Упала плотность электролита в аккумуляторе

Покупка автомобиля с рук всегда связано с рисками. Можно купить аварийный экземпляр, или машину, находящуюся в угоне. В связи с частыми приобретениями автомобилей в кредит существует так же опасность покупки кредитного автомобиля.

Подробнее...

Причины падения плотности электролита в аккумуляторе – Taxi Bolt

Владельцы автомобилей часто сталкиваются с проблемой отказа двигателя от запуска. Подобное случается из-за разрядки аккумулятора и ухудшения свойств электролита. Перед тем как поднять плотность в аккумуляторе, нужно выяснить причину ухудшения качества кислотного раствора.

После этого можно приступать к восстановлению батареи. Действия не представляют особых сложностей.

В процессе эксплуатации снижение плотности аккумулятора обычное явление, особенно при несвоевременной замены старого электролита.

Почему снижается плотность электролита

Снижению плотности способствуют такие факторы:

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

Пример сульфатации пластин автомобильного аккумулятора.

Опасности низкой и высокой концентрации кислоты

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

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

Для проверки плотности электролита используют денсиметр (справа).

Проверка плотности электролита

Определить плотность электролита можно в домашних условиях. Процедуру рекомендуется проводить при комнатной температуре. Перед началом работы подготавливают такие инструменты:

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

Самостоятельно измерение плотности выполняют так:

Для проверки плотности электролита конец денсиметра погружают в ёмкость аккумулятора.

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

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

Как откорректировать плотность раствора

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

[attention type=yellow]Высокие значения выявляются после зарядки мощным током, сопровождающейся кипением электролита. Повысить плотность можно путем добавления кислоты, заправки готового состава или использования зарядного устройства.[/attention]

Плотность раствора в холодный период

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

Таблица зависимости плотности электролита в аккумуляторе от температуры.

Подготовка к восстановлению батареи

На этапе подготовки выполняют такие действия:

• Замеряется этот основной показатель автомобильной батареи при температуре около 22 градусов. Сделать этом можно при помощи специального прибора – ареометра. При этом работать можно только в перчатках и защитных очках, чтобы избежать возможных ожогов.

• При приготовлении нового электролита кислота добавляется в воду. Если же сделать наоборот, жидкость начнет кипеть, что может привести к кислотным ожогам.
• Переворачивать аккумулятор при работе с ним категорически запрещено, поскольку при этом могут посыпаться его пластины, что приведет к выходу прибора из строя.
• Наперед следует подготовить емкости, в которые будет сливаться старая жидкость и готовиться новая.
• Потребуются точные расчеты необходимого объема кислоты, поскольку в процессе зарядки плотность жидкости в АКБ возрастет.

Повышение плотности электролита

Если плотность составляет более 1,18, доливают готовый состав с нормальной концентрацией серной кислоты. Процедура включает такие этапы:

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

Можно ли повысить минимальную плотность

Если уровень плотности раствора, что проводит ток в АКБ автомобиля упал намного ниже 1,18 г/см3, поднимать ее нет никакого смысла. В таком случае необходимо слить весь раствор, заменив его свежим.

Сначала с банок откачивается с помощью спринцовки как можно больше электролита. Далее батарея помещается в большую емкость, аккуратно переворачивается на бок, в дне каждой банки просверливается небольшое отверстие. Перевернув прибор, с него сливаются все излишки оставшейся жидкости.

Далее через крышки банок заливается дистиллированная вода с целью их промывания. После этого проделанные отверстия запаиваются пластмассой, стойкой к воздействию электролитической жидкости.

Сделав это, в АКБ заливается свежий раствор, после чего прибор будет готов к использованию. Недостатком подобного способа является то, что в конечном результате снижается срок службы устройства, но некоторое время оно все еще поработает до покупки нового.

Почему снижается плотность электролита?

Чаще всего с целью поддерживать на требуемом уровне количество жидкости внутри автомобильной батареи владельцы машины доливают туда дистиллированную воду. При этом редко проверяется плотность получившегося раствора. Вместе с тем, когда количество дистиллированной воды будет достаточно большим, при подзарядке вместе с этой жидкостью будет выкипать и электролит, что и приводит к снижению его плотности.

Рано или поздно этот показатель упадет ниже критического уровня, и завести транспортное средство уже не получиться.

В таком случае возникает необходимость повысить этот параметр раствора в аккумуляторе, что вернет его работоспособность.

Плотность ниже минимального значения

Бывают такие случаи, когда уровень этого показателя опускается ниже отметки 1,18. В таком случае вышеописанный способ ничем не поможет.

Чтобы восстановить работоспособность аккумуляторной батареи, вместо электролитического раствора нужно использовать кислоту, плотность которой выше, чему у электролита. При этом все действия проводятся точно так же, как и в предыдущем случае до того времени, пока показатель не придет в норму.

Как повысить при помощи зарядного устройства

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

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

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Многим этот вопрос кажется простым, а ответ очевидным. Слить электролит с низкой плотностью и залить с более высокой. Или слить только часть, а вместо неё добавить концентрированный раствор. Но перед тем как это делать, стоит задуматься, а надо ли? Такой подход требуется в единичных случаях. Есть ещё один более правильный вариант – это поднятие плотности электролита с помощью зарядки. Чаще всего именно так и следует повышать плотность. В этой заметке речь пойдёт о том, как правильно поднять плотность электролита, зарядкой или заменой. Рассмотрим, что более уместно в той или иной ситуации.

 

Содержание статьи

А какая плотность нормальная?

Как известно, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе является раствором серной кислоты (H₂SO₄) в воде (используется дистиллированная вода без примесей). В рамках этого материала мы не будет рассказывать о сортах серной кислоты, её плотности и т. п. Если интересно, можете прочитать это в отдельном материале про электролит.

Падение плотности ниже 1,15 гр/см³ (ЭДС ниже 12 В) рекомендуется не допускать. Это приводит к необратимым последствиям для аккумулятора. Если автомобиль эксплуатируется в холодном климате, то плотность допускается увеличивать до 1,29─1,3 гр/см³. От себя могу добавить, что в последнее время часто встречаю новые аккумуляторы типа Ca/Ca, у которых электролит в заряженном состоянии (ЭДС > 12,6 В) имеет плотность 1,24─1,25 гр/см³. Об таких фактах можно найти немало отзывов в сети. С чем это связано? Мне кажется, причина может быть только в сульфатации во время хранения.

А нужно ли поднимать плотность?

Если коротко, то далеко не всех случаях требуется повышение плотности. Точнее не требуется её повышение неестественными способами. Чтобы пояснить мысль, нужно обратиться к процессам, происходящим в свинцово-кислотной электрохимической системе.

Аккумуляторная батарея состоит из наборов положительных и отрицательных электродов, погруженных в раствор серной кислоты. Чтобы исключить замыкание, электроды помещены в изолирующие конверт-сепараторы. Электрод состоит из решётки и обмазки.

Решётки изготавливаются по различным технологиям из разных сплавов и это тема отдельного разговора. А в качестве обмазки на отрицательных электродах присутствует порошкообразный свинец (Pb), а на положительных – паста диоксида свинца (PbO₂). Последний имеет красно-коричневый цвет.

Положительный электрод (анод)

PbO₂ + SO₄^2- + 4H⁺ + 2e^— => PbSO₄ + 2H₂O

Отрицательный электрод (катод)

Pb + SO₄^2- — 2e^— => PbSO₄

Общая реакция в электрохимической системе описывается уравнением

Pb + 2H₂SO₄ + PbO₂ => 2PbSO₄ + 2H₂O

Как видите, в процессе разряда серная кислота из электролита взаимодействует как с диоксидом свинца на аноде и металлическим свинцом на катоде с образованием сульфата свинца (PbSO₄) и воды (H₂O). Ток течёт от анода к катоду. В результате реакции постепенно падает плотность электролита. Обычно нижний предел 1,1─1,15 гр/см³. К этому моменту поры обмазки забиваются сульфатом свинца и реакция сходит на нет. Напряжение на выводах к этому моменту падает до 12 вольт и ниже.

К чему все это было сказано? Дело в том, что плотность электролита должна повышаться «естественным путём» в результате зарядки. Если к моменту окончания заряда плотность не достигла 1,27 гр/см³, то причина проблемы не электролит, а система в целом. Конечно, это условии, что зарядное устройство (ЗУ) работает исправно и плотность вы измеряете исправным ареометром.

Итак, в чём причина пониженной плотности к моменту окончания заряда? Это процесс сульфатации, подробнее о котором можно прочитать здесь. Постепенно в процессе эксплуатации часть PbSO₄ не растворяется до конца во время зарядки и накапливается на активной массе электродов. Это значит (см. реакции выше), что процессы при зарядке прошли не до конца. Поскольку растворился не весь сульфат свинца, то восстановилась не вся серная кислота и осталось больше воды. Результат – концентрация электролита меньше, как и его плотность.

Отсюда вывод. Чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно в первую очередь заниматься десульфатацией и максимально полной зарядкой АКБ. Если пониженная плотность вызвана сульфатацией, то не следует повышать её увеличением концентрации электролита. Это только усугубит ситуацию.

Даже если плотность ниже 1,27 гр/см³, все вещества остаются в электрохимической системе. Если вы искусственно увеличиваете плотность электролита, то равновесие нарушается и концентрация PbSO₄ будет ещё больше. При разряде из электролита выделится сульфат свинца, который уже точно не растворится при заряде, поскольку теперь он в избытке. А плотность по окончании заряда снова будет ниже нормы. И так далее.

• Перелили воды или она попала туда в результате ЧП. В результате этого снизилась плотность.
• Нужно повысить плотность электролита для использования в холодном климате.

Я менял электролит в АКБ только один раз из-за непредвиденной ситуации. Заряжал его как-то даче рядом с домом под открытым небом. Зарядил, отключил, но пробки закрывать не стал, чтобы газы вышли он отстоялся немного. Занялся другими делами и забыл про него. Пошёл ливень и все залило с верхом. Пришлось выбирать оттуда старый и заливать новый покупной электролит с нормальной плотностью. Если же просто упала плотность в результате эксплуатации, это не повод увеличивать его концентрацию.

Вернуться к содержанию
 

Как повысить плотность электролита в Pb аккумуляторе?

Итак, вы всё же решили поднять плотность раствора в аккумуляторной батарее. Как это сделать? Вам потребуется электролит (продаётся в автомобильных магазинах с плотностью 1,27─1,29 гр/см³), ёмкость для откачиваемого электролита, резиновая «груша», длинная гибкая трубка из материала стойкого к серной кислоте, пластиковая воронка (удобно заливать электролит обратно в банки), зарядное устройство.

Внимание! Электролит является едким веществом! При попадании на кожу и слизистые вызывает сильный химический ожог! Поэтому при работе обязательно используйте очки для защиты глаз, а также резиновые перчатки для защиты рук. Если будете разводить концентрированную кислоту, помните, что нужно наливать кислоту в воду, а не наоборот. При падании электролита на кожу или слизистые нужно обратиться в больницу.

Процесс выглядит примерно так.

• Зарядили аккумулятор по максимуму.
• Выбрали старый электролит. Именно так, выбрали, откачали и т. п. С помощью гибкой трубки из материала, стойкого к кислоте и обычной резиновой «груши». Не допускается переворачивать АКБ для слива. В этом случае осыпавшиеся частицы со дна могут замкнуть пластины. Или электроды деформируются, порвут сепаратор и будет замыкание. В случае замыкания банки аккумулятор можно смело идти сдавать в приёмку.
• Затем заливаете покупной или самостоятельно приготовленный электролит с плотностью 1,27─1,29 гр/см³.
• Даёте отстояться немного. При необходимости заряжаете.

Затем в банки заливаете такое же по объёму количество раствора более высокой концентрации. Можно использовать аккумуляторную кислоту (92─94%) плотностью 1,835 гр/см³. После этого можно поставить АКБ на зарядку для выравнивания концентрации. Не нужно трясти и бултыхать батарею для перемешивания. Иначе могут быть те же последствия, что и при переворачивании.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

Причины падения плотности электролита в аккумуляторе

Почему плотность электролита падает

Нормальная работа батареи подразумевает постоянную подзарядку и высокотемпературный режим химических процессов на электродах и в электролите. Результатом становится постоянное снижение жидкости в банках АКБ, которая пополняется дистиллированной водой. Среди наиболее распространенных причин снижающих в аккумуляторе плотность раствора:

1. Не контролируется уровень концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости;
2. Неоднократная зарядка аккумулятора приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости;
3. Батарея разрядилась.

ВАЖНО: Длительная работа АКБ в режиме сниженной плотности электролита – это дорога к сульфатации пластин и выходе устройства из строя.

Для установления причины низкого заряда батареи производят замеры концентрации раствора в банках АКБ используя ареометр. Оптимальный температурный режим для этой процедуры – от 22 до 25 °С. Плотность электролита может быть выше или ниже нормы. В первом случае повышается вероятность коррозийного разрушения электродов с положительным зарядом. Во втором – опасность подстерегает в холодные периоды года, когда электролитический раствор способен охладиться и затвердеть. Поэтому контроль уровня густоты зимой является первостепенной задачей любого владельца ТС.

Подготовка перед поднятием плотности электролита

Для измерения концентрации электролита в аккумуляторной батарее необходимо, чтобы соблюдались условия:

1. На АКБ отсутствуют сколы или трещины, корпус абсолютно целый и клеммы без повреждений;
2. Нормальный уровень жидкости в каждой из банок;
3. Температурный режим электролитического раствора в диапазоне от 20 до 25°С;
4. Заряд батареи полный.

При наличии повреждений клемм или корпуса данные могут быть неточными, а причина отсутствия способности выдать нужный разряд для старта ТС совсем не в низкой плотности электролита. Низкий уровень жидкости является более концентрированным, чем его нормальное количество, разбавленное дистиллятом. При низких температурах замеры существенно отличаются от реальных значений в нормальных условиях. В разряженном аккумуляторе густоты раствора всегда ниже, поскольку большинство ионов скопилось на пластинах.

ВАЖНО: Добавление серного концентрата для коррекции плотности электролита должно производиться очень аккуратно, поскольку более высокие показатели способствуют осыпанию пластин и порче АКБ.

Зарядка от генератора автомобиля аккумулятора выполняется не в полном объеме, а всего на 80-90%, что требует подзарядки прибора для измерения концентрации раствора.

В подготовительные работы по поднятию плотности электролита входит:

• Изъятие АКБ из ТС;
• Хранение в теплом помещении до приобретения АКБ температуры 20-25 °С;
• Проверка уровня насыщенности раствора;
• Зарядка и зачистка клемм по необходимости до пополнения жидкости в банках.

Для определения нормы существуют специальные таблицы, согласно которым эксплуатационный показатель для теплого периода должен быть не ниже 1,27 г/куб. см, а для зимнего – 1,3 г/куб. см.

Поднимаем плотность электролита в АКБ

Для повышения концентрации активного раствора в банках аккумулятора необходимо приготовить:

• Средства для личной защиты при работе с едкими веществами: старая одежда, защитные очки, респиратор или защитная маска, перчатки резиновые;
• Мерный стакан;
• Емкость, в которую будет сливаться старый раствор;
• Аэрометр с резиновой грушей для откачки имеющейся в банках жидкости;
• Дрель со сверлом диаметром 3-4 мм;
• Паяльная лампа или паяльник;
• Кислотная пластмасса.

Электролит содержит в составе серную кислоту, способную разъесть кожу или одежду, поэтому следует позаботиться о личной защите и постараться все манипуляции делать предельно аккуратно. Повышение плотности раствора достигается несколькими способами:

• Полной заменой электролита в банках при концентрации ниже 1 г/куб. см;
• Добавлением аккумуляторной кислоты в раствор;
• Заливанием дистиллята и серной кислоты до нужного уровня и показателя плотности.

Полная замена электролита

Это является крайней радикальной мерой в случае полной выработки своего ресурса электролитом при снижении его плотности до 1 г/куб. см. Действия осуществляются в следующем порядке:

1. Аккумуляторная батарея после подготовки подвергается полной откачке раствора из банок с помощью груши;
2. Перевернув АКБ набок необходимо в дне каждой емкости с электродами просверлить дырки и слить остаток жидкости;
3. В таком положении нужно продержать прибор и промыть внутренние полости дистиллятом;
4. Очищенную батарею снова делают герметичной, запаивая кислотной пластмассой, сделанные ранее отверстия дрелью. Для этого пользуются паяльной лампой или паяльником;
5. В каждую банку заливается нужное количество дистиллята, которое рассчитывается в соотношении от общего объема банки и нужного количества аккумуляторной кислоты для раствора с концентрацией 1,25-1,27 г/куб. см;
6. Банки хорошо закупориваются, слегка встряхивается батарея без сильного отклонения от вертикали.

ВАЖНО: Первым в банки заливается дистиллят, а после добавляется кислота, в ином случае жидкость вскипит.

Добавление аккумуляторной кислоты

При показателе плотности раствора ниже 1,2 г/куб. см необходимо применять кардинальные меры для повышения значения электролита. Следует приобрести аккумуляторную кислоту, плотность которой составляет 1,84 г/куб. см, и залить тем же способом, что и обычный электролит.

Добавление дистиллята и серной кислоты

Необходимо сначала откачать имеющийся раствор из каждой банки АКБ. Затем залить новую жидкость плотностью 1,25-1,27 г/куб. см. Заполнив банки до отметки «Норма», следует хорошо закрыть крышки и слегка встряхнуть батарею.

ВАЖНО: Запрещается переворачивать вверх дном АКБ. При такой манипуляции могут отколоться кусочки соли свинца с решетки и попасть на соседний электрод, замкнув таким образом банку. После этого поврежденная емкость станет непригодной для эксплуатации.

Замеры концентрации подскажут необходимость повторения процесса замены электролита. Если показатель ниже 1,25 г/куб. см, то следует повторять операцию до тех пор, пока не будет получен нужный результат.

Корректирующая подзарядка АКБ

После замены или манипуляций по повышению плотности электролита в банках батареи устанавливается раствор с отличным друг от друга показателем. Допускается разнос в диапазоне 0,01 г/куб. см. Чтобы выровнять это значение необходимо произвести корректирующую подзарядку. Суть метода заключается в подаче на протяжении 1-2 часов тока при зарядке в 2-3 раза ниже номинального значения.

При отсутствии положительного результата применяются более радикальные способы выравнивания. Применяется зарядка устройствами, оснащенными регуляторами, обеспечивающими стабильное напряжение на входе.

Инструкция восстановления плотности корректирующей подзарядкой:

1. Заряжается батарея полностью;
2. В момент достижения максимального заряда при наблюдении кипения электролита сила тока снижается до уровня 1-2 А;
3. В процессе кипения происходит испарение дистиллята и повышается густота жидкости;
4. Для каждого отдельного случая время выпаривания может быть разным и иногда достигать 1 сутки;
5. При снижении плотности ниже 1,25 г/куб. см электролит доливается, концентрация замеряется при остывании прибора до 25 °С;
6. Производится повторная операция при необходимости.

Единственный недостаток процедуры – большая длительность.

Корректирующий электролит

Под корректирующей смесью понимают электролит, плотность которого составляет 1,4 г/куб. см. Простое добавление такого раствора недопустимо, следует предварительно произвести замеры имеющегося уровня плотности жидкости. Установление причины поможет подобрать наиболее подходящий метод применения корректирующего электролита. Предназначение такого раствора:

• Скорректировать уровень электролита при вытекании раствора;
• Поднять уровень плотности жидкости в банке при заливании большего количества, чем нужно, дистиллята.

Порядок использования корректирующего электролита:

1. С помощью спринцовки или аэрометра откачать из полости банки жидкость;
2. Заменить откачанный раствор аналогичным объемом корректирующего состава;
3. Поставить заряжаться аккумулятор на срок от 30 минут до часа;
4. По окончанию зарядки выдержать прибор в спокойном состоянии часа 2-3;
5. Провести контрольный замер в каждой из банок;
6. Повторить процедуру при необходимости.

ВАЖНО: Откачивая электролит необходимо оставлять поверхность пластин покрытыми жидкостью.

Заключение

В заключении хотим отметить, что работа с АКБ и электролитом не проста. Поэтому, если у вас мало опыта в сервисных работах по вашему авто, то лучше всего обратиться в сервис и доверить это дело профессионалам. В любом случае, следите за плотностью электролита для надежной работы АКБ хоть летом, хоть зимой. 

Как проверить и поднять плотность электролита в аккумуляторе

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

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

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

Почему плотность электролита в аккумуляторе падает

Строго говоря, изменение соотношения воды и кислоты в растворе происходит постоянно, как при разряде батареи, так и во время зарядки. Но, по теории, в полностью заряженном состоянии плотность должна соответствовать изначальной. На практике этого не происходит, и вот почему:

• при перезаряде электролит закипает и испаряется;
• утечка жидкости случается и через отверстия в пробках, особенно при частой езде по ухабистым дорогам;
• при глубоких разрядах концентрация электролита также изменяется из-за активизации процесса сульфатации пластин.

Рассмотрим каждую из причин детальнее:

1. Испарение электролита, если не было форс-мажорных обстоятельств – процесс длительный, сильно растянутый во времени. Аккумулятор заряжается во время работы двигателя, при этом перезаряд, приводящий к закипанию жидкости, исключён – об этом заботится реле-регулятор генератора. Но есть и другие факторы, влияющие на плотность электролита в аккумуляторе. Дело в том, что АКБ размещается неподалёку от мотора, который является мощным источником тепла в подкапотном пространстве. Нагрев батареи при этом неизбежен, особенно интенсивным становится этот процесс летом. В результате жидкость испаряется даже без кипения, поэтому в жаркое время года рекомендуют проверять её уровень еженедельно. Поскольку плотность

Что такое аккумулятор? - learn.sparkfun.com

Введение

Батареи - это совокупность одной или нескольких ячеек, химические реакции которых создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и какого-то электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны проходить через цепь и возвращаться на катод, где происходит другая химическая реакция. Когда материал в катоде или аноде расходуется или больше не может использоваться в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «разряжена».

Батареи, которые необходимо выбрасывать после использования, известны как первичные батареи .Батареи, которые можно перезаряжать, называются вторичными батареями и .

Литий-полимерные батареи, например, заряжаемые

Без батарей ваш квадрокоптер пришлось бы привязать к стене, вам пришлось бы вручную провернуть машину, а ваш контроллер Xbox должен был бы быть постоянно подключен к сети (как в старые добрые времена). Батареи позволяют хранить потенциальную электрическую энергию в переносном контейнере.

Батареи бывают разных форм, размеров и химического состава.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с удивительной аварии, связанной с рассечением лягушки.

Что вы узнаете

В этом руководстве будут подробно рассмотрены следующие темы:

• Как были изобретены батарейки
• Из каких частей состоит аккумулятор
• Как работает аккумулятор
• Общие термины, используемые для описания батарей
• Различные способы использования батарей в схемах

Рекомендуемая литература

Есть несколько концепций, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться перед тем, как начать читать это руководство:

Хотите изучить различные батареи?

Мы вас прикрыли!

Щелочная батарея 9 В

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac.Даже не думайте пытаться их перезарядить. Используйте их с…

История

Термин Батарея

Исторически слово «батарея» использовалось для описания «серии подобных объектов, сгруппированных вместе для выполнения определенной функции», как в случае артиллерийской батареи. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он соединил вместе для своих экспериментов с электричеством.Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических ячеек, соединенных вместе с целью обеспечения электроэнергии.

Изобретение батареи

В один роковой день 1780 года итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани рассекал лягушку, прикрепленную к медному крючку. Когда он коснулся лягушачьей лапы железным отростком, нога дернулась.Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега-ученый Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта выдвинул гипотезу о том, что импульсы лягушки на лапах на самом деле вызываются разными металлами, пропитанными жидкостью. Он повторил эксперимент, используя ткань, пропитанную рассолом, вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои открытия в 1791 году, а позже создал первую батарею, гальваническую батарею, в 1800 году.

Гальваническая свая состояла из пакета цинковых и медных пластин, разделенных тканью, пропитанной рассолом

Volta страдала от двух основных проблем: из-за ее веса электролит вытек из ткани, а особые химические свойства компонентов привели к очень короткому сроку службы (около часа).Следующие двести лет уйдут на совершенствование конструкции Вольты и решение этих проблем.

Исправления в гальванической куче

Уильям Круикшанк из Шотландии решил проблему утечки, положив гальваническую батарею на бок, чтобы сформировать «желобную батарею».

Лотковая батарея решила проблему утечки гальванической сваи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана разложением цинка из-за примесей и скоплением пузырьков водорода на меди.В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвратит разложение.

Британский химик Джон Фредерик Даниэлл использовал второй электролит, который вступал в реакцию с водородом, предотвращая накопление на медном катоде. Батарея Даниэля с двумя электролитами, известная как «элемент Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения энергией зарождающихся телеграфных сетей.

Коллекция клеток Даниэля из 1836 г.

Первая аккумуляторная батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух прокатанных листов свинца, погруженных в серную кислоту.Путем реверсирования электрического тока через батарею химия вернется в исходное состояние, создав первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камилла Альфонса Фор улучшила конструкцию Планте, превратив листы свинца в пластины. Эта новая конструкция упростила производство аккумуляторов, и свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн обычного «автомобильного аккумулятора» существует уже более 100 лет
(Изображение любезно предоставлено Эмилианом Робертом Виколом из Wikimedia Commons) <-

Сухая камера

Вплоть до конца 1800-х годов электролит в батареях был в жидком состоянии.Это сделало транспортировку аккумуляторов очень осторожным делом, и большинство аккумуляторов никогда не предназначались для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею, используя цинковый анод, катод из диоксида марганца и раствор хлорида аммония в качестве электролита. Хотя электролит в элементе Лекланше был все еще жидким, химический состав батареи оказался важным шагом для изобретения сухого элемента.

Карл Гасснер придумал, как создать электролитную пасту из хлорида аммония и гипса.Он запатентовал новую батарею «сухих элементов» в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «угольно-цинковыми батареями», производились массово и пользовались огромной популярностью до конца 1950-х годов. Хотя углерод не используется в химической реакции, он играет важную роль в качестве электрического проводника в углеродно-цинковой батарее.

-> Цинк-угольная батарея 3 В 1960-х годов
(Изображение любезно предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

В 1950-х годах Льюис Урри, Пол Марсал и Карл Кордеш из компании Union Carbide (позже известной как «Eveready», а затем «Energizer») заменили электролит хлористого аммония щелочным веществом на основе химического состава батареи, сформулированного Вальдемаром. Юнгнер в 1899 году.Щелочные батареи с сухими элементами могут содержать больше энергии, чем угольно-цинковые батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Щелочные батареи приобрели популярность в 1960-х годах, обогнали угольно-цинковые батареи и с тех пор стали стандартными первичными элементами для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение любезно предоставлено Aney ~ commonswiki из Wikimedia Commons) <-

Аккумуляторы 20-го века

В 1970-х годах компания COMSAT разработала никель-водородную батарею для использования в спутниках связи.Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, по-прежнему используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлгидридной (NiMH) батареи. NiMH батареи были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой никель-водородным аккумуляторным элементам меньшего размера.

Компания Asahi Chemical из Японии построила первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году.В конце 1990-х годов был создан мягкий гибкий корпус для литий-ионных аккумуляторов, в результате чего появилась «литий-полимерная» или «LiPo» батарея.

Химические реакции в литий-полимерной батарее практически такие же, как и в литий-ионной батарее

Очевидно, что было изобретено, произведено и устарело гораздо больше химических элементов батарей. Если вы хотите узнать больше о современных и популярных технологиях аккумуляторов, ознакомьтесь с нашим руководством по технологиям аккумуляторов.

Компоненты

состоят из трех основных компонентов: анода , катода и электролита . Сепаратор часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Для хранения этих компонентов аккумуляторы обычно имеют какой-то кожух .

И анод, и катод относятся к типу электродов . Электроды - это проводники, через которые электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны выходят из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анод.

На аккумуляторах анод обозначен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов на аноде.Эти электроны хотят двигаться к катоду, но не могут пройти через электролит или сепаратор.

Катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» проходит от катода .

На батареях катод помечен как положительный (+) вывод

В батареях в химической реакции внутри катода или вокруг него используются электроны, образующиеся на аноде.Электроны могут попасть на катод только через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит - это вещество, часто жидкость или гель, способное переносить ионы между химическими реакциями, происходящими на аноде и катоде. Электролит также препятствует потоку электронов между анодом и катодом, так что электроны легче проходят через внешнюю цепь, чем через электролит.

-> В щелочных батареях может протекать электролит, гидроксид калия, если они подвергаются воздействию высоких температур или обратного напряжения
(Изображение любезно предоставлено Вильямом Дэвисом из Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе аккумулятора.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в виде цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы представляют собой пористые материалы, которые предотвращают соприкосновение анода и катода, что может вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, включая хлопок, нейлон, полиэстер, картон и синтетические полимерные пленки. Сепараторы не вступают в химическую реакцию ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

В гальванической куче использовалась ткань или картон (разделитель), пропитанные рассолом (электролитом), чтобы электроды разнесены

Ионы в электролите могут быть положительно заряженными, отрицательно заряженными и иметь различные размеры. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, но не пропускают другие.

Кожух

Большинству батарей требуется способ удерживать химические компоненты. Кожухи, также известные как «кожухи» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних компонентов батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор в пластиковом корпусе

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, мягких пластиковых пакетов и так далее. В некоторых батареях используется токопроводящий стальной кожух, который электрически соединен с одним из электродов. В случае обычного щелочного элемента AA стальной кожух соединен с катодом.

Операция

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По крайней мере, одна реакция происходит внутри анода или вокруг него, и одна или несколько реакций происходят внутри или вокруг катода. Во всех случаях реакция на аноде дает дополнительные электроны в процессе, называемом окислением , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны активируют химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию восстановления-окисления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. При переносе электронов между химическими веществами происходят окислительно-восстановительные реакции. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы они выходили за пределы батареи и питали нашу цепь.

Анодное окисление

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначены как e ^- ).

Некоторые реакции окисления образуют ионы, например, в литий-ионной батарее. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычных щелочных батареях. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны - нет.

Катодное восстановление

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит в катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются во время восстановления.

В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся во время реакции окисления, расходуются во время восстановления.В других случаях, например, в щелочных батареях, во время восстановления образуются отрицательно заряженные ионы.

Электронный поток

В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже когда батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части, реакции будут происходить с полной силой только тогда, когда между анодом и катодом замыкается электропроводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может течь и тем быстрее протекают химические реакции.

Короткое замыкание в аккумуляторе (в данном случае даже случайное) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже задыхаются или загораются при коротком замыкании.

Мы можем пропускать эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», для выполнения чего-то полезного. В анимационном ролике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку движущимися электронами.

Разряженная батарея

Химические вещества в батарее в конечном итоге достигают состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате аккумулятор больше не будет генерировать электрический ток. На данный момент аккумулятор считается «мертвым».

Первичные элементы необходимо утилизировать, когда батарея разряжена. Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем пропускания через батарею обратного электрического тока.Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, когда говорят о напряжении, емкости батареи, возможности источника тока и так далее.

Ячейка

Элемент относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для выработки напряжения и тока. Батарея может состоять из одной или нескольких ячеек.Например, одна батарея AA - это одна ячейка. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть ячеек по 2,1 В.

Обычная 9-вольтовая батарея содержит шесть щелочных элементов по 1,5 В, установленных друг на друга

Первичный

Первичные клетки содержат химический состав, который нельзя изменить. В результате аккумулятор необходимо выбрасывать после того, как он разрядился.

Среднее

Вторичные элементы можно перезаряжать, и их химический состав возвращается в исходное состояние.Эти элементы, также известные как «аккумуляторные батареи», можно использовать много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение аккумулятора - это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи типа AA указаны как имеющие 1,5 В. В этой статье из Mad Scientist Hut показано, что их испытанные щелочные батареи начинаются с напряжения около 1,55 В, а затем медленно теряют напряжение по мере разряда. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или пусковому напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разряда для их LiPo-элементов, начиная с 4,2 В и снижаясь до 2,8 В по мере разряда. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo-элементов, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению аккумулятора в течение всего цикла разряда.

Вместимость

Емкость аккумулятора - это величина электрического заряда, который он может доставить при определенном напряжении. Большинство батарей рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Этот LiPo аккумулятор рассчитан на 1000 мАч, что означает, что он может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем он будет считаться разряженным.

Большинство графиков разряда батареи показывает напряжение батареи как функцию от емкости, например, эти тесты батареи AA, проведенные PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли емкости аккумулятора для питания вашей схемы, найдите самое низкое допустимое напряжение и найдите соответствующий номинал мАч или Ач.

C-скорость

Многие батареи, особенно мощные литий-ионные, обозначают ток разряда как "C-Rate", чтобы более четко определить характеристики батареи.C-Rate - это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1С - это количество тока, необходимое для разрядки аккумулятора за 1 час. Например, аккумулятор емкостью 400 мАч, обеспечивающий ток 1С, будет обеспечивать 400 мА. 5С для той же батареи будет 2 А.

Большинство батарей теряют емкость при повышенном потреблении тока. Например, этот информационный график продукта от Chargery показывает, что их LiPo-элемент имеет меньше мАч при более высоких скоростях C.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать LiPo батареи при 1С или меньше.

MIT предлагает фантастическое руководство по спецификациям и терминологии батарей, которое идет намного дальше этого обзора.

Использование

Однокамерный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

серии

Чтобы увеличить напряжение между выводами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает штабелирование ячеек встык, соединение анода одного с катодом следующего.

Последовательно соединяя батареи, вы увеличиваете общее напряжение. Сложите напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены последовательно.Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий набор аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовых электронных устройств, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареек 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

Параллельный

Если напряжение отдельной ячейки соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении аккумуляторов! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. Если есть какая-либо разница в напряжении, может произойти короткое замыкание, что приведет к перегреву и, возможно, возгоранию.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

и параллельный

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения одинаков для батарей, включенных параллельно, поскольку может произойти короткое замыкание.

В этом примере общее напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация схемы выше - 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные массивы батарей, соединенных последовательно и параллельно.

Ресурсы и движение вперед

К настоящему времени вы должны понимать, как были изобретены батарейки и как они работают. Батареи - это один из способов обеспечения вашего проекта электроэнергией, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите больше узнать о батареях, вот еще несколько уроков:

Хотите увидеть аккумуляторы в действии? Взгляните на эти проекты, которые используют разные батареи в разных конфигурациях:

Simon Splosion Wireless

Это учебное пособие, демонстрирующее один из многих методов "взлома" Саймона Сэйса. Мы выделим технику, чтобы взять ваш Simon Says Wireless.

изменяет химический состав электролита, чтобы предотвратить прокалывание структур - ScienceDaily

Ученые обнаружили основную причину роста игольчатых структур, известных как дендриты и усы, которые поражают литиевые батареи, иногда вызывая короткое замыкание и выход из строя , или даже огонь.

Команда под руководством Чонмина Ванга из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики показала, что присутствие определенных соединений в электролите - жидком материале, который делает возможным критический химический состав батареи - вызывает рост дендритов и усов. .Команда надеется, что это открытие приведет к новым способам предотвращения их роста, манипулируя ингредиентами батареи. Результаты были опубликованы в Интернете 14 октября в журнале Nature Nanotechnology .

Дендриты - это крошечные твердые древовидные структуры, которые могут расти внутри литиевой батареи; их игольчатые выступы называются усами. Оба причиняют огромный вред; в частности, они могут пробить конструкцию, известную как разделитель внутри батареи, так же, как сорняк может проткнуть бетонный внутренний двор или асфальтированную дорогу.Они также усиливают нежелательные реакции между электролитом и литием, ускоряя выход батареи из строя. Дендриты и усы сдерживают широкое использование литий-металлических батарей, которые имеют более высокую плотность энергии, чем их обычно используемые литий-ионные аналоги.

Команда PNNL обнаружила, что происхождение усов в литий-металлической батарее лежит в структуре, известной как «SEI» или межфазная граница твердого электролита, пленка, где твердая литиевая поверхность анода встречается с жидким электролитом.Кроме того, ученые определили виновника процесса роста: этиленкарбонат, незаменимый растворитель, добавляемый в электролит для повышения производительности аккумулятора.

Оказывается, карбонат этилена оставляет батарею уязвимой для повреждения.

Улавливание быстро движущихся объектов внутри литиевых батарей

Выводы команды включают видеоролики, которые демонстрируют постепенный рост усов внутри наноразмерной литий-металлической батареи, специально разработанной для исследования.

Дендрит возникает, когда ионы лития начинают слипаться или «зарождаться» на поверхности анода, образуя частицу, которая означает рождение дендрита. Структура растет медленно, поскольку все больше и больше атомов лития растут, растут так же, как сталагмит растет на дне пещеры. Команда обнаружила, что динамика энергии на поверхности SEI толкает больше ионов лития в медленно растущий столб. Затем, внезапно, вырастает усик.

Команде было непросто запечатлеть происходящее.Для этого ученые объединили атомно-силовой микроскоп (AFM) и просвечивающий электронный микроскоп для окружающей среды (ETEM), высоко ценимый инструмент, который позволяет ученым изучать работающую батарею в реальных условиях.

Команда использовала АСМ для измерения крошечной силы усов по мере их роста. Подобно тому, как врач измеряет силу руки пациента, прося пациента оттолкнуться от вытянутых рук врача, команда PNNL измерила силу растущего уса, надавив на его кончик с помощью кантилевера AFM и измерив силу дендрита. проявляется во время его роста.

Рецепт электролита

Команда обнаружила, что уровень этиленкарбоната напрямую коррелирует с ростом дендритов и усов. Чем больше материала команда добавляла в электролит, тем больше росли усы. Ученые экспериментировали со смесью электролитов, меняя ингредиенты, чтобы уменьшить количество дендритов. Некоторые изменения, такие как добавление циклогексанона, предотвратили рост дендритов и усов.

«Мы не хотим просто подавлять рост дендритов; мы хотим найти первопричину и устранить их», - сказал Ван, автор статьи вместе с У Сюй.«Мы опирались на опыт наших коллег, разбирающихся в электрохимии. Я надеюсь, что наши открытия побудят сообщество взглянуть на эту проблему по-новому. Ясно, что необходимы дополнительные исследования».

Понимание того, что вызывает появление и рост усов, приведет к новым идеям по их устранению или, по крайней мере, их контролю для минимизации ущерба, добавил первый автор Ян Хэ. Он и его команда отслеживали, как усы реагируют на препятствие: прогибание, податливость, изгиб или остановка.Более глубокое понимание могло бы помочь открыть путь для широкого использования литий-металлических батарей в электромобилях, ноутбуках, мобильных телефонах и других областях.

Хотите узнать, разрядился ли аккумулятор? Посмотрите, ПЫТАЕТ ли он

Хотите узнать, разрядился ли аккумулятор? Посмотрите, Прыгает ли он: Инженер утверждает, что простой трюк показывает, разрядилась ли батарея

• Инженер-электрик Ли Хайт проверил теории подпрыгивающих батарей
• Он хотел узнать, почему разряженная щелочная батарея отскакивает
• Г-н Хайт начал с того, что сдвинул хорошие и плохие батареи через трубку
• Затем он открыл их, чтобы выяснить, как они различаются внутри
• Хорошие батареи не отскакивают из-за теории противодействия, сказал г-н Хайт
• Эта теория утверждает, что гелеобразное вещество в хорошей батарее создает направленную вниз силу и не дает ей отскакивать

Бен Спенсер для Daily Mail

Опубликовано: 15:58 GMT, 4 сентября 2014 г. | Обновлено: 00:11 GMT, 5 сентября 2014 г.

Вы когда-нибудь тратили целую вечность, меняя батарейки в пультах дистанционного управления и вынимая из них, чтобы выяснить, в каких из них еще есть питание?

В следующий раз просто попробуйте бросить их на твердую поверхность и посмотреть, отскакивают ли они.

Это связано с тем, что отработанные щелочные батареи с большей вероятностью подпрыгивают, чем свежие, по словам американского инженера-электрика, видео которого демонстрирует это явление, становится сенсацией в Интернете.

Прокрутите вниз для просмотра видео

Когда вы отскакиваете разряженную или неисправную щелочную батарею о твердую поверхность, она отскакивает, а исправная батарея падает (на фото). Инженер-электрик Ли Хайт (Lee Hite) создал видео для проверки двух теорий - выделения газа и теории предотвращения отскока - чтобы объяснить, почему происходит это явление

ПОЧЕМУ БАТАРЕИ СРАЗУЕТСЯ

Когда вы отскакиваете мертвую или неисправную щелочную батарею о твердую поверхность, она отскакивает, при этом хороший аккумулятор падает.

В хорошем аккумуляторе это гелеобразное вещество, а в плохом - твердое.

Г-н Хайт считает, что гель в хорошей батарее работает так же, как картечь в отбойном молотке.

Обычный молоток будет подпрыгивать при ударе о поверхность, но молоток, предотвращающий отскок, снабжен цилиндром, полным картечи.

Когда молот ударяется о поверхность, картечь отстает от механизма, а когда молот попадает в основание, картечь догоняет его, и когда молот начинает отскакивать, картечь снова опускает его вниз.

Это выравнивает силу.

Когда аккумулятор ударяется о поверхность, гель захватывает и создает направленную вниз силу, аналогичным образом противодействуя восходящей траектории.

В своем видео на YouTube Ли Хайт тестирует серию батарей с истекшим сроком годности и набор, который не использовался.

Он демонстрирует, что использованная батарея подпрыгивает намного выше, чем та, которую только что вынули из упаковки.

Хорошая батарея, объясняет он, содержит гелеобразное вещество, которое затвердевает, когда батарея разряжается.

Хотя гель находится в полужидкой форме, он поглощает энергию, когда батарея ударяется о поверхность.

Молоток, предотвращающий отскок, который содержит внутреннюю часть движущейся картечи, работает таким же образом.
Когда гель в батарее затвердел, он не может двигаться, и вся батарея отскакивает, так же, как твердый молоток отскакивает от гвоздя.

Вчера вечером британские ученые с осторожностью восприняли эту теорию, поскольку факультеты химии и физики по всей стране пытались проверить эту идею на себе.

Многие считали, что эта теория имеет смысл, но немногие смогли повторить результаты мистера Хайта.

Представитель Института физики сказал, что «за этой идеей стоит здравый смысл», но добавил: «Чтобы результаты были надежными, эксперименты должны воспроизводиться. Мы изо всех сил пытаемся повторить эксперимент здесь ».

Доктор Ли Бантинг, старший преподаватель химии в Портсмутском университете, сказал, что видео убедило его. «Если гель в батарее находится в жидком состоянии, он поглощает эту кинетическую энергию - вся энергия уходит, и батарея не возвращается в норму», - сказал он.

«Но если он превращается в твердое состояние, кинетическая энергия отталкивает его от поверхности, и он отскакивает».

Чтобы проверить газовыделение, мистер Хайт уронил груз на батарею. Если произошло повышение давления, вес должен подпрыгивать на одном из них выше, чем на другом. Он также просверлил отверстия в батареях, чтобы сбросить это давление. В первом тесте не было «убедительной» разницы, а во втором тесте неисправная батарея все еще отскакивала.

С точки зрения теории защиты от отскока, г-н Хайт использовал молотки для демонстрации.Обычный молоток будет подпрыгивать при ударе о поверхность, но молоток с защитой от отскока (на фото) снабжен картечью. Когда молот ударяется о поверхность, дробь отстает, а когда молот попадает в основание, дробь догоняет его

Мистер Хайт затем разрезал батареи, чтобы увидеть, чем отличается электролит в хорошей и плохой батарее. В хорошем аккумуляторе он гелеобразный (слева), а в плохом - твердый (справа). Г-н Хайт считает, что гель в хорошей батарее действует аналогично картечью в противоударном молотке и вызывает направленную вниз силу

Доктор Фред Дэвис, химик из Университета Рединга, сказал: «Это видео подсказало мне и мои коллеги выкопали повсюду разряженные батареи, чтобы испытать их на себе.

Он добавил: «Энергия, выделяемая батареей, возникает в результате химических изменений, что означает, что материал в батарее вначале будет химически отличаться от материала в разряженном состоянии.

«Возможно, эти изменения повлияют на его поведение при падении на стол. Но меня еще предстоит убедить ».

Представитель производителя аккумуляторов Duracell сказал:« Этот тест на отскок, безусловно, не является точным способом измерения срока службы аккумулятора ».

Он добавил:« Хотя плотность материалов меняется по мере того, как аккумулятор разряжен, питания не свидетельствует.

«По мере разряда аккумуляторов внутренний объем увеличивается из-за расширения материалов. Это часто приводит к разбуханию аккумулятора и может сыграть важную роль в его балансировке при падении ».

Коррозия клемм аккумуляторных батарей: объяснение, очистка и профилактика

Иногда клеммы или стойки свинцово-кислотных аккумуляторов подвергаются коррозии, в результате чего соединение между аккумуляторами и прибором полностью обрывается или ослабевает. В транспортных средствах коррозия ограничивает воспламенение двигателей, поскольку аккумуляторные батареи не потребляют достаточный ток. Что вызывает эту коррозию, какие соединения образуются на выводах и как предотвратить повторение этой коррозии, полные сведения приведены ниже. Также упоминаются уравнения химических реакций, чтобы помочь понять процесс коррозии.

Причины и образование соединений:

В случае герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов (также известных как аккумуляторы SLA или сухие аккумуляторы) коррозия происходит, когда электролит попадает на клеммы аккумулятора через любые утечки или соединения. В случае заливных свинцово-кислотных аккумуляторов (мокрые аккумуляторы) электролит может выскочить при неосторожном наливании воды в элементы. Кроме того, пары серной кислоты, которая является частью электролита и фактически ответственна за коррозию, продолжают выходить из вентиляционных отверстий затопленных свинцово-кислотных аккумуляторов, когда аккумулятор заряжается или горячий.При перезарядке аккумулятор нагревается, а при нагревании увеличивается объем электролита, заполненного внутри него. Этот электролит может вытекать из вентиляционных отверстий перезаряженной свинцово-кислотной батареи, если в нее залито слишком много воды, а также из батарей SLA через незакрепленные соединения. Стойки свинцово-кислотных аккумуляторов в основном сделаны из свинца. Сам свинец - прочный металл. Его реакция с серной кислотой очень медленная. Если контакт происходит на выводах батареи, соединение, которое образуется в результате реакции, представляет собой сульфат свинца (PbSO ₄ ).Химическая реакция между свинцом и серной кислотой:

Pb (s) + H ₂ SO ₄ (вод.) → PbSO ₄ (водн.) + H ₂ (g)

Иногда это также случается, что медные зажимы или кольцевые медные клеммы, которые используются для соединения аккумулятора с проводами, корродируют. Сама медь не реактивна, даже если на нее налить разбавленную серную кислоту. Но когда проходит электричество, он вступает в реакцию с серной кислотой и производит сульфат меди (CuSO ₄ ) вместе с водой и газообразным диоксидом серы.Уравнение этой химической реакции следующее:

Cu (s) + 2 H ₂ SO ₄ (ℓ) → CuSO ₄ (водн.) + 2 H ₂ O (ℓ) + SO ₂ (g)

Белое вещество, которое вы видите вокруг клемм аккумулятора, представляет собой либо сульфат свинца, полученный в результате реакции, описанной в одном параграфе выше, либо безводный сульфат меди, полученный в результате реакции, описанной в предыдущем параграфе. Безводный сульфат меди меняет цвет на синий при добавлении к нему воды. Голубоватое вещество, которое вы видите вокруг корродированных медных клемм или медных зажимов, - это гидратированный сульфат меди.

Очистка корродированных клемм аккумулятора:

Для очистки клемм от сульфата свинца или сульфата меди сначала отсоедините клеммы от аккумулятора. Убедитесь, что вы носите перчатки, так как эти химические вещества могут повредить кожу. Теперь вымойте клеммы чистой водой. Если ржавчина смывается, то проблем больше нет. В противном случае промойте их раствором каустической соды, стиральной соды или пищевой соды, полученной путем растворения основы в воде. Также работает простое погружение клемм аккумулятора или зажимов на несколько минут в растворы этих оснований.После очистки базовым раствором снова промойте клеммы чистой водой, чтобы удалить остатки основы.

Не рекомендуется выливать раствор любого из этих оснований на клеммы батареи для их очистки, поскольку он может получить доступ к внутренним частям батареи через вентиляционные отверстия, стыки или протечки. Если ввести, это может плохо повлиять на производительность батареи. Вместо этого используйте ткань, смоченную в базовом растворе, чтобы очистить их, или используйте щетку, чтобы стереть ржавчину. Соблюдайте особые меры предосторожности при очистке гидратированного сульфата меди, который имеет голубоватый цвет, потому что он ядовит.

На рынках также доступны готовые растворы для очистки от коррозии. Вы также можете их использовать.

Предотвращение коррозии:

1- Коррозия может возникать в сухой среде, но ее усиливают влага и соли, присутствующие в воде. Поэтому храните батареи вдали от влаги и сырых мест.

2- Не мойте водой внутреннее пространство моторного отсека автомобиля. Вода увеличивает скорость коррозии металлических частей моторного отсека, не покрытых краской, а также стыков силовых кабелей и клемм аккумулятора.

3- Всегда держите верхнюю часть батареи сухой и свободной от пыли и других загрязняющих веществ. После заливки воды в залитую свинцово-кислотную батарею не забудьте высушить поверхность батареи. Плотно закройте крышки отдельных ячеек.

4- Нанесите вазелин или смазку на клеммы аккумуляторной батареи, чтобы защитить их от коррозии.

5- Используйте зажимы и клеммы аккумулятора из меди хорошего качества, которые также покрыты сплавом. Слой сплава предотвращает коррозию клемм.

Также читайте:
Батареи при последовательном и параллельном подключении (аккумуляторные блоки)

Практические соображения - Аккумуляторы | Аккумуляторы и системы питания

• Сетевые сайты:
• • Последний
  • Новости
  • Технические статьи
• • Последний
  • Проектов
  • Образование
• • Последний
  • Новости
  • Технические статьи
  • Обзор рынка
  • Образование
• • Последний
  • Новости
  • Мнение
  • Интервью
  • Особенности продукта
  • Исследования
  • Форумы