворам электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 47 , 1423–1439 (2002).

    CAS Статья Google Scholar

  • 29.

    Buqa, H. et al. Формирование пленки SEI на высококристаллических графитовых материалах в литий-ионных батареях. J. Источники энергии 153 , 385–390 (2006).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 30.

    Michan, A. L. et al. Восстановление фторэтиленкарбоната и виниленкарбоната: понимание добавок к электролиту литий-ионных аккумуляторов и межфазного образования твердого электролита. Chem. Матер. 28 , 8149–8159 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 31.

    Ushirogata, K., Sodeyama, K., Okuno, Y. & Tateyama, Y. Аддитивный эффект на восстановительное разложение и связывание карбонатного растворителя с образованием межфазной фазы твердого электролита в литий-ионной батарее. J. Am. Chem. Soc. 135 , 11967–11974 (2013).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 32.

    Ота, Х., Саката, Ю., Иноуэ, А., Ямагути, С. Анализ слоев SEI, полученных из виниленкарбоната, на графитовом аноде. J. Electrochem. Soc. 151 , A1659 – A1669 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 33.

    Wang, Y., Nakamura, S., Tasaki, K. & Balbuena, PB Теоретические исследования для понимания химии поверхности угольных анодов для литий-ионных батарей: как виниленкарбонат играет свою роль в качестве добавки к электролиту ? Дж.Являюсь. Chem. Soc. 124 , 4408–4421 (2002).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 34.

    Herstedt, M., Andersson, A. M., Rensmo, H., Siegbahn, H. & Edström, K. Характеристика SEI, образованного на природном графите в электролитах на основе ПК. Электрохим. Acta 49 , 4939–4947 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 35.

    Zhang, S. S., Xu, K. & Jow, T. R. Исследование EIS по образованию твердой поверхности раздела электролита в литий-ионной батарее. Электрохим. Acta 51 , 1636–1640 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 36.

    Son, H. B. et al. Влияние восстанавливающих циклических карбонатных добавок и линейных карбонатных сорастворителей на быструю заряжаемость ячеек LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / графит. J. Источники энергии 400 , 147–156 (2018).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 37.

    Deng, B. et al. Влияние потенциала отсечки заряда на добавку электролита для полных ячеек с мезоуглеродными микрогранулами LiNi0.6Co 0.2Mn0.2O2. Energy Technol. 7 , 1800981 (2019).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 38.

    Zuo, X. et al. Влияние трис (триметилсилил) бората на сохранение высоковольтной емкости LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 / графитовые ячейки. J. Источники энергии 229 , 308–312 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 39.

    Deng, B. et al. Исследование влияния высоких температур на циклическую стабильность катода LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 с использованием инновационной добавки к электролиту. Электрохим. Acta 236 , 61–71 (2017).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 40.

    Хан, Дж .-Г., Ким, К., Ли, Ю. и Чой, Н.-С. Поглощающие материалы для стабилизации LiPF6-содержащих карбонатных электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 31 , 1804822 (2019).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 41.

    Фен, П., Ли, К. Н., Ли, Дж. У., Чжан, К. и Нгаи, М. Ю. Доступ к новому классу синтетических строительных блоков посредством трифторметоксилирования пиридинов и пиримидинов. Chem. Sci. 7 , 424–429 (2016).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 42.

    Alpegiani, M., Zarini, F. & Perrone, E. О получении 4-гидроксиметил-5-метил-1,3-диоксол-2-она. Synth. Commun. 22 , 1277–1282 (1992).

    CAS Статья Google Scholar

  • 43.

    Liu, J. B. et al. Серебро-опосредованное окислительное трифторметилирование фенолов: прямой синтез арилтрифторметиловых эфиров. Angew. Chem. Int. Эд. 54 , 11839–11842 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 44.

    Фарлоу, М. В., Мэн, Э. Х. и Таллок, Д. В. Карбонилфторид. Неорганические синтезы (Rochow, E.G. ed.) Vol. 6, 155–158 (McGraw-Hill Book Company, Inc., 1960). https://doi.org/10.1002/9780470132371.ch58.

  • 45.

    Аватанео, М., Де Патто, У., Галимберти, М. и Маркионни, Г.Синтез α, ω-диметоксифторполиэфиров: механизм реакции и кинетика. J. Fluor. Chem. 126 , 631–637 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 46.

    Petzold, D. et al. Опосредованное видимым светом высвобождение и превращение фторфосгена in situ. Chem. Евро. J. 25 , 361–366 (2019).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 47.

    Xu, W., Vegunta, S. S. & Flake, J. C. Аноды из кремниевых нанопроволок с модифицированной поверхностью для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 196 , 8583–8589 (2011).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 48.

    Zhang, J. et al. Прямое наблюдение неоднородной межфазной границы твердого электролита на аноде из MnO с помощью атомно-силовой микроскопии и спектроскопии. Nano Lett. 12 , 2153–2157 (2012).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 49.

    Wan, G. et al. Подавление роста дендритного лития путем образования на месте химически стабильной и механически прочной межфазной границы твердого электролита. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 593–601 (2018).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 50.

    Снеддон, И.Н. Связь между нагрузкой и проникновением в осесимметричной задаче Буссинеска для штампа произвольного профиля. Внутр. J. Eng. Sci. 3 , 47–57 (1965).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar

  • 51.

    Колле, Дж. П., Шуман, Х., Леджер, Р. Э., Ли, С. и Вайзель, Дж. У. Эластичность отдельного фибринового волокна в сгустке. Proc. Natl Acad. Sci. США 102 , 9133–9137 (2005).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 52.

    Чжан, К., Ву, Т., Лу, Дж. И Амин, К. Растворение, миграция и осаждение ионов переходных металлов в литий-ионных батареях на примере катодов на основе марганца — критический обзор . Energy Environ. Sci. 11 , 243–257 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 53.

    Гилберт, Дж.А., Шкроб И. А. и Абрахам Д. П. Растворение переходных металлов, миграция ионов, электрокаталитическое восстановление и потеря емкости в полных литий-ионных элементах. J. Electrochem. Soc. 164 , A389 – A399 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 54.

    Ravdel, B. et al. Термостойкость электролитов литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 119-121 , 805–810 (2003).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 55.

    Ko, M. et al. Масштабируемый синтез графита, внедренного в кремний в нанослой, для высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов. Nat. Энергетика 1 , 16113 (2016).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 56.

    Делли Б. Полностью электронный численный метод решения функционала локальной плотности для многоатомных молекул. J. Chem. Phys. 92 , 508–517 (1990).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 57.

    Делли Б. От молекул к твердым телам с помощью подхода DMol 3 . J. Chem. Phys. 113 , 7756–7764 (2000).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 58.

    Klamt, A. & Schüürmann, G. COSMO: новый подход к диэлектрическому экранированию в растворителях с явными выражениями для экранирующей энергии и ее градиента. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 , 799–805 (1993).

    Артикул Google Scholar

  • 59.

    Холл, Д. С., Селф, Дж. И Дан, Дж. Р. Диэлектрические постоянные для квантовой химии и литий-ионных аккумуляторов: смеси растворителей этиленкарбоната и этилметилкарбоната. J. Phys. Chem. С 119 , 22322–22330 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 60.

    Лойенга, Х. Диэлектрические проницаемости гетерогенных смесей. Physica 31 , 401–406 (1965).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • Влияние количества электролита на литий-ионные элементы

    В производственной цепочке литий-ионных аккумуляторных элементов процесс заполнения имеет первостепенное значение для качества конечного продукта и затрат. Заполнение состоит из нескольких этапов дозирования жидкого электролита в ячейку и последующего (промежуточного) смачивания компонентов ячейки.Количество залитого электролита не только влияет на скорость смачивания электродов и сепаратора, но также ограничивает емкость ячейки и влияет на срок службы батареи. Однако слишком много электролита является мертвым грузом, приводит к более низкой плотности энергии и излишне увеличивает стоимость батареи. Для обеспечения низких затрат на производство и в то же время высокого качества ячеек в данной статье исследуется оптимальное количество электролита. На основе экспериментальных данных спектроскопии электрохимического импеданса, процесса заполнения, процесса формирования, а также испытания на срок службы представлены взаимозависимости между количеством электролита, скоростью смачивания, емкостью, плотностью энергии и сроком службы для крупноформатных ячеек.

    Литий-ионные батареи (LIB) в качестве электрохимических систем хранения энергии являются ключевой технологией для замены ископаемого топлива и позволяют хранить возобновляемые ресурсы из-за их малого веса, высокой плотности энергии и длительного срока службы. 1 Эти батареи за последние три десятилетия заняли доминирующее положение в бытовой электронике и послужили толчком к успеху мобильных устройств, таких как сотовые телефоны и портативные компьютеры. Таким образом, ожидается, что рынок электротранспорта и стационарного хранения энергии будет активно продвигаться за счет LIB. 2 Цель более высокой плотности энергии в автомобильных приложениях может быть достигнута за счет уменьшения процентного содержания неактивных материалов, таких как фольга токосъемника, компоненты корпуса или разделители на элемент. Это способствует тенденции к увеличению размеров ячеек 3 , а также к более толстым электродам. 4 Ячейки большого формата, однако, создают проблемы для производственных процессов, таких как заполнение жидкими электролитами. Для обеспечения надежной работы и высокой производительности все полости и поры электродов и сепаратора должны быть увлажнены перед началом цикла пласта. 5 В противном случае существует опасность образования неоднородной межфазной фазы твердого электролита (SEI), которая является продуктом реакции компонентов растворителя электролита и лития на поверхности анода. 6 В то время как SEI на аноде формируется во время этих начальных циклов зарядки и разрядки, межфазная фаза катодного электролита (CEI) является результатом старения при повышенных температурах или цикличности при высоких напряжениях. 7 Преждевременная зарядка до полного смачивания может привести к сильным локальным колебаниям толщины слоя, которые могут вызвать частичные отслоения слоя. 8 Тогда, в отличие от реальной функции SEI, возможен перенос электронов от электрода к электролиту (восстановление электролита) и блокирование ионов, что отрицательно сказывается на емкости и сроке службы элемента. . 9

    Увеличение количества слоев, толщины электрода и площади поверхности на ячейку еще больше снижает трудоемкое смачивание компонентов ячейки электролитом. 10 Небольшие поверхности в монетных элементах не представляют проблемы для смачивания, так как электролит может достичь всех полостей за короткое время.Однако при промышленном производстве ячеек большого формата выполняется несколько периодических циклов смачивания и формирования, в результате чего общая продолжительность составляет до 3 недель. 11 Это подразумевает значительные расходы, так как десятки тысяч циклов, а также складские помещения необходимы для управления требуемой пропускной способностью. 11

    Один из способов снизить стоимость LIB — ускорить процесс смачивания. 12 Weydanz et al. 13 показали, что розлив под вакуумом до 100 мбар значительно ускоряет этот производственный этап.Habedank et al. 14 даже достиг в 12 раз более быстрого смачивания за счет лазерного структурирования электродов, что дополнительно улучшает характеристики C-rate. 15 Состояние смачивания определяется как смоченные и насыщенные поверхности и полости электродов и сепаратора по сравнению с общими поверхностями и полостями узла ячейки. Заполнение полостей, которые представляют собой внутренние поверхности среды, можно описать как микроскопическое смачивание. А смачивание (макроскопических) поверхностей можно рассматривать как поверхностное смачивание.Первые можно измерить с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). 16,17 Последнее можно визуализировать с помощью нейтронной радиографии. 18 Другой способ снизить затраты на киловатт-час — это снизить материальные затраты, например, за счет минимизации количества электролита на элемент. 12 В лабораторных условиях дозируется непропорционально большое количество электролита по сравнению с поверхностями компонентов в однослойных ячейках. Напротив, при производстве промышленных ячеек в ячейках большого формата не хватает пустого пространства для содержания электролита в таком же соотношении к поверхности активного материала и сепаратора. 19 Кроме того, поскольку электролит является неактивным материалом, слишком много и, следовательно, ненужного электролита является мертвым грузом, что снижает плотность энергии и увеличивает стоимость батареи. 10

    Чтобы точно определить влияние количества производимого электролита, были построены большие элементы, заполненные разным количеством электролита. Эти ячейки были измерены во время смачивания с помощью импедансной спектроскопии, затем подверглись процедуре формирования и были циклически проверены в испытании на срок службы.

    Cell-Assembly

    Ячейки-пакеты, состоящие из 13 анодных листов и 12 катодных листов, были собраны в Техническом университете Мюнхена на полуавтоматических машинах в сухом помещении с точкой росы ниже -55 ° C. Катодные листы состояли из двустороннего покрытия LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM111) на алюминиевой фольге коллектора, а для анода в качестве активного материала использовался графит. с обеих сторон покрыт медным коллектором.Точные характеристики имеющихся в продаже электродов с покрытием показаны в Таблице I. Электродные листы были разделены в процессе удаленной лазерной резки, как описано в Ref. 20 к формату 101 мм × 73 мм (катод) и 104 мм × 76 мм (анод). Коммерческий сепаратор (Celgard 2325) был зажат между электродами в z-образной форме, чтобы обеспечить электрическую изоляцию, и обернут вокруг пакета ячеек для обеспечения механической стабильности, удерживая электроды в их точном положении. Язычки и фольга токосъемника были соединены с помощью ультразвуковой сварки, и готовый пакет ячеек был упакован в гибкий пакет с углубленным карманом.С трех сторон пакет из фольги запечатывали импульсными запаивающими планками, оставляя одну сторону открытой для заполнения электролитом. Чтобы предотвратить нежелательные побочные реакции с остаточной влажностью, как указано в Ref. 21, они были высушены в вакуумной печи при 60 ° C и 20 мбар перед последующим заполнением в течение ночи. Подробности процедуры заполнения будут объяснены в следующем разделе. До и после каждого этапа производства ячейки взвешивались, чтобы отобразить влияние каждого этапа процесса на плотность энергии продукта посредством сборки ячеек, как показано на рисунке 1.

    Таблица I. Технические характеристики используемых электродов.

    шт. катод анод
    активный материал мас.% 93,0 (NCM111) 92,5 (графит)
    Углерод проводящий мас.% 3,0 0,5
    связующее мас.% 4.0 7,0
    загрузка емкости мАч см -2 2,748 3,606
    пористость % 32,1 32,2
    толщина электрода мкм 118 130
    толщина фольги подложки мкм 20 (Аl) 10 (Cu)

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 1. Изменение доли NMC на этапах процесса сборки электролизера после изготовления электродов в качестве индикатора влияния сборки электролизера на удельную энергию продукта. Объемный коэффициент vf описывает количество дозированного электролита и приведен в таблице II.

    Filling-Process

    1 М раствор LiPF 6 в смеси этиленкарбоната (EC) и этилметилкарбоната (EMC; массовое соотношение EC: EMC 3: 7) с 2 мас.% Виниленкарбоната (VC ) от BASF служил электролитом.Как правило, для крупноформатных ячеек требуется несколько итераций дозирования после поглощения жидкости узлом ячеек из-за небольшого количества пустого пространства в ячейке и высокого сопротивления потоку пористых структур. 22 Для данной экспериментальной схемы из-за небольшого количества электролита по сравнению с объемом пустот между гибкой фольгой пакета и стопкой, одной стадии дозирования было достаточно. В результате заполнение состояло из шести этапов: промывка инертным газом, вакуумирование, дозирование, герметизация, удаление воздуха и смачивание.Электролит дозировали в вакуумную камеру при абсолютном давлении 80 мбар. Количество варьировалось по объемному коэффициенту.

    от 0,6 до 1,8 объема пор компонентов ячейки (сепаратора и электродов). Средний объем пор ячеек составил 8,85 мл. Точность дозирования и полученные объемы электролита сведены в Таблицу II. Давление закрытия герметизирующих стержней было установлено на 3 бара в течение 3 секунд при температуре герметизации 195 ° C.

    Таблица II. Точность дозирования, итоговое количество дозированного электролита и емкость ячеек после формирования, которые соответствуют токам при испытании на срок службы.

    объемный коэффициент 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
    количество электролита мл 5.35 7,11 8,77 10,98 12,54 14,26 15,82
    стандартное отклонение мл 0,08 0,04 0,17 0,04 0,13 0,16 0,19
    количество электролита мл Ач — 1 теор 1,10 1,46 1,81 2.26 2,58 2,93 3,26
    емкость ячейки Ач изм. 2,68 3,23 3,33 3,16 3,28 3,41 3,44
    стандартное отклонение Ач изм. 0,12 0,07 0,04 0,07 0,11 0,01 0.02
    количество ячеек 3 5 6 3 4 3 4

    После вентиляции камеры ячейки выдерживались под давлением окружающей среды в течение 180 минут перед первой загрузкой. Во время этого смачивания электрохимические измерения проводились с помощью потенциостата Interface 5000E от Gamry Instruments. Последовательность состояла из измерений потенциала открытого тока (OCV) и EIS и была запрограммирована на повторение в течение не менее 90 минут.Сначала измеряли OCV в течение 15 секунд с периодом выборки 0,5 секунды. Впоследствии потенциостатический EIS был запущен с начальной частотой 100 кГц и был изменен на 1 Гц с 10 точками на декаду и амплитудой 10 среднеквадратичных мВ в качестве сигнала возбуждения переменного тока, подаваемого на ячейку. Постоянное потенциальное смещение, которое может применяться к ячейке во время сбора данных, было установлено равным нулю по сравнению с OCV ячейки. Напряжение переменного тока суммировалось с напряжением постоянного тока.

    Кривые EIS были проанализированы с акцентом на высокочастотное сопротивление (HFR).HFR ячейки — это значение импеданса, при котором мнимая часть равна нулю. Он интерпретируется как внутреннее сопротивление ячейки и изменяется во время смачивания компонентов ячейки жидким электролитом. 17

    Процесс формирования и испытание на срок службы

    Формирование проводили с использованием испытательной системы ячеек BaSyTec, подключенной к ячейкам в температурной камере при 25 ° C. Процесс состоял из 2 циклов при скорости C 0,1 ° C (что соответствует 4,86 ​​Ач теор ).Ячейки заряжались в режиме постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV) с ограничением тока, соответствующим C / 20, в то время как разряд выполнялся в режиме постоянного тока (CC). Верхнее напряжение отсечки было установлено на 4,2 В, а нижнее напряжение отсечки было установлено на 2,5 В.

    Перед началом испытания на срок службы элементы были дегазированы, удаляя газ, который образовывался во время первых циклов зарядки и разрядки в результате химических реакций между ними. электроды и электролит, а также активация электродов.Сначала клетки были измерены с помощью EIS, используя ту же процедуру, что и в последнем разделе. Из-за временной стабильности EIS только трех циклов измерения было достаточно, чтобы зафиксировать поведение импеданса ячейки после цикла. Затем клетки помещали в вакуумную камеру. Камера промывалась инертным газом и откачивалась до 100 мбар, что было немного выше, чем уровень давления для дозирования электролита в последней секции. Ячейки открыли для удаления газа и снова запечатали. После вентиляции камеры мешок с избыточным газом упаковки был вырезан, и клетки снова были измерены с помощью EIS и взвешены.

    Обратимые емкости клеток определяли вторым циклом формирования. Вернувшись в температурную камеру, циклирование выполнялось при 1 C (Ah rev ) и 25 ° C в режиме CCCV для зарядки с ограничением тока, соответствующем C / 20, и в режиме CC для разряда. Перед каждым набором из 50 циклов при 1 ° C выполняли один цикл при 0,1 ° C, а затем один цикл при 0,5 ° C. После завершения испытания на срок службы клетки были измерены с помощью EIS в четвертый раз.

    Для каждого варианта были протестированы не менее трех независимых ячеек, и данные на рисунках всегда представляют собой среднее значение этих ячеек. Планки погрешностей на рисунках представляют собой стандартное отклонение измерений.

    На рис. 1 показана массовая доля NMC в общей массе промежуточного продукта в процессах сборки ячеек. Поскольку (без электролита) активный материал катода является единственным резервуаром лития в элементе, содержание NMC является показателем плотности энергии элемента.Начальная доля катода в 76% уменьшается за счет таких этапов сборки, как z-образное складывание, при котором добавляются сепаратор и аноды. Затем удельный вес дополнительно увеличивается за счет приваренных ультразвуком язычков и алюминиевой фольги упаковки. График разделен на различные количества электролита для секции, представляющей процесс заполнения. С увеличением количества электролита весовая доля NMC еще больше уменьшается. От vf 0,6 до 1,8 наблюдается разница почти в 10% в доле NMC.Окончательное увеличение доли NMC связано с удалением фольги мешка для отходов после дегазации.

    Измерения EIS после дозирования электролита показаны на рисунке 2a для смачивания ячеек. Результирующая HFR изменяется с течением времени и сходится к окончательному значению, как описано в Ref. 17. Эта точка схождения зависит от количества жидкого электролита. Большие дозированные количества приводят к более низким значениям HFR клеток после смачивания. Кроме того, HFR уменьшается и сходится для величин, больших или равных vf 1, тогда как он снова увеличивается для меньших величин перед сходимостью.Относительно скорости смачивания

    (со степенью смачивания) влияние на скорость смачивания также становится заметным на Рисунке 2b. Скорость смачивания клеток с vf 0,6 и 0,8 пересекает нулевую линию в отрицательный диапазон и медленно приближается к нулю. В отличие от ячеек с большим количеством электролита, эти ячейки еще не завершили смачивание за время измерения 150 мин. Увеличение HFR и связанное с этим более длительное смачивание элементов является результатом недостаточного количества электролита в элементе.На этом этапе можно провести различие между двумя фазами микроскопического смачивания. Во время первой фазы смачивания HFR элементов уменьшается, как и в элементах с большим количеством электролита. Причина этого может заключаться в том, что электролит сначала проникает через участки поверхности компонентов ячейки, которые находятся в непосредственном контакте с жидкостью, и начинает сжимать или замещать остаточный газ в порах. Эта фаза смачивания заканчивается минимальной HFR (Рисунок 2a) или переходом через нуль скорости смачивания (Рисунок 2b).Минимум получается из-за локального избытка электролита, который замыкает электрическую цепь параллельно несмачиваемым участкам во время измерения EIS. На втором этапе жидкость электролита перераспределяется в оставшиеся поры, которые еще не заполнены электролитом в такой же степени. Капиллярные силы, действующие во время проникновения, зависят от радиуса пор. 23 Следовательно, объемная доля жидкого электролита в малых порах увеличивается за счет более крупных пор с тем же углом смачивания, если присутствует недостаточно электролита.Вторая фаза завершается, когда между порами всех компонентов ячейки достигается равновесие сил (например, капиллярных сил, сжатия газа, силы тяжести и т. Д.). Макроскопически теперь наблюдается однородное распределение жидкого электролита. HFR остается постоянным с течением времени, а скорость смачивания приближается к нулю.

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 2. а) HFR ячеек при смачивании жидким электролитом; б) Скорость смачивания как функция времени после дозирования жидкого электролита.

    Помимо недостаточного насыщения электролитической жидкостью, подробное картирование скорости смачивания показывает, что зависимость от количества электролита незначительна (для исследованных количеств и формата ячейки). Влияние гидростатического давления столба жидкости на пакет ячеек приводит к разнице 0,06 мОм в первые 10 минут и снижается до менее 0,01 мОм через 20 минут. Можно предположить, что гидростатическое давление не оказывает большого влияния, поскольку даже максимальный дозируемый объем составляет 16.01 мл остается небольшим по сравнению с смачиваемыми поверхностями.

    Влияние количества электролита на обратимую емкость и плотность энергии ячеек после образования показано на Рисунке 3 как функция от коэффициента C. Объемный коэффициент 1 соответствует дозированному количеству электролита, равному величине всех полостей электродов и сепаратора. Однако никакие границы раздела или объемы между сепаратором и электродами не принимаются во внимание. Поэтому для достижения максимально возможной производительности за счет смачивания всех пустотных объемов необходим коэффициент, превышающий vf 1.Емкость при 0,1 ° C увеличивается с vf 0,6 до 1,2, а затем остается постоянной, поскольку vf продолжает увеличиваться. При 0,5 и 1 ° C он не меняется до vf 1,4. Превосходное электрическое поведение ячеек с vf 1 или меньшим 1 C может быть объяснено диффузией носителей заряда: во время этих более длительных фаз заряда / разряда у носителей заряда есть достаточно времени, чтобы не обходить (достаточно ) смоченные участки ячеек. Максимальная плотность энергии достигается при 0,1 C и vf 0,8. Чем больше электролита дозируется в ячейки, тем ниже становится плотность энергии после этого пика.Причина такого поведения — уменьшение веса активного материала, которое имеет большее влияние, чем увеличение емкости. Также можно показать, что плотность энергии при 1 ° C не уменьшается так быстро, как при более низких уровнях C.

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 3. Обратимая удельная емкость (столбцы слева) и удельная энергия (столбцы справа) ячеек в зависимости от количества электролита в течение первых трех циклов (0.1 C, 0,5 C, 1 C) срока службы.

    На рисунке 4 показана удельная емкость ячеек во время испытания на срок службы в зависимости от объемного фактора, а также от коэффициента C. Емкость тем выше, чем ниже C-rate, и уменьшается с увеличением количества циклов. Поскольку после 50 циклов клетки циклируются с двумя более низкими скоростями C, на графике появляются небольшие скачки при 1 C, что свидетельствует о восстановлении клеток после низких скоростей. Ячейки с vf 0,6 уже испытывают резкое падение емкости в течение первых 50 циклов и теряют свою функциональность из-за недостаточного количества электролита внутри элементов.Ян и др. 24 различают линейное и нелинейное старение. В то время как рост SEI за счет электролита играет доминирующую роль в линейной фазе, нелинейное старение является индикатором литиевого покрытия, вызванного большими локальными градиентами электролита в аноде и на границе раздела с сепаратором. 24 Здесь после формирования кулоновская эффективность ячеек с vf 0,6 [vf 1] составляет 99% (± 1) [102,5% (± 1,1)] при 0,1 C. При 1 C она быстро падает до 78% ( ± 2) [95.8% (± 0,5)], а затем требуется около 30 циклов [1 цикл] для достижения эффективности 97% (± 1) [99,9% (± 0)]. Предполагается, что емкость, которую не удалось восстановить во время разряда, на которую указывает эффективность, будет размещена в позднем здании ГЭИ. В дополнение к восстановлению SEI из-за растрескивания во время работы, 9 дополнительный SEI образуется из несмаченных участков, вытягивающих электролит из уже увлажненных участков из-за изменения преобладающего равновесия сил. Низкая максимальная эффективность 97% при 1 ° C для vf 0.6 является результатом местных плохо или даже не увлажненных участков, которые имеют более высокое сопротивление и, следовательно, способствуют нанесению литиевого покрытия по сравнению с другими участками. 25 При дальнейшем истощении электролита ионная проводимость через поры сепаратора снижается, прекращая функциональность ячеек. По этой причине предполагается, что истощение электролита и последующее литиевое покрытие является механизмом разрушения элементов.

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 4. Работоспособность ячеек в течение всего срока службы после формирования. Тест состоял из 20 [0,1 C, 0,5 C, 50 [1 C]] циклов в режиме CCCV для зарядки и в режиме CC для разряда.

    По мере увеличения количества электролита до vf 1,4 характеристики ячеек улучшаются, так что потери емкости в течение их срока службы уменьшаются. Однако для больших количеств (vf 1,6–1,8) большая потеря емкости может наблюдаться в увеличенном виде первых 200 циклов при 1 ° C на Рисунке 4.Ячейки могут до некоторой степени компенсировать эту потерю: даже несмотря на то, что емкость при 0,5 ° C после 650 циклов снова выше, чем для vf 1,2, элементы остаются ниже производительности этих элементов с vf 1,4 даже при более высоких циклах. Этот нежелательный эффект потери емкости во время первых циклов можно объяснить избытком VC. Добавка, не израсходованная во время формирования, создает CEI во время цикла до тех пор, пока не будет исчерпана. Таким образом он связывает литий, который впоследствии больше не может участвовать в перезарядке. 26

    Два различных эффекта, потеря лития и истощение электролита, также можно наблюдать на рис. 5, представляющем напряжение разряда в зависимости от емкости элементов. Во время первого цикла преобладает недостаток электролита. Чем больше электролита присутствует в элементах, тем выше напряжение во время разряда и тем выше емкость, при которой напряжение падает до напряжения отсечки. Это эквивалентно уменьшению перенапряжения при увеличении количества электролита и, следовательно, увеличению разрядной емкости элемента.После 100 циклов ячейка с vf 0,6 уже разрушилась. Поскольку применялись высокие скорости зарядки при относительно низких температурах, возможными причинами являются либо покрытие литием уже в первых циклах, 27 или недоступные электродные области. Ячейки с vf 1,6 и vf 1,8 остаются при более высоких напряжениях примерно до 2,5 А · ч, но затем падают, так что емкость ячеек соответствует емкости ячеек с vf 0,8. Эта потеря емкости связана с недоступным количеством лития, который лигирован в CEI.Ячейки с vf 1,2 и 1,4 по-прежнему генерируют высокое напряжение во всем диапазоне емкости, а также высокую конечную емкость. Однако после 500 циклов эти элементы (vf 1.2 и 1.4) страдают от потери напряжения в начале фазы разряда, что, как предполагается, является результатом литиевого покрытия в сочетании с повышенным SEI. Хотя ячейки, заполненные vf 1.4, все еще достигают максимальной емкости, напряжение vf 1.6 и 1.8 выше при одновременной более низкой емкости. Как правило, напряжение в начале процесса разряда падает из-за того, что в элементах присутствует меньше электролита.Однако потеря лития в элементах (из-за чрезмерного наращивания CEI) указывается преждевременным падением напряжения с высокого уровня по сравнению с элементами без чрезмерного CEI.

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 5. Напряжение разряда превышает емкость характеристической ячейки в зависимости от количества электролита для 1 st , 100 th и 500 th цикл при 1 C теста на срок службы.

    CV-доля определяется как емкость, заряженная в режиме CV, по отношению к общей заряженной емкости Q в режимах CC и CV:

    и показан на рисунке 6. Процент заряда может служить индикатором способности аккумуляторов к быстрой зарядке и зависит от C-rate: с увеличением SOC потенциал катода увеличивается, а потенциал графита приближается. 0 В по сравнению с Li + / Li . Разница между двумя потенциалами определяет напряжение ячейки.Таким образом, в режиме CC напряжение зарядки повышается, чтобы обеспечить определенный ток. Анод должен интеркалировать атомы лития за заданное время (определяемое скоростью C). Если скорость интеркаляции на аноде ниже, чем скорость переноса Li + в электролите, вызванная током заряда, литий накапливается на поверхности анода. Потенциал графита падает ниже 0 В по сравнению с Li + / Li , и металлическое покрытие литием происходит на верхней части анода.Следовательно, высокие концентрации углерода способствуют нанесению литиевого покрытия. 28 Кроме того, гальваническое покрытие может быть вызвано несмачиваемыми участками анода или сепаратора из-за результирующего неоднородного распределения плотности тока. 29 Отрицательный потенциал анода (по сравнению с литием) приводит к тому, что напряжение элемента превышает потенциал катода, так что верхнее напряжение отсечки и, следовательно, фаза CV достигается раньше. 30 На верхнем уровне напряжения отсечки напряжение поддерживается постоянным в режиме CV, и элемент будет заряжаться до тех пор, пока ток не упадет до состояния отсечки.Таким образом, небольшая доля CV является синонимом высокой скорости интеркаляции анода и полностью увлажненного сепаратора, как показано на Рисунке 6: чем больше электролита дозируется в ячейки, тем ниже доля CV. С увеличением количества циклов и C-rate доля CV увеличивается. Следовательно, элементы не только должны заряжаться в течение более длительного времени, но они также должны подвергаться более длительному воздействию более высоких напряжений, что представляет собой нагрузку на компоненты элементов. 31

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 6. CV-доля клеток в течение всего срока службы после формирования. CV-доля определяется как емкость, заряженная в режиме CV, по отношению к общей заряженной емкости в режимах CC и CV. Испытание на срок службы состояло из 20 [0,1 C, 0,5 C, 50 [1 C]] циклов в режиме CCCV для зарядки и в режиме CC для разряда.

    HFR всех ячеек после смачивания, формирования, дегазации и испытания на срок службы показано на рисунке 7. Предполагалось, что SOC всех ячеек равняется 0%, поскольку они либо никогда не заряжались (просто смачивались), либо разряжались до напряжения 2.5 В. HFR после дегазации немного выше, чем после образования. Причина этого может заключаться в том, что небольшое количество жидкого электролита вытягивается из пор во время дегазации и должно повторно занимать это пространство. Для ячеек с vf от 0,6 до 1,2 оба значения HFR после образования и дегазации выше, чем HFR после смачивания. От vf 1,4 до 1,8 HFR после образования и после дегазации ниже, чем после смачивания. В сочетании с электрохимическими характеристиками во время испытания на срок службы измерения показывают, что количество электролита не менее vf 1.4 требуется, чтобы позволить SEI полностью сформироваться во время формирования и обеспечить оптимальную ионную проводимость через сепаратор, необходимую для перезарядки. Перенос заряда между электролитом и анодом даже улучшается за счет образования SEI с достаточным количеством электролита, как показывают значения HFR. Однако в течение срока службы внутреннее сопротивление элемента увеличивается из-за расхода электролита, нежелательных реакций и образования дополнительных SEI и CEI. Стандартное отклонение измерений не позволяет делать какие-либо существенные выводы, но существует тенденция к тому, что HFR увеличивается в меньшей степени в течение срока службы с большими количествами электролита, чем с элементами с небольшими количествами электролита.

    Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рис. 7. HFR ячеек после смачивания, формирования, дегазации и испытания на срок службы (1040 циклов без образования) для различных количеств электролита при SOC 0.

    Исследование, на котором основана эта статья, показало, что плотность энергии, а также емкость литий-ионных батарей зависят от количества электролита. Слишком мало электролита приводит к потере емкости и срока службы, тогда как слишком большое количество электролита снижает плотность энергии.Для оптимального смачивания компонентов ячейки электролитом было определено минимальное количество электролита, соответствующее объему пор. Кроме того, избыток ВК сравнивали с недостатком электролита в течение срока службы элементов. Оба механизма отказа можно распознать по разному напряжению разряда в зависимости от емкости. При недостатке электролита напряжение резко падает уже в начале процесса разряда, а превышение VC приводит к более позднему, но более сильному падению напряжения в конце фазы разряда.Доля CV при циклировании увеличивается с уменьшением количества электролита и без влияния чрезмерных количеств VC. Следовательно, предполагается, что без чрезмерной добавки VC и с увеличением количества электролита производительность увеличивается в течение срока службы, особенно при более высоких скоростях C. Также было показано, что HFR уменьшается с увеличением количества электролита. При слишком низком количестве электролита можно использовать EIS для обнаружения перераспределения электролита в порах.Таким образом, EIS не может использоваться только для измерения распределения электролита после завершения смачивания компонентов ячейки, но также помогает выяснить, было ли дозировано достаточное количество электролита для данной пористой структуры. Этапы производства после заполнения и цикла влияют на внутреннее сопротивление ячейки в зависимости от дозированного объема электролита, который также можно измерить с помощью EIS и наблюдать с помощью HFR.

    Становится очевидной не только необходимость адаптации состава электролита к активным материалам и количества электролита на поверхность активного материала, но также необходимость адаптации количества электролита к желаемому заказчику применению.

    Авторы выражают признательность Федеральному министерству образования и исследований Германии (BMBF) за финансирование их исследований в рамках проекта Cell-Fi (номер гранта 03XP0069C). Авторы благодарят Таню Цюнд за ее критический отзыв об электрохимической интерпретации, Яна Бернд Хабеданка и Ходу Мохсени за техническую поддержку в лазерной резке и ультразвуковой сварке, а также Gamry Instruments за предоставление потенциостата.

    Флориан Дж. Гюнтер 0000-0002-5967-6801

    Техническая поддержка — Yuasa Batteries

    Почему выходят из строя батареи

    Батареи имеют ограниченный срок службы, который определяется областью применения и условиями эксплуатации.Отказ батареи может быть объяснен различными факторами, однако причины отказа делятся на две разные категории: производственные и непроизводственные неисправности.

    Производственные браки

    Внутреннее короткое замыкание / мертвый элемент

    Это происходит, когда между положительной и отрицательной пластинами возникает контакт, вызывающий разряд элемента, что приводит к падению напряжения и выходу батареи из строя.

    Непроизводственные неисправности

    Износ

    По мере старения батареи металлическая сетка подвергается коррозии, и активный материал теряется с пластины.Со временем это приводит к тому, что аккумулятор больше не может заводить автомобиль. Высокая температура ускорит процесс разложения.

    Физический урон

    Неправильная установка, обращение и хранение часто приводят к внешнему повреждению и последующему выходу аккумулятора из строя. Примеры включают чрезмерное затягивание выводов клемм или прижимного кронштейна аккумулятора, а также падение или удар по корпусу аккумулятора.

    Неправильная заявка

    Установка батареи меньшего размера с меньшей емкостью или батареи, предназначенной для другого применения, может привести к преждевременному выходу из строя.

    Отсутствие технического обслуживания

    Несоблюдение регулярного поддержания уровня заряда батареи, уровней жидкости или клеммных соединений ускорит выход батареи из строя.

    Недозаряд

    Свинцово-кислотные батареи необходимо постоянно держать заряженными. Основная причина преждевременного выхода батареи из строя — недозаряд. Длительная недозарядка из-за коротких поездок и вождения с остановками может вызвать сульфатирование пластин и расслоение кислоты, что сокращает срок службы батареи.

    Перегрузка

    Избыточное напряжение и ток — основная причина перезарядки. Это может произойти из-за неисправной системы зарядки или из-за несовместимости зарядного выхода с аккумулятором. Температура также может увеличить вероятность перезарядки, особенно когда аккумулятор недостаточно вентилируется или находится под капотом в условиях постоянной высокой температуры.

    Чрезмерная разрядка / интенсивное циклическое использование

    Чем глубже разряжается аккумулятор, тем короче срок его службы.Даже батареи глубокого цикла не должны разряжаться ниже 50% своей емкости до того, как потребуется подзарядка. Аккумулятор, который регулярно разряжается до 100% своей емкости, приведет к необратимому повреждению внутренних компонентов аккумулятора.

    Вибрация

    Аккумуляторы, установленные в приложениях, которые подвергаются высоким уровням вибрации от движущегося оборудования, неровных дорожных условиях, ненадежной установки или гармоник двигателя, могут отрицательно сказаться на сроке службы аккумулятора.Важно установить аккумулятор, который рассчитан на работу в этих условиях.

    Воздействие высоких температур

    С повышением температуры происходит химическая реакция внутри батареи, что приводит к увеличению скорости коррозии. Высокая температура увеличивает газообразование и потерю воды в батарее, что приводит к дальнейшему саморазряду. Аккумуляторы, работающие в условиях высоких температур, должны хорошо вентилироваться и иметь температурную компенсацию, чтобы уменьшить выходную мощность при повышении температуры, чтобы избежать перезарядки.

    Факторы, влияющие на срок службы батареи

    По мере того, как батареи работают и стареют, они постепенно теряют свою емкость. Постоянный процесс зарядки и разрядки в конечном итоге приводит к выходу из строя. Компоненты со временем подвергаются коррозии, возникают короткие замыкания, а вибрация вызывает повреждения; в конечном итоге вызывая отказ. Перезаряд или недозаряд аккумулятора также влияет на срок его службы.

    Знаки раннего предупреждения

    Батареи часто выходят из строя тогда, когда их меньше всего ожидают, и этого можно избежать, регулярно проверяя батареи.Время играет ключевую роль, слишком часто автомобилисты откладывают замену аккумулятора и в конечном итоге испытывают неудобства из-за поломки на дороге. Средний срок службы автомобильного аккумулятора составляет 42 месяца, по истечении этого срока аккумулятор находится в резерве и подлежит замене.

    Типичные предупреждающие знаки включают более медленную, чем обычно, возможность запускать двигатель. Другие менее заметные факторы, такие как изменение режима вождения и более холодная / жаркая погода, будут влиять на срок службы батареи. Регулярное тестирование аккумуляторов может выявить подозрительные аккумуляторы до того, как они выйдут из строя, и избежать неудобств, связанных с поломкой на дороге.

    Проверка аккумулятора

    Проверьте уровень электролита в обслуживаемой батарее — жидкость под верхними частями сепараторов указывает на перезарядку или плохое обслуживание. Условия перезарядки могут быть вызваны неправильной настройкой напряжения, низким напряжением, вызванным нагревом или внутренними дефектами, или старением.

    Проверьте индикатор заряда на герметичной необслуживаемой батарее — это дает вам мгновенное представление о состоянии батарей и о том, нужно ли заряжать или заменять батарею.

    Есть ли электролит на верхней части аккумулятора?

    Это может указывать на перезарядку или переполнение.

    Аккумулятор не закреплен в держателе?

    Это может вызвать отказ из-за вибрации.

    Есть ли на аккумуляторе признаки повреждения или неправильного обращения?

    Это также может вызвать сбой. Разряженные (разряженные) батареи Разряженную батарею следует проверять с помощью индикатора заряда на верхней части батареи или с помощью вольтметра или ареометра, в зависимости от типа батареи.Низкое значение удельного веса 1,240 или меньше во всех элементах указывает на разряженную батарею, и ее необходимо зарядить перед дальнейшим исследованием и испытанием. Состояние разряда может быть связано с проблемой в электрической системе (проскальзывание ремня генератора, неисправный регулятор или генератор, высокое сопротивление из-за коррозии). Внутреннее короткое замыкание также может быть вызвано производственными дефектами, процессом старения или вибрационным повреждением.

    Полезные советы

    Вибрация может сократить срок службы батареи.Всегда используйте одобренный аккумуляторный зажим для ограничения вибрации. Аккумуляторы Yuasa имеют прочную конструкцию, в них используются прочные внутренние компоненты, устойчивые к повреждениям в результате истирания и проколов из-за вибрации автомобиля.

    Многие предполагаемые «мертвые батареи» — это просто разряженные батареи. Водители просто оставляют свет включенным или могут иметь неисправные регуляторы напряжения.

    Перед заменой убедитесь, что ваша батарея должным образом протестирована.

    Трудно точно определить, когда батарея может выйти из строя.Иногда признаком является медленный запуск двигателя.

    Старые батареи могут стать причиной проблем в холодную погоду.

    Точно так же, если двигатель перегревается при очень высоких температурах, а аккумуляторная батарея испытывает нагрузку от кондиционеров, она может выйти из строя. Всегда рекомендуется регулярно проверять аккумулятор.

    Уход и обслуживание аккумулятора

    При проверке аккумулятора используйте следующую информацию:

    Проверьте уровень заряда аккумулятора.У большинства аккумуляторов есть индикатор заряда на верхней части аккумулятора, который позволит вам на месте диагностировать состояние аккумулятора. Однако более надежный способ проверить это с помощью вольтметра для определения стабилизированного напряжения или, если вентиляционные колпачки снимаются, с помощью ареометра для определения удельного веса (SG) электролита. Заряженная батарея Century будет иметь стабилизированное напряжение выше 12,5 вольт и показатель удельной плотности выше 1,240

    Убедитесь, что верхняя часть аккумулятора чистая, сухая, без грязи и сажи.Грязная батарея может разрядиться через грязь на верхней части корпуса батареи.

    Осмотрите клеммы, винты, зажимы и кабели на предмет обрыва, повреждений или ослабленных соединений. Они должны быть чистыми, герметичными и не иметь следов коррозии.

    Нанесите тонкий слой высокотемпературной смазки на стойки и кабельные соединения для дополнительной защиты.

    Осмотрите аккумуляторный отсек на предмет явных признаков физических повреждений или коробления. Обычно это указывает на перегрев или перезарядку аккумулятора.

    Если у вас есть ремонтопригодный аккумулятор, важно проверить, достаточно ли в нем электролита, покрывающего пластины аккумулятора. Если требуется доливка, не переполняйте ее, так как уровень жидкости поднимется, когда аккумулятор полностью заряжен, и может переполниться. Доливайте дистиллированную или деминерализованную воду и никогда не заливайте серной кислотой.

    При обслуживании герметичной необслуживаемой батареи (SMF) проверяйте индикатор заряда. Индикатор заряда дает вам мгновенное представление о состоянии батарей и о том, нужно ли заряжать или заменять батарею.Автомобиль все еще может запустить двигатель, хотя индикатор указывает на необходимость замены аккумулятора.

    Если индикатор заряда показывает «Заменить батарею», важно заменить батарею, так как уровень электролита может быть ниже пластин, что может привести к внутреннему взрыву.

    Для батарей, используемых в сезонных применениях и хранящихся в течение длительного времени, полностью зарядите батарею перед хранением. Регулярно проверяйте уровень заряда или напряжения. Если напряжение упадет ниже 12.Всегда следуйте рекомендациям производителя

    Здоровье и безопасность аккумулятора

    Кислотный аккумулятор

    Кислота из аккумулятора может вызвать ожоги. Необходимо использовать соответствующие средства защиты рук, глаз и лица и защитную одежду.

    Первая помощь

    За советом немедленно обратитесь в информационный центр по ядам или к врачу. При попадании в глаза, держите веки врозь и постоянно промывайте глаза проточной водой.

    Продолжайте промывание до тех пор, пока не будет рекомендовано остановиться в центре информации о ядах или у врача, или не менее 15 минут.В случае контакта с кожей или волосами снимите загрязненную одежду и промойте кожу или волосы проточной водой.

    Ликвидация разливов кислоты

    Оберните и нейтрализуйте разливы кальцинированной содой или другой подходящей щелочью. Утилизируйте остатки как химические отходы или в соответствии с местными требованиями.

    При проглатывании электролита

    НЕ вызывайте рвоту — дайте стакан воды. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.

    Взрывающаяся батарея

    Аккумуляторы выделяют взрывоопасные газы во время работы автомобиля и при отдельной зарядке.Пламя, искры, горящие сигареты и другие источники воспламенения следует всегда держать подальше. Соблюдайте осторожность при работе с металлическими инструментами или проводниками, чтобы не допустить короткого замыкания и искр.

    Всегда закрывайте глаза при работе рядом с батареями

    При зарядке аккумуляторов работайте в хорошо проветриваемом помещении — никогда в закрытом помещении и всегда выключайте зарядное устройство или зажигание перед отсоединением аккумулятора.

    Тестирование аккумуляторов

    Проверка аккумуляторной батареи должна рассматриваться как неотъемлемая часть любого регламента периодического технического обслуживания транспортного средства и должна выполняться независимо от того, возникла проблема с запуском или нет.

    Из-за повышенных требований к электричеству аккумуляторной батареи перед отказом выдается мало предупреждений. Превентивная замена батареи может помочь устранить многие расходы и проблемы, связанные с разряженной батареей или батареей с истекшим сроком службы.

    Перед тестированием батареи важно, чтобы она была полностью заряжена. Даже слегка разряженная батарея может дать ложные показания и счесть батарею неисправной, когда все, что требуется, — это подзарядить.

    Доступно много различных типов испытательного оборудования.Цифровой тестер батареи является предпочтительным вариантом, поскольку он безопасен, прост в использовании и предлагает быструю диагностику состояния батареи.

    Также можно использовать фиксированные и регулируемые нагрузочные тестеры, вольтметры, ареометры и измерители разряда, однако перед использованием любого из этих тестеров необходимо пройти соответствующее обучение, чтобы предотвратить травмы или повреждение автомобиля.

    Цифровые тестеры батарей

    Цифровые тестеры аккумуляторов с микропроцессорным управлением просты в использовании, очень безопасны и могут помочь определить ранний отказ аккумуляторов.Тестер работает, передавая небольшой сигнал через батарею, который использует измерения проводимости или сопротивления (импеданса) для индикации состояния батареи.

    В большинстве моделей предусмотрены тесты аккумулятора, запуска и зарядки. Опции принтера позволяют передавать результаты заказчику.

    Ареометр

    Состояние заряда свинцово-кислотных аккумуляторов можно определить по удельному весу (SG) электролита (его плотности по сравнению с эталоном, таким как вода).SG может быть измерен непосредственно ареометром или косвенно по стабилизированному напряжению с помощью вольтметра. Обратите внимание, на результат влияет температура кислоты.

    Измерители регулируемой нагрузки

    Измерители регулируемой нагрузки — это надежный метод определения пусковой емкости аккумулятора, так как при испытании применяется реальная нагрузка, аналогичная той, которая возникает при проворачивании двигателя. Однако эта нагрузка создает риск искры, если провода подключены к корродированным или незакрепленным клеммам.Стандартный тест заключается в загрузке аккумулятора до 50% от его номинального значения CCA (ампер холодного пуска) в течение 15 секунд. Если напряжение превышает 9,6 В, аккумулятор в порядке.

    Например, аккумулятор с рейтингом CCA 600 должен быть протестирован при 300CCA в течение 15 секунд. Стандартная интерпретация результата заключается в том, что если в конце 15-секундного теста показание напряжения под нагрузкой находится в диапазоне от 9,6 В до 10,6 В, тогда батарея считается исправной. Если результат ниже 9,6 В, аккумулятор неисправен и может не запускать двигатель.

    Всегда рекомендуется проверять спецификации отдельных производителей.

    Измерители разряда с постоянной скоростью

    Тестеры разряда — это простой метод проверки емкости батареи, который обычно выполняется на батареях глубокого разряда. Тестер работает, разряжая аккумулятор заданным током (А) до тех пор, пока он не упадет до заданного напряжения отключения.

    Самая большая проблема с тестерами этого типа — время, необходимое для выполнения теста.

    В качестве примера, если вы тестировали батарею 100 Ач (ампер-час) при 5 А, на выполнение теста может потребоваться до 20 часов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *