Приготовление электролита для аккумуляторов


Приготовление электролита для аккумуляторов своими руками

В настоящее время выбор аккумуляторных батарей огромен — в продаже можно найти уже готовые к использованию источники питания, а также сухозаряженные батареи, которые требуют осуществить приготовление электролита и его заливку до начала эксплуатации. Дальнейшее обслуживание аккумуляторов многие часто осуществляют в сервисах. По разным причинам может возникнуть необходимость самостоятельно приготовить раствор. Чтобы это мероприятие увенчалось успехом, следует знать, как сделать электролит в домашних условиях.

Что такое электролит?

Электролит — электропроводящий раствор, содержащий в своём составе дистиллированную воду и серную кислоту, едкий калий или натрий в зависимости от типа источника питания.

Концентрация серной кислоты в АКБ

Этот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе — около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ.

Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая — наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано — продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ.

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Несмотря на то что принцип работы раствора одинаков для разных источников питания, следует знать о некоторых различиях составов. В зависимости от состава принято выделять щелочной и кислотный электролиты.

Щелочные АКБ

Этот вид источников питания характеризуется наличием гидроокиси никеля, окиси бария и графита. Электролит в этом виде аккумуляторов представляет собой 20% раствор едкого калия. Традиционно используется добавка моногидрата лития, которая позволяет продлить срок эксплуатации АКБ.

Щелочные источники питания отличаются отсутствием взаимодействия калийного раствора с веществами, образуемыми во время работы аккумулятора, что способствует аксимальному уменьшению расхода.

Кислотные АКБ

Этот вид источников питания является одним из самых традиционных, поэтому и раствор в них знаком многим — смесь дистиллированной воды и серного раствора. Концентрат электролита для свинцово-кислотных аккумуляторов дешёво стоит и характеризуется способностью проводить ток большой величины. Плотность жидкости должна соответствовать климатическим показателям.

Таблица 1. Рекомендуемая плотность электролита

Другие виды АКБ: можно ли приготовить электролит для них самостоятельно?

Отдельно хотелось бы обратить внимание на современные свинцово-кислотные источники питания — гелевые и AGM. Они также могут быть заправлены собственноручно приготовленным раствором, который в них находится в специфической форме — в виде геля или внутри сепараторов. Для заправки гелевых аккумуляторов понадобится ещё один химический компонент — силикагель, который загустит кислотный раствор.

Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторы

В отличие от свинцовых источников питания, кадмиево- и железоникелевые заливаются щелочным растовром, который является смесью дистиллированной воды и едкого калия или натрия. Гидроксид лития, входящий в состав этого раствора для определённых температурных режимов, позволяет увеличить срок службы АКБ.

Таблица 2. Состав и плотность электролита для кадмиево- и железоникелевых и аккумуляторов.

Железоникелевые источники питания рекомендуется эксплуатировать в тех же условиях, что и кадмиево-никелевые. Однако стоит отметить, что они более восприимчивы к низким температурам. Поэтому их следует использовать до минус 20 градусов.

Как правильно приготовить электролит в домашних условиях: техника безопасности

Приготовление раствора — работа с кислотами и щелочами, поэтому соблюдение мер предосторожности необходимо для самых опытных людей. Перед началом действия подготовьте средства защиты:

  • резиновые перчатки
  • одежду и фартук, устойчивый химическим веществам;
  • защитные очки;
  • нашатырный спирт, кальцинированную соду или борный раствор, чтобы нейтрализовать кислоту и щёлочь.

 Оборудование

Для приготовления аккумуляторного электролита помимо самого источника питания потребуются следующие предметы:

  • ёмкость и палочка, устойчивые к воздействию кислот и щелочей;
  • дистиллированная вода;
  • инструменты для измерения уровня, плотности и температуры раствора;
  • аккумуляторная серная жидкость — для кислотной АКБ, твёрдые или жидкие щелочи, литий — для соответствующих видов АКБ, силикагель — для гелевых аккумуляторов.

 Последовательность процесса: делаем электролит для кислотно-свинцового источника питания

Перед началом работ ознакомьтесь с информацией, приведённой в таблице 3. Она позволит выбрать необходимый объем жидкостей. В аккумуляторах залито от 2,6 до 3,7 литра кислотного раствора. Мы рекомендуем разводить примерно 4л электролита.

Таблица 3. Пропорции воды и серной кислоты.

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

Таблица 4. Плотность электролита для разных климатов.

Концентрация кислотного раствора должна соотноситься с минимальной температурой, при которой эксплуатируется аккумулятор. Если жидкость получилась слишком концентрированной, её необходимо разбавить дистиллированной водой.

Смотрите видео, как измерить плотность электролита.

Внимание! Вливать воду в кислоту нельзя! В результате этой химической реакции может возникнуть закипание состава, что приведёт к его расплескиванию и возможности получить кислотные ожоги!

Обращаем ваше внимание, что во время смешивания компонентов выделяется тепло. В подготовленный аккумулятор следует заливать остывший раствор.

Способ развести электролит для щелочного источника питания

Плотность и количество электролита в таких аккумуляторах указана в инструкции по эксплуатации источника питания или на сайте компании-производителя.

Необходимая плотность раствора

Количество твёрдой щелочи равняется количеству электролита, разделенному на

1,17–1,19 г/см³

5

1,19–1,21 г/см³

3

1,25–1,27 г/см³

2

  • Влейте в посуду дистиллированную воду.
  • Добавьте щелочь.
  • Смешайте раствор, герметично его закройте и дайте настояться в течение 6 часов.
  • По истечении времени слейте образовавшийся светлый раствор — электролит готов.

При появлении осадка следует его перемешивать. Если к концу отстаивания он остаётся, слейте электролит так, чтобы осадок не попал в аккумулятор — это приведёт к уменьшению срока его эксплуатации.

Внимание! Во время работ температура щелочного раствора не должна превышать 25 градусов по Цельсию. Если жидкость чрезмерно нагревается, охладите её.

После приведения раствора к комнатной температуре и его заливке в аккумулятор, источник питания необходимо полностью зарядить током, составляющим 10% от ёмкости АКБ (60Ач — 6А).

Как видите, приготовление раствора электролита не такое сложное дело. Главное, следует чётко определиться с необходимым количеством ингредиентов и помнить о безопасности. Вы пробовали развести электролит своими руками? Поделитесь опытом с нашими читателями в комментариях.

Что такое электролит для аккумуляторов и как его приготовить?

Электролит – одна из основных составляющих аккумуляторных батарей, которые дают возможность запуска автомобиля. Он бывает нескольких видов, различающихся по своему составу. Своевременный контроль за количеством и качеством электролита в аккумуляторе позволит избежать преждевременный выход аккумулятора из строя и сэкономить на покупке нового устройства.

Содержание статьи

Виды, состав и особенности

На данный момент различают три вида электролитов для аккумуляторов, для щелочных аккумуляторов — щелочной, а для кислотных — кислотный, но так же выделяют и корректирующий электролит, необходимый при обслуживании батарей.

Как определить кислотный аккумулятор или щелочной? Проще всего это сделать по маркировке корпуса и по материалу, из которого он сделан. Корпус кислотных АКБ всегда изготавливается из специального пластика, тогда как щелочные батареи могут быть сделаны из металла. Так же можно определить протестировав каплю электролита из аккумулятора: кислотный электролит вступит в реакцию с содой или мелом.

Кислотный

Представляет собой смесь серной кислоты, составляющей тридцать пять процентов всего состава, и дистиллированной воды, которая занимает оставшиеся шестьдесят пять. Данный состав в аккумуляторе находится в емкости со свинцовыми пластинами, при контакте этих элементов и происходит выработка тока.

Преимущества кислотного электролита:

  • Высокий уровень КПД
  • Слабая потеря заряда при бездействии
  • Выдача высокого стартового тока
  • Невысокая стоимость

Недостатки:

  • Чувствительность к перепадам температур
  • Неэкологичность
  • Необходимость регулярного контроля плотности состава

Следует отметить, что кислотный электролит используется в большинстве моделей аккумуляторных батарей для автомобилей, так как только он способен давать достаточное количество тока для запуска двигателя. При этом аккумуляторы, изготовленные с использованием данного раствора, делятся на две группы:

  • Обслуживаемые
  • Необслуживаемые

Первый вид обеспечивает легкий доступ к содержимому банок. В них можно замерять плотность электролита, при необходимости заливать дистиллированную воду и электролит, просто открутив крышки с банок.

В случае с необслуживаемыми моделями провести подобные действия также возможно, однако для этого нужно самостоятельно вскрыть устройство, провести нужные действия, а затем герметично их закрыть. В подобных случаях могут быть использованы дрель и сварочный аппарат.

Проводить замену электролита в необслуживаемых моделях стоит только в тех случаях, когда их гарантийный срок истек. Часто это производится исключительно для получения опыта проведения подобных операций.

Щелочной

Щелочной электролит состоит из гидроокиси калия, натрия, лития или всех этих составляющих в комплексе, разведенных в воде.

К достоинствам данного вида относятся:

  • Длительный период службы
  • Способность сохранять свойства при значительных перепадах температуры
  • Гораздо меньшее выделение вредных газов в атмосферу
  • Способность выдерживать встряски
  • Неприхотливость в обслуживании

Недостатки:

  • Меньшая величина электродвижущей силы по сравнению с кислотными
  • Отсутствие способности подачи стартового тока для запуска двигателя
  • Более высокая стоимость

Несмотря на долгий срок службы, неприхотливость и другие преимущества применение данного вида электролита в автомобильной промышленности ограничено. Виной тому неспособность выработки достаточного уровня стартового тока, необходимого для запуска двигателя. К минусам также относятся их внушительные габариты.

Однако устройства на щелочном электролите успешно применяются в обеспечении током тяговых и локомотивных составов.

Важно! Перед осуществлением замены следует убедиться, что аккумулятор именно щелочной. В противном случае АКБ можно полностью вывести из строя.

Корректирующий

Данный электролит является специальным составом с высоким содержанием активных веществ, используемый для повышения плотности электролита аккумулятора. Он предназначен для повышения концентрации активных веществ в батарее. 

В продаже можно встретить следующие виды корректирующего электролита:

  • Твердый калиево-литиевый
  • Жидкий калиево-литиевый с различной плотностью
  • Жидкий кислотный

Корректирующий электролит можно изготовить самостоятельно, имея под рукой необходимые для этого составы, однако зачастую его проще купить, так как стоимость его более чем доступна.

Как пользоваться корректирующим электролитом:

  • Удалить из банок немного электролита
  • Долить в них такое же количество корректирующей жидкости
  • Установить АКБ на заряд номинальным током для запуска процесса смешивания полученного состава на полчаса
  • Оставить батарею на остывание на пару часов
  • Произвести замер плотности и при необходимости отрегулировать его снова

При повторной коррекции количество заменяемого электролита следует уменьшить.

Как приготовить самостоятельно

Перед тем, как самостоятельно заменить электролит для аккумулятора, необходимо принять соответствующие меры безопасности и приготовить предметы индивидуальной защиты:

  • Перчатки
  • Фартук
  • Защитные очки
  • Раствор соды на случай попадания средства на кожу или предметы одежды
  • Уксус или лимонную кислоту – для нейтрализации щелочи

Проводить действия следует в хорошо проветриваемом помещении с температурой воздуха не выше +25 C°. Следует заранее знать, какой объем готового электролита потребуется для заполнения батарей. В среднем, в современных АКБ количество раствора составляет от 2,6 до 3,7 литра. Поэтому стоит сразу ориентироваться на максимальное количество. За основу можно взять 4 литра конечного раствора.

Для приготовления электролита необходимо заранее приготовить следующие предметы:

  • Посуду достаточной емкости, изготовленную из материала, устойчивого к воздействию кислоты и щелочи
  • Небольшую палочку для перемешивания электролита
  • Инструменты для проведения замеров плотности, температуры и уровня раствора
  • Для кислотного электролита – серную жидкость, для щелочного – щелочь в твердом или жидком виде, литий или силикагель

Важно! Все используемые материалы должны быть химически нейтральными для исключения возникновения ненужных реакций при их соприкосновении. В качестве емкости вполне подойдут обычные стеклянные банки.

Процесс приготовления щелочного электролита

Ингредиенты для приготовления данного состава могут быть как в жидком виде, так и в твердом. Если с первым все понятно, то перед тем как залить, щелочной электролит из твердого вещества потребуется развести в дистиллированной воде.

Требуемая плотность указывается на сайте производителя аккумулятора, также информацию можно найти в прилагаемой инструкции по эксплуатации. Твердый электролит берется пропорционально нужному количеству окончательного жидкого раствора и составляет:

  • 1/5 – для получения раствора плотностью 1,17-1,19 г/м³
  • 1/3 – для раствора плотностью 1,19-1,21 г/м³
  • 1/2 — для раствора плотностью 1,25-1,27 г/м³

Процесс приготовления состоит из следующих шагов:

  • Налить в посуду дистиллированную воду
  • Добавить нужное количество щелочи
  • Перемешать раствор
  • Плотно закрыть крышкой
  • Настаивать в течение 6 часов

После того, как процесс настаивания будет завершен, необходимо слить светлый раствор. Если часть состава выпадает в осадок, нужно его регулярно перемешивать. При заливке нужно следить, чтобы он остался на дне, не попав в аккумулятор, в противном случае это грозит выходом АКБ из строя.

Приготовление раствора для свинцовых аккумуляторов

Перед тем, как разбавить кислотный электролит, необходимо определить нужные пропорции. Они зависят от климатических условий, в которых планируется эксплуатация устройства.

Для получения электролита плотностью 1,28 г/м³, что приемлемо для средних климатических условий, потребуется в один литр дистиллированной воды влить 0,36 л серной кислоты. Для жарких регионов количество серной кислоты уменьшается до 0,33 л на то же количество воды.

Как разводить аккумуляторную кислоту:

  • Налить в подготовленную емкость дистиллированную воду
  • Аккуратно тонкой струйкой влить в нее кислоту
  • Измерить плотность полученного раствора
  • Оставить раствор настаиваться на 12 часов

Важно! Нельзя вливать воду в кислоту! Правильно — вливать кислоту в воду. Не следует торопиться, вливая кислоту, давайте возможность ей постепенно раствориться в воде.

Инструкция по замене

Замена электролита производится в следующих случаях:

  • Электролит в банках изменил цвет, стал мутным. Причиной тому может быть использование не дистиллированной воды для добавки, а обычно. Она может содержать примеси, вступающие в химическую реакцию с электролитом и образовывая твердые соединения, выпадающие в осадок
  • После зарядки аккумулятора невозможно добиться нужной плотности
  • Электролит вытек по неосторожности
  • Новый аккумулятор быстро разряжается. Причиной тому может быть замерзание раствора

Замена электролита, независимо от того, является он щелочным или кислотным, производится в несколько шагов:

  • Демонтаж аккумулятора из транспортного средства
  • Очистка АКБ от загрязнений
  • Выкачивание имеющейся жидкости с помощью груши или шприца
  • Промывка банок дистиллированной водой
  • Заливка электролита с помощью груши или аналогичных приспособлений

Уровень заливки определяется метками внутри банок. Если они отсутствуют, нужно руководствоваться правилом – электролит должен быть на уровне выше пластин на 5-7 миллиметров. При этом от его уровня до крышек банок должно оставаться не менее двух сантиметров.

Очень важно при сливе электролита не наклонять его в сторону и тем более не переворачивать. На дне сосудов могут оказаться твердые частицы, которые застрянут в пластинах, полностью выведя их из строя. Допускается легкое покачивание воды из стороны в сторону при промывании, такие же действия можно производить после заливки электролита в аккумулятор.

После этого АКБ устанавливается на зарядку, после чего следует проверить получившуюся плотность. Замеры должны производиться не арене, чем через пару часов после снятия устройства с зарядки, так как существует риск получить завышенные показания. Если плотность недостаточно высокая или, напротив, имеет излишние значения, ее следует отрегулировать добавлением кислоты, щелочи или дистиллированной воды.

Полезное видео

Видео инструкция о замене электролита

Заключение

Независимо от типа электролита, используемого в эксплуатируемой АКБ, можно самостоятельно произвести его полную замену, проверку плотности и других показателей. Однако стоит помнить о технике безопасности, так как электролит – опасный химический состав, способный значительно повредить кожные покровы и глаза.

 

Как приготовить электролит

Электролит можно приготовить только из дистиллированной воды и аккумуляторной серной кислоты.

Инструменты и материалы:

  • электролит
  • аккумуляторная батарея
  • эбонитовая палочка
  • сосуд, устойчивый к действие серной кислоты (керамический, эбонитовый, свинцовый) емкостью около 5 л.

Процесс:

1. Возьмите емкость, устойчивую к действию серной кислоты, залейте туда дистиллированную воду.
2. Затем в заполненную дистиллированной водой емкость, маленькими порциями влейте серную кислоту, помешивая эбонитовой палочкой.
3. Ни в коем случае не вливайте воду в серную кислоту, т.к. электролит будет разбрызгиваться с выделение большого количества теп­ла и в результате чего вы можете получить серьезные ожоги.
4. Электролит готовится исходя из климатических условий местности. Для районов с умеренным климатом плотность электролиты должна быть — 1,28 г/см, т.е. для его изготовления вам нужно смешать компоненты в пропорции 0,36 л серной кислоты на 1 л дистиллированной воды.
5. В теплых районах плотность электролита должна составлять 1,26 г/см, для подготовки берут 0,33 л серной кислоты и 1 литр дистиллированной воды.
6. Готовый электролит оставьте на 15–20 часов в закрытой емкости для его остывания, и чтобы произошло выпадение осадка на дно емкости.

Змена электролита в аккумуляторе и как приготовить пропорцию

Электролит является химическим раствором, и состоит из серной кислоты и дистиллированной воды. Состав способствует протеканию химических реакций между положительно и отрицательно заряженными свинцовыми пластинами в аккумуляторной батарее. При нормальных условиях эксплуатации АКБ требуется проводить только контроль уровня электролита и оценивать его плотность (около 1,27 г/см3).

В случае отдельных сбоев – понижение уровня, выкипание, несвоевременное обслуживание возможно изменение уровня и состояния химического раствора. Это значительно снижает срок эффективного использования АКБ, приводит к возникновению нештатных ситуаций.

Когда нужно доливать электролит в аккумулятор и как это делается

Следует учитывать, что замена электролита в АКБ не является частым процессом. В основном пользователи ограничиваются контролем уровня и состояния жидкости. Для понимания причин снижения плотности раствора следует вспомнить принцип работы электрохимической машины.

В процессе эксплуатации АКБ наиболее частой неисправностью является потеря электролитом плотности. После передачи батареей части энергии при запуске двигателя, питания других потребителей происходит последующая подзарядка. Ток поступает от генератора, или допустимо использовать внешний источник энергии. В случае недостаточного заряда возникает такой процесс, как сульфатация пластин. При разряде АКБ оксид свинца образуется в ускоренном режиме. В результате необходимые вещества изымаются из окружающего вещества, с учетом того, из чего состоит электролит для аккумуляторов. Как следствие – его плотность понижается.

Любой владелец авто без труда в состоянии при помощи ареометра проверить плотность раствора. Процесс намного более простой, чем замена электролита. При пониженном значении следует соотношение кислоты и воды за счет добавления раствора с начальным более высоким значением.

Для корректной оценки измерение плотности проводят на начально заряженной батарее. Возможны два варианта развития событий:

  1. Плотность находится в допустимых значениях – 1,25-1,27 г/см3. При малом уровне в отдельных банках следует только доливать дистиллированную воду в батарею.
  2. Плотность пониженная – значение от 1,20-1,25 г/см3 и ниже. Добавляют раствор с более высокой концентрацией (около 1,34 единиц).

Для повышения плотности применяют принцип замещения. Из банки с низкой плотностью грушей откачивают раствор из области над поверхностью пластин. На освободившееся место доливают раствор большей плотностью. Проводят последующий замер показателя плотности после отстоя источника тока в течение нескольких часов. После доливки уровень жидкости должен быть не выше меток, а если они отсутствуют – превышать на 5–7 мм верхнюю кромку свинцовых пластин.

Как поменять электролит в аккумуляторе автомобиля и когда это нужно

При контрольном осмотре могут быть обнаружены признаки, указывающие на то, что потребуется полная замена электролита:

1. Замутнение раствора, частичное изменение цвета. Для оценки состояния жидкости следует часть ее извлечь из каждой секции.
2. После частичной замены не удается добиться нужной плотности.
3. Раствор подвергался полной заморозке. К примеру, при плотности около 1,10 г/см3 (глубокий разряд) заморозка произойдет при 7–8 градусах мороза.

Кислотный состав нормальной плотности выдержит отрицательную температуру на уровне ниже -54 °С.

Полная замена электролита в аккумуляторе начинается с извлечения прежнего раствора. Ни в коем случае не следует сливать жидкость из банок путем наклона батареи. Стоит помнить, из чего состоит АКБ. Свинцовый осадок со дна с легкостью закоротит разно полярные пластины, попав между ними.

До начала замены электролита в автомобильном аккумуляторе следует приготовить подручные инструменты: емкость для старой жидкости, воронку, приспособления для откачки жидкости.

Поменять электролит легче, постепенно отсасывая грушей или шприцом прежний раствор из каждой секции. Предварительно корпус аккумулятора очищают от загрязнений. После откачки для замены электролита в АКБ выполняют последовательные действия:

  • проводят промывку внутренней полости, заливая дистиллированную воду до необходимого уровня;
  • заливают свежий раствор плотностью 1,27 единиц.

Для обретения второй жизни заменить электролит в аккумуляторе автомобиля недостаточно. Потребуется зарядка устройства с соблюдением режима.

После замены электролита сколько нужно заряжать аккумулятор

Прежде чем заряжать аккумулятор после замены электролита, дайте отстояться АКБ несколько часов. Разрешено покачать корпус с целью удаления пузырьков воздуха.
Режим зарядки АКБ предполагает использование малых зарядных токов – 0,1А. Процесс проводят по циклу – заряд-разряд, контролируя плотность. Не следует допускать излишнего кипячения раствора с учетом возможной потери концентрации воды.

При обнаружении излишней сульфатации свинцовых пластин допускается использовать присадку для растворения налета. На качество нового раствора этот процесс не повлияет. Время полного растворения оксида составляет около 2 суток.

Окончательный замер плотности и степени зарядки проводится не ранее чем через два часа после отключения батареи от зарядного устройства. При контроле тестером на полную зарядку укажет напряжение на клеммах на уровне 14–15 В. Но процесс следует продолжить в течение еще двух часов, чтобы убедиться на стабильность показателя плотности.

Как приготовить электролит для аккумулятора

Если с вопросом как заменить электролит в аккумуляторе все становится ясно, то остается приготовить химический раствор. На сегодняшний день приготовление электролита не является острой необходимостью. Кислотный состав плотностью 1,27 г/см3 доступен в свободной продаже.

В зависимости от размеров и электрической емкости батареи будет отличаться объем приготавливаемой жидкости. Для большинства легковых моделей не понадобится жидкости более 2,6-3,7 литра. Стоит заранее высчитать объем необходимых ингредиентов с учетом конечного объема с запасом — около 4 литров.

Теоретически, приготовление электролита для аккумуляторов плотностью 1,28 единиц включает в себя следующие пропорции:

  • дистиллированная вода – 1 л;
  •  серная кислота – 0,33 л.

При смешивании важно помнить, как правильно вливать компоненты – в воду льют кислоту. Перемешивать не нужно, при постепенном добавлении процесс успешно протекает самостоятельно. По окончании приготовления раствора оставляют его на 12 часов, по истечении которых проводят замер плотности.

В случае самостоятельного приготовления следует учитывать, что серная кислота должна иметь отличную степень чистоты, что требуется стандартом. Допустимое содержание примесей – не более 7%.

Использование h3SO4 неизвестного происхождения не позволит заменить электролит в аккумуляторе автомобиля с успехом.
В случае использования щелочного аккумулятора процесс замены рабочей среды несколько отличается. Для приготовления щелочного электролита используют готовый сухой щелочной электролит – обычно Натрий-Литиевый. Этот состав смешивают в нужной пропорции с дистиллированной водой.

К примеру, для традиционной концентрации 1,27 г/см3 используют соотношение сухая смесь/готовый раствор как 1 к 2 частям. Более подробно следует прочитать инструкцию к смеси, а также изучить рекомендации производителя отдельной модели источника тока.

Следует внимательно отнестись к утилизации старого состава. Не экологично сливать его просто в канализацию или землю. Обратитесь в специальные службы по сбору кислоты.Проведенная работа не потребует значительных финансовых и временных затрат. В ответ владелец авто получит надежный запуск двигателя в любой сезон года.

Видео про замену электролита в аккумуляторе


Приготовление электролита | Аккумуляторные батареи

Страница 14 из 26

4.3. Приготовление электролита для свинцовых аккумуляторов

Электролит для свинцовых аккумуляторов приготовляется путем разбавления чистой серной кислоты чистой водой. Кислота продается обычно концентрированной, удельного веса от 1,835 до 1,840. При разбавлении концентрированной кислоты раствор сильно нагревается. Во избежание опасности для лица, производящего смешивание, всегда необходимо наливать кислоту в воду, но не наоборот.
Хотя количество теплоты, развиваемой в обоих случаях, одно и то же, однако удельные теплоты воды и концентрированной кислоты совершенно различны. Струя воды, попадая в концентрированную кислоту, освобождает большое количество теплоты, которая благодаря низкой удельной теплоте кислоты вызывает сильное местное повышение температуры. Кислота, приливаемая к воде, не может вызвать столь же большого повышения температуры в силу того, что удельная теплота воды очень высока. Необходимо непрерывно перемешивать раствор все время, пока кислота подливается в воду, для того, чтобы помешать более тяжелой кислоте опуститься на дно сосуда, не смешавшись с водой.
Для смешивания и хранения небольших количеств электролита наиболее подходят сосуды фарфоровые, гончарные или стеклянные; но так как они легко дают трещины, то им следует предпочесть чаны, выложенные свинцом, особенно для более значительных количеств.
Никакие другие металлические сосуды, кроме свинцовых, непригодны.
После разбавления кислоты, до заливки ее в батарею, необходимо подождать, пока она остынет, для того чтобы избежать повреждений пластин и сепараторов.
Охлаждение можно ускорить, пользуясь струей сжатого воздуха, но воздух при этом должен быть чистым.
Избежать сильного повышения температуры при смешивании кислоты с водой можно, применяя вместо воды лед, приготовленный из дистиллированной воды. Понижение температуры происходит вследствие того, что скрытая теплота плавления льда приблизительно равна количеству теплоты, освобождающемуся при растворении серной кислоты. Лед, свободный от воды, можно прибавлять к кислоте непосредственно. Избыток поглощенной теплоты показывает, что раствор должен получить температуру ниже нуля, что и наблюдалось в действительности.
Чтобы облегчить приготовление электролитов любой требуемой концентрации, на рис. 4.1 приведены необходимые пропорции кислоты и воды. Аккумуляторные заводы обычно сообщают сведения о том, какой крепости  кислоту следует применять для каждой данной батареи.

Рис. 4.1. Приготовление электролита любого удельного веса из концентрированной кислоты удельного веса 1,835.
1- содержание серной кислоты, %; 2 – требующаяся добавка воды по объему; 3 – то же по весу.

4.4. Приготовление электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов

Для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов в качестве электролита служит раствор в дистиллированной воде едкого калия (КОН) или едкого натрия (NaOH).
В зависимости от температуры окружающего воздуха в аккумуляторах (табл. 4.1) применяется раствор соответствующей плотности (концентрации) основного компонента электролита в чистом виде или с добавкой едкого лития (LiOH).
Кадмиевоникелевые аккумуляторы рассчитаны на работу на холоде при температуре до – 40°С, причем при температурах +35...–   19°С с составным электролитом, а при более низких температурах, например, – 20...– 40°С с электролитом без добавки едкого лития.
При температурах – 20...– 40°С при отсутствии чистого едкого калия допускается как исключение применять составной электролит из едкого калия и едкого лития повышенной плотности, при этом емкость аккумулятора снижается на 10 – 15%. При отсутствии составного электролита из едкого калия и едкого лития при температуре – 19...+35°С можно воспользоваться составным электролитом из едкого натрия повышенной плотности 1,17 – 1,19 г/см3 с добавкой на 1 л раствора 20 г едкого лития, но при этом следует учесть, не гарантируется.

Таблица 4.1.
Рекомендуемые состав и плотность электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов при различной температуре окружающего воздуха

Температура воздуха, °С

Рекомендуемый состав электролита

Плотность, г/см3

– 19... +35

Составной раствор едкого калия с добавкой на  1 л   раствора   20 г едкого  лития  аккумуляторного    (моногидрата лития)

1,19 – 1,21

– 20... – 40

Раствор едкого калия

1,25 – 1,27

+10...+50
(в том числе тропики)

Раствор едкого  натрия с добавкой на 1  л раствора  15 – 20 г едкого  лития (моногидрата лития)

1,1 – 1,12

 

Не гарантируется также долговечность аккумуляторов при работе их с электролитом из раствора чистого едкого калия плотностью 1,19 – 1,21 г/см3, т. е. без добавки едкого лития при температуре –19... + 10°С. При работе при температуре + 10...+50°С с рекомендуемым составным электролитом плотностью 1,1–1,12 г/см3 (табл. 5.1) емкость аккумуляторов также снижается по сравнению с номинальной, а долговечность не гарантируется.
Железоникелевые аккумуляторы рассчитаны на работу в тех же условиях и с тем же электролитом, что и кадмиевоникелевые, но они более чувствительны к низким температурам, поэтому могут применяться при температурах не ниже –20° С.
В процессе эксплуатации температурные условия в зависимости от времени года резко изменяются, поэтому для более эффективного использования емкости аккумуляторов их следует заливать электролитом, по составу и плотности соответствующим этим условиям.
Кроме того, необходимо систематически контролировать количество электролита, т. е. следить за уровнем последнего и поддерживать его в установленных пределах.
В аккумуляторах, находящихся в эксплуатации, уровень электролита постепенно снижается вследствие испарения, поэтому его необходимо периодически измерять и при необходимости дополнять до нормы дистиллированной водой. Не реже чем через 10 циклов нужно проверять плотность электролита и также доводить ее до нормы добавлением раствора плотностью 1,41 г/см3 или дистиллированной воды.
Уровень электролита в аккумуляторах должен постоянно находиться выше края пластин не менее чем на 5 мм и не более чем на 12 мм.
Снижение уровня электролита ниже верхнего края пластин или сетки, а также повышение плотности электролита при положительных температурах окружающего воздуха снижают емкость и долговечность последних. Уровень электролита необходимо проверять и доводить до указанной нормы перед каждым зарядом. Он проверяется с помощью стеклянной трубки диаметром 5 – 6 мм с метками на высоте 5 и 12 мм от конца. Для установления уровня электролита в аккумуляторе надо конец трубки с метками ввести через заливное отверстие до упора в пластины или сетку, после чего другой конец трубки закрыть пальцем. Вынув трубку из аккумулятора по высоте столбика электролита в ней, определим уровень электролита над верхним краем пластин или сетки в аккумуляторе. Для снижения уровня электролита в аккумуляторе можно пользоваться пипеткой или резиновой грушей со стеклянным или пластмассовым наконечником длиной около 100 мм. Доливку электролита или дистиллированной воды в аккумуляторы можно производить с помощью пипетки, резиновой груши или кружки через стеклянную воронку, размеры которых подбирают в зависимости от вместимости аккумуляторов. Проверка плотности электролита производится при помощи сифонного ареометра.
Проверку плотности электролита необходимо производить по возможности перед каждым зарядом, в каждом аккумуляторе, хотя и допускается выборочный контроль в 2  – 3 аккумуляторах батареи. В крайнем случае проверка должна проводиться не реже чем через 10 циклов во всех аккумуляторах батареи.
Таким образом, электролит необходим не только для первой заливки аккумуляторов при формировке, но и для замены, поддержания плотности и уровня электролита в действующих аккумуляторах, поэтому его требуется приготовлять и всегда иметь запас.
Для приготовления электролита поставляются следующие исходные материалы:
а)         едкий калий аккумуляторный марки А (твердый) или марки В (жидкий) и едкий литий аккумуляторный;
б)         составная щелочь сорта А – готовая смесь едкого калия и едкого лития в  отношении едкий литий/едкий калий = 0,04...0,045;
в)         едкий натрий аккумуляторный (сода каустическая) сорта А и едкий литий аккумуляторный;
г)         составная щелочь сорта Б – готовая смесь едкого натрия и едкого лития в соотношении едкий литий/едкий натрий = 0,028...0,032.
Перед приготовлением электролита необходимо удостовериться, что имеющиеся в наличии химические 'компоненты соответствуют приведенным выше требованиям и ГОСТам. Хранить эти материалы необходимо в герметически закрытой таре. Данные материалы могут поставляться как в жидком, так и в твердом состоянии в виде гранул, чешуек, кусков или слитка.
Приготовление электролита следует начинать с определения потребности в нем согласно норме расхода на один аккумулятор при первой заливке, указанной в табл. 4.2.
Определив требуемое количество электролита, приготовим примерно 3/4 этого объема свежей дистиллированной воды. При отсутствии последней допускается применение дождевой воды, собранной с чистой поверхности, или воды, полученной при таянии снега, а также конденсата.

Таблица 4.2
Ориентировочная норма расхода электролита на один аккумулятор при первой заливке


Тип

Норма расхода электролита при первой заливке, л

Тип

Норма расхода электролита при первой заливке, л

АКН-2,25
КН-10
КН-22
ЖН-22
КН-45
ЖН-45

0,04
0,12
0,27
0,27
0,45
0,45

КН-60
ЖН-60
КН-100
ЖН-100
2КН-24
2ФКН-9-I
2ФКН-9-II

0,75
0,75
1,2
1,2
0,47
0,26

Примечание. При приготовлении электролита желательно норму увеличить на 10 – 15 % для создания резерва на отход и другие непредвиденные случаи.
В крайнем случае можно использовать любую сырую чистую питьевую воду  (кроме минеральной).
Затем, пользуясь данными табл. 5.3, определяем необходимое количество химических компонентов: едкого калия или едкого натрия, а также едкого лития для добавки. Расход дистиллированной воды на 1 кг твердой и на 1 л жидкой щелочи для приготовления электролита необходимой плотности приведен в табл. 4.3.

 

Таблица 4.3
Расход дистиллированной воды, необходимой для приготовления электролита для кадмиевоникелевых и железоникелевых аккумуляторов

Щелочь

Плотность, г/смз3

Количество воды, л

на 1 кг     твердой щелочи

на 1 кг     жидкой щелочи плотностью 1,41 г/см3

Калиевая или готовая  составная, т. е. с добавкой едкого лития

Калиево-литиевая

Натриевая   или    готовая составная натриево-литиевая

 

1,19 – 1,21

1,25 –  1,27

 

1,17– 1,19

 

3

2

 

5

 

1

0,55

 

1,5

 

Для определения массы твердых щелочей, необходимой по норме, приведенной в табл. 19, достаточно разделить:
на три требуемое количество воды, если необходимо приготовить калиевый или составной калиево-литиевый раствор плотностью 1,19 – 1,21 г/см3;
на два, если необходимо приготовить калиевый электролит для работы при температуре
– 20...– 40° С или составной калиево-литиевый плотностью 1,25 –1,27 г/см3;
на пять, если необходимо приготовить натриевый или составной натриево-литиевый электролит плотностью 1,17 – 1,19 г/см3.
Если составная калиево-литиевая или натриево-литиевая щелочь отсутствуют, а имеется едкий калий, едкий натрий и едкий литий, то расчет потребности в твердых щелочах производится по тому же принципу, как указано выше. Следует иметь в виду, что в частном, полученном в результате деления, учитывается и масса едкого лития.

кислотный, щелочной, корректирующий, состав и пропорции, как правильно приготовить и залить

Электролит – одна из основных составляющих аккумуляторных батарей, которые дают возможность запуска автомобиля. Он бывает нескольких видов, различающихся по своему составу. Своевременный контроль за количеством и качеством электролита в аккумуляторе позволит избежать преждевременный выход аккумулятора из строя и сэкономить на покупке нового устройства.

Виды, состав и особенности

На данный момент различают три вида электролитов для аккумуляторов, для щелочных аккумуляторов — щелочной, а для кислотных — кислотный, но так же выделяют и корректирующий электролит, необходимый при обслуживании батарей.

Как определить кислотный аккумулятор или щелочной? Проще всего это сделать по маркировке корпуса и по материалу, из которого он сделан. Корпус кислотных АКБ всегда изготавливается из специального пластика, тогда как щелочные батареи могут быть сделаны из металла. Так же можно определить протестировав каплю электролита из аккумулятора: кислотный электролит вступит в реакцию с содой или мелом.

Кислотный

Представляет собой смесь серной кислоты, составляющей тридцать пять процентов всего состава, и дистиллированной воды, которая занимает оставшиеся шестьдесят пять. Данный состав в аккумуляторе находится в емкости со свинцовыми пластинами, при контакте этих элементов и происходит выработка тока.

Преимущества кислотного электролита:

  • Высокий уровень КПД
  • Слабая потеря заряда при бездействии
  • Выдача высокого стартового тока
  • Невысокая стоимость

Недостатки:

  • Чувствительность к перепадам температур
  • Неэкологичность
  • Необходимость регулярного контроля плотности состава

Следует отметить, что кислотный электролит используется в большинстве моделей аккумуляторных батарей для автомобилей, так как только он способен давать достаточное количество тока для запуска двигателя. При этом аккумуляторы, изготовленные с использованием данного раствора, делятся на две группы:

  • Обслуживаемые
  • Необслуживаемые

Первый вид обеспечивает легкий доступ к содержимому банок. В них можно замерять плотность электролита, при необходимости заливать дистиллированную воду и электролит, просто открутив крышки с банок.

В случае с необслуживаемыми моделями провести подобные действия также возможно, однако для этого нужно самостоятельно вскрыть устройство, провести нужные действия, а затем герметично их закрыть. В подобных случаях могут быть использованы дрель и сварочный аппарат.

Проводить замену электролита в необслуживаемых моделях стоит только в тех случаях, когда их гарантийный срок истек. Часто это производится исключительно для получения опыта проведения подобных операций.

Щелочной

Щелочной электролит состоит из гидроокиси калия, натрия, лития или всех этих составляющих в комплексе, разведенных в воде.

К достоинствам данного вида относятся:

  • Длительный период службы
  • Способность сохранять свойства при значительных перепадах температуры
  • Гораздо меньшее выделение вредных газов в атмосферу
  • Способность выдерживать встряски
  • Неприхотливость в обслуживании

Недостатки:

  • Меньшая величина электродвижущей силы по сравнению с кислотными
  • Отсутствие способности подачи стартового тока для запуска двигателя
  • Более высокая стоимость

Несмотря на долгий срок службы, неприхотливость и другие преимущества применение данного вида электролита в автомобильной промышленности ограничено. Виной тому неспособность выработки достаточного уровня стартового тока, необходимого для запуска двигателя. К минусам также относятся их внушительные габариты.

Однако устройства на щелочном электролите успешно применяются в обеспечении током тяговых и локомотивных составов.

Важно! Перед осуществлением замены следует убедиться, что аккумулятор именно щелочной. В противном случае АКБ можно полностью вывести из строя.

Корректирующий

Данный электролит является специальным составом с высоким содержанием активных веществ, используемый для повышения плотности электролита аккумулятора. Он предназначен для повышения концентрации активных веществ в батарее. 

В продаже можно встретить следующие виды корректирующего электролита:

  • Твердый калиево-литиевый
  • Жидкий калиево-литиевый с различной плотностью
  • Жидкий кислотный

Корректирующий электролит можно изготовить самостоятельно, имея под рукой необходимые для этого составы, однако зачастую его проще купить, так как стоимость его более чем доступна.

Как пользоваться корректирующим электролитом:

  • Удалить из банок немного электролита
  • Долить в них такое же количество корректирующей жидкости
  • Установить АКБ на заряд номинальным током для запуска процесса смешивания полученного состава на полчаса
  • Оставить батарею на остывание на пару часов
  • Произвести замер плотности и при необходимости отрегулировать его снова

При повторной коррекции количество заменяемого электролита следует уменьшить.

Как приготовить самостоятельно

Перед тем, как самостоятельно заменить электролит для аккумулятора, необходимо принять соответствующие меры безопасности и приготовить предметы индивидуальной защиты:

  • Перчатки
  • Фартук
  • Защитные очки
  • Раствор соды на случай попадания средства на кожу или предметы одежды
  • Уксус или лимонную кислоту – для нейтрализации щелочи

Проводить действия следует в хорошо проветриваемом помещении с температурой воздуха не выше +25 C°. Следует заранее знать, какой объем готового электролита потребуется для заполнения батарей. В среднем, в современных АКБ количество раствора составляет от 2,6 до 3,7 литра. Поэтому стоит сразу ориентироваться на максимальное количество. За основу можно взять 4 литра конечного раствора.

Для приготовления электролита необходимо заранее приготовить следующие предметы:

  • Посуду достаточной емкости, изготовленную из материала, устойчивого к воздействию кислоты и щелочи
  • Небольшую палочку для перемешивания электролита
  • Инструменты для проведения замеров плотности, температуры и уровня раствора
  • Для кислотного электролита – серную жидкость, для щелочного – щелочь в твердом или жидком виде, литий или силикагель

Важно! Все используемые материалы должны быть химически нейтральными для исключения возникновения ненужных реакций при их соприкосновении. В качестве емкости вполне подойдут обычные стеклянные банки.

Процесс приготовления щелочного электролита

Ингредиенты для приготовления данного состава могут быть как в жидком виде, так и в твердом. Если с первым все понятно, то перед тем как залить, щелочной электролит из твердого вещества потребуется развести в дистиллированной воде.

Требуемая плотность указывается на сайте производителя аккумулятора, также информацию можно найти в прилагаемой инструкции по эксплуатации. Твердый электролит берется пропорционально нужному количеству окончательного жидкого раствора и составляет:

  • 1/5 – для получения раствора плотностью 1,17-1,19 г/м³
  • 1/3 – для раствора плотностью 1,19-1,21 г/м³
  • 1/2 — для раствора плотностью 1,25-1,27 г/м³

Процесс приготовления состоит из следующих шагов:

  • Налить в посуду дистиллированную воду
  • Добавить нужное количество щелочи
  • Перемешать раствор
  • Плотно закрыть крышкой
  • Настаивать в течение 6 часов

После того, как процесс настаивания будет завершен, необходимо слить светлый раствор. Если часть состава выпадает в осадок, нужно его регулярно перемешивать. При заливке нужно следить, чтобы он остался на дне, не попав в аккумулятор, в противном случае это грозит выходом АКБ из строя.

Приготовление раствора для свинцовых аккумуляторов

Перед тем, как разбавить кислотный электролит, необходимо определить нужные пропорции. Они зависят от климатических условий, в которых планируется эксплуатация устройства.

Для получения электролита плотностью 1,28 г/м³, что приемлемо для средних климатических условий, потребуется в один литр дистиллированной воды влить 0,36 л серной кислоты. Для жарких регионов количество серной кислоты уменьшается до 0,33 л на то же количество воды.

Как разводить аккумуляторную кислоту:

  • Налить в подготовленную емкость дистиллированную воду
  • Аккуратно тонкой струйкой влить в нее кислоту
  • Измерить плотность полученного раствора
  • Оставить раствор настаиваться на 12 часов

Важно! Нельзя вливать воду в кислоту! Правильно — вливать кислоту в воду. Не следует торопиться, вливая кислоту, давайте возможность ей постепенно раствориться в воде.

Инструкция по замене

Замена электролита производится в следующих случаях:

  • Электролит в банках изменил цвет, стал мутным. Причиной тому может быть использование не дистиллированной воды для добавки, а обычно. Она может содержать примеси, вступающие в химическую реакцию с электролитом и образовывая твердые соединения, выпадающие в осадок
  • После зарядки аккумулятора невозможно добиться нужной плотности
  • Электролит вытек по неосторожности
  • Новый аккумулятор быстро разряжается. Причиной тому может быть замерзание раствора

Замена электролита, независимо от того, является он щелочным или кислотным, производится в несколько шагов:

  • Демонтаж аккумулятора из транспортного средства
  • Очистка АКБ от загрязнений
  • Выкачивание имеющейся жидкости с помощью груши или шприца
  • Промывка банок дистиллированной водой
  • Заливка электролита с помощью груши или аналогичных приспособлений

Уровень заливки определяется метками внутри банок. Если они отсутствуют, нужно руководствоваться правилом – электролит должен быть на уровне выше пластин на 5-7 миллиметров. При этом от его уровня до крышек банок должно оставаться не менее двух сантиметров.

Очень важно при сливе электролита не наклонять его в сторону и тем более не переворачивать. На дне сосудов могут оказаться твердые частицы, которые застрянут в пластинах, полностью выведя их из строя. Допускается легкое покачивание воды из стороны в сторону при промывании, такие же действия можно производить после заливки электролита в аккумулятор.

После этого АКБ устанавливается на зарядку, после чего следует проверить получившуюся плотность. Замеры должны производиться не арене, чем через пару часов после снятия устройства с зарядки, так как существует риск получить завышенные показания. Если плотность недостаточно высокая или, напротив, имеет излишние значения, ее следует отрегулировать добавлением кислоты, щелочи или дистиллированной воды.

Полезное видео

Видео инструкция о замене электролита

Заключение

Независимо от типа электролита, используемого в эксплуатируемой АКБ, можно самостоятельно произвести его полную замену, проверку плотности и других показателей. Однако стоит помнить о технике безопасности, так как электролит – опасный химический состав, способный значительно повредить кожные покровы и глаза.

 

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

границ | Новые твердые электролиты для литий-ионных аккумуляторов: перспективы исследований электронной микроскопии

Введение

В связи с исчерпанием ископаемых видов топлива в последние годы большое внимание уделяется высокоэффективным накопителям энергии (Quartarone and Mustarelli, 2011; Bruce et al., 2012). В то время как литий-ионный аккумулятор (LIB) является очень многообещающим альтернативным источником энергии, проблемы безопасности и недостаточная плотность энергии препятствовали его применению в тяжелых условиях, например.г., электромобили и сетевое хранилище энергии (Quartarone and Mustarelli, 2011; Bruce et al., 2012). К счастью, эти проблемы можно решить путем интеграции новых твердых электролитов (Quartarone and Mustarelli, 2011; Takada, 2013; Wang et al., 2015). С одной стороны, эти твердые материалы обычно негорючие и не имеют утечки, что позволяет обойти проблемы безопасности, связанные с традиционными органическими жидкими электролитами. Это необходимое условие для крупномасштабного применения. С другой стороны, также можно эффективно улучшить плотность энергии.Гораздо большее электрохимическое окно позволяет использовать современные электродные материалы, несовместимые с обычными жидкими электролитами. Кроме того, исключая необходимость в громоздких предохранительных механизмах, можно значительно уменьшить размер батареи. Благодаря этим преимуществам твердые электролиты в последние годы вызывают огромный интерес.

Однако перед использованием твердых электролитов в коммерческих батареях необходимо решить две большие проблемы. Во-первых, их ионная проводимость обычно низкая, что предотвращает быструю зарядку и разрядку (Takada, 2013; Wang et al., 2015). Во-вторых, сложно сформировать стабильную проводящую поверхность раздела между твердым электролитом и электродом (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Преодоление первой проблемы требует механистического понимания взаимодействия между миграцией Li и атомной структурой материала. Для решения второй задачи сначала необходимо систематически установить корреляцию между структурой интерфейса / химией и ионным транспортом. Очевидно, что обе задачи требуют структурного и химического анализа со сверхвысоким пространственным разрешением.

Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), в первую очередь сканирующая просвечивающая электронная микроскопия с коррекцией аберраций (STEM), является идеальным инструментом для получения критически важных сведений на атомном уровне. Он не только способен непосредственно визуализировать атомные конфигурации, но также может прояснять химическую информацию с пространственным разрешением суб-ангстрема с помощью спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) (Pennycook, 1992; Muller et al. al., 2008; Chi et al., 2011; Yabuuchi et al., 2011; Wu et al., 2015). Однако исследования твердых электролитов методом STEM создают многочисленные проблемы, поскольку высокая подвижность Li и плохая электронная проводимость делают эти материалы очень уязвимыми для повреждений электронным облучением (Egerton et al., 2004). К счастью, благодаря значительно улучшенным возможностям визуализации и подготовки образцов для ПЭМ, в последние годы эта проблема значительно уменьшилась. Некоторые светочувствительные материалы, которые ранее не могли быть изучены, теперь могут быть проанализированы в атомном масштабе (Ma et al., 2015), и многие из этих исследований внесли значительный вклад в исследования твердых электролитов.

В настоящем мини-обзоре будут рассмотрены исследования с помощью электронной микроскопии трех важных факторов, определяющих поведение твердых электролитов: (1) влияние внутренней атомной конфигурации зерна на ионную проводимость, (2) влияние границ зерен и (3) поведение твердого тела. границы раздела электролит – электрод. На основе этого будут обсуждены возможности, проблемы и перспективы будущих исследований.

Влияние внутренней атомной конфигурации зерна на ионную проводимость

Миграция Li внутри кристаллической решетки продиктована атомным каркасом, который формирует каналы для транспорта Li. Для объяснения ионного переноса внутри решетки требуется точное понимание атомной структуры. Обладая сверхвысоким пространственным разрешением и чувствительностью к тонким различиям в дифракции, (S) ПЭМ не только дополняет исследования рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов, но также предоставляет уникальные возможности для понимания на атомном уровне.Недавние микроскопические исследования в основном были сосредоточены на двух системах: Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) и Li 3 x La 2 / 3− x TiO 3 (LLTO).

Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в настоящее время является наиболее многообещающим оксидным твердым электролитом благодаря сосуществованию превосходной стабильности по отношению к металлическому Li и относительно высокой проводимости (Муруган и др., 2007; Кассен, 2010). Он кристаллизуется в структуре граната с двумя полиморфами (Cussen, 2010): кубической фазой с относительно высокой проводимостью (c-LLZO) и менее проводящей тетрагональной фазой (t-LLZO). Различение этих двух фаз имеет решающее значение для правильной интерпретации поведения ионного транспорта. Исследование прецессионной дифракции электронов (PED) Buschmann et al. (2011) успешно разграничили эти две фазы, избежав влияния двойной дифракции. Этот результат дополнительно подтвердил, что легирование алюминием имеет решающее значение для стабилизации кубической фазы.В сочетании с дифракцией нейтронов было обнаружено, что позиции Li в c-LLZO, в отличие от тех, что в t-LLZO, частично заполнены. Высокая концентрация вакансий в c-LLZO приводит к более высокой подвижности Li и превосходной проводимости. Помимо исследования PED, Buschmann et al. также пытались выполнить ПЭМ с высоким разрешением (ПЭМВР), но подробный анализ был невозможен из-за повреждения электронным пучком. Недавно эта проблема была успешно решена Ma et al. (2015). Тщательный выбор условий получения изображений и подготовки образцов позволил провести высококачественный анализ TEM / EELS с атомным разрешением (S) (рисунки 1A, B).Исследования Ма показали, что c-LLZO сохраняет свою кубическую кристаллическую структуру даже в водной среде с pH> 7. Такая высокая структурная стабильность указывает на то, что c-LLZO предлагает надежную атомную основу для транспорта Li. Учитывая высокую ионную проводимость, совместимость с литием и желаемую структурную стабильность по отношению к водным растворам с широким диапазоном значений pH, LLZO является многообещающим кандидатом в качестве сепаратора в новых водных литиевых батареях.

Рисунок 1.(A) Атомная структура чувствительного к электронному лучу твердого электролита LLZO успешно визуализирована с помощью STEM-изображения в высокоугловом кольцевом темном поле (HAADF). (B) Данные EELS LLZO после обмена Li + / H + с различными водными растворами. Содержание Li можно точно контролировать. Воспроизведено с разрешения (Ma et al., 2015).

Другой системой, которая широко исследовалась с помощью электронной микроскопии, является LLTO, которая имеет структуру типа перовскита (Stramare et al., 2003). Изменяя состав и / или условия обработки, можно получить несколько полиморфов с разной ионной проводимостью. Несмотря на это, большинство из них демонстрируют чередующееся наложение между слоями A-сайта с высоким содержанием La и бедным по La, и миграции Li благоприятствуют слои с низким содержанием La. Наибольшая объемная проводимость составляет 10 −3 См · см −1 , приближаясь к проводимости обычных жидких электролитов (10 −2 См · см −1 ) (Takada, 2013). Следовательно, глубокое понимание происхождения таких исключительных характеристик имеет решающее значение для разработки твердых электролитов с высокой проводимостью.Исследования (S) TEM внесли важный вклад в это дело. Воспользовавшись чувствительностью STEM-изображения кольцевого светлого поля (ABF) к легким элементам, таким как Li, Gao et al. (2013) непосредственно визуализировали вариацию положений Li в разных полиморфах LLTO. Было обнаружено, что Li находится в окне O4 для композиции с низким содержанием Li La 0,62 Li 0,16 TiO 3 , но рядом с позицией A для композиции с высоким содержанием Li La 0,56 Li 0,33 TiO 3 .Содержание Li, валентное состояние катионов и геометрия кислородных октаэдров в слоях, богатых La и бедных La, также были выявлены с помощью EELS. Кроме того, были исследованы доменные структуры, связанные с упорядочением между слоями, богатыми La и бедными La (Gao et al., 2014). Было обнаружено, что с La, блокирующим пути Li, доменные границы препятствуют ионному транспорту. Помимо этого, также могут быть визуализированы структурные особенности, которые нельзя легко обнаружить дифракционными методами. Как упоминалось выше, транспорт Li в LLTO зависит от бедных La слоями.Однако ни одно из предыдущих дифракционных исследований не обнаружило таких важных особенностей у наиболее проводящего полиморфа, закаленного при 1350 ° C La 0,56 Li 0,33 TiO 3 (Stramare et al., 2003). В результате механизм его ионного транспорта долгие годы оставался неясным. Недавно исследование STEM с атомным разрешением напрямую визуализировало ранее не замеченные пути ближнего упорядочения Li в этом материале (Ma et al., 2016). Длина когерентности упорядочения оказалась на мезоскопическом масштабе (менее 10 нм), что не позволило обнаружить его большинством дифракционных методов.В сочетании с моделированием молекулярной динамики (МД) это наблюдение показало, что такая неуловимая мезоскопическая структура может наиболее эффективно максимизировать количество путей переноса лития, приводя к высокой проводимости. Это открытие не только примирило давно существовавшее несоответствие структуры и свойств, но также указывало на новый взгляд на улучшение ионной проводимости.

Хотя ПЭМ с атомным разрешением (S) очень помог фундаментальному пониманию ионного транспорта, текущие исследования ограничиваются оксидами.Для сравнения, сульфидные твердые электролиты, несмотря на их более высокую проводимость (Takada, 2013), редко исследуются. Микроскопические исследования этих материалов чрезвычайно сложны из-за (1) уязвимости слабых связей Li – S для электронов и (2) их чувствительности к окружающей атмосфере. Если эти проблемы могут быть устранены, (S) ТЕА будет играть еще более важную роль в исследовании твердых электролитов.

Воздействие границ зерен

Хотя исследования твердых электролитов в основном сосредоточены на внутренней части зерен, границы зерен часто являются узким местом.Хотя объемная проводимость многих твердых электролитов уже сравнима с проводимостью обычных жидких электролитов, их большое сопротивление границ зерен обычно снижает общую проводимость на порядки (Takada, 2013). Из-за отсутствия надлежащего понимания механизма проводимости Li по границам зерен целенаправленная оптимизация пока невозможна.

Границы зерен в твердых телах часто ограничиваются очень маленьким масштабом длины с шириной всего в несколько элементарных ячеек.Таким образом, STEM с его разрешением ниже ангстрема кажется идеальным инструментом для их изучения. Ma et al. (2014) успешно использовали STEM / EELS с атомным разрешением, чтобы раскрыть атомарное происхождение сопротивления границ крупных зерен в LLTO. Наблюдалось, что большинство границ зерен демонстрируют более темный контраст Z-, чем соседние зерна, что позволяет предположить, что средний атомный номер на границе зерен ниже. Дальнейший анализ в атомном масштабе показал, что атомная конфигурация границ зерен значительно отличается от конфигурации внутри зерен (рис. 2A, B).Вместо структуры перовскита ABO 3 такие реконструированные границы зерен, по существу, представляют собой бинарный слой Ti – O, запрещающий избыток носителя заряда Li + . Следовательно, они действуют как внутренние барьеры для транспорта лития. Эта тема также исследовалась HRTEM и EDS. Кроме того, Gellert et al. (2012) изучали границы зерен в литий-алюминиевом фосфате титана (LATP). В зависимости от взаимной ориентации между соседними зернами наблюдались два типа границ зерен.Если ориентации аналогичны, будет присутствовать толстая граница кристаллического зерна. Считалось, что его высокая степень кристалличности обеспечивает относительно легкий перенос ионов. Если ориентации сильно различаются, образуется более тонкий, но аморфный слой, который, как полагают, обладает высоким сопротивлением.

Рис. 2. (A) Изображение HAADF-STEM с атомным разрешением границы зерен в LLTO. (B) Атомная модель границы зерен LLTO с дефицитом лития, основанная на всестороннем исследовании STEM / EELS.Воспроизведено с разрешения (Ma et al., 2014).

В отличие от двух материалов, рассмотренных выше, LLZO демонстрирует сопротивление границ зерен, сопоставимое с сопротивлением внутренней части зерна (Муруган и др., 2007). Однако происхождение этого доброкачественного поведения остается неизвестным. Несколько исследовательских групп пытались изучить границы зерен LLZO с помощью электронной микроскопии, но результаты противоречивы. Kumazaki et al. (2011) наблюдали аморфный Li – Al – Si – O и нанокристаллический LiAlSiO 4 на границах зерен LLZO.Напротив, чистые границы зерен, свободные от каких-либо изменений второй фазы или состава, сообщили Wolfenstine et al. (2012). Для окончательного объяснения необходимы систематические исследования с более высоким пространственным разрешением.

Эти исследования демонстрируют, что границы зерен, несмотря на их сильно локализованную природу, можно эффективно исследовать с помощью (S) ПЭМ в сочетании с локальными аналитическими методами, такими как EELS и EDS. Однако текущие усилия в этой области очень ограничены.Прежде чем можно будет осуществить систематическое понимание и рациональную оптимизацию переноса Li на границах зерен, необходимы дальнейшие углубленные исследования.

Поведение границ раздела электролит-электрод

Стабильная и проводящая граница раздела электрод / электролит является предпосылкой для длительной эксплуатации аккумуляторов на основе твердого электролита (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Тем не менее, из-за отсутствия механистического понимания, которое могло бы направить рациональное улучшение, все еще очень сложно сформировать такие интерфейсы.В качестве первого шага к этой цели необходимо прямое экспериментальное наблюдение за интерфейсами.

Хотя до настоящего времени не сообщалось об исследованиях электронной микроскопии с атомным разрешением, границы раздела между катодными материалами и несколькими твердыми электролитами были исследованы с помощью наноэлектронной дифракции (NED), STEM и EDS. Kim et al. (2011) исследовали межфазную стабильность между LLZO и LiCoO 2 (LCO). Тонкая пленка LCO была выращена на полированной поверхности керамики LLZO методом импульсного лазерного осаждения при 937 К.Наблюдения с помощью просвечивающей электронной микроскопии показали наличие межфазного реакционного слоя толщиной ~ 50 нм. Измерения профиля линии EDS и NED, полученные вблизи границы раздела, позволили предположить, что этот реакционный слой состоит из La 2 CoO 4 , который, как полагают, препятствует диффузии Li. Кроме того, граница раздела между LCO и прототипом сульфидного электролита Li 2 S – P 2 S 5 была исследована Сакудой и др. (2009). Интерфейс был просто сформирован механическим шлифованием.После зарядки образовался межфазный слой, связанный с взаимной диффузией Co, P и S, и этот слой вызвал большое сопротивление. Аналогичное поведение наблюдалось между LiMn 2 O 4 и Li 2 S – P 2 S 5 (Китаура и др., 2010). Наблюдали межфазный слой, возникающий в результате диффузии Mn в твердый электролит, и полагали, что он дает большое сопротивление. Эти исследования с помощью электронной микроскопии предполагают, что реакционный слой может часто образовываться между твердым электролитом и катодом из-за взаимной диффузии.В отличие от границы раздела твердого электролита (SEI) в обычных LIB, реакционные слои на границе раздела твердый электролит / электрод обычно скорее вредны, чем полезны, поскольку они обычно препятствуют ионному переносу (Qian et al., 2015).

Помимо этих экспериментально наблюдаемых реакционных слоев, часто предполагалось сильно локализованное межфазное разложение на границах раздела твердый электролит и электрод, хотя они демонстрируют определенную степень стабильности в электрохимических измерениях (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Однако большинство таких предположений основано на теоретических расчетах. Экспериментальная проверка является довольно сложной задачей из-за чрезвычайно малого масштаба предполагаемой толщины и высокой летучести / нестабильности металлического Li (Wenzel et al., 2015, 2016). (S) ПЭМ, который может исследовать локальные особенности с чрезвычайно высоким пространственным разрешением вплоть до уровня суб-ангстремов, предоставляет прекрасные возможности для исследования этих интригующих межфазных взаимодействий.

Итоги и перспективы

В этом мини-обзоре мы обсудили недавний прогресс в исследованиях (S) ТЕМ твердых электролитов для литиевых батарей. С успехом в решении проблем, вызванных повреждением электронным пучком, сообщается о все большем и большем количестве исследований, которые ранее не могли быть выполнены. Эти исследования прояснили несколько давних заблуждений относительно взаимосвязи структура-свойство, предоставили первые экспериментальные сведения о большом сопротивлении границ зерен и внесли вклад в понимание реакционного слоя на катоде / SEI.

Тем не менее, остаются проблемы. Для ионного транспорта внутри зерна сульфидные электролиты, которые часто демонстрируют более высокую проводимость, чем оксиды, требуют тщательного изучения в атомном масштабе. Их уязвимость для электронного пучка из-за слабых связей Li с S в структуре и ограниченной электронной проводимости значительно ограничивает надежные измерения их атомной и электронной структуры в ПЭМ. Чтобы понять роль границ зерен в твердых электролитах, необходимо изучить широкий спектр материалов, чтобы установить систематическое понимание.В частности, особого внимания заслуживают материалы с доброкачественными границами зерен, так как они могут вдохновлять на создание материалов с проводящими границами зерен. Для границы раздела твердый электролит / электрод одной из наиболее актуальных задач является проверка сильно локализованных межфазных реакционных слоев, которые недавно были предложены теоретическими работами. Кроме того, оставалось исследовать изменение этих поверхностей раздела в зависимости от состава, условий обработки и цикличности. Следует подчеркнуть, что недавно разработанные методы ПЭМ in situ, , такие как in situ, нагрев и in situ, электрохимический цикл с желаемым пространственным разрешением, значительно облегчат эти исследования (Gu et al., 2013; Chi et al., 2015; Zeng et al., 2015). Их способность проводить структурный / химический анализ с высоким разрешением в режиме реального времени позволит получить уникальную информацию, которую невозможно получить другим способом. В связи с недавними замечательными разработками в области приборов для микроскопии, таких как быстрые камеры и детекторы, низковольтные ПЭМ и многофункциональные столики для образцов, эти проблемы должны быть преодолены в ближайшем будущем, и ожидается, что электронная микроскопия будет играть все более важную роль в исследование литий-ионных твердых электролитов.

Авторские взносы

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Заявление о конфликте интересов

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

Финансирование

Эта работа спонсировалась Министерством энергетики США (DOE), Управлением науки, Управлением фундаментальных энергетических наук, Отделом материаловедения и инженерии.Характеристика материалов была проведена в рамках предложения пользователя в Центре науки о нанофазных материалах, который является пользовательским учреждением Управления науки Министерства энергетики США.

Список литературы

Брюс П. Г., Фрейнбергер С. А., Хардвик Л. Дж. И Тараскон Ж.-М. (2012). Li-O 2 и Li-S батареи с высоким накопителем энергии. Nat. Mater. 11, 19–29. DOI: 10.1038 / nmat3191

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бушманн, Х., Dolle, J., Berendts, S., Kuhn, A., Bottke, P., Wilkening, M., et al. (2011). Структура и динамика быстрого литий-ионного проводника «Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ». Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 19378–19392. DOI: 10.1039 / c1cp22108f

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chi, M. F., Mizoguchi, T., Martin, L. W., Bradley, J. P., Ikeno, H., Ramesh, R., et al. (2011). Атомная и электронная структура интерфейса SrVO 3 -LaAlO 3 . J. Appl. Phys. 110, 046104. doi: 10.1063 / 1.3601870

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чи, М. Ф., Ван, К., Лей, Ю. К., Ван, Г. Ф., Ли, Д. Г., Мор, К. Л. и др. (2015). Огранка поверхности и поведение элементарной диффузии на атомном уровне для наночастиц сплава во время отжига in situ и . Nat. Commun. 6, 8925. DOI: 10.1038 / ncomms9925

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куссен, Э.Дж. (2010). Структура и ионная проводимость литиевых гранатов. J. Mater. Chem. 20, 5167–5173. DOI: 10.1039 / b925553b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, X., Фишер, К.А.Дж., Кимура, Т., Икухара, Ю.Х., Кувабара, А., Мориваке, Х., и др. (2014). Структуры доменных границ в титанатах лития лантана. J. Mater. Chem. А 2, 843–852. DOI: 10.1039 / C3TA13726K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, X., Фишер, К.А.Дж., Кимура, Т., Икухара, Ю.Х., Мориваке, Х., Кувабара, А. и др. (2013). Распределение атома лития и вакансии в позиции A в титанате лития лантана. Chem. Mater. 25, 1607–1614. DOI: 10,1021 / см3041357

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Геллерт, М., Грис, К. И., Яда, К., Роскиано, Ф., Волц, К., и Ролинг, Б. (2012). Границы зерен в литий-алюминиевой титан-фосфатной стеклокерамике с быстрой ионно-литиевой проводимостью: микроструктура и свойства нелинейного переноса ионов. J. Phys. Chem. С 116, 22675–22678. DOI: 10.1021 / JP305309R

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гу, М., Родитель, Л. Р., Мехди, Б. Л., Уноцич, Р. Р., МакДауэлл, М. Т., Саччи, Р. Л. и др. (2013). Демонстрация электрохимической жидкой ячейки для наблюдения с помощью просвечивающей электронной микроскопии литиирования / делитирования анодов батарей с Si-нанопроволокой. Nano Lett. 13, 6106–6112. DOI: 10.1021 / nl403402q

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, К.Х., Ирияма, Ю., Ямамото, К., Кумазаки, С., Асака, Т., Танабе, К. и др. (2011). Характеристика границы раздела между LiCoO 2 и Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в полностью твердотельной перезаряжаемой литиевой батарее. J. Источники энергии 196, 764–767. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2010.07.073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Китаура, Х., Хаяси, А., Таданага, К., и Тацумисаго, М. (2010). Полностью твердотельные литиевые вторичные батареи с использованием электрода LiMn 2 O 4 и твердого электролита Li 2 S-P 2 S 5 . J. Electrochem. Soc. 157, A407 – A411. DOI: 10.1149 / 1.3298441

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумазаки С., Ирияма Ю., Ким К.-Х., Муруган Р., Танабе К., Ямамото К. и др. (2011). Высокая проводимость для ионов лития Li 7 La 3 Zr 2 O 12 за счет включения как Al, так и Si. Электрохим. Commun. 13, 509–512. DOI: 10.1016 / j.elecom.2011.02.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

млн лет назад, C., Chen, K., Liang, C.D., Nan, C.W., Ishikawa, R., More, K., et al. (2014). Атомно-масштабная природа большого сопротивления границ зерен в перовскитных литий-ионных твердых электролитах. Energy Environ. Sci. 7, 1638–1642. DOI: 10.1039 / c4ee00382a

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, C., Cheng, Y., Chen, K., Li, J., Sumpter, B., Nan, C.-W., et al. (2016). Мезоскопический каркас обеспечивает легкий перенос ионов в твердых электролитах для литиевых батарей. Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002 / aenm.201600053

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, К., Рангасами, Э., Лян, К. Д., Сакамото, Дж., Мор, К. Л., и Чи, М. Ф. (2015). Превосходная стабильность литий-ионного твердого электролита при обратимом обмене Li + / H + в водных растворах. Angew. Chem. Int. Эд. 54, 129–133. DOI: 10.1002 / anie.201410930

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, Д.A., Kourkoutis, L.F., Murfitt, M., Song, J.H., Hwang, H.Y., Silcox, J., et al. (2008). Химическое изображение состава и связи в атомном масштабе с помощью микроскопии с коррекцией аберраций. Наука 319, 1073–1076. DOI: 10.1126 / science.1148820

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пенникук, С. Дж. (1992). Z-контрастная просвечивающая электронная микроскопия - прямая атомная визуализация материалов. Ann. Rev. Mater. Sci. 22, 171–195. DOI: 10.1146 / annurev.ms.22.080192.001131

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цянь Д., Ма, К., Мор, К. Л., Мэн, Ю. С. и Чи, М. (2015). Расширенная аналитическая электронная микроскопия для литий-ионных аккумуляторов. NPG Asia Mater. 7, е193. DOI: 10.1038 / am.2015.50

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Quartarone, E., and Mustarelli, P. (2011). Электролиты для твердотельных литиевых аккумуляторных батарей: последние достижения и перспективы. Chem. Soc. Ред. 40, 2525–2540. DOI: 10.1039 / c0cs00081g

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричардс, В. Д., Миара, Л. Дж., Ван, Ю., Ким, Дж. К., и Седер, Г.(2016). Стабильность интерфейса в твердотельных аккумуляторах. Chem. Mater. 28, 266–273. DOI: 10.1021 / acs.chemmater.5b04082

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сакуда А., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2009). Наблюдение на границе раздела между электродом LiCoO 2 и твердыми электролитами Li 2 S-P 2 S 5 полностью твердотельных литиевых вторичных батарей с использованием просвечивающей электронной микроскопии. Chem. Mater. 22, 949–956. DOI: 10,1021 / см

9c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stramare, S., Thangadurai, V., and Weppner, W. (2003). Титанаты лития-лантана: обзор. Chem. Mater. 15, 3974–3990. DOI: 10,1021 / см0300516

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такада, К. (2013). Развитие и перспективы твердотельных литиевых батарей. Acta Mater. 61, 759–770. DOI: 10.1016 / j.actamat.2012.10.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, Y., Richards, W. D., Ong, S. P., Miara, L. J., Kim, J. C., Mo, Y., et al. (2015). Принципы проектирования твердотельных литиевых суперионных проводников. Nat. Mater. 14, 1026–1031. DOI: 10.1038 / nmat4369

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венцель, С., Лейхтвайс, Т., Крюгер, Д., Санн, Дж., И Янек, Дж. (2015). Межфазное образование на литиевых твердых электролитах - подход in situ к изучению межфазных реакций с помощью фотоэлектронной спектроскопии. Ионика твердого тела 278, 98–105. DOI: 10.1016 / j.ssi.2015.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венцель, С., Вебер, Д. А., Лейхтвейс, Т., Буше, М. Р., Санн, Дж., И Янек, Дж. (2016). Межфазное образование и деградация кинетики переноса заряда между анодом из металлического лития и высококристаллическим твердым электролитом Li 7 P 3 S 11 . Ионика твердого тела 286, 24–33. DOI: 10.1016 / j.ssi.2015.11.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вольфенстин, Дж., Сакамото, Дж., И Аллен, Дж. Л. (2012). Электронно-микроскопические исследования горячепрессованного замещенного алюминия Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . J. Sci. Mater. 47, 4428–4431. DOI: 10.1007 / s10853-012-6300-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Ю., Ма, К., Ян, Дж. Х., Ли, З. К., Аллард, Л. Ф., Лян, К. Д., и другие. (2015). Исследование инициирования спада напряжения в слоистых катодных материалах с высоким содержанием лития на атомном уровне. J. Mater. Chem. А 3, 5385–5391. DOI: 10.1039 / C4TA06856D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ябуучи, Н., Йоши, К., Мён, С. Т., Накаи, И., и Комаба, С. (2011). Детальные исследования материала электродов большой емкости для аккумуляторных батарей, Li 2 MnO 3 -LiCo 1 / 3Ni 1 / 3Mn 1 / 3O 2 . J. Am. Chem. Soc. 133, 4404–4419. DOI: 10.1021 / ja108588y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeng, Z. Y., Zhang, X. W., Bustillo, K., Niu, K. Y., Gammer, C., Xu, J., et al. (2015). In situ Исследование литиирования и делитирования нанолистов MoS 2 с помощью просвечивающей электронной микроскопии электрохимических жидких ячеек. Nano Lett. 15, 5214–5220. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b02483

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, Ю., Хе, X., и Мо, Y. (2015). Источник выдающейся стабильности литиевых твердых электролитов: выводы термодинамического анализа, основанные на расчетах из первых принципов. ACS Appl. Mater. Интерфейсы 7, 23685–23693. DOI: 10.1021 / acsami.5b07517

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу Ю., Хэ Х. и Мо Ю. (2016). Изучение первых принципов электрохимической и химической стабильности границ раздела твердый электролит-электрод в полностью твердотельных литий-ионных батареях. J. Mater. Chem. А . 4, 3253–3266. DOI: 10.1039 / C5TA08574H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

.

Состав электролита контролирует работу аккумулятора

Мы обнаружили, что добавление воды значительно снижает разницу в напряжении (перенапряжения) между зарядкой / разрядкой. Кредит: АВТОРСКОЕ ПРАВО (C) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТОЙОХАШИ.

Исследовательская группа кафедры электротехнической и электронной информации Технологического университета Тоёхаси сообщила, что добавление воды в электролит улучшает функцию оксида ванадия, материала положительного электрода в ионно-кальциевых батареях.Хотя известно, что вода в электролитах вызывает множество отрицательных эффектов, теперь было обнаружено, что она вызывает явление, которое ускоряет обычно медленную реакцию кальций-ионных батарей. Результаты показывают, что это явление вызвано изменениями в структуре электролита. Исследователи полагают, что это открытие принесет большую пользу при разработке электролитов для реализации кальций-ионных батарей в будущем.

Вторичные батареи являются ценным ресурсом для различных отраслей промышленности.Сегодня вторичные батареи необходимы для многоразовой энергии и электромобилей. Литий-ионные вторичные батареи уже широко используются в качестве мощных вторичных батарей. Однако в последние годы безопасность вторичных батарей подвергается сомнению, и в бесчисленных отчетах упоминается возгорание. Ожидается, что потребность во вторичных батареях будет расти в геометрической прогрессии вместе с ростом количества электромобилей. Это означает более высокий спрос на литий и, в свою очередь, такие проблемы, как более высокие цены и потенциальное истощение ресурсов.

Кальциево-ионные батареи - это тип вторичных батарей нового поколения, в которых не используется литий и которые могут обеспечивать напряжение батареи, которое может соперничать с литий-ионными батареями. По сравнению с литий-ионными батареями кальциево-ионные батареи безопаснее, дешевле в производстве, а их ресурсы намного больше. Однако с кальциево-ионными батареями по-прежнему существует ряд проблем. Одна из таких проблем заключается в том, что они работают со скоростью намного меньшей, чем у литий-ионных батарей.

Добавление воды приводит к уменьшению содержания органического растворителя вокруг иона кальция и увеличению содержания воды.Вода также вызывает важные структурные изменения: отрицательный ион отделяется от иона кальция. Предоставлено: Технологический университет Тоёхаси.

В этом исследовании Университет Тоёхаси сообщил, что медленную скорость работы кальциево-ионных батарей можно улучшить, добавив в электролит воду. Графики результатов испытаний показывают, что перенапряжение, возникающее во время зарядки / разрядки, значительно уменьшается с увеличением количества добавленной воды, и эта реакция протекает без каких-либо проблем.Исследователи доказали, что это явление вызвано тем, что структура электролита сильно изменяется при добавлении воды.

Ёсиаки Мурата, доктор философии студент и первый автор исследования говорит: «Электролит состоит из положительных ионов (ионов кальция), отрицательных ионов и молекул растворителя, и состояние вокруг иона кальция сильно изменяется при добавлении воды. Это означает, что, Чтобы улучшить характеристики кальциево-ионной батареи, предпочтительно, чтобы отрицательный ион не был присоединен к иону кальция в электролите, а молекула растворителя, которая легко отделялась, была присоединена к иону кальция.Хотя нам все еще необходимо открыть электролит с такими характеристиками, который не включает воду, чтобы получить кальций-ионные батареи, открытие этого явления, несомненно, поможет в разработке электролита в будущем ».

Результат настоящего исследования фактически был вторичным результатом, полученным при изучении новых электролитов.Электролиты должны быть в достаточной степени обезвожены, когда они проявятся, но этот процесс обезвоживания труден. Настоящее исследование проводилось в связи с улучшением характеристик аккумулятора при тестировании недостаточно обезвоженного электролита. Хотя есть сообщения о явлении, при котором характеристики, например, ионно-магниевого аккумулятора улучшаются из-за добавления воды, механизм этого не был четко известен. Было удивительно, что то же явление можно наблюдать в кальциево-ионных батареях, и мы считаем, что выяснение механизма, лежащего в основе этого поведения, окажется полезным для будущего развития электролитов.

Наша исследовательская группа стремится разработать и оценить новые электролиты на основе этой недавно обнаруженной структуры электролита, которая улучшает характеристики кальциево-ионных батарей. Более того, мы были не единственными, кто это изучал; В последние годы наблюдается стремительный рост количества исследований кальциево-ионных батарей. В конечном итоге мы хотели бы разработать кальциево-ионную батарею, которая сможет конкурировать или обгонять литий-ионные батареи.


Совершенно ясно: кристалличность снижает сопротивление в твердотельных аккумуляторах
Дополнительная информация: Йошиаки Мурата и др., Влияние воды в электролите на свойства введения / извлечения Ca 2 + V2O5, Electrochimica Acta (2018).DOI: 10.1016 / j.electacta.2018.10.103 Предоставлено Технологический университет Тоёхаси

Ссылка : Структура электролита контролирует работу аккумулятора (5 декабря 2018 г.) получено 21 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2018-12-electrolyte-battery.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Startup создает новый тип электролита для более качественной и дешевой литий-ионной батареи

(Phys.org). Проблема с ионно-литиевыми батареями, которые используются в автомобилях, мобильных телефонах и других устройствах, заключается в том, что они не удерживают достаточно энергии по сравнению с их размером. Маленькие батареи означают постоянную подзарядку телефона, в то время как большие батареи добавляют большой вес и стоимость электромобиля. Большинство экспертов сходятся во мнении, что нужен новый вид электролита - материала, который находится между анодом и катодом литий-ионной батареи.Теперь новый стартап думает, что нашел его. Новый материал, получивший название иолит, является огнестойким, не испаряется и способен удерживать больший заряд, чем существующие электролиты.

Стартап под названием Boulder Ionics, по-видимому, нашел способ получить большую отдачу от литий-ионных батарей, создав жидкий электролит из ионных солей, который работает лучше, чем что-либо другое, используемое в настоящее время.Они говорят, например, что обычный автомобильный аккумулятор, который используется в автомобилях с бензиновым двигателем для запуска двигателя с использованием нового электролита, будет уменьшен с нынешнего размера до чего-то не большего, чем фонарик. К настоящему времени компания создала и продемонстрировала ключевые элементы своей технологии, и этого было достаточно, чтобы привлечь 4,3 миллиона долларов в инвестиционные фонды, что говорит о реалистичности заявлений компаний. Лучшим примером новой технологии может быть батарея сотового телефона, которая служит в десять раз дольше.

Компания заявляет, что новый электролит можно использовать также с так называемыми суперконденсаторами, которые представляют собой конденсаторы, которые заряжаются намного быстрее, чем стандартные, а также могут удерживать гораздо больший заряд. Такие суперконденсаторы до сих пор находят ограниченное применение из-за их высокой стоимости и ограниченного диапазона напряжений. Компания Boulder Ionics считает, что может все изменить с помощью нового электролита, который проложит путь для более дешевых систем хранения для солнечных или ветряных электростанций.

Другой способ использования нового электролита - это металл-воздушные батареи (те, которые используют окисление металла кислородом в воздухе для создания электричества), что теоретически может означать десятикратное увеличение мощности по сравнению с теми, которые используются в настоящее время.

В дополнение к особым свойствам нового электролита, Boulder Ionics заявляет, что разработала новый способ производства электролитов в целом, который намного быстрее, занимает меньше места и стоит меньше, чем традиционные методы, что, по их словам, означает, что они смогут продавать свои электролиты по гораздо более низкой цене, а это означает, что электромобили, наконец, могут упасть в цене, как, конечно, и обычные устройства бытовой электроники.


Фторидный челнок увеличивает емкость хранения

© 2012 Phys.Org

Ссылка : Стартап создает новый тип электролита для более качественной и дешевой литий-ионной батареи (5 июня 2012 г.) получено 21 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2012-06-startup-electrolyte-cheap-lithium-ion.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Подготовка к тесту ASE - Свинцово-кислотные батареи

1. Аккумулятор электролит представляет собой смесь воды и:

2. Таблички разряженного аккумулятора есть?

3. Что из следующего верно для автомобильного аккумулятора на 12 В?

4.Правильное соотношение воды и серной кислоты в электролите аккумулятора приблизительно:

5. Удельный вес от 1,170 до 1,190 при 80 ° F означает что уровень заряда аккумулятора составляет примерно:

6.Каждая ячейка полностью заряженной шестиэлементной батареи дает:

7. Емкость аккумулятора определяется его:

8. Коррозия батареи может быть очищена с помощью:

9.Чтобы проверить разряд батареи, вы должны подключить амперметр. между:

10. Для правильного и точного проведения испытаний под большой нагрузкой на аккумуляторах аккумулятор должен быть не ниже:

11.При выполнении теста емкости аккумулятора (при большой нагрузке) на Аккумулятор 12 вольт, напряжение не должно опускаться ниже

12. Тест аккумуляторной батареи под большой нагрузкой разряжает аккумулятор на:

13.Уровень заряда герметичной батареи необходимо оценить. исходя из его напряжения холостого хода. Полностью заряженный аккумулятор который простоял несколько часов, будет иметь обрыв напряжение не менее:

14. Батарея 400-CCA проходит нагрузочные испытания.Правильная нагрузка будет быть:

15. Какое показание на ДВОМ при выполнении обрыва цепи испытание напряжения на АКБ при 50% заряда:

12.0 вольт.
12,2 вольт.
12,4 вольт.
12,6 вольт

16. Аккумулятор, который долгое время недозарядился, будет стать:

17.Чтобы определить, заряжена ли аккумуляторная батарея с вентиляционными крышками или выписан, техник будет использовать:

18. Что нужно делать с аккумулятором, который показал следующие значения удельного веса электролита при 80 градусах f:

Ячейка 1: 1.270
Ячейка 2: 1.260
Ячейка 3: 1.245
Ячейка 4: 1.190
Ячейка 5: 1.250
Ячейка 6: 1.260

нагрузочный тест батареи.
зарядите аккумулятор.
заменить аккумулятор.
выполните 3-минутный тест заряда.

19. Тестер, который быстро разряжает аккумулятор для определения его вместимость:

20. Что нужно делать с аккумулятором, который показал следующие значения удельного веса электролита при 80 градусах F.

Ячейка 1: 1.265
Ячейка 2: 1.250
Ячейка 3: 1.245
Ячейка 4: 1.260
Ячейка 5: 1.245
Ячейка 6: 1.250

нагрузочный тест батареи.
зарядите аккумулятор.
заменить аккумулятор.
выполните 3-минутный тест заряда.

21. Необслуживаемая батарея имеет напряжение холостого хода 12,6 вольт и испытание на нагрузку (емкость) 8,9 вольт. Который из следующего необходимо сделать:

22.Какой тест выполняется на иллюстрации ниже:

Испытание под большой нагрузкой.
Стартовый тест на рисование.
Падение напряжения на кабеле аккумулятора.
Проверка выходной мощности системы зарядки.

23. При использовании тестера батарей Midtronics, показанного ниже. Чтобы правильно проверить аккумулятор на состояние заряда:

должно быть заряжено не менее 50%.
должно указывать на напряжение холостого хода не менее 5,5 вольт.
должно указывать на то, что напряжение холостого хода не ниже 9,6 вольт.
должно быть не менее 75% заряда.

24. Тестер аккумуляторов Midtronics будет:

25.Аккумулятор неоднократно сильно разряжался перед он перезаряжается. Техник А говорит, что этот глубокий цикл сокращает срок службы батареи. Техник B говорит, что это будет не влияет на время автономной работы. Кто прав?

26. Проверяется аккумулятор переменного тока Delco со встроенным ареометром.Техник А говорит, что ТЕМНО-ЗЕЛЕНЫЙ глаз указывает на аккумулятор. достаточно заряжен для дальнейшего тестирования. Техник Б говорит, что ЧИСТЫЙ глазок ареометра означает, что батарея должна быть заменены.

Верх страницы

.

Твердотельный электролит, который может конкурировать с жидкими электролитами для аккумуляторных батарей

Предоставлено: Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий.

Жидкие литий-ионные аккумуляторные батареи опасны. Они могут протечь или быстро воспламениться при перегреве. Так называемые твердотельные литий-ионные батареи - способ снизить эти риски. Однако эти батареи (пока) не достигли уровня производительности своих жидких аналогов.Однако исследователи Empa теперь разработали твердотельный электролит, который может конкурировать с жидкими электролитами.

К электролиту предъявляются высокие требования: он должен быть проводящим, выдерживать высокое напряжение и оставаться электрохимически и термически стабильным в течение длительного периода времени. Это касается как жидких электролитов, так и твердотельных электролитов. Последние, по общему признанию, уже доступны на рынке, но еще не являются продуктами массового производства, несмотря на то, что считаются более безопасными, чем их жидкие эквиваленты.Проблема в том, что у них есть серьезный недостаток: они еще не достигают такой же высокой проводимости, как жидкие электролиты.

По крайней мере, до недавнего времени. Исследовательской группе Empa из Лаборатории материалов для преобразования энергии, возглавляемой Арндтом Ремхофом, недавно удалось разработать твердотельный электролит с такой же высокой электропроводностью. Группа выбрала в качестве материала амид-борогидрид, который представляет собой комплексный гидрид, используемый в твердотельных электролитах вместе с оксидами и тиофосфатами.«Благодаря такому подходу мы смогли поднять материальный класс сложных гидридов на новый уровень», - с гордостью объясняет Ремхоф. Это означает, что проводимость твердого электролита, разработанного в Empa, сравнима с проводимостью жидкого электролита при комнатной температуре. Инновационный твердотельный электролит также стабилен при температурах до 150 градусов Цельсия, тогда как жидкие электролиты представляют угрозу безопасности при таких высоких температурах.

Выдерживает высокое напряжение

Тем не менее, проект все еще находится на начальной стадии, и ему предстоит решить ряд проблем.Например, борогидрид до сих пор выдерживал напряжение только в один вольт. Для товарной батареи этого мало. Чтобы решить эту проблему, исследователи сейчас работают над разработкой альтернативных соединений бора и уже достигли напряжения в три вольта. Таким образом, были предприняты первые шаги по замене жидких литий-ионных батарей на твердотельные перезаряжаемые батареи в будущем, как утверждают исследователи в последнем выпуске Advanced Energy Materials .

Еще один проект, исследовательская группа Empa уже разрабатывает батареи, которые полностью не содержат литий, так как его нет в неограниченном количестве; команда недавно представила твердотельный электролит для будущих магниевых и натриевых батарей (см. здесь).


Натрий и магний для замены лития в батареях
Предоставлено Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий

Цитата : Твердотельный электролит, способный конкурировать с жидкими электролитами для аккумуляторных батарей (2017, 14 июня) получено 21 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2017-06-solid-state-electrolyte-liquid-electrolytes-rechargeable.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Определение, функции, дисбаланс и источники

Электролиты участвуют во многих важных процессах в организме.

Они играют роль в проведении нервных импульсов, сокращении мышц, поддержании гидратации и регулировании уровня pH в организме (1, 2, 3, 4).

Следовательно, вам необходимо получать достаточное количество электролитов из своего рациона, чтобы ваше тело функционировало должным образом.

В этой статье подробно рассматриваются электролиты, их функции, риск дисбаланса и возможные источники.

«Электролит» - это общий термин для частиц, которые несут положительный или отрицательный электрический заряд (5).

В области питания этот термин относится к важным минералам, содержащимся в крови, поте и моче.

Когда эти минералы растворяются в жидкости, они образуют электролиты - положительные или отрицательные ионы, используемые в метаболических процессах.

К электролитам, содержащимся в вашем теле, относятся:

Эти электролиты необходимы для различных процессов организма, включая правильную работу нервов и мышц, поддержание кислотно-щелочного баланса и поддержание гидратации.

Резюме

Электролиты - это минералы, несущие электрический заряд. Они содержатся в крови, моче и поте и имеют жизненно важное значение для определенных процессов, которые поддерживают нормальное функционирование вашего тела.

Электролиты имеют решающее значение для поддержания функционирования нервной системы и мышц, а также для поддержания баланса внутренней среды.

Функция нервной системы

Ваш мозг посылает электрические сигналы через нервные клетки, чтобы общаться с клетками по всему телу.

Эти сигналы называются нервными импульсами, и они генерируются изменениями электрического заряда мембраны нервной клетки (6).

Изменения происходят из-за движения электролита натрия через мембрану нервной клетки.

Когда это происходит, запускается цепная реакция, перемещая больше ионов натрия (и изменяя их заряд) по длине аксона нервной клетки.

Функция мышц

Электролит кальция необходим для сокращения мышц (7).

Позволяет мышечным волокнам скользить вместе и перемещаться друг над другом, поскольку мышца укорачивается и сокращается.

Магний также необходим в этом процессе, чтобы мышечные волокна могли скользить наружу, а мышцы расслаблялись после сокращения.

Правильная гидратация

Вода должна храниться в нужных количествах как внутри, так и снаружи каждой клетки вашего тела (8).

Электролиты, особенно натрий, помогают поддерживать баланс жидкости за счет осмоса.

Осмос - это процесс, при котором вода движется через стенку клеточной мембраны от разбавленного раствора (больше воды и меньше электролитов) к более концентрированному раствору (меньше воды и больше электролитов).

Это предотвращает разрыв клеток от переполнения или сморщивание из-за обезвоживания (9).

Внутренние уровни pH

Чтобы оставаться здоровым, вашему организму необходимо регулировать свой внутренний pH (10).

pH - это показатель кислотности или щелочности раствора. В вашем теле это регулируется химическими буферами или слабыми кислотами и основаниями, которые помогают минимизировать изменения во внутренней среде.

Например, в вашей крови установлен уровень pH около 7.От 35 до 7,45. Если он отклоняется от этого, ваше тело не может функционировать должным образом, и вы заболеете.

Правильный баланс электролитов имеет основополагающее значение для поддержания уровня pH в крови (10).

Резюме

Электролиты необходимы для поддержания функционирования нервной системы и мышц. Они также обеспечивают оптимальную внутреннюю среду вашего тела, сохраняя гидратацию и помогая регулировать внутренний pH.

В некоторых случаях уровень электролитов в крови может стать слишком высоким или низким, вызывая дисбаланс (11, 12, 13).

Нарушения электролитов могут нанести вред вашему здоровью, а в редких случаях даже привести к летальному исходу (14).

Нарушение баланса электролитов часто возникает из-за обезвоживания, вызванного чрезмерным нагревом, рвотой или диареей. Вот почему вы должны помнить о восполнении любых потерянных жидкостей, когда вам жарко или когда вы больны (15).

Некоторые болезни, в том числе болезни почек, расстройства пищевого поведения и травмы, такие как тяжелые ожоги, также могут вызывать нарушение электролитного баланса (16, 17, 18, 19).

Если у вас легкое нарушение электролитного баланса, у вас, вероятно, не будет никаких симптомов.

Однако более серьезные дисбалансы могут вызывать такие симптомы, как (20, 21):

  • Усталость
  • Быстрое или нерегулярное сердцебиение
  • Онемение и покалывание
  • Спутанность сознания
  • Слабость и судороги мышц
  • Головные боли
  • Судороги

Если вы подозреваете, что у вас дисбаланс электролитов, обязательно обсудите свои симптомы с врачом.

Резюме

Нарушение баланса электролитов чаще всего возникает, когда люди сильно обезвожены из-за рвоты, диареи или чрезмерного потоотделения. Сильный дисбаланс может мешать функционированию вашего тела.

Когда вы потеете, вы теряете воду и электролиты, особенно натрий и хлорид.

В результате длительные физические нагрузки или активность, особенно в жару, могут вызвать значительную потерю электролитов.

По оценкам, пот в среднем содержит около 40–60 ммоль натрия на литр (22).

Но фактическое количество электролитов, теряемых с потом, может варьироваться от человека к человеку (23, 24).

В США максимальная рекомендуемая доза натрия составляет 2300 мг в день, что эквивалентно 6 граммам или 1 чайной ложке поваренной соли (25).

Поскольку около 90% взрослых американцев потребляют намного больше, большинству людей не нужно восполнять потерю натрия с потом (26).

Однако некоторые группы населения, такие как спортсмены на выносливость, которые тренируются более двух часов, или те, кто тренируется в условиях сильной жары, могут захотеть рассмотреть возможность употребления напитков, обогащенных электролитами, чтобы восполнить свои потери (27).

Для всех остальных достаточно получать нормальное количество натрия из пищи и питьевой воды, чтобы оставаться гидратированным.

Резюме

Когда вы потеете, вы теряете воду и электролиты, особенно натрий. Тем не менее, натрия, потребляемого с пищей, обычно достаточно, чтобы покрыть любые потери.

Лучший способ достичь и поддерживать баланс электролитов - это здоровое питание.

Основными пищевыми источниками электролитов являются фрукты и овощи.Однако в западной диете обычным источником натрия и хлоридов является поваренная соль.

Ниже приведены некоторые продукты, содержащие электролиты (28, 29, 30):

  • Натрий: Маринованные продукты, сыр и поваренная соль.
  • Хлорид: Поваренная соль.
  • Калий: Фрукты и овощи, такие как бананы, авокадо и сладкий картофель.
  • Магний: Семена и орехи.
  • Кальций: Молочные продукты, витаминизированные заменители молока и зеленые листовые овощи.

Электролиты, такие как бикарбонат, вырабатываются естественным путем в организме, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, чтобы включить их в свой рацион.

Резюме

Электролиты содержатся во многих продуктах питания, включая фрукты, овощи, молочные продукты, орехи и семена.

Некоторые люди пьют воду с электролитом или добавляют электролиты, такие как натрий и кальций, чтобы обеспечить их достаточное количество.

Однако сбалансированной диеты, включающей источники электролитов, должно хватить для большинства.

Ваше тело обычно может эффективно регулировать электролиты и поддерживать их на нужном уровне.

Но в некоторых случаях, например, во время приступов рвоты и диареи, когда потери электролитов чрезмерны, может оказаться полезным добавление раствора для регидратации, содержащего электролиты (31).

Сумма, которую вам нужно будет израсходовать, будет зависеть от ваших потерь. Всегда читайте инструкции по замене без рецепта.

Также обратите внимание, что если у вас не низкий уровень электролитов из-за чрезмерных потерь, то прием добавок может вызвать аномальный уровень и, возможно, болезнь (32).

Перед добавлением электролитов лучше проконсультироваться с врачом или фармацевтом.

Резюме

Если вы придерживаетесь сбалансированной диеты, содержащей хорошие источники электролитов, добавление добавок обычно не требуется.

Электролиты - это минералы, которые несут электрический заряд при растворении в воде.

Они жизненно важны для вашей нервной системы, мышц и поддержания оптимальной среды тела.

Большинство людей удовлетворяют свои потребности в электролитах за счет сбалансированной диеты, хотя может возникнуть дисбаланс, если вы обезвожены из-за болезни или перегрева.

Если вы подозреваете, что у вас нарушение баланса электролитов, поговорите со своим врачом.

.

Смотрите также