АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Для батареи одинакова вредна как пониженная, так и повышенная плотность электролита. Если он (в силу разряженности аккумулятора) мало чем отличается от воды, то банки при низких температурах могут просто замерзнуть. Кроме того, такие понятия, как «плотность» и «емкость» батареи, взаимосвязаны (прямая зависимость). Следовательно, возникнут не только проблемы с запуском движка, но и с необходимостью более частой постановки на зарядку.

Излишняя же плотность провоцирует активацию химических процессов, которые в батарее протекают постоянно, независимо от того, «работает» она или «отдыхает». А это влечет более интенсивное разрушение пластин и снижает срок службы изделия.

Для каждого региона есть свое значение оптимальной плотности электролита, поэтому единой рекомендации изначально быть не может. Например, для условий Крайнего Севера – не менее 1,29. Поэтому необходимо ориентироваться не только на сезон, но и на критические значения температуры, которыми характеризуется данная местность. Следовательно, встречающиеся в интернете советы о поддержании плотности на уровне 1,26 – 1,27 можно расценивать только как общую рекомендацию. Кстати, такой показатель приемлем для большей части территории РФ, наверное, поэтому его часто и упоминают.

Учитывая сказанное, есть смысл выяснить минимально допустимое (критическое) значение плотности, ниже которого оно не должно опускаться. И вот тут нужно вспомнить об инструкции Производителя! Хотя есть и распространенное правило – не менее 1,23.

Практические советы

• В зимний период запуск двигателя, как правило, затруднен. Поэтому, если машина стояла в холодном боксе и АКБ с нее не снималась, то ее желательно предварительно прогреть (повысить температуру электролита). Самый простой способ – включить осветительные приборы (например, дальний свет).
• Необходимо чаще контролировать состояние клемм, особенно при сезонном понижении температуры. Уменьшение плотности электролита влечет увеличение значения внутреннего сопротивления батареи, а, следовательно, и всей эл/цепи «запуска». Вспомнив закон Ома, несложно понять, что пусковой ток становится несколько меньше, что и затрудняет работу стартера (не создается должный крутящий момент).
• Если в батарею требуется долить воду (дистиллированную), то специалисты рекомендуют делать это, не снимая АКБ с машины и при запущенном двигателе. Объясняется это следующими причинами.

Во-первых, значения плотностей электролита и воды отличаются, и такой способ доведения уровня в банках до нормы обеспечивает качественное перемешивание жидкостей.

Во-вторых, если долить воды и после этого не эксплуатировать машину, а уйти хотя бы на время, то она может элементарно замерзнуть, так как легче электролита и, следовательно, будет являться «поверхностным слоем» жидкости в каждой банке.

• Ни в коем случае нельзя добиваться повышения значения плотности путем банального добавления в электролит кислоты!!! Объяснение простое – чем агрессивнее среда, тем меньше срок пригодности АКБ к использованию. Именно по этой причине некоторые автомобилисты не могут понять, почему уже через год после приобретения вроде бы новая батарея уже ни на что не годится. Вывод – только постановка на зарядку.
• Многие автомобилисты в зимний период ставят машину «на прикол». Им не рекомендуется оставлять АКБ по месту установки. Целесообразнее ее снять, полностью зарядить и перенести в прохладное помещение (например, спустить в погреб), предварительно «укутав» во влагонепроницаемый материал. В каждом регионе «своя» зима (по продолжительности). Поэтому не реже раза в пару месяцев ее стоит проверять «на плотность» и при необходимости подзаряжать. Такая аккуратность в уходе вполне окупится более продолжительным сроком эксплуатации батареи.

И напоследок — не нужно стесняться спрашивать советов у людей опытных. В любом гаражном комплексе есть автолюбители, которые характеризуются продолжительной безаварийной эксплуатацией, аккуратностью в уходе за «железным конем». А если такой человек имеет и большой стаж вождения (а значит, и обслуживания), то его рекомендации (и по плотности тоже), лишними никак не будут.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Любой водитель иногда сталкивается с проблемой неожиданно севшей АКБ, однако, мало, кто знает, что причиной этого явления чаще всего является недостаточная плотность электролита.

Стоит отметить, что сразу же после приобретения новой батареи плотность субстанции до первой зарядки составляет не менее, чем то, которое установил производитель для конкретной климатической полосы в стране.

Необходимо обращать внимание на этот показатель, поскольку  плотность напрямую зависит от определенной температуры, как и моторное масло.

Так АКБ, плотность электролита которой высока, легко эксплуатируется при самых сильных морозах, что позволяет сохранить нормальный заряд и уверенный запуск мотора.

При этом, если плотность субстанции в аккумуляторе низкая, то применять ее в холодном климате не представится возможным, поскольку это грозит:

• плохой запуск в условиях морозной зимы;
• стабильным недозарядом АКБ, что понижает срок ее эксплуатации.

Как правильно замерить плотность электролита

Замер плотности электролита

Стоит понять, что в процессе использования аккумуляторной батареи меняется  плотность и объем электролита, а эти параметры придется контролировать собственноручно. Для того, чтобы замерить плотность электролита аккумулятора следует:

• измерять ее только на 100% заряженной АКБ;
• нельзя снимать аккумулятор с авто или выключать зажигание;
• перед проверкой обязательно корректируется уровень электролита;
• добавить в электролит воду, чтобы его объем был нормальным;
• зарядка аккумулятора производится в течение всей ночи, но только небольшим током;
• после того, как термин зарядки окончился, АКБ следует отключить от зарядного устройства и оставить его для отдыха;
• после отстоя в шесть часов производят измерение плотности электролита, поскольку этот показатель будет самым точным;
• проверять плотность субстанции следует не реже, чем одного раза в три месяца, однако, исключительно с замерами выводного напряжения;
• для того, чтобы измерить плотность, стоит демонтировать, очистить и осмотреть АКБ;
• после этого взять прибор для измерения уровня электролита и полую трубочку из стекла;
• измерения проводятся только после установки аккумулятора на ровную поверхность и вывертывания его банок;
• полая трубка опускается одним концом в баночку, а второй кончик зажимается одним из пальцев, после чего прибор осматривается на уровень электролита (норма – 12 или 15 сантиметров).

Понять в норме ли плотность субстанции поможет только лишь таблица плотности электролита в аккумуляторе при различных температурах и степени зарядки, приведенная ниже.

Мифы о зимней и летней плотности электролита

Профессионалы указывают на то, что плотность электролита в аккумуляторе согласно таблице зимой и летом практически неизменна. Ни в одном автомобильном магазине человеку не продадут АКБ с электролитом для зимнего или летнего периода.

Электролит плотностью в 1.27 или 1.28

В наши дни практически во всех аккумуляторах для всех регионов России применяется электролит плотностью в 1. 27 или 1.28 грамм на кубический сантиметр. Самостоятельно корректировку электролита проводить категорически запрещено, поскольку это может вывести из строя даже новую рабочую АКБ. Как правило, повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой или летом смогут только специалисты по ремонту данного агрегата и то только при его восстановлении.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе позволяет понять в рабочем ли состоянии находится АКБ или же реанимировать ее не получится. Согласно данным таблицы можно понять, что плотность электролита 1.27 не позволит субстанции замерзнуть, пока температура не опустится до шестидесяти градусов, что в условиях российской зимы маловероятно.

В том случае, если сильно повысить плотность электролита летом или зимой, среда станет невероятно агрессивной, а значит, мгновенно выходят из строя пластины АКБ. Категорически запрещено в том случае, если показатели слегка больше или меньше, указанных в таблице, доливать электролит зимой, а дистиллированную воду летом.

Как повысить плотность электролита в домашних условиях

Для того, чтобы нормализировать плотность электролита до данных, указанных в таблице, зачастую достаточно будет просто зарядить аккумуляторную батарею. При этом слишком уж повышенная плотность электролита негативно будет влиять на состояние АКБ.

Перед тем, как повышать уровень плотности электролита до нормального уровня зимой или летом следует проделать простые манипуляции, чтобы повышенная плотность не повысилась еще больше, как это показано на видео:

• приготовить таблицу значений для определенной АКБ при использовании ее в конкретном российском регионе;
• взять ареометр и выдавить из груши воздух;
• погрузить наконечник прибора в банку № 1 и набрать немного субстанции в него;
• пождать несколько секунд и приступить к оцениванию результата, понимая, что он будет одинаковым летом и в зимнюю пору года.

При этом повышенная плотность будет определяться красным цветом индикатора, нормальная – зеленым. Потом стоит проделать вышеуказанные процедуры со второй банкой аккумуляторной батареи автотранспортного средства, чтобы определить повышенная или нет плотность электролита в ней.

Если же автомобилист все-таки собрался повысить плотность электролита в АКБ, ему придется по старинке разбавлять его дистиллированной водой. Однако в целях соблюдения мер безопасности вода наливается в емкость, куда тонкой струйкой понемногу добавляется кислота. Иначе, может произойти взрыв, поэтому обязательно следует надевать очки и резиновые перчатки.

Таблица плотности электролита

Чтобы исключить повышенную плотность, после доливки смеси аккумуляторную батарею следует подзарядить в течение тридцати минут для перемешивания.

Проблемы с электролитом связаны с тем, что при работе аккумулятора, он нагревается, а дистиллированная вода из него быстро испаряется.

Стоит отметить, что для получения самых точных результатов прибор следует промывать не проточной, а дистиллированной водой сразу же после применения. Неисправный ареометр может привести к неправильным результатам, а манипуляции с ним приведут к поломке аккумулятора.

Когда после всех процедур плотность электролита АКБ не приходит в норму, то его следует поменять в определенном объеме, иначе аккумулятор попросту выйдет из строя окончательно.

Плотность аккумулятора зимой и летом, какой аккумулятор лучше для зимы

Правильное обслуживание автомобиля, позволяющее без особых проблем использовать его в любое время года, включает и заботу о его батарее. Кроме своевременной зарядки, необходимо также знать, какова плотность аккумулятора зимой и летом и как это влияет на эксплуатацию автомобиля.

Для машин используют свинцово-кислотные АКБ. Устройство аккумулятора этого вида таково, что электроды изготавливаются из свинца с примесью других металлов, а в роли электролита выступает водный раствор серной кислоты. Обычно соотношение этих двух веществ составляет 65% для воды и 35% для кислоты.

Под плотностью АКБ имеют в виду густоту электролита. От этого показателя зависит то, насколько хорошо батарея будет держать заряд, и срок службы пластин. Считается, что показатели плотности аккумулятора зимой и летом должны отличаться. Усредненное значение этой величины, при котором работа батареи считается нормальной, — 1,27 – 1,29 г/см³. Летом эти цифры могут быть немного меньше.

Обратите внимание: лучшие современные аккумуляторы для автомобилей не требуют корректировки плотности электролита, если, конечно, не эксплуатируются при температурах ниже 60°С. Речь идет о необслуживаемых АКБ, особенно заряженных гелевым электролитом.

Зимой

Плотность электролита в аккумуляторе зимой, особенно при сильных морозах, должна быть немного выше, чем обычно, но не превышать 1,35 г/см³. В чем причина? Во-первых, жидкость, в которой доля воды слишком высока, при минусовой температуре имеет все шансы замерзнуть. Вторая причина, по которой в холодное время года нужен более концентрированный раствор, — реакция на мороз остальных механизмов автомобиля. Чтобы заставить работать замерзшие детали, требуется большее количество энергии, чем в благоприятных условиях. Это справедливо даже для лучших моделей авто.

Реакция батареи на холод будет зависеть еще и от полноты заряда, так как при разряде доля кислоты заметно снижается. Соответственно, если изначально соотношение было меньше нормы, то при разрядке оно упадет до совсем неподходящих значений.

Несколько цифр, демонстрирующих взаимосвязь заряда и соотношения воды и кислоты в электролите:

• Если первоначальная плотность — 1,30 г/см³, то при разряде на 25% она снизится до 1,26 г/см^3, а при половинном заряде — до 1,22.
• При начальном уровне 1,27 величина уменьшится до 1,23 и 1,19 соответственно.
• Если соотношение воды и кислоты соответствовало 1,23 г/см³, то при разряде оно уменьшится до 1,19 и 1,15.

Температура, при которой возникает опасность замерзания электролита плотностью 1,20 г/см³ , равна -20°С. Аккумулятор для зимы обязательно должен быть заряжен не меньше, чем наполовину, а соотношение между водой и кислотой в электролите должно быть не ниже 1,27 г/см^3.

Автомобиль с установленным аккумулятором можно без лишних опасений оставлять на зиму на улице, если температура не падает ниже 10°С. Электролит при таких условиях не замерзает. Если в зимний период не планируется эксплуатация батареи, самый лучший вариант — снять ее и оставить в сухом прохладном месте, предварительно полностью зарядив.

Что делать, если автомобиль простоял всю зиму с подключенной АКБ? Самый плохой вариант развития ситуации — замена источника питания. Есть несколько способов уменьшить вред, который может нанести устройству холод.

Перед наступлением холодов:

• очистить корпус ото всех загрязнений;
• зачистить и обработать смазкой клеммы;
• полностью зарядить аккумулятор.

Во время эксплуатации:

• укрыть корпус теплоизоляционным материалом;
• перед долгой поездкой будет не лишним оставить АКБ на ночь дома;
• прогревать авто, не включая дополнительные потребители энергии.

Если машина простояла при минусовой температуре без эксплуатации, но с подключенным источником питания, ее подготовка к работе обязательно должна включать осмотр АКБ, проверку уровня и густоты электролита в ней. Устройство обязательно понадобится зарядить.

Как выбрать АКБ для зимы?

Выбирая запчасти, иногда очень сложно определить, какой аккумулятор лучше для зимы. Чего делать не следует, так это обращать внимание на надписи типа «Арктический», «Arctic» и им подобные. Дело в том, что производители имеют полное право написать на корпусе или в названиях своих аккумуляторов любое слово, но технической характеристикой оно при этом являться не будет. Так что, если на нем написано «зимний», а в руководстве по эксплуатации этого не отражено, то надпись можно смело игнорировать.

Какие батареи хорошо работают даже самыми холодными зимами? Объективно лучшими для холодного времени года являются гелевые необслуживаемые устройства. От других аккумуляторов они отличаются тем, что там используется электролит консистенции геля. Такое устройство не требуется многократно подзаряжать, да и замерзнуть гелю сложнее, чем жидкости. Но устанавливать его на старый автомобиль можно только в том случае, если генератор современный, способен обеспечить подачу тока с минимальными колебаниями напряжения.

На что нужно обратить внимание, чтобы приобрести хороший аккумулятор для отрицательных температур:

• Емкость. Тут все просто. Чем выше этот показатель, тем легче будут заводиться даже очень замерзшие автомобили.
• Соответствие технических требований АКБ и машины.
• Соблюдение производителем стандартов качества и безопасности.

Чтобы быть всегда довольным батареями на своей машине, автовладельцу нужно не только выбирать хорошие, качественные устройства, но и поддерживать их в работоспособном состоянии. Своевременная зарядка, контроль уровня и густоты электролита — все это не сложно. А наградой станет хороший, корректно работающий аккумулятор.

Правила и особенности эксплуатации АКБ в летнее время года

Очень часто, многие автовладельцы удивляются тому, что в самую жаркую погоду автомобиль перестает заводиться или заводится с большим трудом. Для аккумулятора, жаркая пора такое же суровое испытание, как и мороз. Повышение температуры влияет на ускорение химических процессов. Если в автомобиле имеются электрические неисправности системы или в самом аккумуляторе не все в порядке – это обязательно и очень скоро скажется на его работе. Законом подлости явится то, что случится это, скорее всего, в самый неподходящий момент: во время ночного летнего дождя с нулевой видимостью и необходимостью включить дворники и фары. Опытные автолюбители предпочитают именно летом покупать новый аккумулятор.

В летнее время довольно сложно определить плотность электролита в аккумуляторе и то, что его уровень в банках недостаточен. Повышение температуры окружающей среды сильно влияет на ускорение химических процессов в аккумуляторе. Электролиз приводит к тому, что кислород вступает во взаимодействие с пластинами, а водород испаряется. Так из электролита исчезает вода, как только ее уровень падает ниже уровня пластин, последние покрываются кристаллами сульфата свинца, иначе говоря, происходит изоляция пластинок от электролита. Емкость аккумулятора падает, электрохимические реакции замедляются, и он очень быстро выходит из строя.

Нельзя забывать и о том, что при длительном хранении аккумулятор также может само разрядиться, иначе говоря – снизится емкость. Оставлять батарею в таком (разряженном) состоянии также небезопасно: вода испарится и пластины обнажатся. Дальнейшее развитие сценария описано выше.

Саморазряд может увеличиться и от повышения окружающей температуры, попадания грязи или воды на крышке аккумулятора.  Еще одной причиной может быть – неодинаковая плотность электролита в разных банках. Такое часто происходит после доливания большого количества воды. Для того, чтобы плотность раствора сравнялась необходимо зарядить аккумулятор и проехаться на машине.

Ускоренный электролиз приводит к уплотнению активной массы, подобным недугом страдают отрицательные пластины, у которых из-за эксплуатации активная масса постоянно повышена, а пористость, наоборот, уменьшена. Электролиту трудно проникнуть внутрь отрицательных пластин, а это приводит к снижению емкости аккумулятора. Еще одним побочным эффектом уплотнения активной массы является образование трещин и отслаивание.

Пластины получают дефекты при увеличении силы тока, коротком замыкании, продолжительном включении стартера, и, конечно же, понижении уровня электролита. Коробятся чаще всего положительные пластины, в их активной массе образуются трещины, и она сыпется из решеток. Причиной для последнего может стать и перезарядка, длившаяся длительный срок, неправильное крепление пластин, вибрация и многое другое. Активный слой, обсыпаясь, замыкает пластины, и, конечно же, сокращает срок службы аккумулятора.  Новые модели аккумуляторов имеют пластины, помещенные в конвертные сепараторы: в этом случае, осадок, конечно, появляется, но замыкание удается предотвратить.

В летнее время вентиляция аккумулятора подвергается риску быть засоренной пылью и прочим мусором, что может привести к печальным итогам: аккумулятор может попросту взорваться. Во избежание подобного следует регулярно осматривать вентиляционные щели батареи. Пробки заливных отверстий так же необходимо постоянно плотно закрывать.  

Что необходимо сделать, чтобы сохранить аккумулятор летом?

В первую очередь, необходимо держать на постоянном контроле уровень электролита, регулярно подливать дистиллированную воду. Далее: не следует оставлять надолго аккумулятор разряженным. Постоянно смотреть за чистотой корпуса батареи. Отслеживать исправность электрической системы автомобиля. Помнить о том, что неисправности в генераторе и стартере, верно, приведут к отказу аккумулятора с наступлением холодов.  Если в планах есть намерение заменить аккумулятор – не стоит затягивать с этим до осени: начинается сезон, цены растут, спрос тоже, а предложение ощутимо падает. В независимости от времени года лучше выбирать и покупать аккумулятор  с помощью продавца-консультанта, а летом у него будет намного больше времени для детальной и тщательной консультации.

Эксплуатация аккумулятора в российских условиях. Проблемы с аккумулятором. Почему аккумулятор быстро садится.

Летом автомобиль может “простить” недостаточный уровень и низкую плотность электролита в аккумуляторе, но стоит ударить настоящим морозам, как оказывается, что батарея уже физически не способна отдать стартеру ток, достаточный для развития необходимой для зимнего пуска мощности, и обеспечить свечи зажигания “убедительной” энергией, что непременно приведет к необходимости в последующей зарядке автомобильного аккумулятора.

НЕМНОГО ХИМИИ

Работа аккумулятора основана на принципе, открытом еще в средние века: между двумя разными металлами, помещенными в кислый раствор, возникает электрическое напряжение. Если выводы металлов с помощью проводника соединить с потребителем, то по проводнику потечет электрический ток, внутри же аккумулятора начинается химическая реакция с выделением небольшого количества тепла.

Одним металлом в автомобильных аккумуляторах является губчатый свинец, он составляет активную массу отрицательных пластин, другим – перекись свинца, которой заполнены “соты” решеток положительных пластин, а электролитом – водный раствор серной кислоты. Рецептура и технология изготовления активной массы все время совершенствуется в направлении повышения прочности, долговечности и емкости и является ноу-хау производителей. Даже формула электролита и способ его получения могут быть фирменным секретом.

При разряде аккумулятора происходит химическое превращение активной массы отрицательных и положительных пластин в одно и то же вещество – сернокислый свинец (другое название – сульфат свинца). Серная кислота при этом разлагается с выделением воды, плотность электролита уменьшается, а уровень его понижается. Изменение плотности электролита является одним из основных показателей степени разрядки батареи.

При заряде батареи процесс идет в другую сторону: из сернокислого свинца на отрицательных пластинах “возрождается” губчатый свинец, а активная масса положительных пластин вновь превращается в перекись свинца. Опять образуется серная кислота, связывая какую-то толику воды в электролите, отчего плотность его вновь увеличивается, а уровень повышается.

Таким образом, “жизнь” в аккумуляторе не замирает ни на мгновение. При запуске двигателя, на малых оборотах и при слишком большом числе включенных потребителей идет разряд, набрал мотор достаточные обороты, чтобы генератор мог обеспечить всех “желающих” – пошла зарядка, а во время бездействия включается процесс саморазряда, который при определенных условиях способен полностью истощить батарею.

Проблемы с аккумулятором

Почему аккумулятор быстро садится

ЧТО ПРИВОДИТ АККУМУЛЯТОР К ПРЕЖДЕВРЕМЕННОЙ “КОНЧИНЕ”

Автолюбители часто задаются вопросом: «Как часто надо менять аккумулятор?». Если мы разберемся в основных проблемах, которые приводят нас к необходимости замены аккумулятора, возможно, все станет намного проще.

1. Сульфатация пластин.

Мелкие кристаллики сульфата свинца, во время зарядки нормально разряженного аккумулятора без проблем вновь преобразуются в металлы, составляющие активную массу пластин. Однако если оставить батарею в разряженном состоянии, сульфат свинца начинает растворяться в электролите до его полного насыщения, а затем выпадает назад на поверхность пластин, но уже в виде крупных и практически нерастворимых кристаллов. Они откладываются на поверхности пластин и в порах активной массы, образуя сплошной слой, который изолирует пластины от электролита, препятствуя его проникновению вглубь. В результате большие объемы активной массы оказываются “выключенными”, а общая емкость батареи значительно уменьшается.

Механизм сульфатации, при контакте поверхности пластин с воздухом из-за слишком низкого уровня электролита в банке, несколько иной, но результат тот же – нерастворимые сульфаты выводят из “игры” активную массу верхней части пластин, что также отвечает на вопрос, почему быстро садится аккумулятор.

В свое время сульфатация была одной из главных проблем с аккумулятором, но усилиями конструкторов ее влияние на ресурс батарей сейчас значительно снизилось, однако это не значит, что можно “злодейку” совсем сбросить со счета. Сульфатации способствует повышенная плотность электролита, высокая и низкая температура окружающей среды, длительное хранение АКБ без подзарядки. Если предусмотреть все эти факторы, вполне возможно, что аккумулятор часто менять не придется.

2. Саморазряд.

Снижение емкости батареи при длительном хранении называется саморазрядом. Процесс этот естественный и обусловлен местными (паразитными) токами между окислами свинца и металлическими примесями в решетках пластин или примесями, попавшими в аккумулятор с электролитом либо с водой при доливке. Например, еще недавно снижение емкости обслуживаемых и малообслуживаемых батарей на 10% после бездействия в течение 14 суток, а необслуживаемых – в течение 90 суток по российским стандартам не являлось браковочным признаком. Если емкость теряется быстрее – саморазряд ускоренный и для аккумулятора чрезвычайно вредный, поскольку способствует образованию крупных кристаллов сульфата свинца.

Саморазряд увеличивается из-за замыкания выводных штырей аккумулятора грязью и электролитом, разлитым по поверхности крышки батареи. Кроме того, на скорость саморазряда сильно влияет температура окружающего воздуха: при низких температурах саморазряд значительно замедляется.

Любопытно, что причиной возникновения паразитных токов может стать неодинаковая плотность электролита в разных слоях, например, после доливания воды в аккумулятор, находящийся в покое. Если делать это неправильно, не нужно удивляться, что ваш аккумулятор быстро садится.

Купить термокейс

3. Уплотнение активной массы пластин.

Этой “болезнью” страдают отрицательные пластины, активная масса которых во время эксплуатации постепенно уплотняется, а ее пористость уменьшается. Доступ электролита внутрь отрицательных пластин затрудняется, что снижает емкость батареи. К тому же уплотнение активной массы может сопровождаться образованием трещин и отслаиванием от решеток пластин.

Способствует уплотнению активной массы контакт с кислородом воздуха, когда по какой-то причине (например, из-за испарения) уровень электролита стал ниже нормы.

4. Коробление пластин.

Пластины коробятся при увеличении силы зарядного тока, при коротком замыкании, понижении уровня электролита, частом и продолжительном включении стартера, когда батарея нагружается разрядным током большой силы. Чаще короблению подвержены положительные пластины, при этом в их активной массе образуются трещины, и она начинает выпадать из решеток.

5. Оползание и выпадение активной массы из решеток пластин.

На сегодня эта “болезнь” главным образом определяет долговечность аккумуляторов. Кроме рассмотренных выше причин, оползание и выпадание активной массы происходит при длительном перезаряде, когда полностью заряженная батарея остается под зарядным напряжением и через нее проходит ток, при повышении плотности и температуры электролита, при замерзании воды в электролите, при нарушении в креплении аккумулятора, когда он начинает испытывать удары и вибрации, вследствие коррозии решеток пластин (особенно положительных) из-за загрязнения электролита.

В старых аккумуляторах выпадение большого количества активного вещества из решеток на дно банки приводило к короткому замыканию разноименных пластин. На современных аккумуляторах, где пластины помещены в конверты-сепараторы, короткое замыкание практически исключено, но от значительного снижения емкости по причине высыпания активной массы не застрахованы и они.

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Таким образом, на продолжительность жизни аккумулятора влияют высокая, нормальная или низкая плотность электролита в аккумуляторе, его температура, сила токов и продолжительность разряда и заряда, уровень вибраций и тряски, продолжительность перерывов в эксплуатации и, конечно же, своевременность и качество технического обслуживания.

Плотность электролита выбирают в зависимости от условий, в которых будет эксплуатироваться автомобиль. Надо учитывать, что зимой при пониженной начальной плотности электролита и большой разряженности аккумулятора возможно замерзание электролита. Например, при начальной плотности 1,30 г/см3 в полностью разряженной батарее электролит может замерзнуть при -14 °С, если же начальная плотность электролита 1,24 г/см3, то разряженная батарея замерзнет уже при -5 °С.

В то же время повышенная плотность электролита приводит к увеличению его химической активности, в результате чего, как рассматривалось выше, ускоряется сульфатация и разрушение электродов, а значит, уменьшается срок службы аккумулятора. В условиях умеренного климата Беларуси оптимальной считается плотность от 1,26 до 1,28 г/см3.

Как влияет температура на срок службы аккумулятора, в общем-то, понятно. На большинстве автомобилей аккумуляторы располагают в подкапотном пространстве моторного отделения. Логика конструкторов здесь такова: аккумулятор должен быть поближе к стартеру, чтобы уменьшить длину стартерного провода и падение напряжения в нем. В то же время можно представить, какая температура бывает под капотом жарким летом, да еще при работающем двигателе, да если моторное отделение качественно шумоизолировано. По сути, аккумулятор не мешало бы перенести в какое-то другое место, но так пока делают лишь на некоторых моделях, оснащенных кондиционером и, кстати, делалось на старых “Запорожцах”.

Хорошо, когда техническое обслуживание заключается лишь в проверке уровня и плотности электролита да периодической очистке крышки и клемм от грязи и окислений. Это верный признак, что электрооборудование автомобиля работает исправно и надежно.

Плохо, если аккумулятор работает с постоянной недозарядкой, при этом плотность электролита держится ниже нормы, еще хуже, если аккумулятор требует постоянной доливки электролита, но не по причине естественного испарения жарким летом, а из-за “выкипания”. Явно, что немедленного вмешательства требует регулятор напряжения генераторной установки. Длительная работа с такими дефектами значительно сокращает срок службы батареи.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Из вышесказанного ясно, какими правилами следует руководствоваться, чтобы обеспечить аккумулятору долгую жизнь. Осталось сделать небольшие дополнения.

Доливать дистиллированную воду в аккумулятор желательно при работающем двигателе, это обеспечит ее перемешивание с кислотой. В противном случае из-за разности плотностей в слоях электролита происходит саморазряд, а зимой вода может просто замерзнуть. Воду доливают всегда, кроме случаев понижения уровня по причине утечек электролита.

В зимний период, когда многие владельцы делают перерыв в эксплуатации, хранить батарею лучше на автомобиле, проведя предварительно полную зарядку, а не уносить ее в теплое помещение.

При зимних запусках, когда по естественным причинам плотность электролита уменьшается, емкость значительно снижается, а внутреннее сопротивление аккумулятора, наоборот, сильно возрастает, особое внимание следует уделить состоянию контактов в электрических цепях и чистоте клемм аккумулятора. Этим вы уменьшите сопротивление в контактах и облегчите аккумулятору жизнь. В сильные морозы перед запуском желательно “прогреть” электролит, включив на некоторое время дальний свет (на дизелях такой нагрев происходит автоматически, поскольку сначала в работу включаются свечи накаливания), но еще лучше с вечера забрать аккумулятор домой.

Необходимо следить, чтобы заливные отверстия были плотно закрыты пробками, а вентиляционные отверстия в них не забивались грязью, а зимой – льдом от замерзшего конденсата.

Относительно ремонта: малообслуживаемые и необслуживаемые батареи ему не подлежат, кроме повреждений корпуса, крышки и выводных клемм. Трещины на корпусе и крышке батареи можно заделать, предварительно слив электролит, просушив и обезжирив место повреждения, одним из нескольких способов:

• наплавкой с помощью паяльника такого же материала от старой батареи;
• заклеиванием с установкой заплат (если повреждение большое) несколькими слоями эпоксидного клея;
• с помощью густого раствора кусочков пенопласта в скипидаре или ацетоне.

ЗАРЯДКА АВТОМОБИЛЬНОГО АККУМУЛЯТОРА НА ЗАРЯДНОМ УСТРОЙСТВЕ

Зарядка аккумуляторы осуществляется на зарядном устройстве в следующих случаях:

• при вводе в эксплуатацию, когда батарея хранилась более 12 месяцев, номинальное напряжение на клеммах ниже 12,5 В, а плотность электролита меньше рекомендуемой хотя бы на 0,03 г/см3;
• батарея разряжена более чем на 25% зимой и на 50% летом;
• батарея эксплуатировалась, а затем находилась в бездействии более 4-х месяцев;
• с целью снятия неглубокой сульфатации с поверхности пластин.

Степень разреженности аккумулятора определяют по плотности электролита. Для практических расчетов приблизительно принимают, что уменьшение плотности электролита по отношению к начальной на 0,01 г/см3 соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Для подзарядки аккумулятор снимают с автомобиля, очищают его корпус и крышку от загрязнений, проверяют уровень электролита. Если верхняя часть пластин оголена, то доливают дистиллированную воду, чтобы только “прикрыть” пластины, а затем устанавливают аккумулятор на зарядное устройство.

Обычно зарядку автомобильного аккумулятора ведут током, не превышающим 0,1 от величины номинальной емкости. Это значит, что для аккумулятора емкостью 60 Ач величина зарядного тока не должна превышать 6 А. Если есть время, то для профилактики от сульфатации и более полной зарядки лучше уменьшить силу тока как минимум в два раза.

С целью сокращения времени зарядки (мы ведь всегда куда-то спешим) допускается увеличить зарядный ток в 1,5 раза, но как только плотность электролита достигнет 1,22-1,24 г/см3, ток необходимо снизить до нормальной величины.

Еще большее увеличение силы зарядного тока чревато: пластины могут покоробиться со всеми вытекающими последствиями. Нельзя допускать, чтобы температура электролита во время заряда поднималась выше 45 °С. Если это происходит, то зарядку следует на время приостановить.

Признаками полной зарядки является интенсивное “кипение” электролита во всех банках батареи и то, что плотность электролита не изменяется в течение двух часов. Уровень электролита во время зарядки повышается, поэтому, скорее всего, добавлять его в банки по окончании процесса не придется.

Даешь разряд?

Потребность нашей страны в стартерных аккумуляторных батареях малой и средней мощности можно оценить примерно в 150-200 тысяч штук в год. Правильно эксплуатируемая АКБ исправно работает в течение 4-5 лет, что составляет 80-100 тысяч километров пробега. Дорогие аккумуляторы известных фирм подделывают наиболее часто. Подделку часто выдает “неаккуратный” корпус, небрежная маркировка и подозрительно небольшой вес. Подлинные сухозаряженные аккумуляторы всегда запечатаны в герметичную вакуумную упаковку. Далее проверьте, соответствует ли выбранная батарея конструктивным особенностям вашей автомашины (место установки, способ крепления, полярность, форма и размер токосъемных выводов). При этом емкость АКБ не должна существенно отличаться от указанной заводом-изготовителем автомобиля.

При покупке аккумулятора  вы вправе потребовать его проверки: напряжение на клеммах должно быть не менее 12,5 вольт. Продавец обязан выдать гарантийный талон сервис-центра официального дилера с индивидуальным номером, а также по просьбе покупателя предъявить сертификат соответствия с фирменной эмблемой компании.

Инструкция по эксплуатации аккумуляторной батареи.

При соблюдении нижеприведённых указаний покупатель в течение многих лет не будет иметь проблем с аккумулятором. Перед установкой батареи на машину ознакомьтесь с настоящей инструкцией и следуйте её рекомендациям.

• Эксплуатация батареи.
  • Батарею следует содержать в чистоте.
  • Один раз в три месяца проверьте надёжность закрепления батареи в штатном гнезде автомобиля.
  • Не допускайте загрязнения поверхности батареи. При необходимости протрите поверхность батареи влажной тряпкой.
  • Полюсные выводы и клеммы должны быть чистыми. Рекомендуется после очистки смазать их техническим вазелином или другой густой нейтральной смазкой.
  • Пуск двигателя производите короткими (5-10 секунд) включениями стартера. В зимнее время выключайте сцепление. Перерывы между попытками пуска должны составлять не менее 1 минуты. Если после 3-4 попыток двигатель не запускается, проверьте исправность системы зажигания и питания топливом.
  • При эксплуатации автомобилей и других транспортных средств уровень зарядного напряжения должен соответствовать требованиям инструкции на транспортное средство и находиться в пределах 13,9 – 14,4 Вольт независимо от режима работы двигателей и включённых потребителей. НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при напряжении выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения. В случае, если зарядное напряжение отличается от вышеуказанного, необходимо обратиться в автосервис для приведение его до заданного уровня, либо в срочном порядке организовать самостоятельную зарядку автомобильного аккумулятора.
  • Батарею следует поддерживать в заряженном состоянии. Не реже одного раза в 3 месяца, а также в случае ненадёжного пуска двигателя, необходимо проверять степень заряженности по равновесному напряжению разомкнутой цепи (НРЦ) для аккумуляторов.
  • Измерение равновесного НРЦ необходимо производить не ранее чем через 8 часов после выключения двигателя. У полностью заряженной батареи величина НРЦ составляет 12,7 – 12,9 Вольт при температуре 20 -25 °С.
  • Измерение НРЦ производить с помощью высокоомного вольтметра класса точности не ниже 1,0. После измерения НРЦ батареи следует установить степень её заряженности по табл.1 с учётом температуры окружающей среды.

• • Батарею, степень заряженности которой ниже 75% зимой и 50% летом, следует снять с машины и зарядить.
  • В случае, если по какой-либо причине произошёл глубокий разряд батареи, её необходимо незамедлительно полностью зарядить, как указано в п. 2.2. настоящей Инструкции. Недопустимо оставлять батарею в состоянии глубокого разряда. Это приводит к существенному снижению её ёмкости, а при отрицательных температурах к замерзанию электролита и разрушению корпуса батареи.
  • НЕДОПУСТИМА длительная (более 1 месяца) эксплуатация батареи в условиях перезаряда, т.е. при зарядном напряжении выше 14,4 В, так как это приводит в разложению всего запаса электролита и, как следствие, может привести к разрушению батареи.

Почему мой аккумулятор “замерз” в мороз?

У стартерных АКБ два состояния: разряженное и заряженное. При разряде концентрация электролита уменьшается, вследствие чего происходит снижение его плотности. Чем глубже происходит разряд, тем более низкой становится плотность электролита в аккумуляторе. Ниже приведена таблица замерзания электролита в зависимости от его плотности.

Поэтому в зимнее время недопустимо эксплуатировать АКБ с плотностью ниже 1,25 г/см3, так как в сильный мороз внутри АКБ образуется лед, что приводит к снижению ресурса аккумулятора. Причинами “замерзания” АКБ могут быть неисправность электрооборудования (генератора, стартера), наличие утечки тока, а также отсутствие контроля за состоянием батареи со стороны владельца. Если же лед образовался в одной из ячеек, то лучше всего незамедлительно обратиться в гарантийный сервис, так как возможно АКБ имеет заводской дефект.

Почему мой аккумулятор “взорвался”?

Аккумуляторные батареи, применяемые на автомобильной технике имеют неприятную особенность: в процессе заряда на его заключительной стадии в батарее начинается электролитическое разложение воды, которая содержится в электролите. При этом выделяются газы: водород и кислород. Водород и большая часть кислорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его кипения и скапливаются под крышками в каждой ячейке АКБ. Эта смесь газов выходит наружу через вентиляционные отверстия (если они, конечно не забиты грязью и нет других препятствий). Соотношение кислорода и водорода таково, что представляет собой взрывоопасную смесь, которая при наличии искры от неисправной электропроводки или открытого огня сигареты, моментально взрывается. Сила взрыва и его последствия зависят от количества газа, копившегося к данному моменту. Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора более 14,5 Вольта или при низком уровне электролита в АКБ, увеличивается интенсивность образования газа внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, его выделение.

Можно сделать вывод, что нарушение техники безопасности, неисправность электрооборудования автомобиля и отсутствие контроля над аккумуляторной батареей служат причинами взрыва АКБ с разрушением корпуса батареи, создавая еще один пункт в списке проблем с аккумулятором.

Как правильно хранить аккумулятор, если он не эксплуатируется длительное время?

Сухозаряженные батареи можно хранить в любом не отапливаемом помещении с соблюдением следующих условий:

• отсутствие попадания прямых солнечных лучей и яркого света на корпус АКБ
• пробки должны быть плотно завернуты, а герметизирующие выступы или заглушки не должны иметь повреждений, чтобы исключить попадание влаги внутрь АКБ

Перед началом хранения залитых АКБ необходимо убедиться в степени заряженности АКБ, измерив плотность электролита (для обслуживаемых батарей), она должна быть не ниже 1,26 г/см3, или напряжение на полюсных выводах аккумулятора (для необслуживаемых АКБ), которое должно составлять не менее 12,6 Вольт. Если эти показатели ниже, нужно произвести зарядку аккумуляторной батареи. Контролировать эти параметры необходимо не реже одного раза в два месяца. При продолжительной стоянке автомобиля с батареей на борту следует отключить ее от “минусового” провода. Контролировать уровень зарядки АКБ необходимо не реже одного раза в три недели. Если соблюдать все рекомендации, аккумулятор быстро садиться не будет, что позволит избежать лишних проблем.

Почему в течение гарантийного срока заряд аккумулятора в гарантийном сервисе платный.

Гарантия на АКБ выдается на случай обнаружения заводского брака, (обрыв цепи, короткое замыкание одной из банок). В сервисном центре после проверки состояния АКБ Вам помогут выявить причину отказа. При выявлении заводских дефектов часто нужно менять аккумулятор  на новый – аналогичной марки с выдачей нового гарантийного талона, если соблюдались условия эксплуатации аккумулятора и вовремя производилось его обслуживание. Разряженная батарея не может быть признана дефектной. Поэтому зарядка АКБ в сервисном центре производится за счет клиента, эксплуатирующего ту батарею.

Почему быстро садится аккумулятор?

Для того чтобы дать ответ на этот вопрос, необходимо периодически посещать гарантийный сервис для профессиональной диагностики электрики Вашего автомобиля, где Вам проверят работоспособность генератора, стартера при запуске двигателя, утечку тока на автомашине, что поможет впоследствии избежать проблем с постоянным разрядом АКБ.

В каких случаях идет отказ в гарантийном обслуживании на аккумулятор?

Гарантия на АКБ не распространяется в следующих случаях:

• Отсутствует гарантийный талон, он не заполнен или заполнен с исправлениями, отсутствует штамп продавца, отметки о проверке АКБ при продаже, подпись продавца и покупателя.
• При механических, химических или термических повреждениях корпуса или клемм, а также течи электролита из корпуса вследствие плохого крепежа АКБ.
• При нарушении правил эксплуатации, технического обслуживания и хранения АКБ, указанных в инструкции по эксплуатации АКБ.
• Разрушении пластин из-за заряда большими зарядными токами, выражающееся в большом количестве шлама и помутнении электролита.
• Несоответствии технических данных автомашины и АКБ.
• Отрицательном балансе энергоснабжения, связанном с использованием нештатных потребителей, несоответствующих мощности генератора.
• Искусственно низкая или высокая плотность электролита, как результат неквалифицированного обслуживания АКБ.
• Отсутствие контроля за уровнем электролита, что приводит к испарению воды, оголению пластин и, как следствие, к оплыванию активной массы.
• При невыполнении инструкции, что приводит к взрыву АКБ, падению плотности электролита и его замерзанию в холодное время года.
• При сульфатации пластин из-за неправильного хранения незаряженных АКБ.

Эти перечисленные случаи являются результатом неправильной эксплуатации и обслуживания аккумулятора или неисправности электрооборудования автомобиля.

Европейская система идентификации аккумуляторов (ETN)

Обозначение ETN было разработано европейским союзом производителей аккумуляторных батарей как вспомогательное средство для идентификации аккумуляторов. Целью разработки было помощь производителям и потребителям для однозначного опознавания аккумуляторной батареи.

Номер ETN – это система из 9 цифр, разделенных на три группы. Каждая группа состоит из 3 цифр.

Например аккумулятор имеет номер EN

555 065 042

Первые три цифры – группа A (555)
Следующие три цифры – группа B (065)
Последние 3 цифры – группа С (042)

Группа A. Напряжение и номинальная емкость

Структура группы А

• Для 6 -вольтовых батарей 3 цифры данной группы представляют номинальную емкость.

001-499 -> Ач…499 Ач

• Для 12-вольтовых батарей номинальную емкость можно получить вычитая из 3-xзначного числа 500 12-вольтовые аккумуляторы вследствие этого имеют на первом месте цифру
  5 (емкость от 5 до 99 Ач)
  6 (емкость от 100 до 199 Ач) или
  7 (емкость больше чем 200 Ач)

501…799 -> 1 Ач…299 Ач

Группа В. Идентификационный номер определяющий габариты, полярность, тип крепления за днище и т.д.

Структура группы В.

Физические характеристики такие как

• габариты корпуса
• полярность (расположение токовыводящих клемм)
• тип крышки
• тип крепления за днище, наличие ручек
• система газоотвода

специфические электрические показатели

другие характеристики

• вибропрочность
• устойчивость к циклам заряда-разряда

Группа С. Ток разряда при -18 °C по стандарту ЕN

Структура группы С:

Значение в этой группе, умноженное на 10 дает величину тока разряда в Амперах. Ток разряда в новой системе EN измеряется по новой методике, отличной от методике стандарта DIN( ГОСТ). Для пересчета разрядного тока ЕN в ДИН необходимо разделить величину тока ЕN на коэффициент 1,7

Таким образом номер 555 065 042 обозначает, что аккумуляторная батарея имеет номинальное напряжение 12 В, емкость 55 Ач (группа А), и ток разряда ЕN 420 А ( группа С), уникальный номер группы B информирует, что аккумулятор имеет “российскую” полярность, тип крепления B3 ( уточняется в каталоге).

Как определить степень заряженности аккумулятора по плотности электролита и напряжению на аккумуляторе.(*)

Плотность электролита в аккумуляторе: 2 простых способа проверки

Содержание статьи

Неисправности батареи

Большинству водителей знаком надрывный вой стартера или щёлканье, а то и вовсе тишина под капотом машины во время запуска двигателя. Этот неприятный момент связан со следующими неисправностями.

1. Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
2. Неисправность втягивающего реле стартера.
3. Предельный износ втулок стартера.
4. Неисправность обмоток стартера.
5. Низкое напряжение в цепи из-за разряженного аккумулятора.

Последняя причина, как правило, наиболее вероятная. Самым логичным ходом станет проверка плотности электролита в аккумуляторе. От чего она зависит?

1. От климатической зоны.
2. От времени года.

Для того чтобы правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать её значение и иметь прибор, который называется ареометр.

Узнать правильную плотность просто — существуют специальные нормы. Средний их показатель составляет 1,24 — 1,29 кг/дм 3. Более точно:

• холодные регионы — 1,27 — 1, 29 г/дм 3, летом и зимой;
• средняя полоса — 1,25 — 1, 27 г/ дм 3;
• тёплые районы — 1,23 — 1, 25 г/ дм 3.

Следует не реже одного раза в три месяца производить проверку плотности аккумулятора. Даже небольшое отклонение от нормы требует немедленного дозаряда батареи.

За показателями нужно внимательно следить — для того, чтобы АКБ проработала как можно дольше и не подводила владельца в самый ответственный момент. Особенно она «не прощает» халатного к себе отношения в зимний период. Дело в том, что на морозе теряется её ёмкость, и порой даже один неудачный пуск двигателя ведёт к разрядке АКБ.

Имея простейший прибор, проверить плотность аккумулятора в домашних условиях не представляет особого труда.

Плотность — плотностью, но и за уровнем электролита надо следить не с меньшим вниманием, особенно летом, когда аккумулятор выкипает более интенсивно.

Очень много мнений относительно уровня электролита в батарее:

1. Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
2. Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
3. Третьи вообще не заглядывают под пробки аккумулятора — до того самого момента, когда перестаёт крутить стартер, что частенько вызывает у таких горе-владельцев неподдельное удивление.

Есть аккумуляторы, у которых имеется метка на корпусе, указывающая уровень электролита. Пользоваться ею не очень удобно, да и на точные показатели надеяться не приходится. Здесь поможет проверенный «дедовский» метод: стеклянная трубка с наружным диаметром 5 − 6 мм. На её корпус в нижней части следует нанести риски, указывающие правильный уровень электролита (согласно паспортным данным батареи). Трубка опускается в каждую банку поочерёдно, до упора в сетку сепаратора. Далее пальцем затыкается верхняя сторона трубки, и приспособление вынимается из банки, не отпуская пальца. Жидкость останется в трубке, и будет виден точный её уровень.

Если уровень низкий, следует понемногу наливать дистиллированную воду в банку, производя после каждой доливки контрольный замер. Если уровень слишком высок, что тоже не является правильным показателем, то с помощью ареометра лишняя жидкость откачивается. Этот способ является самым надёжным.

Необходимость зарядного устройства

Этот очень нужный прибор для содержания батареи в исправности, его необходимо иметь каждому автовладельцу. С помощью этого прибора можно всегда дозарядить АКБ, не прибегая к услугам СТО или местных «умельцев».

Имея правильный прибор с амперметром, водитель прекрасно сделает это сам. Порядок действий зарядки батареи таков.

1. Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
2. Включить устройство.
3. Установить зарядный ток. Его величина должна соответствовать десяти процентам от ёмкости АКБ. Например: если ёмкость батареи составляет 60 а/ч, то ток должен быть 6 ампер, 63 — то 6, 3 а/ч.

Время зарядки напрямую зависит от степени разряда, который определяется проверкой плотности аккумулятора ареометром. На шкале обозначен процент разрядки. К примеру, батарея разряжена на 50% и имеет паспортную ёмкость 50 а/ч. Из этого следует, что надо дозарядить недостающие 25 а/ч. Если заряжать батарею током в два ампера, то на это понадобится двенадцать с половиной часов, а если показатель тока четыре ампера — шесть часов 15 мин. и т. д.

Принцип прост и понятен, если бы не одно «но»: каждая АКБ имеет свой неповторимый «норов», особенно когда она уже далеко не новая. Она берёт зарядку по-разному: быстрее или медленнее.

Доливка жидкости

Многие «светлые головы» горячо советуют в случае сильной разрядки батареи доливать в неё серную кислоту, что является недопустимым. Кислота не сразу смешается с оставшейся жидкостью, и для этого надо заряжать АКБ. Тем временем агрессивная жидкость будет интенсивно разъедать пластины, «съедая» заодно и активную массу — порошок, нанесённый на них.

Если же долить электролит, то последствия не будут такими плачевными, но такая жидкость также плохо повлияет на состояние аккумулятора.

Доливать рекомендуется только воду. Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.

Если плотность чересчур велика, нужно откачать ареометром жидкость, а потом долить дистиллированную воду. Далее производить зарядку малым током, не забывая о периодическом контроле плотности электролита.

Если электролит подлежит замене, нужно приготовить новый. Для правильного приготовления в стеклянную или кислотостойкую пластиковую ёмкость вначале наливается дистиллированная вода, а потом, тонкой струёй, кислота.

Добавляя кислоту малыми порциями, нужно часто проверять плотность электролита, доведя её до нужной величины, в зависимости от региона проживания и сезона.

Техника безопасности

Во время работы с кислотой или проверки плотности аккумулятора нужно соблюдать осторожность.

1. Работать только в спецодежде, которую не жалко выбросить. Даже электролит, не говоря уже о концентрированной кислоте, легко приводит любую одежду и обувь в плачевное состояние.
2. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
3. Защитные очки тоже не помешают, особенно при приготовлении электролита, когда опасность попадания этой агрессивной жидкости в глаза особенно велика. Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.
4. Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
5. Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.

Во время подобных работ курить запрещается. Важно помнить о том, что кислота состоит из водорода, который взрывоопасен, и это особенно вероятно тогда, когда проводится обслуживание большого числа АКБ.

Заряжая батарею, нужно обязательно проверить чистоту вентиляционных отверстий в пробках всех банок, а ещё лучше — вывернуть их полностью.

Батарею нужно беречь от ударов.

Нельзя переворачивать АКБ вверх дном, особенно если батарея уже «в возрасте». Осыпавшаяся активная масса, доселе мирно покоившаяся на дне корпуса, замкнёт пластины. Прикрепляя аккумулятор к его штатному месту, следует помнить о том, что он не любит коротких замыканий, которые возникают вследствие неосторожной работы с ним.

Вывод

Проверка плотности электролита в аккумуляторе — залог долгой и надёжной эксплуатации батареи. Проводя регулярные измерения, водитель заботится не только о надёжности своего автомобиля, но и состоянии своего кошелька.

Пожалуйста, оцените этот материал!

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Плотность электролита в аккумуляторе — какая должна быть

Автомобильный аккумулятор предназначен для обеспечения бортовой сети транспортного средства и накопления энергии, которую вырабатывает генератор. Больше века кислотно-свинцовые батареи применяются в автомобильной промышленности и по-прежнему удерживают лидирующие позиции. Причина долголетия проста – высокая эффективность при дешевой себестоимости. Подобные батареи состоят из гальванических элементов, которые взаимодействуя с водным раствором серной кислоты, вырабатывают электрическую энергию. Такие источники питания имеют стабильную плотность электролита в аккумуляторе, отличаются высокой морозоустойчивостью и длительным сроком работы.

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.

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.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Современный аккумулятор – устройство, сбалансированное и беспричинно корректировать электролит бессмысленно. Плотность электролита в аккумуляторе 1.27 г/см3 не позволит кристаллизоваться жидкости до –50°С. Подобные экстремальные температуры встречаются только на крайнем севере. В таких регионах плотность увеличивают, чтобы предотвратить замерзание электролита. Лучше своевременно заряжать батарею и не допускать разряда, чтобы показатель плотности держался в номинальном значении. Поскольку температура окружающей среды изменчива, то для замера плотности электролита предлагаем использовать специальную таблицу с поправками.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом — Таблица 2

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.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях

Любая батарея состоит из нескольких банок, поэтому, чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, придется корректировать электролитический раствор в каждой отдельной емкости. С помощью спринцовки жидкость выкачивается и отправляется в мерную емкость. После чего в банку заливается аналогичное количество нового электролита, который в готовом виде можно приобрести в магазине. Данная операция выполняется с каждой банкой, после чего аккумулятор необходимо зарядить в течение 30 минут, чтобы раствор перемешался. Затем после двухчасовой паузы повторно измеряем показатели плотности. При необходимости нужно повторить коррекцию электролита. Важно помнить, что разность плотности в банках не должна превышать 0.01 г/см3.

Бывают ситуации, когда показатель плотности падает ниже значения 1.18 г/см3. В таких случаях вышеописанная технология не поможет восстановить работоспособность батареи – необходима полная замена электролитического раствора.

Как поднять плотность электролита зарядным устройством

Существует еще один способ, которым следует поделиться. Он требует меньших трудозатрат и больше времени. Суть процесса проста – необходимо поставить батарею на зарядку, выставив минимальный ток (не более 1A). Достигнув полного заряда, аккумуляторная батарея начнет «кипеть». При этом дистиллированная вода будет активно испаряться. Уровень жидкости в корпусе постепенно снизится. Вместо испарившейся воды, доливаем электролит номинальной плотности. Процесс очень длительный, однако, за несколько суток можно добиться необходимого результата.

Как заменить электролит в аккумуляторе

С помощью замены электролита в аккумуляторе владелец автомобиля может значительно продлить рабочий ресурс АКБ. Замена потребует наличие следующих компонентов:

• Стеклянная линейка с узкой горловиной
• Емкость с дистиллятом
• Электролит необходимой плотности
• Зарядное устройство
• Ареометр
• Пищевая сода
• Средства защиты: (перчатки, фартук, очки)
• Резиновая груша
• Чистая ветошь.

Снятый с машины аккумулятор, тщательно протираем чистой ветошью, удаляя с поверхности грязь и пыль. Рекомендуется производить замену при комнатной температуре. После демонтажа крышек с банок производится откачка раствора. Переворачивать АКБ категорически запрещено, ведь химический осадок, скопившийся на дне, способен вызвать короткое замыкание в пластинах, после чего батарея придёт в негодность. Для удаления остатков электролита необходимо на дне каждой банки просверлить небольшое отверстие, через которое вытекут остатки жидкости.

Теперь в пустые банки заливается дистиллят, чтобы тщательно промыть внутренности батареи. Далее необходимо запаять отверстия специальным пластиком стойким к воздействию кислот. С помощью стеклянной воронки заливаем до необходимого уровня новый электролит, после чего аккумулятор ставится на зарядку. Для восстановления оптимальной емкости источник питания следует разрядить и снова зарядить. Заряженная полностью батарея должна выдавать напряжение 12.7 В. Процесс замены окончен, аккумулятор можно устанавливать на автомобиль.

Использованный электролит необходимо правильно утилизировать. Для этой цели потребуется сода, которая является щелочью и способна нейтрализовать разрушительное действие серной кислоты. В емкость с раствором высыпаем половину пачки соды и наблюдаем бурную химическую реакцию. После окончания бурления получившуюся субстанцию можно вылить в канализацию.

И напоследок совет: своевременно проверяйте плотность электролита своего аккумулятора и регулярно заряжайте батарею. Тогда источник питания «отблагодарит» своего хозяина длительной и бесперебойной работой.

Почему в машине кипит аккумулятор и как этого избежать? — Car Battery World

Автомобильный аккумулятор — устройство достаточно чувствительное к характеру эксплуатации и температурным режимам. Небрежная эксплуатация и отсутствие обслуживания приводят к значительному сокращению срока службы батареи. Например, зимой в разряженном аккумуляторе электролит может просто замерзнуть из-за его малой плотности. Летом чаще всего повторный приступ. Аккумулятор «закипает». Здесь следует сразу определиться с движениями.Под «кипением» электролита в аккумуляторе понимается процесс гидролиза воды, то есть ее разложения на кислород и водород. Причины такого закипания электролита указывают на неисправность бортовой электросистемы автомата.

Причины закипания электролита

Причины закипания аккумулятора на машине могут быть следующие:

• Перезаряд
• Неправильная эксплуатация
• Короткое замыкание пластин
• Нагрев

Значит, это может произойти разные причины.Причина может быть в неисправных элементах машины, выходе из строя аккумуляторной батареи и неправильных действиях автовладельца. Давайте подробнее рассмотрим причины.

Перезаряд АКБ

Основная причина перезаряда на машине — неисправный регулятор напряжения в бортовой сети. Как известно, напряжение от генератора зависит от текущего числа оборотов и меняется во времени. Следовательно, реле — регулятор стабилизирует напряжение в сети. В идеале подаваемое на аккумулятор напряжение должно быть 12.9-13,4 вольт. На практике для большинства машин это значение находится в диапазоне 14-14,3 вольт. Большие значения — повод для диагностики.

Если генератор изношен или неисправен, напряжение будет ниже указанных пределов. Тогда аккумулятор не будет полностью заряжен между запусками двигателя. Если напряжение выше установленных лимитов, в АКБ резко активируется процесс гидролиза воды. Как говорится на автомате аккум кипит.

Поэтому периодически следует проверять значение мультиметром на клеммах аккумулятора.Если напряжение превышает 14,3 вольт, срок службы батареи начинает стремительно сокращаться. Если напряжение выше 14,6 вольт, значит, в этом автомобиле нельзя эксплуатировать аккумулятор. Нужна диагностика и ремонт.

Некорректная работа

Часто возникает такая ситуация: Владелец автомобиля включает мультимедийную систему, обогрев и другие потребители при заглушенном двигателе. В результате аккумулятор сильно разряжается, а потом, когда двигатель запускается и электролит находится в движении, аккумулятор закипает.Это связано с тем, что напряжение от генератора на разряженном аккумуляторе намного выше, чем на заряженном. Поэтому разряженный аккумулятор следует заряжать зарядным устройством с напряжением 10% от номинальной емкости.

Еще одна ошибка часто случается с грузовиками. В автобусах, спецтехнике и грузовиках часто используются 2 аккумулятора. Но при этом распространенная ошибка — установка аккумуляторов разной емкости или срока службы. Если они заряжены взаимным напряжением, это может вызвать ситуацию, когда одна батарея еще не заряжена, а другая уже перезаряжена и батарея закипает.

Короткое замыкание пластин

Еще одной причиной закипания АКБ, могут быть неисправности аккумулятора. Бывают ситуации, когда в результате короткого замыкания выходит из строя одна из батарей (ячеек).

Затем общее напряжение батареи уменьшается на напряжение отдельной ячейки (2,1 вольт). В итоге вместо 12,6 у нас 10,4 вольта. В результате напряжение в 14 вольт от генератора намного выше, чем значение, необходимое для заряда.А в остальных ячейках кипит электролит.

Короткое замыкание может быть вызвано разными причинами:

• Прорыв оболочки сепаратора и короткое замыкание отрицательной и положительной пластин;
• Отсоединение электродов от соединительной перемычки;
• Осыпание активной массы пластин. Собираясь внизу корпуса, они закрывают пластину.

Выявить выход из строя аккумуляторной ячейки можно по измерению плотности и напряжения.Эти показатели будут существенно отличаться от других ячеек.

Отопление

Эта проблема возникает летом. В жаркий период температура под капотом при прогретом двигателе может достигать 220 градусов. Для АКБ рабочая температура не более 120 градусов. В результате дистиллированная вода просто испаряется и уровень электролита снижается.

Последствия кипения электролита в батарее

Вредное воздействие кипящего электролита существует как для самой батареи, так и для окружающих узлов под капотом.Во время электролиза воды или испарения уровень электролита снижается, а его концентрация изменяется.

Это влияет на производительность и характеристики аккумулятора. В частности, увеличивается сульфатация пластин и уменьшается емкость аккумулятора.

Если аккумулятор не контролируется регулярно, уровень электролита может упасть ниже уровня пластины. В этом случае эксплуатация крайне не рекомендуется, так как резко сокращается срок его службы.

При закипании аккумулятора пары электролита поднимаются по поверхности тела.В результате начинается окисление токоподводов. Если электролит попал на крышку, к ней сразу прилипнет грязь, пыль и масло. Образуется токопроводящая мембрана, увеличивающая саморазряд аккумулятора. Так что вредные процессы с аккумулятором нарастают лавинообразно. А потом ломаете голову, почему так быстро разряжается аккумулятор.

Поэтому не рекомендуется допускать закипания электролита в аккумуляторе. Что делать в таком случае?

Что делать, если закипает аккумулятор?

Примите меры в зависимости от причины кипения электролита.Если это перезаряд аккумулятора на машине, следует привести в порядок регулятор напряжения или генератор. Для этого придется обратиться к автоэлектрику. Регуляторы напряжения бывают механические, электромеханические и электронные. В зависимости от того, какая у вас машина, специалисты ее заменят или отрегулируют.

Поломки генераторов обычно сводятся к перегоранию диодов, износу щеток. В зависимости от поломки и состояния генератора его либо восстанавливают, либо заменяют.Во время работы необходимо периодически проверять напряжение, вырабатываемое генератором.

Если неисправен сам аккумулятор. Допустим, аккумулятор закипает из-за короткого замыкания в одной из банок. Потом нужно поменять аккумулятор. Если аккумулятор еще новый, то он может быть доставлен по гарантии производителя. Если гарантийный срок закончился, то, скорее всего, придется покупать новый. Восстановить автомобильный аккумулятор при коротком замыкании ячеек на современных аккумуляторах крайне сложно.

При высокой температуре под колпаком и испарении дистиллированной воды летом старайтесь чаще проверять уровень электролита. При необходимости долейте дистиллированную воду.

http://gocrazyj.com

Выбросы токсичных фторидных газов при пожарах литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — это технический и коммерческий успех, позволяющий использовать множество приложений, от сотовых телефонов до электромобилей и крупномасштабных электрических сетей. установки для хранения энергии.Однако случайные возгорания аккумуляторных батарей вызвали некоторую озабоченность, особенно в отношении риска самопроизвольных возгораний и сильного тепла, выделяемого такими пожарами ^1,2,3,4,5 . Хотя сам пожар и выделяемое им тепло могут представлять серьезную угрозу во многих ситуациях, риски, связанные с выбросами газа и дыма из-за неисправных литий-ионных батарей, могут в некоторых обстоятельствах быть более серьезными, особенно в замкнутых средах, где присутствуют люди. например, в самолете, подводной лодке, шахте, космическом корабле или в доме, оборудованном аккумуляторной системой хранения энергии.Однако выбросы газа изучены лишь в очень ограниченной степени.

Необратимое тепловое событие в литий-ионной батарее может быть инициировано несколькими способами: спонтанным внутренним или внешним коротким замыканием, перезарядкой, внешним нагревом или возгоранием, механическим воздействием и т. Д. Это может привести к тепловому разгоне, вызванному экзотермической реакции в батарее ^6,7,8,9,10 , что в конечном итоге приведет к пожару и / или взрыву. Последствия такого события для большой литий-ионной аккумуляторной батареи могут быть серьезными из-за риска распространения отказа ^11,12,13 .Электролит в литий-ионной батарее легко воспламеняется и обычно содержит гексафторфосфат лития (LiPF ₆ ) или другие соли лития, содержащие фтор. В случае перегрева электролит испарится и, в конечном итоге, выйдет из аккумуляторных элементов. Газы могут воспламениться, а могут и не загореться сразу. В случае, если выбрасываемый газ не воспламеняется немедленно, существует неминуемая опасность взрыва газа на более поздней стадии. Литий-ионные аккумуляторы выделяют различное количество токсичных веществ ^14,15,16 , а также e.грамм. CO (удушающий газ) и CO ₂ (вызывает кислородное голодание) во время нагрева и пожара. При повышенной температуре содержание фтора в электролите и, в некоторой степени, в других частях батареи, таких как связующее из поливинилиденфторида (PVdF) в электродах, может образовывать газы, такие как фтористый водород HF, пентафторид фосфора (PF ₅ ) и фосфорилфторид (POF ₃ ). Соединения, содержащие фтор, также могут присутствовать, например, в виде антипирены в электролите и / или сепараторе ¹⁷ , в добавках и материалах электродов, e.грамм. флуорофосфаты ^18,19 , добавляя дополнительные источники фтора.

Разложению LiPF ₆ способствует присутствие воды / влажности в соответствии со следующими реакциями ^20,21 ;

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} \ to {\ text {LiF} + \ text {PF}} _ {5} $$

(1)

$$ {{\ rm {PF}}} _ {5} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {{\ rm {POF}}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(2)

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {\ text {LiF} + \ text { POF}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(3)

Из них ПФ ₅ недолговечны.Токсичность HF и производной фтористоводородной кислоты хорошо известна ^22,23,24 , в то время как данные о токсичности отсутствуют для POF ₃ , который является реакционноспособным промежуточным продуктом ²⁵ , который будет реагировать либо с другими органическими материалами, либо с вода, наконец, генерирует HF. Судя по аналогии с хлором, POCl ₃ / HCl ²⁴ , POF ₃ может быть даже более токсичным, чем HF. Разложение фторсодержащих соединений является сложным, и в этих ситуациях также могут выделяться многие другие токсичные фторидные газы, однако в данном исследовании основное внимание уделяется анализу HF и POF ₃ .

Хотя был предпринят ряд качественных и полуколичественных попыток для измерения HF от литий-ионных аккумуляторов в условиях злоупотребления, большинство исследований не сообщают зависящие от времени скорости или общие количества HF и других фторсодержащих газов для различных аккумуляторов. типы, химический состав аккумуляторов и состояние заряда (SOC). В некоторых сообщенных измерениях, HF был обнаружен в пределах ограниченных вариаций SOC во время неправильного использования литий-ионных аккумуляторных элементов ^15,16,26 , а также обнаружен во время неправильного использования аккумуляторных блоков ²⁷ .Однако количественные измерения эмиссии HF-газа с временным разрешением от полных литий-ионных аккумуляторных элементов, подвергшихся недопустимой ситуации, до сих пор изучались лишь в ограниченной степени; для нескольких значений SOC, включая более крупные коммерческие ячейки ^28,29 , коммерческую ячейку меньшего размера ³⁰ и исследовательскую ячейку (т.е. некоммерческую ячейку) ³¹ . Также были выполнены количественные измерения HF с временным разрешением для выделения газа из укомплектованных электромобилей, включая их литий-ионные аккумуляторные блоки, во время внешнего пожара ³² .Другие типы газовых выбросов из литий-ионных элементов во время злоупотреблений были предметом несколько большего числа расследований ^{33,34,35,36,37,38,39,40,41} . Поскольку электролит обычно является основным источником фтора, измерения выбросов фтора из электролитов аккумуляторного типа были изучены. Например, испытания на воздействие огня или внешнего нагрева проводились на электролитах ^{42,43,44,45,46} , и в некоторых случаях были измерены количественные количества HF и POF ₃ ^45,46 .Другие исследования электролитов, подвергнутых воздействию умеренных температур, 50–85 ° C, показывают образование различных соединений фтора ^{20,21,47,48,49} , а некоторые исследования включают как электролит, так и электродный материал ^50,51,52 .

Наше количественное исследование выбросов газов при возгорании литий-ионных аккумуляторов охватывает широкий спектр типов аккумуляторов. Мы обнаружили, что коммерческие литий-ионные аккумуляторы могут выделять значительное количество HF во время пожара и что уровень выбросов различается для разных типов аккумуляторов и уровней SOC.POF ₃ , с другой стороны, был обнаружен только в одном из типов клеток и только при 0% SOC. Использование водяного тумана в качестве средства пожаротушения может способствовать образованию нежелательных газов, как в уравнениях (2) — (3), и наши ограниченные измерения показывают увеличение скорости производства HF во время применения водяного тумана, однако существенной разницы в общее количество HF, образовавшееся с использованием водяного тумана или без него.

Испытания литий-ионной батареи на возгорание

Эксперименты проводились с использованием внешней пропановой горелки с целью нагрева и зажигания элементов батареи, как описано в разделе «Методы».Были исследованы семь различных типов батарей, типа AG, от семи производителей и с разной емкостью, типом упаковки, конструкцией и химическим составом элементов, как указано в таблице 1. Тип A имел катод из оксида лития-кобальта (LCO) и угольный анод, типы От B до E были катод из литий-железо-фосфатного (LFP) и угольный анод, у типа F были электроды из никель-кобальт-алюминиевого оксида (NCA) и литий-алюминиево-титанфосфатного (LATP), в то время как тип G был аккумуляторным блоком для ноутбука с неопределенным химическим составом батареи.Все электролиты содержали LiPF ₆ . Большинство ячеек были протестированы на различные уровни SOC, от полностью заряженного, 100% SOC, до полностью разряженного, 0% SOC. В исследование были включены крупногабаритные элементы автомобильного класса, то есть элементы серийного производства высокого промышленного качества с длительным сроком службы и т. Д.

Скорость тепловыделения (HRR) и излучаемая HF для клеток B-типа с разными значениями SOC показаны на рис. 1. Только клетки 100% SOC показывают несколько отдельных пиков, соответствующих интенсивным вспышкам, когда клетки вентилируются и выделяемый газ горит, для всех остальных ячеек тепловыделение как функция времени более плавное.Такое поведение воспроизводимо и для других протестированных типов клеток, например, только 100% клетки SOC показывают более резкие пики тепловыделения с интенсивными вспышками.

Результаты для ячеек типа B для 0–100% SOC с промежуточными шагами SOC 25%, подверженных внешнему возгоранию пропана; ( a ), показывающая скорость тепловыделения (вклад HRR горелки вычитается), на вставке фотографии показаны горящие элементы батареи во время испытания; ( b ), показывающий высвобождение HF как измеренные концентрации, так и вычисленные скорости образования HF.Производительность HF рассчитывается на основе измеренной концентрации HF по закону идеального газа с учетом вентиляционного потока, см. Методы. Время начала процесса нагрева отмечено на оси времени.

Измерения выбросов газа во время огневых испытаний показывают, что производство HF коррелирует с увеличением HRR, хотя и с некоторой задержкой. Из рис. 1b видно, что чем выше значение SOC, тем выше значения пиковой скорости высвобождения HF. Общее количество ВЧ значительно различается для разных типов батарей, см. Рис.2а. Количество произведенной HF, выраженное в мг / Вт · ч, где Вт · ч — номинальная энергоемкость батареи, примерно в 10 раз выше для элемента с наивысшими значениями по сравнению с элементами с наименьшими значениями. Различное относительное количество электролита и наполнителей в элементах может быть простым объяснением этого различия, но информация об этих количествах труднодоступна для коммерческих батарей. Самые высокие значения HF обнаружены для карманных ячеек, возможное объяснение состоит в том, что жесткие призматические и цилиндрические элементы могут создавать более высокое давление перед взрывом, быстро выделяя большое количество газов / паров из электролита.Из-за высокой скорости высвобождения и, следовательно, короткого времени реакции, реакции горения могут быть неполными, и может образоваться меньше продуктов реакции. В испытании с участием типа G цилиндрические ячейки были уложены горизонтально, таким образом, они имели другое направление вентиляции и, возможно, увеличенные потери в стенках, которые в сочетании с очень энергичным откликом могут указывать на то, почему HF был обнаружен только с помощью анализа фильтра и не обнаружен с помощью FTIR- анализ. Исследуемые мешочные клетки типа B и C горели дольше и с меньшей интенсивностью.Однако пакетный элемент типа F сгорает быстрее, возможно, из-за другого материала электродов. Влияние SOC на высвобождение HF было менее значительным, и тенденция на рис. 2а показывает более высокие значения HF для 0%, чем для 100% SOC, однако с четкими пиками при 50% SOC. Хотя эти результаты воспроизводимы, их трудно объяснить. В других исследованиях ^30,31 , значительно более узких по объему тестирования, с участием клеток меньшего размера и с использованием несколько иного метода злоупотребления, было обнаружено, что общее количество HF, измеренное с помощью FTIR в реальном времени, было выше для уменьшения SOC (тесты проводится при 100%, 50% и 0% SOC).

Общее количество HF, измеренное с помощью FTIR, нормированное на номинальную электрическую мощность ( a ) и коэффициент энергии ( b ), для семи типов литий-ионных аккумуляторных элементов и с различным состоянием заряда уровни. Незакрашенные символы указывают на вариант повторения, например нанесение водяного тумана. Линии служат ориентиром для глаз. Коэффициент энергии — это безразмерная величина, рассчитанная делением общего тепловыделения от пожара батареи на номинальную электрическую мощность.Обратите внимание, что для 100% SOC значения перекрываются для типов C, E и F, а также для типов A, D и G в ( a ) и типов B, E и F в ( b ). * Низкое значение для типа C при 50% и 100% SOC и типа D при 50% SOC из-за того, что предварительное насыщение HF не применялось, поэтому часть выброса HF, вероятно, будет насыщена в системе отбора проб газа, см. Методы.

Кривая HRR используется для расчета общего тепловыделения (THR), которое соответствует энергии, выделяемой от горящей батареи.THR получается путем интегрирования измеренного HRR (с вычетом вклада горелки) за все время испытания. На рис. 2b показано соотношение энергии, то есть количество энергии, производимой горящей батареей, по сравнению с величиной номинальной электрической мощности, которую полностью заряженная батарея может передать во внешнюю цепь. Таким образом, соотношение энергии представляет собой сравнение химической и электрической энергии литий-ионного аккумуляторного элемента. Отношение энергии значительно варьируется для разных типов ячеек, но примерно постоянное для каждой ячейки, независимо от уровня SOC.На рис. 2a и b есть некоторые сходства для ячеек мешочка типа B и C, которые дают самые высокие значения в обоих случаях, хотя и в обратном порядке. Это может указывать на большее количество горючих материалов, например электролита в этих ячейках по сравнению с другими ячейками. Также интересно видеть, что соотношение энергии значительно варьируется между тестируемыми ячейками, в пределах от 5 до 21. Это важные знания для защиты от пожара и пожаротушения. Соотношение энергии, таким образом, относится к номинальной полностью заряженной батарее, в то время как при нормальном использовании используется только часть SOC-окна, например половина (50%) SOC-окна (соответствует циклическому переключению батареи между e.грамм. 30% и 80% SOC). Если вместо этого рассматривать общее тепловыделение, деленное на использованную емкость электрической батареи в конкретном приложении, получаются более высокие значения коэффициента использования энергии. Сводка результатов представлена ​​в таблице 2.

Измеренное тепловыделение от перегретой батареи может включать несколько аспектов, например повышение температуры аккумулятора и сгорание выделяющихся газов. Различия в зависимости от типа аккумуляторной батареи, метода инициирования, например если испытание проводится как испытание на внешнее возгорание, испытание на внешний нагрев или перезарядку, а также метод испытания, e.грамм. доступ к окружающему кислороду (инертный, недостаточно вентилируемый или хорошо вентилируемый огонь) и наличие внешнего воспламенителя могут сильно повлиять на количество измеряемого тепловыделения. Выделение энергии из внутреннего события ячейки в замкнутой среде может, например, быть ниже, чем выделение энергии из той же самой ячейки в случае внешнего пожара. Таким образом, отношения энергии, опубликованные с использованием других методов и других типов литий-ионных элементов, могут значительно отличаться ^7,52,53 .

Для всех протестированных типов батарей и выбранных уровней SOC POF ₃ можно было измерить количественно только для элементов батареи типа A при 0% SOC.Повторные измерения подтвердили наличие POF ₃ только для типа A и только для 0% SOC. Таким образом, POF ₃ не может быть обнаружен ни в одном из других тестов. POF ₃ является промежуточным соединением, и местные условия горения в каждом тесте будут влиять на количество образовавшегося POF ₃ . Это показывает важность изучения множества различных установок при оценке выделяемых газов.

На рис. 3 HRR, средняя температура поверхности пяти ячеек, а также производительность HF и POF ₃ показаны для ячеек типа A при 0% SOC.Кривая POF ₃ менее зашумлена, чем кривая HF из-за различного отношения сигнал / шум приборов FTIR при разных волновых числах. Приблизительно через 5 минут после основного теплового события наблюдается вторичный пик HRR, этот пик не соответствует никаким пикам массового расхода HF или POF ₃ . Объяснение этому может заключаться в том, что второй пик скорости тепловыделения связан с сжиганием в основном нефторсодержащих соединений. Температурная кривая показывает быстрое повышение выше температуры плавления корпуса глиноземного элемента около 660 ° C.При этих температурах оксид алюминия расплавляется и образует лужу на слое горелки под элементами батареи. Таким образом, тепловые условия внутри и вокруг термопар и остатков батарей значительно изменились, вызывая видимое повышение температуры.

Результаты теста с 5 элементами типа A при 0% SOC, показывающие HF и POF ₃ , HRR и среднюю температуру поверхности элементов батареи.

В дополнение к измерениям с разрешением по времени с помощью FTIR, баллоны для промывки газа использовались для определения общего содержания фтора в газовых выбросах во время испытаний.Сравнение различных используемых методов измерения можно увидеть на рис. 4 для ячеек типа A. Обратите внимание, что измерения FTIR выполняются только для обнаружения HF и POF ₃ , другие фторидные соединения не включены. Интересно отметить, что для 0% SOC общее количество фторида, измеренное методом газовой промывки бутылок, довольно хорошо согласуется с FTIR и анализом первичного фильтра. Для других значений SOC содержание фторида выше, чем при измерениях в бутыли для промывки газа.Тем не менее, общая тенденция, наблюдаемая в измерениях FTIR для различных значений SOC, более или менее подтверждается измерениями бутылей для промывки газа.

Общее количество измеренного фторида, F ^–, для типа A, для 0–100% SOC с промежуточными ступенями 25%. Количество F ^— из FTIR рассчитывается по результатам измерений для POF ₃ и HF, в то время как количество фторида из бутылок для промывки газа и анализа первичного фильтра измеряется как водорастворимый фторид.

Бутыли для промывки газа также использовались для некоторых тестов с батареями типов B и C. Эти батареи показали более высокое количество высвобожденного HF по сравнению с типом A. Отношение между общими значениями высвобожденного фторида по результатам анализа FTIR плюс фильтра и от баллоны для промывки газа для типов B и C были между 0,89 и 1,02, что указывает на лучшую корреляцию между FTIR и измерениями баллонов для промывки газа, когда выбросы газа HF выше.

Общее количество POF ₃ , измеренное с помощью FTIR для типа A при 0% SOC, составило 2.8 г (для 5 ячеек) и 3,9 г (для 10 ячеек). Следовательно, нормализованное общее производство POF ₃ составило 15–22 мг / Втч номинальной энергоемкости батареи. Исследования злоупотреблений с измерением POF ₃ немногочисленны, Andersson et al . ⁴⁶ обнаружил как HF, так и POF ₃ при сжигании смесей пропана и электролитов литий-ионных аккумуляторов с производственным соотношением HF: POF ₃ от 8: 1 до 53: 1. Помимо измерений HF и POF ₃ , в измерениях FTIR было обнаружено несколько отдельных неназначенных пиков, например.грамм. при 1027 см ⁻¹ и 1034 см ⁻¹ , которые также наблюдались в других исследованиях ⁴⁶ . Они совместимы с типичными энергиями растяжения C-O низкомолекулярных спиртов в газовой фазе, а также с растяжением ароматических соединений в плоскости. Это указывает на сложность и ограниченность знаний в этой области.

Измерения водяного тумана

Чтобы изучить влияние воды на выбросы газа, были также проведены испытания на огнестойкость, когда во время пожара был нанесен водяной туман.Причина этого эксперимента заключается в том, что вода является предпочтительным средством тушения пожара литий-ионной батареи. Однако цель этого исследования заключалась не в том, чтобы полностью потушить пожар. Одна потенциальная проблема, связанная с использованием водяного тумана, заключается в том, что добавление воды может, в принципе, увеличить скорость образования HF, см. Уравнения (2) и (3).

На рис. 5 показаны результаты для клеток типа B с воздействием водяного тумана и без него. Обратите внимание, что при использовании водяного тумана производство HRR и HF задерживается.В этом ограниченном исследовании пик скорости производства HF увеличился на 35% при использовании воды, однако никаких значительных изменений в общих количествах высвобождения HF не наблюдалось. Аналогичный результат был сообщен в предыдущем исследовании ²⁸ . Водяной туман применялся в течение двух разных периодов времени, как показано на рис. 5, добавляя в общей сложности 851 г воды в зону реакции, однако в эксперименте также присутствовало несколько других крупных источников воды, т.е. от сгорания пропана и от влажности воздуха.Водяной туман охлаждает огонь, и верхняя поверхность ячейки в течение некоторого времени была частично покрыта жидкой водой; это причина того, что возгорание батареи задерживается, как показано на рис. 5. Водяной туман может фактически также очищать воздух, собирая частицы дыма, и HF может связываться с каплями воды, таким образом, возможно, снижая количество HF в дымоходе. и увеличение неизмеренного количества очень токсичной фтористоводородной кислоты на поверхностях испытательной зоны (например, стены, пол, стены дымовых каналов).

Результаты для ячеек типа B при 100% SOC с использованием водяного тумана и без него.

24M представляет технологию батарей с двойным электролитом для повышения плотности энергии

Стартап по производству аккумуляторных материалов 24M сообщил в среду, что он разработал архитектуру с «двойным электролитом», которая может существенно повысить производительность аккумуляторов для электромобилей.

Постоянные усилия по улучшению литий-ионных аккумуляторов запускают игру «удари мола», когда повышение одного атрибута, например плотности энергии, может нарушить другую рабочую характеристику, например, срок службы.

Двойной электролит может избежать этой участи, допуская разные электролиты на катодной и анодной сторонах батареи. Это освобождает разработчика от необходимости заставлять один электролит работать на обе стороны, поэтому 24M может оптимизировать каждый материал независимо.

«В тот момент, когда у вас появляется возможность разделить, выбрать анолит и католит, у вас появится возможность нацеливаться на очень конкретные атрибуты», — сказал финансовый директор Ричард Хлебоски.

В долгосрочной перспективе это может позволить создать неуловимую литий-металлическую батарею, которая содержит гораздо больше энергии в каждой ячейке, чем батареи, представленные на рынке в настоящее время.Эта конструкция страдает от образования дендритов на анодной стороне, что ограничивает срок службы батареи. Теперь 24M могла выбрать анолит, чтобы свести к минимуму образование дендритов, а католит — для работы с более высокими напряжениями.

Сообщается, что другие подходы, такие как твердотельные батареи, до широкомасштабной коммерциализации еще далеко. Тем не менее, 24M заявляет, что сможет внедрить свою конструкцию с двумя электролитами в свои собственные линии по производству полутвердых электролитов.

Перед объявлением компания MIT сконструировала сепаратор, который пропускает ионы, но предотвращает смешивание электролитов.

«Мы достигли достаточного прогресса, и думаем, что можем рассказать об этом миру», — сказал в интервью президент Рик Фельдт.

Компания построила десятки единиц и отслеживала повышение производительности за последние месяцы. Тем не менее, до коммерциализации может потребоваться пара лет.

«У нас много работы, — добавил Фельдт.

Все о плотности

Аккумуляторы электромобилей требуют более высокой плотности энергии для увеличения дальности поездки. Согласно данным Wood Mackenzie, современные батареи обеспечивают от 180 до 240 ватт-часов на килограмм, в зависимости от химического состава.

По словам руководителей 24M, двойной электролит уже может обеспечивать мощность 350 ватт-часов на килограмм. Они считают, что его можно улучшить до 450 или 500 ватт-часов на килограмм, но задача состоит в том, чтобы он сохранял эту производительность в течение достаточного количества циклов, чтобы быть полезным.

«Это уже не« Интересно, сработает ли это? », — сказал Фельдт. «Теперь вопрос:« Сколько циклов обучения нам нужно пройти, чтобы заставить его работать в коммерческих целях? »

24M подписала контракт с неизвестной международной компанией для помощи в совместной разработке и производстве специализированного сепаратора.

Если эта попытка окажется успешной, она может быть полезна в других приложениях, требующих плотности энергии, таких как персональная электроника и аэрокосмическая промышленность.

Технология также не ограничится металлическим литием. Эта химия обещает самую высокую плотность энергии, но дизайнеры могут использовать двойные электролиты, чтобы настроить батареи для других атрибутов, таких как скорость зарядки.

Специально для нетрадиционного производства

Многие пути могут привести к литий-металлическим батареям.

Один из основных подходов — продолжать настраивать традиционные конструкции батарей, чтобы продлить срок их службы. Команда 24M отклонила этот метод как маловероятный прорыв.

Более модным направлением являются твердотельные батареи, которые исключают жидкости, которые представляют опасность пожара в обычных элементах. Это могло бы сделать металлический литий более доступным.

Исследователи потратили годы на изучение полупроводниковых технологий, и несколько компаний собрали значительные суммы, чтобы решить эту проблему.Таинственный QuantumScape получил 100 миллионов долларов от VW прошлым летом, а Solid Power — 20 миллионов долларов прошлой осенью, и это лишь некоторые из них. В январе Toyota и Panasonic объединились для разработки твердотельных аккумуляторов для автомобилей.

Тем не менее, твердотельные устройства по-прежнему сталкиваются с физическими проблемами, такими как проблемы связи между твердыми материалами. Если он будет коммерциализирован, для производства полупроводниковых устройств потребуется совершенно новый набор заводских линий. На это могут уйти годы.

Вот где 24M видит еще одно преимущество: в конструкции с двумя электролитами используется та же производственная технология, которую компания разрабатывала последние восемь лет.

«Это невозможно в традиционной архитектуре», — сказал Джо Адилетта, старший директор по продукции, описывая двойной электролит. «Не существовало масштабируемого и технологичного способа сделать это».

Производственная линия компании производит экструзию электродов в виде плотной темной замазки, которая вдавливается в аккумуляторные блоки. Это устраняет многие этапы, необходимые при производстве обычных элементов, и снижает первоначальные капитальные затраты на создание завода.

Компания имеет небольшую линию по производству полутвердых электродов в штаб-квартире в Кембридже и планирует построить линию мощностью 100 мегаватт-часов вместе с промышленным партнером в конце этого года.

К тому времени, когда двойные электролиты будут готовы к массовому производству — отнюдь не гарантированный результат — технология 24M сможет иметь глобальное производственное присутствие, которое быстро адаптируется к новому продукту.

Amanchukwu Lab — Frontiers in Electro (lyte) chemistry

МИССИЯ

Творчески решайте наши проблемы, связанные с энергетикой. Мы используем сольватацию ионов в электролитах для исследования и контроля электрохимических явлений в батареях и электрокаталитических устройствах.

КТО МЫ

Мы художники, маскирующиеся под ученых и инженеров. Мы мечтаем, исследуем и творим.

ОТКРЫТИЯ ЛАБОРАТОРИИ ! У нас есть две вакансии для докторантов (одна посвящена науке о данных / вычислительной химии для открытия электролитов, а другая — разработке передовых инструментов определения характеристик, таких как калориметрия). Data Science Link | Ссылка на характеристику. Если интересно, обратитесь в Чибуезе.

Как всегда, у студентов, посетителей и докторантов есть возможность присоединиться к нашей лаборатории.См. Страницу «ЛЮДИ».

Вы можете подписаться на нас в Twitter!

НОВОСТИ

Май 2021 г.

Chibueze получил награду 3M Nontenured Faculty Award !! См. Ссылку

Принята первая работа от группы! Прия, Цзинь и Пейюань показывают, что для определения чистоты аморфного твердого электролита требуется несколько инструментов для определения характеристик, а остаточное содержание Li2S отрицательно сказывается на ионной проводимости и циклической работе батареи. См. Ссылку

Наши студенты Майкл и Уокер получили «Фонд деканов бакалавриата» для поддержки своих лабораторных проектов.

Апрель 2021 г.

С прекрасной погодой в Чикаго группа (наконец-то!) Смогла отпраздновать это с Реджи, Прией и Пейюань, которые сдали экзамены на соискание докторской степени 2 месяца назад.

Мы попрощались с нашим первым постдоком Цзинь Чжэном, который переезжает в Аргонну.

У нас есть несколько вакансий в лаборатории! Один был посвящен науке о данных / вычислительной химии для открытия электролитов. Второй был направлен на разработку передовых инструментов определения характеристик, таких как калориметрия, для исследования электрохимических устройств (батарей, электрокатализа).Присоединяйся к нам! Если интересно, обратитесь в Чибуезе. Ссылка на науку о данных | Ссылка на характеристику.

Чибуэзе провел презентацию «Модельный класс» для недавно принятых студентов Калифорнийского университета в Чикаго, посвященную исследованиям в области энергетики, проводимым в Университете Чикаго. Студенты были заняты, и было столько блестящих вопросов!

март 2021 г.

Чибезе представил ICDC (Центр разработки неорганических катализаторов) презентацию на тему «Использование эффектов сольватации для эффективного электрокаталитического преобразования диоксида углерода.”

Февраль 2021 г.

Пейюань, Прия и Реджи сдали экзамены на соискание докторской степени !!! Впереди захватывающие времена.

Рунтонг Ян присоединяется к группе в качестве стажера, специализирующегося на инструментах анализа данных для разработки аккумуляторов.

Январь 2021 г.

С Новым годом !!

Декабрь 2020

Наш студент Крис Берч теперь является научным сотрудником Liews, и стипендия поддержит его усилия в нашей лаборатории! Поздравляю.

Ноябрь 2020

Лаборатория рада приветствовать Ханну Фейзич в качестве нашего нового аспиранта !!

Чибезе был соавтором недавней статьи в JACS, в которой ЯМР in situ использовался для изучения (и количественной оценки) влияния типа электролита и покрытий на осаждение металлического лития. См. Ссылку

Чибезе был приглашенным участником «виртуальной академической группы» для аспирантов и докторантов, заинтересованных в продвижении академических должностей. См. Ссылку.Видео здесь

Чибезе выступил на техническом форуме 3M с докладом «Наука о данных ускорила разработку фторсодержащих электролитов для литиевых батарей». Спасибо Мэтту Брузеку, Майку Яндраситсу и Игнатиусу Кадома за его настройку.

Чибуэзе принимала Джоди Люткенхаус на семинаре PME Distinguished Colloquium Series, где она рассказала о своей работе над «Редокс-активными макромолекулярными радикалами на пути к устойчивому хранению энергии». См. Ссылку

Октябрь 2020

Чибуезе организовал американо-нигерийский семинар для аспирантов, чтобы подготовить высококвалифицированных нигерийских студентов к поступлению на программы аспирантуры инженерных наук США.См. Ссылку.

Лаборатория получает грант UChicago MRSEC Seed Grant на разработку новых гибридных твердотельных электролитов!

Лаборатория приветствует двух новых студентов бакалавриата: Бимлака Лефебо и Бенджамина Каша.

августа 2020

Чибуезе представил презентацию о науке о данных и батареях на серии летних лабораторий UChicago CDAC. См. Ссылку

июль 2020

Цзинь Чжэн присоединяется к группе в качестве первого постдокторанта. Ее работа будет сосредоточена на расширенных инструментах определения характеристик твердотельных батарей.

июнь 2020

Лаборатория возобновила работу после трехмесячного перерыва из-за пандемии.

Чибезе становится членом научно-консультативного совета стартапа Aionics в области материаловедения, основанного на данных. См. Ссылку

Чибезе становится членом Совета сообщества журнала Materials Horizon. См. Ссылку.

Чибезе является соавтором статьи, опубликованной в Nature Energy, посвященной молекулярному дизайну фторированного эфира, способного поддерживать литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии.См. Ссылку.

Лаборатория приветствует магистра компьютерных наук Калифорнийского университета в Чикаго Цзифэна Канга, чья работа будет сосредоточена на использовании инструментов анализа данных / машинного обучения для разработки батарей следующего поколения.

Май 2020

Аспирант Прия Мирмира приняла участие в мероприятии Argonne Live для учащихся средних школ. Смотрите архивную запись здесь. Ссылка

Лаборатория получает грант от CDAC для работы на стыке AI и электрохимии. См. Ссылку

Крис Берч выигрывает грант Меткалфа для поддержки своих летних исследований в лаборатории.

Кристина Пирротта выбрана для участия в программе стипендиатов почтовых марок! Поздравления

Майкл Хан и Кристина Пирротта выигрывают грант Меткалфа для поддержки своей работы в лаборатории.

Апрель 2020

Чибуэзе опубликована в JACS! Мы синтезировали новый класс фторированных эфирных электролитов, которые обладают высокой ионной проводимостью с высокой электрохимической стабильностью. См. Ссылку | PDF

марта 2020

Чибуезе получает совместное назначение в Аргоннской национальной лаборатории (Отделение химических наук и инженерии)! Это позволит лаборатории наладить более тесные связи с Аргонной.

Лаборатория жертвует расходные материалы (перчатки, дезинфицирующие средства) для поддержки усилий университета по борьбе с COVID-19.

Лаборатория временно закрыта из-за пандемии COVID-19.

Лаборатория приветствует студентов Уокера Джиллета и Майкла Хана.

Февраль 2020

Лаборатория официально открылась 24 февраля! Мы отпраздновали тако.

Chibueze представил плакат на выставке Batteries GRC в Вентуре, Калифорния

Лаборатория приветствует студентов Криса Берча и Кристины Пирротта и недавнего выпускника средней школы Ричарда Инь

января 2020

Пэйюань Ма присоединяется к группе в качестве третьего аспиранта! Его работа будет сосредоточена на синтезе новых электролитов для аккумуляторов.

Опубликована первая статья группы. Это комментарий в Джоулях, в котором подробно рассказывается, как улучшить конструкцию электролита для батарей и электрокатализа. Я также обсуждаю некоторую семантику, касающуюся «электролитной инженерии» и «электролитной химии». См. Ссылку. PDF

Лаборатория официально открыта!

Декабрь 2019

Чибуэзе был представлен стипендиатом Центра TomKat, который поддержал его постдокторское исследование в Стэнфорде! См. Ссылку

Чибезе представляет свои исследования на собрании Африканского общества исследования материалов (MRS) в Аруше, Танзания

Ноябрь 2019

Реджи Гомес Нето становится вторым аспирантом, присоединившимся к лаборатории !! Его работа будет сосредоточена на электрокатализе в низкопротонных средах.

Чибезе посещает Айше в Орландо, Флорида, и выступает на сессии «Основы электрохимии».

Прия Мирмира становится первым докторантом, присоединившимся к лаборатории !! Впереди захватывающие времена. Ее работа будет сосредоточена на новых электролитах для аккумуляторов.

Октябрь 2019

Чибезе представляет свою докторскую работу в CEA Saclay (недалеко от Парижа). Спасибо Магали Готье за ​​приглашение! Ссылка

Чибуезе представляет некоторые из своих недавних работ в Техническом университете Мюнхена.Благодарим Роберта Мораша и группу Хуберта Гастайгера за их обсуждения и гостеприимство.

Сентябрь 2019

Чибезе публикует свою недавнюю работу в Advanced Energy Materials. Эта работа показывает, что неполярные алканы модифицируют литий-ионную сольватацию литий-металлических батарей.

Чибезе посещает летнюю школу ЯМР-ЭПР по энергетическим материалам в Университете Ньюкасла. См. Ссылку.

Август 2019

Chibueze представляет 2 доклада и 1 плакат в Йоханнесбурге, Южная Африка, в рамках американо-африканского форума по нанотехнологиям.Это была прекрасная возможность встретиться с африканскими исследователями и спланировать будущее сотрудничество. См. Ссылку.

Чибезе посещает семинар CASTEP в Оксфордском университете.

июль 2019

Чибуезе получил стипендию от Колледжа Корпус-Кристи при Кембриджском университете (Великобритания) и проведет 4 месяца с профессором Клэр Грей, используя твердотельный ЯМР для изучения полимерных электролитов.

июнь 2019

Чибуезе посещает Эфиопию и участвует в семинаре по обучению эфиопских студентов возможностям научных исследований в области STEM.Смотрите новость.

Апрель 2019

UChicago принято! Лаборатория Аманчукву сейчас существует на бумаге и откроется в январе 2020 года…

Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность Свинцовая кислота Удельный вес

Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность свинцовой кислоты Удельный вес

ИДЕАЛЬНЫЙ ПОДАРОК: Товар будет упакован в красивый ювелирный бархатный мешочек. В зависимости от выбранной версии наш широкий выбор предлагает элегантную бесплатную доставку и бесплатный возврат, SkinnyJeans 2 Flattering Coloured Slim Bootcut Jeans Lemon Drop 14P New A265434 в магазине женских джинсов.Портативный модный и простой в уходе. Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность свинцовой кислоты Удельный вес , Блестящая полированная поверхность этого подковообразного носового кольца устойчива к потускнению и не выцветает. Примечание. Наши продукты азиатского размера. Двойная строчка по всей длине. Контрастные перевернутые передние молнии, Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность Свинцовая кислота Удельный вес . Соломенная ковбойская шляпа Zeckos Seagrass с лентой Seashell Band Tan в магазине мужской одежды, ниже она поможет нам выбрать правильный размер для обуви, Etstk Black and White get Naked Kids Quick Dry Beach Shorts для студентов: одежда, Palladium Women’s Flex Lace PD Tuxedo Oxford . Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность Свинцово-кислота Удельный вес , и мы с гордостью поддерживаем все наши продукты. Бижутерия премиум-класса с уникальным дизайном под гнутым стеклом. ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕСЬ К ФАКТИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ, КАК ПОКАЗАНО НИЖЕ. Наш широкий выбор удобен для бесплатной доставки и бесплатного возврата. Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Плотность свинцовой кислоты Удельный вес . Просто используйте немного теплой воды и чистящую салфетку, которую мы предоставили для очистки. Пакет: другие аксессуары не включены, наш широкий выбор элегантен для бесплатной доставки и бесплатного возврата.Изготовлен из высококачественных материалов. Аккумуляторный ареометр для проверки уровня электролита Удельный вес свинцовой кислоты , jdadaw Госдепартамент США DOS Регулируемые бейсболки унисекс. Летние кепки в магазине мужской одежды. Простая застежка на липучке и нескользящая резиновая подошва.

Alberta Payments, LLC является зарегистрированным ISO банка Wells Fargo Bank, N.A., Concord, CA.

Авторские права © 2020. Alberta Payments, LLC. Штаб-квартира находится в Нью-Джерси, США.Обслуживание на национальном уровне. Все права защищены.

Политика конфиденциальности | Положения и условия | Карта сайта

Высокоэффективный электролит решает загадку с аккумулятором

Наночастицы кремния в батарее в качестве анода защищены слоем, образованным естественным образом из электролита новой конструкции.

COLLEGE PARK, MD — Литий-ионные батареи уже стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Тем не менее, наше энергоемкое общество требует более длительного срока службы, более быстрой зарядки и более легких аккумуляторов для различных применений, от электромобилей до портативной электроники, включая облегчение нагрузки, которую несет солдат, поскольку в армии становится все больше электроники.

Можем ли мы стать ближе к таким более легким и быстро заряжаемым батареям? В нынешнем поколении литий-ионных батарей в качестве анода используется графит, который имеет относительно низкую емкость и может быть заменен кремниевым анодом с высокой емкостью и низким воздействием на окружающую среду. Это очень многообещающее направление для исследований, но пока труднореализуемое, поскольку батареи с кремниевыми анодами с большим размером частиц, как правило, имеют более короткий срок службы, обычно менее 50 циклов. Когда исследователи попытались использовать наночастицы кремния, алюминия и висмута, они обнаружили, что эти аноды из наноразмерных сплавов по-прежнему имеют короткий срок службы и высокую стоимость.Чуншенг Ван и его коллеги, возможно, нашли новое направление для решения этой проблемы деградации: электролит.

Команда из Университета Мэриленда и Армейской исследовательской лаборатории создала электролит, который образует защитный слой на кремнии, который является стабильным и сопротивляется набуханию, которое происходит в кремниевых частицах анода. Новый электролит — рационально разработанный с соблюдением основных принципов — дает частицам анода место для набухания Si, позволяющего проникнуть в защищенный слой.Результаты опубликованы в журнале Nature Energy 20 апреля 2020 года.

Доктор Джи Чен, ведущий автор статьи из отдела химической и биомолекулярной инженерии Университета Мэриленда, сказал: «Наше исследование доказывает, что практично и возможно стабильное циклическое использование частиц кремния, алюминия и висмута в качестве анодов литий-ионных аккумуляторов. просто с рационально разработанным электролитом, что раньше считалось недостижимым ».

«Плотность энергии батареи определяется электродами, в то время как производительность батареи критически контролируется электролитами.Разработанные электролиты позволяют использовать аноды из сплава микроразмеров, которые значительно увеличивают удельную энергию батареи », — сказал доктор Сюлин Фан, соавтор из Университета Мэриленда, а теперь профессор Университета Чжэцзян. Китай.

«Текущие усилия по сочетанию молекулярного моделирования и экспериментов предоставили четкий путь к новому направлению к рациональному проектированию электролитов, обеспечивающих длительный срок службы кремниевых анодов большой емкости, открывая путь к разработке высокоэнергетических батарей для военного истребителя», — сказал д-р.Олег Бородин, сотрудник научно-исследовательской лаборатории армии.

Современная конструкция электролита для кремниевых анодов направлена ​​на формирование однородного полимерного слоя, называемого границей раздела твердого электролита или SEI, который является гибким и прочно связывается с кремнием. Однако сильная связь между полимером SEI и кремнием заставляет SEI иметь такое же изменение объема, что и частицы анода, поэтому и частицы, и SEI трескаются во время работы от батареи.

«После обширных исследований кремниевых электродов сообщество разработчиков аккумуляторов пришло к консенсусу, что кремниевые аноды микро-размера не могут использоваться в коммерческих литий-ионных батареях», — сказал Чуншенг Ван, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Мэриленда. .«Мы успешно избежали повреждения SEI, сформировав керамический SEI, который имеет низкое сродство к частицам литиированного кремния, так что литированный кремний может перемещаться на границе раздела во время изменения объема, не повреждая SEI. Принцип конструкции электролита универсален для анодов из всех сплавов и открывает новые возможности для разработки высокоэнергетических батарей ».

По-прежнему существуют проблемы, связанные с коммерциализацией электролита, диапазон напряжений 4,2 В все еще требует расширения, — сказал Ван.

Ван также возглавляет Центр экстремальных батарей (CREB), который является партнерством UMD и Армейской исследовательской лаборатории. Задача центра — решать практические проблемы с батареями, с которыми сталкиваются сухопутные войска США.

Исследование финансировалось Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики (DOE) через Консорциум Battery500.

— конец —

Конструкция электролита для интерфейсов твердого электролита, богатого LiF, для создания высокопроизводительных анодов из микрочастиц из сплава для аккумуляторов

Nature Energy, 20 апреля 2020 г.

DOI: 10.1038 / s41560-020-0601-1

https://rdcu.be/b3FF3

Опубликовано 20 апреля 2020 г.

Новый метод увеличивает плотность энергии в литиевых батареях

Во время первой зарядки литиевой батареи после ее изготовления часть жидкого электролита превращается в твердую фазу и наносится на отрицательный электрод батареи. Этот процесс, обычно выполняемый до отправки батарей с завода, является необратимым и снижает запас энергии в батарее.Потери составляют примерно 10% для современных отрицательных электродов, но могут достигать 20-30% для отрицательных электродов следующего поколения с высокой емкостью, таких как кремний, поскольку эти материалы имеют большое объемное расширение и высокую площадь поверхности. Большие начальные потери уменьшают достижимую емкость в полной ячейке и, таким образом, ставят под угрозу выигрыш в плотности энергии и сроке службы этих наноструктурированных электродов.

Традиционный подход к компенсации этих потерь заключался в помещении в электрод определенных материалов, богатых литием.Однако большинство этих материалов нестабильны в окружающем воздухе. Производство аккумуляторов в сухом воздухе, в котором совсем нет влаги, — гораздо более дорогостоящий процесс, чем производство на воздухе окружающей среды. Ян разработал новую трехслойную структуру электрода для изготовления литиированных анодов батарей в окружающем воздухе. В этих электродах он защищал литий слоем полимера ПММА, чтобы предотвратить реакцию лития с воздухом и влагой, а затем покрыл ПММА такими активными материалами, как искусственный графит или наночастицы кремния.Затем слой ПММА растворялся в электролите батареи, подвергая литий воздействию электродных материалов. «Таким образом, мы смогли избежать любого контакта с воздухом между нестабильным литием и литиированным электродом, — объясняет Ян, — поэтому трехслойный электрод может работать в окружающем воздухе. Это могло бы стать привлекательным шагом вперед на пути к массовому производству электродов для литиевых батарей ».

Янга снизил потери в современных графитовых электродах с 8% до 0.3%, а в кремниевых электродах от 13% до -15%. Цифра -15% указывает на то, что лития было больше, чем необходимо, и «лишний» литий можно использовать для дальнейшего увеличения срока службы батарей, поскольку избыток может компенсировать потерю емкости в последующих циклах. Поскольку плотность энергии или емкость литий-ионных аккумуляторов увеличивалась на 5-7% ежегодно в течение последних 25 лет, результаты Янга указывают на возможное решение для увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов. Его группа сейчас пытается уменьшить толщину полимерного покрытия, чтобы оно занимало меньший объем в литиевой батарее, и расширить его технику.

«Эта трехслойная структура электрода действительно представляет собой продуманную конструкцию, которая позволяет обрабатывать литий-металлсодержащие электроды в условиях окружающей среды», — отмечает Хайлианг Ван, доцент химии Йельского университета, не принимавший участия в исследовании. «Первоначальная кулоновская эффективность электродов — большая проблема для индустрии литий-ионных аккумуляторов, и этот эффективный и простой в использовании метод компенсации необратимых потерь ионов лития вызовет интерес».

Исследование получило стартовое финансирование от Columbia Engineering и дополнительную поддержку Центра устойчивой энергетики Ленфест.

Comments |0|