объем АКБ 55 и 60

Аккумулятор — это один из двух источников тока, которые питают энергией каждый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Для его зарядки на машине установлен генератор. Эти элементы работают поочерёдно. Чтобы генератор надёжно работал, необходим электролит. В инструкции точно указано, сколько электролита в аккумуляторе. 60 а/ч — это показатель ёмкости. Автомобильная батарея с такой характеристикой может давать ток силой в три ампера в течение 20 часов. Полная маркировка этой батареи — 6 ст-60.

Накопитель электричества в автомобиле

Современные машины с бензиновым и дизельным двигателем комплектуются свинцово-кислотной аккумуляторной батареей, которая состоит из свинцовых электродов и электролита. Как правило, АКБ, предназначенная для легковых автомобилей, состоит из 6 элементов, соединённых последовательно. Каждое из звеньев имеет электродвижущую силу порядка 2,1 вольта.

Легко посчитать, что номинальное напряжение батареи составляет 12,6 вольта, количество электролита в аккумуляторе 60 составляет около трёх литров, АКБ 132 около десяти литров.

Основным параметром аккумулятора является его ёмкость, выраженная в ампер-часах (Ah) и пусковой ток амперах (А). Ёмкость зависит от режима разряда, в связи с этим внесена норма для расчёта 10 часов, т. е. батарея 55 Ah разрядится в течение 10 часов, при расходе тока 5,5 ампер, а объем электролита в аккумуляторе 55 примерно 2,5 литра.

Источник тока в машине обеспечивает электроэнергией электрические приборы, датчики, светильники во время стоянки (когда двигатель не работает) или при слишком малой частоте вращения коленчатого вала. Таким образом, понятно, что, когда заводится машина, стартер и система зажигания используют ток только от стационарного источника питания. Более того, именно он позволяет, например, прослушивать радио во время стоянки автомобиля. Во время езды её роль заканчивается, единственным источником тока является генератор.

Об аккумуляторах часто вспоминают во время зимы с наступлением сильных морозов, ибо он разочаровывает многих водителей, когда температура падает до нескольких градусов ниже нуля. Это происходит потому, что при морозах ёмкость накопителя резко уменьшается, вызывая проблемы с запуском двигателя. В экстремальных условиях может произойти замерзание кислотного раствора, что необратимо повредит аккумулятор.

Когда-то существовал обычай, что во время морозов и низких температур, водитель снимал с автомобиля аккумулятор во время стоянки и забирал его на ночь в тёплое помещение, а устанавливал только непосредственно перед поездкой.

В наше время, некоторые производители не рекомендуют самостоятельное вмешательство в батарею, ибо отключение может привести к повреждению электроники и стиранию памяти драйверов.

Функции электролита

Аккумуляторная батарея заполняется на 37% электролитом. Без сомнения, можно сделать вывод, что он необходим для нормального функционирования источника питания автомобиля. Поэтому у свинцово-кислотного раствора необходимо постоянно контролировать:

• плотность;
• уровень;
• чистоту.

При падении уровня электролита может произойти открытие пластин, а это чревато сульфатацией, при этом они значительно потеряют свои свойства. Особенно это опасно при проблеме с зажиганием, продолжительном периоде простоя автомобиля, эксплуатации в зимний период. В долгосрочной перспективе это приведёт к рассыпанию пластин и необратимому повреждению аккумулятора.

Если есть доступ к специальным отверстиям, через которые можно долить дистиллированную воду, необходимо их открыть и проверить состояние пластин и уровень раствора. Если возникли проблемы необходимо привести в норму показатели электролита. Просто долить немного дистиллированной воды, чтобы слегка покрыть пластины.

Следует иметь в виду, что доступ к ним затруднён и возможен только через длинное и узкое отверстие. Теоретически можно приобрести шприц и попытаться восполнить недостаток, но лучше обратиться в специализированную мастерскую и провести полное обслуживание батареи.

Поддержка специалистов

Отсутствие доступа к банкам не означает, что аккумулятор нельзя обслужить. Мастера сервисного центра его протестируют и в случае надобности попытаются восстановить. Это не сложная операция, но, без сомнения, требует много времени и практики.

Не стоит недооценивать низкий уровень электролита в аккумуляторе, даже когда кажется, что он незначительно ниже нормы. Однако это в значительной степени влияет на работу аккумулятора, только профессионалы знают сколько нужно электролита в 60 аккумулятор, поэтому им можно доверить этот капризный узел автомобиля, какой часто приносит сюрпризы.

Каковы действия автовладельца, когда выяснилось, что аккумулятор требует зарядки. Для этого необходимо помнить о некоторых правилах:

1. Во-первых, сначала отсоединить отрицательный, а затем положительный полюсы.
2. Во-вторых, при демонтаже не наклонять батарею, чтобы уменьшить риск утечки электролита.
3. Подключив аккумулятор к зарядному устройству, рекомендуется заряжать его в помещении с хорошей вентиляцией, потому что в процессе зарядки выделяется водород и кислород.

Как правило, он заряжается несколько часов, чтобы не было перезарядки лучше использовать выпрямитель, который автоматически отрегулирует процесс и время зарядки.

В автомагазинах продаются аккумуляторы, которые не требуют обслуживания. Выражение «отсутствие необходимости в обслуживании» означает, что в этом приборе меньше убыли электролита по сравнению с традиционным кислотным аккумулятором.

Но это не освобождает пользователя от ухода за ним и соблюдения основных правил его эксплуатации.

Часто неопытные владельцы легковых машин устанавливают на них аккумулятор ёмкостью выше, чем рекомендует производитель. Например, вместо рекомендованного 6 ст-55 устанавливают 6 ст-75, зная, сколько электролита в аккумуляторе 75, но не понимают, что он слишком большой и будет заведомо не полностью заряженный, поэтому износится быстрее, чем его меньший аналог.

Как обращаться с аккумулятором

Для того чтобы накопитель электрического тока служил долго необходимо соблюдать некоторые рекомендации от специалистов:

1. Зимой, перед запуском двигателя выключить все ненужные электрические приборы (радио, свет, вентилятор).
2. Не нагружать источник тока длительным вращением стартёра. Производить короткие, до пяти секунд интервалы и между отдельными пробами дать ему отдохнуть около половины минуты.
3. Помнить о нажатии на сцепление во время этого действия, это существенным образом облегчит вращение коленчатого вала двигателя.
4. При эксплуатации автомобиля в городском режиме, иногда стоит выполнить более длинную поездку, чтобы аккумулятор имел возможность полностью зарядиться.

Правильная зарядка

Это ненормально, когда машину невозможно запустить без помощи извне. Энергетический баланс транспортного средства должен быть постоянным. Зарядка батареи во время работы двигателя должна проводиться исправно, а генератор вырабатывать столько тока, сколько потребляет авто.

Однако на практике это не всегда так. Поэтому один и тот же аккумулятор на одной машине, работает без проблем даже 8 лет, а на другой уже второй зимний сезон часто подводит водителя. Это потому что аккумулятор, во-первых, не терпит постоянной неполной зарядки, а во-вторых, неэкономно используется ток, например, музыка, свет во время стоянки.

Ничто так не вредит батарее, как частые и длительные разрядки, заниженный заряд или перезаряд. Во всех этих случаях причиной может быть слишком слабый или слишком сильный ток зарядки. Это легко проверить в мастерской, и просто исправить. Берегите свой аккумулятор, для этого выполняйте рекомендации профессионалов:

• Не приближаться с огнём во время зарядки, есть опасность вспышки выделяемого водорода.
• Нельзя соединять полюса куском металла.
• Оставлять автомобиль без подзарядки накопителя на период более двух месяцев рискованно.
• Надёжно крепить батарею к кузову автомобиля.
• Перегружать прибор, заряжая слишком большим током или напряжением запрещено.
• Эксплуатировать слишком большим потреблением тока стартёром.

Нельзя надевать клемы на аккумулятор, ударяя сверху. Необходимо раскрутить винт, разогнуть отвёрткой посадочное место на кабеле, аккуратно надеть на электрод.

Выбор аккумуляторной батареи

Если источник энергии в машине разочаровывает все чаще и чаще, скорее всего, единственным выходом из ситуации является покупка нового. Консультанты сервиса по ремонту авто рекомендуют выбрать продукцию известных, авторитетных производителей, которые обеспечивают качество и простота в использовании, например, аккумулятор 6 ст-62, у него ёмкость 62 а/ч, а пусковой ток 550 а/ч, сколько электролита в аккумуляторе 62 указано в инструкции по эксплуатации от производителя.

Чаще всего на легковой автомобиль устанавливают накопительный прибор 6 ст-60, у него ёмкость 60 а/ч, сколько литров электролита в аккумуляторе 60, можно найти в паспорте изделия.

Первым этапом выбора является определение правильной технологии. В настоящее время на рынке существует три основных типа аккумуляторов. Батарея с жидким электролитом. Это традиционная конструкция, которая устанавливается на машины, водителями, совершающими поездки на длинные расстояния. Аккумуляторные батареи AGM. Эти батареи отлично служат водителям автомобилей с гибридным приводом, которые эксплуатируются интенсивно.

Гелевые источники постоянного тока отличаются применением силикагеля, который уплотняет электролит. Они находят применение там, где требуется длительное питание — например, в домах-фургонах, но не подходят для применения в качестве стартерных аккумуляторов.

Сколько электролита должно быть в аккумуляторе?

Как показывает практика далеко не каждый, кто интересуется вопросом, сколько электролита в аккумуляторе, знает, что вообще такое электролит и зачем он нужен, поэтому сейчас вы получите ответы на все озвученные вопросы. Итак, обо всем по порядку.

Что такое электролит и зачем он вообще нужен?

Если вы уже успели прочитать на нашем портале статью: «Какая кислота в аккумуляторе автомобиля», то общее представление об электролите вы уже имеете. Если нет – разъясняем.

Электролит – это раствор серной кислоты и простой дистиллированной воды. Им в нужной концентрации и объеме заполняют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи для того, чтобы те благодаря химическим процессам происходящим с этим раствором могли хранить энергию. Отсюда, если концентрация или количество электролита в АКБ уменьшается, она перестает справляться в полной мере со своими обязанности и начинает нуждаться в замене или восстановлении. В последнем случае перед автомобилистами как раз и встает вопрос: сколько электролита должно быть в аккумуляторе.

Итак, сколько электролита должно быть в АКБ?

То, сколько электролита должна содержать аккумуляторная батарея автомобиля для максимально эффективной своей работы, напрямую определяется ее емкостью. Конечно, в зависимости от производителя возможна некоторая разбежка, но в целом объем электролита для аккумуляторов разной емкости будет следующим:

• 55 А·ч – 2,5 л +/- 100 г;
• 60 А·ч – 2,7-3 л;
• 62 А·ч – около 3 л;
• 65 А·ч – около 3,5 л;
• 75 А·ч – 3,7-4 л;
• 90 А·ч – 4,4-4,8 л;
• 190 А·ч – порядка 10 л.

Но это лишь примерный литраж, он нужен больше для справки перед походом в магазин. В процессе же восстановления аккумулятора нужно ориентироваться не на него, а на особые метки, присутствующие на корпусе последнего. Теперь подробнее.

Какой должен быть уровень электролита в аккумуляторе?

Если в вашем аккумуляторе присутствует шкала с минимумом и максимумом, то вопрос, до какого уровня следует заливать электролит, решается очень просто – по верхнюю черту, то есть до отметки «MAX»,

Если же такой шкалы нет, возможно, в отверстиях вашего аккумулятора есть «язычки», тогда электролита в АКБ нужно заливать столько, чтобы они покрылись 5 мм слоем раствора (полностью в него погрузились).

Ну, а если нет ни того, ни другого, залейте в АКБ электролит в рекомендуемом выше объеме (его должно быть не под завязку, а чуть меньше), а затем для самоконтроля возьмите стеклянную трубочку, диаметром до 5 мм и опустите ее внутрь АКБ, пока она не упрется в предохранительный щиток. Закройте верхнее отверстие трубочки пальцем и выньте ее наружу. Если уровень оставшегося в ней электролита находится в пределах 10-15 мм вы все сделали правильно – уровень электролита в АКБ оптимален.

Важно!

Если вы заметили, что уровень электролита в автомобильном аккумуляторе со временем стал меньше необходимого, его восполнение следует осуществлять лишь дистиллированной водой с небольшой плюсовой температурой – 15-25˚С, подробнее в статье – «Как поднять плотность электролита в аккумуляторе». Электролит может использоваться лишь в отношении абсолютно пустых АКБ.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Каким током заряжать, Сколько электролита, Вес

Для нормальной работы электроприборов в автомобиле необходим подходящий аккумулятор, ёмкость которого позволит без проблем поддерживать работу устройств и при этом запускать двигатель. Чтобы иметь достаточный запас электричества многие автолюбители стремятся установить батареи большей ёмкости. Оптимальным вариантом для легкового автомобиля среднего класса является аккумулятор 60 ah.

Сколько весит аккумулятор 60 ач

Стандартная 12 вольтова батарея 6СТ-60 состоит из шести одинаковых по объёму банок, в которых находятся свинцовые пластины, сепараторы и электролит. Аккумулятор всегда весит достаточно много. Основной вес приходится на свинцовые пластины, но, кроме этого, внутри изделия заливается достаточно большое количество раствора кислоты, который значительно тяжелее воды. Корпус изделия состоит из плотного пластика, масса которого относительно невелика, но тоже вносит свою лепту в общий вес аккумуляторной батареи.

Полная масса заправленного электролитом аккумулятора ёмкостью 60 А/ч может незначительно колебаться в зависимости от технологии и производителя, но средний показатель будет составлять от 13 до 16 кг.

Габариты АКБ и варианты клемм

Чтобы аккумулятор поместился в подкапотном пространстве на специальной площадке необходимо знать точные размеры. При чем не только длину и ширину, но и высоту. Все дело в том, что АКБ на 60 ампер час выпускаются в трех модификациях:

Тип	Длинна, мм	Ширина, мм	Высота, мм
Стандатрный	242	175	190
Низкий	242	175	175
Азиатский	232	173	225

Владельцам машин следует также знать, под какой вариант расположения клемм необходимо приобретать автомобильный элемент питания. На прилавках магазинов можно встретить АКБ ёмкостью 60 ампер часов со следующими вариантами клемм:

• Стандартные. Такие клеммы на всех европейских и российских автомобилях. У плюсовой клеммы диаметр 19,5 мм, а минусовой 17,9
• ASIA. Эти клеммы встречаются на азиатских автомобилях, в отличие от стандартных они уже и торчат над АКБ. Плюсовая клемма 12,7 мм, а минусовая 11,1 мм.
• Американские. Винтовые клеммы, расположены на торце батареи, встречаются на пригнанных машинах из США.

Все батареи выпускаются, как с прямой [+ -], так и обратной [- +] полярностью.

Сколько электролита в аккумуляторе 60 ач

В свинцовых аккумуляторах имеется прямая зависимость ёмкости изделия и количества электролита заливаемого в банки. Для батареи 60 ач объём раствора серной кислоты составит около 3-4 литра. Такой разброс из-за различных технологий. В современных дорогих батареях больше свинца и меньше электролита, в бюджетных моделях наоборот.

Приобрести электролит можно практически в любом магазине автозапчастей. Реализация осуществляется в бутылках объёмом 1 и 5 литров. Чтобы сэкономить деньги рекомендуется приобретать 5 – литровую канистру.

Каким током заряжать аккумулятор 60 ач

Величина тока напрямую зависит от емкости АКБ и равна 10% от нее. В нашем случае емкость ровна 60, значит сила тока должна быть до 6 ампер. Напряжение 14,4 вольта. Ориентировочно за 10 часов она должна зарядиться.

Наиболее безопасным способом является использование автоматических зарядных устройств, которые самостоятельно регулируют интенсивность заряда батареи. При включении таких устройств в сеть полностью отпадает необходимость следить за процессом зарядки батареи.

Для каких автомобилей подходит АКБ 60 ач

Аккумуляторы напряжением 12 вольт и ёмкостью 60 а/ч подходят для установки на легковые автомобили, объём двигателя которых не превышает 2 литров. Как правило, без каких-либо серьёзных последствий можно заменить стандартные батареи ёмкостью 55 А/ч, устанавливаемые на отечественные легковушки. При условии, что батарея подходит по габаритам и расположению клемм, повышение накопительной возможности тока бортовой системы автомобиля приведёт к более уверенной эксплуатации, особенно в условиях городских пробок и в зимнее время года.

Если автомобиль оснащен системой Start-Stop, то нужно выбирать батарею изготовленную по технологиям , или . Так же они прекрасно выдерживают глубокие разряда и их можно использовать в качестве тяговых, но обычным ЗУ их зарядить не получится, нужно специальное.

Какой аккумулятор 60 ач выбрать и на что обратить внимание

Для того чтобы аккумулятор прослужил как можно дольше важно не допускать глубоких разрядов, предохранять изделие от механических повреждений, заносить изделие в тёплое помещение при длительной стоянке автомобиля на улице в зимнее время. Кроме этого, необходимо во время покупки отдать предпочтение проверенной марке. Среди отечественных и импортных брендов наиболее популярные:

Отечественные	Зарубежные
	Varta
Торнадо
Зубр	Atlant
АвтоФан
Dominator	Uno
	Fireball

Перечисленные марки обладают всеми необходимыми достоинствами для обеспечения электрическим током современных автомобилей, который оснащаются двигателями внутреннего сгорания объёмом до 2 литров.

У Вас был или есть аккумулятор емкостью 60 ач? Тогда расскажите в комментариях какой и о своих впечатлениях о нем, это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.

Отзывы

Николай. г. Мурманск.
Приобрёл для своей лады новый аккумулятор Вosch s4 silver ёмкостью 60 А/ч. Батарейка прекрасно крутит стартер в любую погоду, а во время полярной ночи обеспечивает хорошую видимость на дороге, даже при небольших оборотах двигателя.

Григорий. г. Ставрополь.
Очень хороший аккумулятор для машины – это Titan 6 ст 60 А/ч. Часто приходится ездить на своей мазде ночью, поэтому повышенная ёмкость АКБ необходима как воздух.

Александр. г. Керчь.
Уже более 10 лет покупаю для своего уазика аккумуляторы Forse. Изделия отличного качества, в том числе и модели повышенной ёмкости.

Сколько Электролита в Аккумуляторе 60 и 55 а/ч Должно Быть Объем

Автор Сергей На чтение 8 мин Просмотров 109 Опубликовано 22.03.2021

Сколько электролита в аккумуляторе 60 АЧ. Стандартная аккумуляторная батарея обычно используется для легковых машин среднего класса, она может быть обычного вида и сухозаряженной. Первый вид продаётся уже с электролитом внутри, в то время как второй вид реализуется с ёмкостями, незаполненными жидкостным раствором.

Вес АКБ 60 с электролитом

Стандартно аккумулятор 60 А/ч 12 вольт складывается из корпуса и 6 банок. В которых находятся:

• Пластинки.
• Раствор электролита.
• Сепараторы.
• Основная часть его заключается в пластинах и в кислотном растворе, который намного тяжелее воды.
• Также основа аккумулятора слагается из крепкой специальной пластмассы, которая добавляет изделию дополнительный вес.
• Вес аккумуляторной кислотной батареи в основном колеблется в пределах 13-16 кг.

Размеры АКБ и виды клемм

Для установки аккумулятора под капот своего автомобиля вы должны быть ознакомлены с точной размерной сеткой всех видов подходящих батарей, а также с видами их зажимов. Желательно ознакомится с параметрами не только длины и ширины, но и узнать необходимую высоту. Чтобы аккумулятор смог поместиться точно на своё место.

Стандартная батарея 60 ач может выходить в трёх вариантах:

Вид АКБ	Ширина, см	Длина, см	Высота, см
Стандартизированный	17.5	24.2	19.0
Низкий	17.5	24.2	17.5
Азиатский	17.3	23.2	22.5

Стоит также учитывать разницу в типах клемм для точного выбора своего аккумулятора. На аккумуляторной батарее 60 ач могут быть установлены производителем такие типы зажимов:

• Стандартизированные. Такими клеммами чаще всего оборудованы европейские и российские аккумуляторы. Диаметр плюсового зажима составляет 19,5 мм, минусового – 17,9 мм.
• Азиатские. Клеммы данного типа преобладают на азиатских машинах. По форме эти зажимы выступают вверх над наружной частью АКБ. Здесь плюсовой зажим равен 12,7 мм, а минусовой – 11,1 мм.
• Американские. Такие зажимы встречаются на американских автомобилях, произведённых в США. Они стандартно располагаются на боку аккумулятора и обладают внутренней резьбой. Такие батареи не совмещаются с зажимами европейского или азиатского вида.

Все аккумуляторы могут выпускаться с прямой и обратной полярностью.

Аккумуляторы 55, 60, 75, 90, 190 А/ч – отличительные особенности

Стандартные батареи 55 и 60 распространены в конструкции обычных легковых автомобилей. А вот «семьдесят пятые» и «девяностые» аккумуляторы можно встретить на мощных внедорожниках. Либо машинах вип-класса, где присутствует большое количество дополнительных установок, включая электропакеты, климат и круиз контроли, очистители фар и т.д. В этом случае всем приборам необходимо большое количество энергии, которую должен вмещать в себя соответствующий аккумулятор.

Аккумуляторы большого объёма имеют значительный вес: 75-й – около 20 кг, а 90-й – приблизительно 25 кг. Что касается батареи 190 – она не устанавливается на легковые машины, а используется для автобусов, грузовой и специальной техники. Вес такого огромного аккумулятора может доходить до 42 кг. Также в наличии бывают другие типы батарей: 110, 140 и другие. Но эти типы единичные и встречаются довольно редко.

Сколько электролита в аккумуляторе 55, 60, 190 А/ч

Аккумулятор стандартно подбирается от объёма мотора машины. Чем больше ёмкость аккумулятора, тем большее количество электролита батарея будет вмещать. Ведь внутренняя площадь для заполнения у такой АКБ объёмнее. Рассмотрим, сколько электролита необходимо для разных видов аккумуляторов.

Ориентировочное количество электролита для АКБ разной ёмкости

Ёмкость АКБ, А/ч	Необходимое количество электролита, л.
55	2,5
60	2,7-3,0
65	3,5
75	3,7-4,0
90	4,4-4,8
190	10,0

Количество электролита также будет зависеть от модели и производителя аккумулятора. При наливке электролита необходимо соблюдать параметры, указанный производителем. Также нужно контролировать, чтобы электролит покрывал пластины ориентировочно выше на 1 см, но не более 1,5 см.

Правильная эксплуатация аккумуляторов и заливка электролита

Современные аккумуляторы стандартно делятся на 2 вида: обслуживаемые и необслуживаемые. Второй вид наиболее удобный для обычного пользователя, электролит в нём уже присутствует. И автовладелец использует его в таком виде, который был предусмотрен заводом-изготовителем.

Если у вас обслуживаемый аккумулятор, в который вам необходимо доливать электролит самостоятельно, вы должны тщательно придерживаться элементарных правил. Чтобы ваша батарея прослужила отведённое для неё время в полном объёме.

Читайте также: При зарядке аккумулятора кипит электролит 

Правила заливки электролита

• Для получения электролита следует использовать только дистиллированную воду. Ни в коем случае нельзя пользоваться водой из водопроводной системы. Количество дистиллята рассчитывается согласно рекомендациям производителя.
• Данный гидрораствор производится исключительно в керамической или стеклянной ёмкости. При этом кислота доливается в дистиллят, а не наоборот.
• Электролит время от времени следует доливать в АКБ и следить за его уровнем. Пластины должны покрываться полностью с запасом на 1 см.
• При зарядке аккумулятора выделяются вредные испарения, поэтому её нельзя проводить вблизи открытого огня и в жилом помещении.
• Незаряженная батарея не может сохраняться более суток с электролитом по причине химических процессов с пластинами.

Несоблюдении верного уровня электролита

И высокие, и низкие степени нахождения раствора электролита в аккумуляторе представляют угрозу безопасности.

• Опасность при чересчур высоком уровне: лишний электролит будет выходить через банки аккумулятора, что может спровоцировать взрыв или чрезмерное количество вредных газообразований.
• Опасность при чересчур низком уровне: при данном химическом процессе происходит сульфатация пластинок в банках аккумулятора. Также нежелательные воздействия низкого уровня вмещают в себя падение ёмкости батареи, установленной заводом-производителем и, как следствие, плохую работу аккумулятора.

Безопасность при подзарядке

Самая опасная операция при зарядке батареи – это её отключение от ЗУ. В отдельных случаях это может спровоцировать взрыв. Во время зарядки происходят реакции по выделению водорода из электролита. Однако, более подвержены таким реакциям профессиональные зарядные устройства большого размера.

Автовладельцы или мастера, которые имеют дело с зарядными устройствами, не должны приближаться к нему с сигаретами или другими видами огня. Отключать же зажимы возможно только после полного отсоединения ЗУ от электросети.

Какая величина тока необходима для зарядки аккумулятора 60 А/ч

Сила тока обусловлена ёмкостью батареи и считается из расчёта 10% от значения ёмкости. Если АКБ имеет ёмкость 60, то и величина тока рассчитывается до 6 ампер. При напряжении 14,4В такая батарея заряжается приблизительно за 10 часов.

Современные зарядные устройства включают в себя систему автоматического контроля за величиной тока. Использование данных функционалов является наиболее безопасным и удобным. Так как автовладельцу не нужно самостоятельно настраивать эти параметры и контролировать их.

Для каких авто подойдёт аккумулятор 60 А/ч

Стандартные батареи 60 ач 12 вольт подойдут к легковым машинам с мотором до 2-х литров. Считается, что отечественные автомобили, в которые заводом-производителем установлена батарея 55 ач, могут без негативных последствий перестроиться на АКБ 60 ач.

При этом размеры аккумуляторов этих ёмкостей должны быть идентичными и должно совпадать расположение зажимов, чтобы одна батарея с лёгкостью заменила другую. Считается, что смена 55 ач на 60 ач укрепит эксплуатационные позиции автомобиля.

Если у машины имеется в наличии система Старт-Стоп, то аккумулятор подбирается с технологией EFB, GEL или AGM. Такие батареи имеют выдержку к глубоким разрядам, но для их подзарядки понадобится специализированный зарядный функционал.

Правильный выбор аккумулятора 60 А/ч

Для длительной работы аккумулятора нужен соответствующий уход. Его нужно правильно заряжать, следить за уровнем электролита, очищать от налёта и грязевых загрязнений. При низких показателях температур в зимнее время батарею желательно заносить на ночь домой.

А некоторые водители для лучшей сохранности батареи устанавливают специальный термокейс с подогревающими пластинами. При смене аккумулятора всегда лучше сделать выбор в сторону проверенных марок.

Из отечественных марок наиболее известными являются: Магнум, АвтоФан, Торнадо, Аком, Зверь. Зарубежные модели, которые внушают доверие, указываются автолюбителями в таком порядке: Moratti, Varta, Uno, Fireball, Westa.

Данный список включает модели, обладающие всеми современными преимуществами для легковых машин с объёмом мотора до 2-х литров.

Что влияет на срок службы аккумулятора

Использование аккумулятора в период резкого колебания температур может привести к сокращению его срока эксплуатации. Кроме механических повреждений, которым может подвергаться батарея.

В зимний период на ней могут скапливаться кусочки льда в виде кристаллов, такому же замерзанию может подвергаться и электролит в банках батареи. Поэтому важно не давать АКБ переохлаждаться.

Если вы проживаете или используете автомобиль в регионе с суровыми зимами, вы можете просто заносить батарею домой на ночь. Когда температура воздуха опускается предельно низко, чтобы аккумулятор прогревался равномерно.

Некоторые автолюбители используют для этих целей термокейс с прогревающими пластинами. В противном случае на аккумуляторе могут образовываться трещины от перепадов температур, поэтому очень важно не давать ему сильно перемерзать.

Если вы не смогли уберечь свой аккумулятор, и трещина всё-таки образовалась, то такую батарею необходимо сразу отсоединить от систем автомобиля и утилизировать, потому что её дальнейшее использование запрещено.

Однако, если слегка вздувается сам корпус АКБ, но герметичность при этом соблюдается, эту батарею ещё можно эксплуатировать на автомобиле.

Проверить пригодность аккумулятора можно следующими способами

1. Для начала нужно сверить уровень и плотность электролита в батарее. Для этого откручиваются банки с проверяется уровень внутри банок. Далее АКБ следует установить на зарядку на 24 часа с током 1 А. При этом стоит производить замеры плотности электролита во время этой подзарядки. При увеличении плотности делается заключение о пригодности АКБ.
2. Для более детальной проверки необходимо слить старый электролит, полностью промыть банки дистиллятом, затем приготовить правильным способом новый раствор электролита, влить его и оставить на какое-то время. Далее подзаряжать в тихом режиме током 0,5 — 1 А. Если батарея рабочая, то плотность при замере через пару часов должна подняться.

Выводы

Для длительной эксплуатации АКБ нужно чётко следовать инструкциям – сколько электролита доливать в аккумуляторы того или иного объёма. Также на срок работы батареи будет влиять и плотность электролита, которую нужно замерять вовремя. Если объём электролита уменьшается, необходимо делать доливы приготовленного раствора согласно всем требованиям эксплуатации аккумулятора. Если выполнять все правила безопасности использования этого прибора, ваш аккумулятор будет работать долго и безопасно.

Мне нравится2Не нравится

Как понять, сколько еще протянет аккумулятор в автомобиле — Российская газета

Признаки аккумулятора, приходящего в негодность, хорошо известны. Машина заводится далеко не с первого раза или лишь после длительного звукового аккомпанемента стартера (более двух секунд). Самый крайний вариант — когда вам вообще не удается завести машину — при запуске вы видите короткое подмигивание «приборки», слышите опять-таки кряхтение стартера, но мотор в итоге так и не схватывает. Одновременно на «приборке» может зажечься индикатор разрядки аккумулятора (красный значок батареи). Как понять, что проблема кроется именно в подсевшей или вышедшей из строя АКБ?

Смотрим в АКБ и борткомпьютер

Проще и быстрее всего выяснить состояние АКБ, заглянув в ее индикаторный глазок. Через такую «бойницу» опытный водитель определит и плотность электролита, и его уровень.

Однако такие глазки имеются далеко не на всех аккумуляторах. Поэтому, оценив целостность АКБ (на корпусе не должно быть трещин и подтеков, а клеммы надежно закреплены), погружаемся в меню борткомпьютера.

В большинстве моделей допуски указываются в вольтах (бывает также в процентах). Данные можно снимать как при работающем, так и выключенном двигателе. Если машина не завелась, актуален последний случай — напряжение при таком раскладе должно быть в пределах 12,5-12,8 В, что сигнализирует об уровне заряда 90 — 100%. Если напряжение батареи менее 12 вольт, уровень ее заряда упал больше чем на 50 %, и АКБ необходимо срочно зарядить. Ну а если это значение снижено до 10,5 -11,5 В, вероятность, что вы заведетесь, ничтожно мала.

Вооружитесь тестерами

Если бортовой компьютер в вашем автомобиле не показывает напряжение, или вообще не входит в оснащение (бывает и так), приобретите мультиметр — компактное и недорогое устройство с дисплеем, которое показывает напряжение в бортовой сети. Включаем в мультиметре режим измерения напряжения (диапазон 20 Вольт).

Прикладываем черный щуп устройства к «минусу» аккумулятора, красный щуп, соответственно, — к плюсу и снимаем показания с дисплея мультиметра. При работающем моторе напряжение должно быть примерно 14,0-14,4 В.

При неработающем, повторимся, 12,5-12,8 В. Причем, проверяя напряжение при работающем моторе, вы получаете и еще одну важную информацию — идет зарядка от генератора или нет. Если напряжение после пуска двигателя стало даже меньше, чем было изначально, с генератором проблемы, или он приказал долго жить.

Как эксплуатация машины влияет на долговечность АКБ

Жизнь аккумуляторной батареи напрямую зависит от особенностей эксплуатации автомобиля, и если говорить в общих чертах, для АКБ плохо и когда вы ездите очень много (режим такси), и очень мало (возрастные и начинающие водители, водители-подснежники, водители, совершающие очень короткие поездки). В первом случае батарея постоянно заряжается, соответственно, резко снижается ее ресурс, во втором — генератор заряжает аккумулятор лишь эпизодически, что также негативно сказывается на здоровье АКБ.

Другие неблагоприятные сценарии — повышенные нагрузки и глубокие разряды АКБ. К примеру — когда на аккумулятор завязано множество потребителей или когда вы регулярно даете «прикурить» соседу по гаражу. Или, скажем, вы забываете выключить фары, часто слушаете музыку при выключенном моторе, высаживая АКБ.

Зимняя эксплуатация — еще одно «зло». Холодные энергозатратные запуски мотора по утрам, движение в пробках со всеми включенными потребителями (фары, дворники, обогревы стекол и сидений) точно не продлевают жизнь АКБ. Наконец, аккумулятор может запросто быть убит поврежденными участками проводки или неисправным генератором. В последнем случае даже слабое натяжение ремня генератора может резко снизить ресурс батареи, поскольку напрямую влияет на силу тока зарядки.

Как продлить жизнь АКБ

Помимо поддержания исправного технического состояния всех узлов автомобиля, крайне важна правильная эксплуатация машины в зимний период. Среди прочего следует отказаться от езды на короткие дистанции (АКБ потратит больше энергии, чем успеет восполнить), не мучить аккумулятор в момент запуска машины на холоде (допускается крутить стартер не более 10-15 секунд), а идеальным вариантом будет не держать автомобиль на морозе, а, скажем, арендовать теплый гараж.

Внимание следует уделить также такой, казалось бы, рутинной процедуре, как удалению налета с клемм АКБ. Окислы, подтеки электролита и следы коррозии напрямую влияют на способность батареи проводить ток. В обслуживаемых батареях нужно также следить за плотностью и уровнем электролита, доливая нужное количество дистиллированной воды и электролита. Раствор имеют оптимальную плотность (1.27 г/см3), которая измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

И, наконец, избегайте простоя аккумулятора. Даже если вы долго не эксплуатируете машину (например, зимой), регулярно заводите двигатель и давайте ему проработать примерно полчаса. Как вариант, зимой можно снять аккумулятор и зарядить его дома или в гараже. Однако следует помнить, что современные автомобили не любят даже краткосрочного удаления АКБ, поскольку в таком случае слетают различные настройки мультимедиа, акустики и других бортовых систем.

Сколько электролита в аккумуляторе 60 ампер часов

АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Тип батареи

Номинальное напряжение, В

Номинальная емкость при 20 часовом режиме разряда, А-ч

Разрядный ток, А

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

Количество электролита на 1 батарею, л

длина

ширина

высота

с электролитом

без электролита

В обозначении буквы и цифры означают:

Аккумуляторные батареи отличаются емкостными характеристиками: 55ah, 60ah, 70ah, 44ah и технологией производства. Индикация ампер-часов (Ah) измеряет емкость аккумулятора – количество тока, которое принято при постоянной температуре 27° C в течение 20 часов до напряжения 1,75 вольт на ячейку батареи. Какие технологии используют в АКБ, содержимое батарей – об этом узнаете ниже.

Характеристики аккумуляторной батареи зависят от материала пластины

Кальций (CA + / Ca-). Преимущества:

• низкое потребление воды,
• безопасность при авариях,
• низкий уровень саморазряда.

Кальциевые батареи рекомендуют, если батарея установлена ​​в моторном отсеке и поэтому подвержена воздействию высоких температур или установлена ​​в труднодоступном месте. В новых автомобилях производители теперь используют 90% этого типа батареи.

Гибрид (сурьма + / CA-). Высокое потребление воды по сравнению с чистыми батареями кальция. Время от времени дистиллированную воду пополняют. Таким образом, этот тип аккумулятора распознают по наличию пробки для долива воды. Для дорогих брендовых АКБ потребление воды практически сводится к 0.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Пластины сурьма (сурьма + / сурьма) Редко используется как стартерная батарея. Высокая прочность цикла, но ограниченный ток холодного пуска. Необходимо частое наполнение водой.

АКБ обслуживаемого типа

Из перечисленных выше, рассмотрим АКБ обслуживаемого типа – (сурьма + / Cа- ) и (сурьма + / сурьма – ) свинцово-кислотные батареи, где за счет химической реакции серной кислоты, воды, свинца на электродах батареи образуются электрические заряды. При этом часть химических веществ теряют массу. В большей степени это касается воды.

Снижение уровня электролита в банках аккумулятора происходит за счет уменьшения объема воды. Концентрация серной кислоты при этом не снижается, а может увеличится. Вот почему при отсутствии утечек электролита в банки аккумулятора добавляют дистиллированную воду, чтобы закрыть верхний край пластин на 3-5 мм или до контрольной отметки.

Значение заряда АКБ и плотности электролита

Поскольку уровень заряда батареи будет зависеть от количественного состава химических элементов, участвующих в электролизе, логично предположить, что размеры пластин, вместимость банок – будут отличаться. Если сравнить 45Ah и 75Ah аккумуляторы, то геометрические размеры и вес последнего будут больше.

Свинцово-кислотные обслуживаемые батареи лучше хранятся в сухом виде, не заправленные электролитом. Так будет происходить окисление пластин, но это гораздо меньше, чем потеря массы пластин во время химической реакции. Электролит, если готовить самостоятельно, смешивают в рекомендованных пропорциях.

О заправке АКБ электролитом

Аккумуляторные заводы дают инструкцию по заправке АКБ. В автомагазинах продают уже готовые электролиты и дистиллированную воду. Воспользуйтесь таблицей для получения 1л электролита.

Требуемая плотность электролита, г/см 3 приведенная к температуре 25°С	Исходное количество воды, л	Требуемое количество кислоты в л плотностью 1,4г/см 3 при температуре 25°С
1,22	0,490	0,522
1,23	0,463	0,549
1,24	0,436	0,576
1,25	0,410	0,601
1,26	0,383	0,628
1,27	0,357	0,652
!,28	0,330	0,680
1,29	0,302	0,705

Узнать плотность электролита в АКБ можно ареометром. Как пользоваться указано в прилагаемой инструкции. В зависимости от температуры делается поправка. Если, например, +15°С, то поправка 0, затем на каждые 15 градусов вверх или вниз делается поправка на 0,01г/см3, например, при – 15°С поправку делают – 0,02г/см3.

Раствор электролита готовят из расчета объема, указанного в паспорте. В АКБ 50Ah, 75Ah, 90Ah, 190Ah объем электролита примерно составит 2,5л, 4л, 5л, 10л. Зависит от производителя.

В действительности, уход за обслуживаемыми АКБ, заключается в проверке плотности электролита и заряженности батареи. Надо хотя бы раз в год, в особенности при подготовке к зиме, проверять уровень и плотность электролита, а если АКБ со стажем, то и чаще.

Внимание! Во время работы с электролитом соблюдайте меры предосторожности: работайте в очках и перчатках в проветриваемом помещении. Добавляйте кислоту в воду, а не наоборот. При попадании раствора на кожу, обильно промойте участок проточной водой с добавлением пищевой соды. Используйте посуду стойкую к кислоте: стекло, керамика, эбонит, пластик.

Если обнаружили, что уровень электролита упал ниже контрольной отметки, проделайте следующее:

1. Снимите аккумулятор и занесите в теплое проветриваемое помещение.
2. Добавьте дистиллированную воду до отметки уровня: на 3-5 мм сверху пластин.
3. Зарядным устройством зарядите аккумулятор.
4. Если после этого плотность ниже нормы, например, 1,19 – 1,21г/см3, то добавьте электролит, который продается уже в готовом виде плотностью 1,34 – 1,40г/см3. Для этого откачайте грушей электролит из банки и влейте туда свежий.
   Внимание! Ни в коем случае не переворачивайте АКБ вверх дном, возможно замыкание пластин отслоившимися кусочками свинца со дна аккумуляторной банки.
5. Проделайте эту операцию с другими банками, доведя плотность до нормальной. Для умеренного климата 1,25 – 1,27г/см3. Для суровых условий плотность 1,29г/см3.
6. Опять зарядите аккумулятор 10% — током Ah аккумулятора, например, если это 60Ah, то ток зарядки сделайте 6А.

Следите за зарядкой, не допускайте разрядов, поддерживайте уровень электролита в банках АКБ. Не допускайте саморазряда аккумулятора, который возможен при неисправностях электропроводки, не плотных контактах, утечках заряда по грязному корпусу аккумулятора. Продлите жизнь АКБ выше гарантийного срока.

Как показывает практика далеко не каждый, кто интересуется вопросом, сколько электролита в аккумуляторе, знает, что вообще такое электролит и зачем он нужен, поэтому сейчас вы получите ответы на все озвученные вопросы. Итак, обо всем по порядку.

Что такое электролит и зачем он вообще нужен?

Если вы уже успели прочитать на нашем портале статью: «Какая кислота в аккумуляторе автомобиля», то общее представление об электролите вы уже имеете. Если нет – разъясняем.

Электролит – это раствор серной кислоты и простой дистиллированной воды. Им в нужной концентрации и объеме заполняют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи для того, чтобы те благодаря химическим процессам происходящим с этим раствором могли хранить энергию. Отсюда, если концентрация или количество электролита в АКБ уменьшается, она перестает справляться в полной мере со своими обязанности и начинает нуждаться в замене или восстановлении. В последнем случае перед автомобилистами как раз и встает вопрос: сколько электролита должно быть в аккумуляторе.

Итак, сколько электролита должно быть в АКБ?

То, сколько электролита должна содержать аккумуляторная батарея автомобиля для максимально эффективной своей работы, напрямую определяется ее емкостью. Конечно, в зависимости от производителя возможна некоторая разбежка, но в целом объем электролита для аккумуляторов разной емкости будет следующим:

• 55 А·ч – 2,5 л +/- 100 г;
• 60 А·ч – 2,7-3 л;
• 62 А·ч – около 3 л;
• 65 А·ч – около 3,5 л;
• 75 А·ч – 3,7-4 л;
• 90 А·ч – 4,4-4,8 л;
• 190 А·ч – порядка 10 л.

Но это лишь примерный литраж, он нужен больше для справки перед походом в магазин. В процессе же восстановления аккумулятора нужно ориентироваться не на него, а на особые метки, присутствующие на корпусе последнего. Теперь подробнее.

Какой должен быть уровень электролита в аккумуляторе?

Если в вашем аккумуляторе присутствует шкала с минимумом и максимумом, то вопрос, до какого уровня следует заливать электролит, решается очень просто – по верхнюю черту, то есть до отметки «MAX»,

Если же такой шкалы нет, возможно, в отверстиях вашего аккумулятора есть «язычки», тогда электролита в АКБ нужно заливать столько, чтобы они покрылись 5 мм слоем раствора (полностью в него погрузились).

Ну, а если нет ни того, ни другого, залейте в АКБ электролит в рекомендуемом выше объеме (его должно быть не под завязку, а чуть меньше), а затем для самоконтроля возьмите стеклянную трубочку, диаметром до 5 мм и опустите ее внутрь АКБ, пока она не упрется в предохранительный щиток. Закройте верхнее отверстие трубочки пальцем и выньте ее наружу. Если уровень оставшегося в ней электролита находится в пределах 10-15 мм вы все сделали правильно – уровень электролита в АКБ оптимален.

Важно!

Если вы заметили, что уровень электролита в автомобильном аккумуляторе со временем стал меньше необходимого, его восполнение следует осуществлять лишь дистиллированной водой с небольшой плюсовой температурой – 15-25˚С, подробнее в статье – «Как поднять плотность электролита в аккумуляторе». Электролит может использоваться лишь в отношении абсолютно пустых АКБ.

Видео.

шаг за шагом — Информация

Несмотря на то, что сегодня большую часть прилавков в магазинах по продаже автомобильных аккумуляторов занимают батареи, не требующие частого обслуживания или так называемые условно необслуживаемые источники питания, бывают ситуации, когда избежать этого невозможно. Одной из самых важных и сложных сервисных операций является замена электролита. О том, как она проводится, и что для этого нужно, поговорим дальше.

У нас вы сможете не просто приобрести электролит высокого качества, но и получить полный спектр по проверке, заливки и диагностики аккумулятора, с возможной заменой батарею на новую и более свежую, с минимальной доплатой, которая значительно сэкономит ваши деньги.

 

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея – прибор, предназначенный для хранения энергии при помощи химических реакций, происходящих в растворе серной кислоты и дистиллированной воды. Этот раствор называется электролитом, и периодически нуждается в замене. Решение данной задачи особенно актуально, если речь идет о восстановлении старой батареи. В этом случае поменять электролит перед зарядкой стоит обязательно.  

 

Для того чтобы заменить электролит в аккумуляторе, вам понадобится несколько инструментов и несложных приспособлений. В частности, приготовьте:

 

 

Кроме того, для приготовления электролита понадобится вода и серная кислота (возможно применение готового раствора, который продается в магазинах).

 

Теперь перейдем к главному – рассмотрим пошаговую инструкцию по замене электролита в автомобильном аккумуляторе:

 

1. Перед заменой электролита промываем батарею изнутри дистиллированной водой. Это позволит удалить механические загрязнения из корпуса. При промывке аккумулятор желательно интенсивно потрусить, пока вся угольная крошка не выйдет вместе с водой. После этого устраняем отложения солей на электродах, и приступаем к следующей операции.

 

2. Берем бутылку с готовым электролитом, плотность которого должна составлять 1,28 г/с м³ , и заливаем его в каждую из «банок» через воронку с узким горлышком. При необходимости или по желанию на этом этапе в электролит можно добавить специальные присадки, например, для удаления сульфата с электродов. После того, как под действие электролита из корпуса выйдет весь воздух, а присадка полностью растворится, можно приступить к зарядке. Не торопитесь — обычно полное растворение присадки наступает не ранее, чем через 40-48 часов.

 

3. Открутите пробки и подключите пуско зарядное устройство для аккумулятора. Аккумулятор после замены электролита должен заряжаться циклично, то есть, соблюдая схему «зарядка-разрядка». Этот процесс длится до тех пор, пока плотность полностью не восстановится. При таком режиме зарядки ток должен составлять 0,1 А. Следите за тем, чтобы электролит не «выкипал». О полной зарядке свидетельствует напряжение 2,4 В на каждый секции или 14-15 В на клеммах.

 

4. После достижения номинального напряжения следует уменьшить зарядный ток в два раза. В том случае, если на протяжении 2 часов плотность остается неизменной, зарядку можно прекращать.

 

5. Разряжаем батарею с применением тока 0,5 А до тех пор, когда напряжение будет около 10 В. Из времени продолжительности разряда и величины имеющегося тока необходимо вычислить емкость. В том случае, если этот показатель ниже 4 ампер/часов, цикл заряда нужно повторить. 
6. А так же можно для экономии времени просто напросто сдать отработанную аккумуляторную батарею т.е. аккумулятор и с доплатой приобрести новую стартерную аккумуляторную батарею.

      

05.12.2012, 78598 просмотров.

Емкость аккумулятора — обзор

20.2.3 Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время заряда, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разрядки обратимым образом . Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U _{cut_off} , достигнутом в момент t _{cut_off} .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C _d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения U _{cut_off} .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C _d = I · t _d , где t _d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольким циклам заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. можно было бы компенсировать испытанием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пойкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t _d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t _d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO ₂ и Pb в PbSO ₄ , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) можно использовать для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I ₂₀ (или I _20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C ₂₀ (C _20h ).

Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C _n . Определение C _n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C _20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C _n /10 час. Более высокие токи, такие как C _n /1 ч, обозначаются как 1 C, C _{n 900 10/30 мин как 2 C, C n 900 10/15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, которая занимается разработкой BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.}

Температурное воздействие на батареи — Intercel Services B.V.

Емкость батареи (сколько ампер-часов она может удерживать) уменьшается при понижении температуры и увеличивается при повышении температуры. Вот почему аккумулятор вашего автомобиля умирает холодным зимним утром, хотя накануне днем ​​он работал нормально. Если ваши батареи проводят часть года дрожа на морозе, уменьшенную емкость необходимо учитывать при выборе размеров системных батарей. Стандартный номинал для батарей — при комнатной температуре 25 градусов C (около 77 F).Приблизительно при -22 градусах по Фаренгейту (-30 C) емкость аккумулятора падает до 50%. При заморозке емкость снижается на 20%. Емкость увеличивается при более высоких температурах — при 122 градусах по Фаренгейту емкость аккумулятора будет примерно на 12% выше.

Широкий диапазон температур

Напряжение зарядки аккумулятора также изменяется в зависимости от температуры. Оно будет варьироваться от примерно 2,74 В на элемент (16,4 В) при -40 C до 2,3 В на элемент (13,8 В) при 50 C. Вот почему вам следует иметь температурную компенсацию на зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторов или контроль заряда, если ваш батареи находятся вне помещения и / или подвержены сильным колебаниям температуры.

Внутренняя температура батареи

Термическая масса означает, что из-за большой массы они изменяют внутреннюю температуру намного медленнее, чем температура окружающего воздуха. Большой изолированный аккумуляторный блок может внутренне изменяться всего на 10 градусов в течение 24 часов, даже если температура воздуха колеблется от 20 до 70 градусов. По этой причине внешние (дополнительные) датчики температуры должны быть прикреплены к одной из ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ пластинчатых клемм и немного связаны с какой-либо изоляцией на клеммах.Затем датчик будет показывать очень близкую к фактической внутренней температуре батареи.

Срок службы батареи сокращается при повышении температуры

Несмотря на то, что емкость аккумулятора при высоких температурах выше, срок его службы сокращается. Емкость аккумулятора уменьшается на 50% при -22 градусах по Фаренгейту, но СРОК СЛУЖБЫ аккумулятора увеличивается примерно на 60%. Срок службы батареи сокращается при более высоких температурах — на каждые 15 градусов по Фаренгейту свыше 77 срок службы батареи сокращается вдвое. Это справедливо для ЛЮБОГО типа свинцово-кислотных аккумуляторов, будь то герметичные, гелевые, AGM, промышленные или любые другие.На самом деле это не так плохо, как кажется, так как батарея имеет тенденцию усреднять хорошие и плохие времена.

Последнее замечание о температурах — в некоторых местах с очень холодными или жаркими условиями могут продаваться на месте батареи, которые НЕ имеют стандартной концентрации электролита (кислоты). Электролит может быть более сильным (для холодного) или более слабым (для очень жаркого) климата. В таких случаях удельный вес и напряжения могут отличаться от того, что мы показываем.

Просмотреть все часто задаваемые вопросы

онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «.

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнают больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответов было

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику.

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

аттестация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использовать в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много различных технических зон за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Уход и обслуживание аккумуляторов — Century Batteries

Правильный уход за батареей поможет продлить срок ее службы. Чтобы узнать, как поддерживать аккумулятор в отличном состоянии, перейдите по ссылкам ниже.

Регулярный осмотр и обслуживание

Регулярное тестирование и осмотр помогут продлить срок службы батареи. Для поддержания оптимальной производительности рекомендуется регулярный осмотр не реже одного раза в месяц.

При проверке аккумулятора используйте следующую информацию:

1. Проверьте уровень заряда аккумулятора. У большинства аккумуляторов есть индикатор состояния заряда на верхней части аккумулятора, который дает вам возможность на месте диагностировать состояние аккумулятора. Однако более надежным способом проверки является вольтметр для определения стабилизированного напряжения или, если вентиляционные колпачки снимаются, ареометр для определения удельного веса (SG) электролита. Заряженный аккумулятор Century будет иметь стабилизированное напряжение выше 12.5 вольт и показание SG выше 1,240.

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

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

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

5. Осмотрите аккумуляторный отсек на предмет явных признаков физического повреждения или деформации. Обычно это указывает на перегрев или перезарядку аккумулятора.

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

7. При обслуживании герметичной необслуживаемой батареи (SMF) проверяйте индикатор состояния заряда. Это дает вам моментальный снимок состояния аккумулятора и того, нужно ли его зарядить или заменить. Автомобиль все еще может запустить двигатель, хотя индикатор указывает на необходимость замены аккумулятора. Если индикатор состояния заряда сообщает «Замените батарею», важно, чтобы батарея была заменена, так как уровень электролита может быть ниже пластин, что может привести к внутреннему взрыву.

8. Для батарей, используемых в сезонных применениях и хранящихся в течение длительного времени, полностью зарядите батарею перед хранением. Регулярно проверяйте уровень заряда или напряжения. Если напряжение упадет ниже 12,5 В, зарядите аккумулятор. Важно полностью проверить аккумулятор перед повторным подключением к электрическим устройствам.

Если вы не уверены в состоянии или уровне заряда аккумулятора, отнесите его местному дилеру Century.Они могут осмотреть и протестировать вашу батарею, а также предоставить вам профессиональный совет и помощь.

Здоровье и безопасность аккумулятора

Аккумуляторная кислота

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

Первая помощь

Для получения консультации немедленно обратитесь в информационный центр по ядам (телефон 13 11 26 в Австралии) или к врачу. При попадании в глаза, держите веки врозь и постоянно промывайте глаза проточной водой.

Продолжайте промывание до тех пор, пока не будет рекомендовано остановиться в информационном центре по отравлениям или врачом, или не менее 15 минут. В случае контакта с кожей или волосами снимите загрязненную одежду и промойте кожу или волосы проточной водой.

Ликвидация разливов кислоты

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

При проглатывании электролита

НЕ вызывать рвоту — дать стакан воды.Немедленно обратитесь за медицинской помощью.

Взрывающаяся батарея

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

Всегда используйте защиту для глаз, когда

Работа рядом с батареями

При зарядке аккумуляторов работайте в хорошо проветриваемом помещении, а не в закрытом помещении.Всегда выключайте зарядное устройство или зажигание * перед отсоединением аккумулятора.

# Как извлечено и истолковано производителем продукта из Международного руководства по обслуживанию батарей, глава 2, тринадцатое издание.
* В некоторых транспортных средствах может потребоваться переключение зажигания в режим дополнительных устройств при наличии электронного устройства памяти.

Тестирование батарей

Проверка аккумуляторной батареи должна считаться неотъемлемой частью любого регламента периодического технического обслуживания автомобиля и должна выполняться независимо от того, возникла проблема с запуском или нет.Из-за повышенных требований к электричеству аккумуляторной батареи перед отказом выдается мало предупреждений. Превентивная замена батареи может помочь устранить многие расходы и проблемы, связанные с разряженной батареей или батареей с истекшим сроком службы.

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

Доступно много различных типов испытательного оборудования.Цифровой тестер батареи является предпочтительным вариантом, поскольку он безопасен, прост в использовании и предлагает быструю диагностику состояния батареи. Также можно использовать фиксированные и регулируемые нагрузочные тестеры, вольтметры, ареометры и измерители разряда, однако перед использованием любого из этих тестеров необходимо пройти соответствующее обучение, чтобы предотвратить травмы или повреждение автомобиля.

Ареометр

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

Цифровые тестеры батарей

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

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

Измерители регулируемой нагрузки

Измерители регулируемой нагрузки — это надежный метод определения пусковой емкости аккумулятора, поскольку при испытании применяется реальная нагрузка, аналогичная той, которая возникает при проворачивании двигателя. Однако эта нагрузка создает риск искры, если провода подключены к корродированным или незакрепленным клеммам.

Стандартный тест заключается в загрузке батареи до 50% от ее номинального значения CCA (ампер холодного пуска) в течение 15 секунд.Если напряжение превышает 9,6 В, аккумулятор в порядке. Например, аккумулятор с рейтингом CCA 600 следует тестировать при 300CCA в течение 15 секунд.

Стандартная интерпретация результата заключается в том, что если в конце 15-секундного теста значение напряжения под нагрузкой составляет от 9,6 В до 10,6 В, то батарея считается исправной. Если результат ниже 9,6 В, аккумулятор неисправен и может не запускать двигатель. Всегда рекомендуется проверять спецификации отдельных производителей.

Тестеры разряда с постоянной скоростью

Тестеры разряда

— это простой метод проверки емкости аккумулятора, который обычно применяется для аккумуляторов глубокого цикла.

Тестер работает, разряжая аккумулятор заданным током (А) до тех пор, пока он не упадет до заданного напряжения отключения. Самая большая проблема с тестерами этого типа — время, необходимое для выполнения теста.

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

Зарядка аккумулятора

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов — это процесс замены энергии, отводимой во время разряда, плюс ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ зарядка для компенсации любой неэффективности зарядки. Количество энергии, необходимое для полной перезарядки, зависит от глубины разряда, скорости перезарядки и температуры. Обычно 110% — 150% разряженных ампер-часов в зависимости от типа батареи необходимо возвращать в батарею для достижения полной зарядки.

Безопасность прежде всего

Прежде чем пытаться зарядить аккумулятор с помощью внешнего зарядного устройства, важно знать меры предосторожности при зарядке аккумуляторов и следовать инструкциям производителя зарядного устройства.

1. Выключите зарядное устройство перед присоединением, раскачиванием или снятием клеммных зажимов.
2. Берегите аккумулятор от открытого огня и искр.
3. Не снимайте вентиляционные крышки.
4. Зарядка в хорошо вентилируемом месте.
5. Во избежание перегрева следуйте инструкциям производителя зарядного устройства.

В процессе зарядки образуются опасные взрывоопасные газы, которые могут воспламениться от различных источников, включая искры, открытый огонь и статическое электричество.Настоятельно рекомендуется носить СИЗ (средства индивидуальной защиты), включая защитные очки, химически стойкие перчатки и спецодежду.

Выбор правильного зарядного устройства

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать в 3 этапа; постоянный ток (повышение), постоянное напряжение (поглощение) и плавающий заряд.

При выборе зарядного устройства важно выбрать зарядное устройство, обеспечивающее указанное зарядное напряжение и ток в соответствии с типом аккумулятора.Типы аккумуляторов с затопленным, абсорбированным стеклянным матом (AGM) и гелевым аккумулятором требуют различных характеристик зарядки для обеспечения оптимальной производительности и срока службы.

Напряжение зарядки (для ручных зарядных устройств)

Мониторинг напряжения аккумулятора во время зарядки чрезвычайно важен для снижения риска перезарядки и для проверки состояния аккумулятора во время зарядки. Всегда соблюдайте параметры, указанные в таблице ниже. Несоблюдение этого правила может привести к необратимому повреждению аккумулятора.

Напряжение вспомогательной зарядки от типа батареи

Тип	Абсорбционная зарядка	Плавающая зарядка
Затопленный (ремонтопригодный / SMF)	от 14,4 до 14,8 В	от 13,2 до 13,5 В *
AGM (Абсорбирующий стеклянный мат)	от 14,6 до 14,8 В	от 13,6 до 13,8 В
Гель-электролит	14.От 2 до 14,4 В	от 13,6 до 13,8 В

Рекомендуемая температура во время зарядки — 25 ° C. Если температура аккумулятора достигает 50 ° C, необходимо приостановить зарядку.
Вышеуказанные характеристики относятся к свинцово-кислотным аккумуляторным батареям на 12 В. При зарядке 6-вольтовых аккумуляторов напряжение должно быть вдвое меньше указанного в спецификации.

Помимо соблюдения рекомендаций по напряжению зарядки аккумулятора, выбор правильного зарядного тока (А) в соответствии с размером аккумулятора имеет решающее значение для обеспечения производительности и срока службы.

_{* Мы не рекомендуем заряжать затопленные герметичные (кальциевые) батареи, не требующие обслуживания, из-за риска высыхания электролита.}

Зарядный ток (для ручных зарядных устройств)

Рекомендуемый безопасный ток зарядки составляет 10% от 20-часового (Ач) номинала аккумулятора. Например, если вы хотите зарядить батарею на 100 Ач, рекомендуемый ток зарядного устройства для этой батареи будет 10 Ампер. Медленная зарядка — лучший способ перезарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Быстрая зарядка свинцово-кислотного аккумулятора за счет увеличения рекомендованного тока может вызвать чрезмерную нагрузку и сократить срок службы аккумулятора.

Метод зарядки постоянным током (амперы x часы)

Вспомогательный Зарядка График		Продукт Номинальная мощность
		Rc (минуты)	<65	65-80	81-105	106-120	121-150	151-170	171-185
		Ач за 20 ч	31-40	41-50	51-60	61-70	71-80	81-90	91-100
OCV	SOC%	Зарядный ток (10% Ач)	4A	5A	6A	7A	8A	9A	10A
12.42 ~ 12,54	70 ~ 75%	Время зарядки	3 часа
12,36 ~ 12,48	60 ~ 70%		5 часов
12,24 ~ 12,36	50 ~ 60%		6 часов
12,12 ~ 12,24	40 ~ 50%		8 часов
12,00 ~ 12,12	30 ~ 40%		9 часов
Ниже 11.99	<30%		12 часов

• Из соображений эффективности сумма заряда должна быть больше, чем разряженная сумма. Этот коэффициент может составлять от 110% до 150%.
• Чем глубже разряд, тем выше коэффициент.

Примечание: зарядка должна быть приостановлена, когда температура поднимается выше 50 ° C

Время зарядки

Типичное время зарядки по сравнению сУровень заряда 80% и 100%

Чтобы зарядить свинцово-кислотный аккумулятор до 80%, потребуется около 60% от общего времени зарядки, а оставшиеся 40% времени потребуется для возврата последних 20% заряда в аккумулятор.

Продолжительность зарядки трудно определить из-за таких переменных, как:

• Глубина разгрузки
• Температура
• Размер и эффективность зарядного устройства
• Возраст и состояние аккумулятора
• Для справки см. Таблицу метода зарядки постоянным током

Подключение аккумуляторов — параллельное соединение

• При параллельном подключении нескольких 12-вольтных батарей вы увеличиваете емкость батарейного блока, сохраняя при этом напряжение.Например. 3 батареи по 12 вольт 60 Ач при параллельном подключении образуют батарею на 12 вольт 180 Ач.
• При подключении к зарядному устройству зарядный ток делится между всеми батареями в банке. Например. Зарядное устройство на 15 ампер, подключенное к 3 батареям, обеспечит ток до 5 ампер в каждую батарею.

Подключение аккумуляторов — последовательное подключение

• При последовательном подключении 12-вольтовых батарей вы увеличиваете напряжение батарейного блока, сохраняя при этом ток.Например. 3 батареи по 12 вольт 60 Ач при последовательном соединении образуют банк 36 вольт 60 Ач.
• При последовательной зарядке аккумуляторов у вас должно быть зарядное устройство с напряжением, подходящим для количества аккумуляторов в банке. Например. Если у вас последовательно соединены 3 батареи по 12 В, необходимо использовать зарядное устройство на 36 В.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте быстрой зарядки, поскольку она заряжает только поверхность пластин аккумулятора и может увеличить вероятность перегрева, что приведет к необратимому повреждению аккумулятора.

Факторы, влияющие на срок службы батареи

По мере старения батареи они постепенно теряют свою емкость по мере выполнения своей функции. Постоянная зарядка и разрядка в конечном итоге приводит к выходу из строя. Компоненты со временем подвергаются коррозии, возникают короткие замыкания, а вибрация вызывает повреждения; все в конечном итоге приводит к отказу. Перезаряд или недозаряд аккумулятора также влияет на срок его службы.

Проверка аккумулятора

Проверьте уровень электролита — жидкость под верхними частями сепараторов указывает на перезарядку или плохое обслуживание.Состояние перезаряда может быть вызвано неправильной настройкой напряжения, низким напряжением, вызванным нагревом или внутренними дефектами, или старением.

• Есть ли электролит на верхней части аккумулятора? Это может указывать на перезарядку или переполнение.

• Аккумулятор не закреплен в держателе? Это может вызвать отказ из-за вибрации.

• Есть ли на аккумуляторе признаки повреждения или неправильного обращения? Это также может вызвать сбой.

Разряженные (разряженные) батареи

Разряженную батарею следует проверять ареометром. Низкое значение удельного веса, равное 1,220 или меньше во всех элементах, указывает на разряженную батарею, и ее необходимо зарядить перед дальнейшим исследованием и испытанием. Состояние разряда может быть связано с проблемой в электрической системе (проскальзывание ремня генератора, неисправный регулятор или генератор, высокое сопротивление из-за коррозии). Внутреннее короткое замыкание также может быть вызвано производственными дефектами или коротким замыканием в результате процесса старения или повреждения из-за вибрации.

Знаков раннего предупреждения

Батареи часто выходят из строя, когда меньше всего ожидают. Обычное предупреждение — это более медленная, чем обычно, способность батареи запускать двигатель. Другие менее заметные факторы, такие как изменение режима вождения и более холодная / жаркая погода, будут влиять на срок службы батареи. Поощряйте своих клиентов запрашивать «БЕСПЛАТНЫЙ тест батареи». Это хороший пиар, и если батарея близка к отказу, это поможет избежать неприятностей, связанных с поломкой на дороге.

Технические советы

Вибрация может сократить срок службы батареи. Всегда используйте одобренный аккумуляторный зажим для ограничения вибрации. Аккумуляторы Century имеют прочную конструкцию, в них используются прочные внутренние компоненты, которые противостоят повреждению в результате истирания и проколов в результате вибрации автомобиля.

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

• Перед заменой батареи убедитесь, что батарея должным образом протестирована.
  Невозможно точно узнать, когда батарея может выйти из строя. Иногда признаком является медленный запуск двигателя.

• Старые батареи могут вызвать проблемы в холодную погоду.

• Точно так же, если двигатель перегревается в очень жаркую погоду, а аккумулятор подвергается нагрузке от кондиционеров, он может выйти из строя. Всегда рекомендуется регулярно проверять аккумулятор.
  

Почему выходят из строя батареи?

Батареи имеют ограниченный срок службы, который зависит от области применения и условий эксплуатации.Неисправность батареи может быть объяснена различными факторами, однако причины отказа делятся на две отдельные категории: производственные и непроизводственные неисправности.

Производственные ошибки

Обычно возникают в течение первых 3 месяцев.

Short Circuits / Dead Cells

Где одна ячейка покажет значительно более низкое значение удельного веса (SG), чем другие ячейки.

Внутренний перерыв

Обычно возникает в результате физического повреждения аккумулятора во время транспортировки.Строгие процессы обеспечения качества и инспекции Century, требуемые ведущими производителями автомобилей, гарантируют, что подлинные производственные дефекты в батареях Century незначительны.

Непроизводственные неисправности

Они не подпадают под строгие системы контроля качества Century, и вероятность их возникновения увеличивается по мере того, как батарея находится в эксплуатации. Их часто связывают с проблемами в электрической системе автомобиля, ее работой или аккумулятором.

Износ

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

физический урон

Неправильная установка, обращение и хранение часто приводят к внешнему повреждению и последующему выходу аккумулятора из строя.

Неверное приложение

Установка менее мощной батареи меньшего размера или батареи, предназначенной для другого применения, может привести к преждевременному выходу из строя.

Халатность

Несоблюдение уровня жидкости обнажает внутренние компоненты и ускоряет выход батареи из строя.

Сульфатирование

Происходит, когда аккумуляторная батарея находится в разряженном состоянии в течение длительного периода времени.

перезарядка

Часто возникает из-за неправильной настройки генератора или отказа управления напряжением генератора.

Недозаряд

Короткие поездки, прекращение движения или неисправные генераторы не могут полностью зарядить аккумулятор.

Разряд

Освещение или другие аксессуары, оставленные включенными на длительное время.

Обзор

— Прогресс в области электролитов для перезаряжаемых алюминиевых батарей

В процессе заряда и разряда батареи алюминий обратимо электроосажден на отрицательном электроде, в результате чего активные частицы, участвующие в этой реакции, претерпевают процесс трехэлектронного переноса, что способствует высокому теоретическая объемная емкость металлического алюминия (8040 мА · ч · см ⁻³ ). ¹ Электроосаждение происходит при -1.66 В по сравнению со стандартным водородным электродом, но может немного сдвинуться в сторону более отрицательных потенциалов из-за перенапряжения подложки и из-за того, что ионы существуют в сложной форме. В неводных электролитах электроактивными частицами обычно является анион Al ₂ Cl ₇ ^— (уравнение 1), хотя гальваническое покрытие также возможно из других комплексов алюминия, как показано в уравнении. 2.

В положительном электроде механизмы накопления ионов можно условно разделить на три отдельные категории в зависимости от материала электрода: неорганические, углеродные и органические материалы.Неорганические соединения, такие как фаза шевереля Mo ₆ S ₈ , оксиды ванадия, ⁴² сульфидов, ⁴³ полианионы (например, LiFePO ₄ , Na ₃ V ₂ (PO ₄ )) и аналоги берлинской синей, как сообщалось, интеркалируют Al ³⁺ , в то время как элементы (например, S, I ₂ и O ₂ ) и неметаллические соединения (например, CO ₂ ) участвуют в реакциях фазового переноса или превращения с ионом Al ³⁺ с образованием новой химической фазы. ⁴⁴ Внедрение ионов Al ³⁺ в неводные системы требует диссоциации аниона Al ₂ Cl ₇ ^— на поверхности положительного электрода в соответствии с формулой. 3. ⁴³

Процесс внедрения и внедрения ионов AlCl ₄ ^— в пенографит, чешуйки графита, проводящие полимеры и другие материалы на основе углерода хорошо задокументирован. Хотя одновалентная интеркаляция AlCl ₄ ^— снижает удельную емкость по сравнению с системами интеркаляции Al ³⁺ , низкие энергетические барьеры для диффузии ^45–48 обеспечивают высокую скорость заряда до 75 ° C в пенографитах ³⁷ и соответственно высокая удельная мощность. ^37,38,45

Органические соединения, такие как хиноны, ^49–53 цианоорганических молекул, ⁵⁴ , а также гибриды полиимид-металлоорганический каркас, ⁵⁵ были недавно исследованы как потенциальные материалы для положительных электродов для алюминиевых батарей. В отличие от графитовых материалов положительного электрода, органические электроды не связаны с интеркалированием AlCl ₄ ^— , а скорее связаны с механизмом координационной реакции, общая формула которой приведена в уравнении.4. Во время разряда карбонильные связи органического соединения восстанавливаются и взаимодействуют с катионным хлоралюминатным комплексом, AlCl ₂ ⁺ . Таким образом, их удельные емкости не зависят от объема используемого электролита и устраняются проблемы, связанные с введением плотно заряженных ионов Al ³⁺ в неорганические электродные материалы.

, где n — количество карбонильных групп органического соединения, Q.

Электролит электрохимической ячейки обеспечивает пути для переноса ионов, необходимых для завершения электрической цепи, и играет важную роль в управлении общими химическими реакциями внутри батарея.В алюминиевой батарее электролит необходим для обеспечения обратимого электроосаждения алюминия во время работы. Поскольку гальваническое покрытие алюминия происходит из содержащих алюминий частиц в электролите, объем используемого электролита и соответствующая доступность электроактивных частиц эффективно служат в качестве ограничивающих емкость компонентов элемента. Таким образом, электролит алюминиевой батареи можно рассматривать как аналог жидкого анода или анолита, как было предложено Кравчиком и др., ³⁹ , и выбор подходящего электролита для алюминиевых батарей требует тщательного рассмотрения нескольких различных факторов, перечисленных ниже:

• Широкое окно электрохимической стабильности предотвращает деградацию и разложение электролита для долгосрочной стабильности при циклическом воздействии. Чтобы обеспечить возможность электроосаждения алюминия, окно стабильности должно быть больше 1,66 В, но для аккумуляторных электролитов предпочтительны гораздо более высокие потенциалы (> 4 В), чтобы можно было использовать больший диапазон электродных материалов и увеличить удельную мощность и энергию. ячейки.
• Обратимое электроосаждение алюминия с высокой кулоновской эффективностью необходимо для предотвращения потери электроактивных частиц в побочных реакциях, которые могут отрицательно сказаться на сохранении емкости аккумуляторной системы. Важно, чтобы отложения были гладкими, без роста дендритов, так как твердые и дендритные отложения алюминия могут выпасть и привести к потере электроактивного материала. ^56,57 В то же время любое образование дендритов может потенциально привести к контакту между электродами и последующему короткому замыканию батареи.
• Эффективный перенос ионов имеет решающее значение для снижения перенапряжения из-за ограничений транспорта массы и улучшения общих характеристик аккумуляторной системы. В идеале ионная проводимость электролита должна быть больше 10 ⁻⁴ См · см ⁻¹ для практических применений, чтобы подвижность ионов могла поддерживаться при высоких токах возбуждения с пренебрежимо малым градиентом концентрации. Большинство жидких электролитов имеют ионную проводимость, значительно превышающую этот порог; однако эти соображения становятся особенно важными для квазитвердых и твердых электролитов, в которых подвижность ионов может быть затруднена.Кроме того, число переноса ионов активных ионных частиц, показатель их вклада в общий ток, также должно быть достаточно высоким для оптимальной подвижности ионов.
• Хорошая адгезия и межфазный контакт между электродом и электролитом необходимы для уменьшения внутреннего сопротивления. Плохие межфазные свойства часто являются ключевыми предвестниками циклической нестабильности и отказа клеток и усугубляются объемными изменениями во время цикла. ⁵⁸ Это особенно важно для гибких батарей и твердотельных систем, поскольку различия между расширением и сжатием электролита и электродов могут быть вредными и привести к разрушению компонентов батареи.
• Конструкция безопасных, негорючих и нетоксичных электролитов имеет решающее значение для успешного внедрения новых аккумуляторных систем в их предполагаемые области применения. В этом отношении необходимо учитывать физико-химические свойства для обеспечения устойчивости к внутренним и внешним факторам, таким как выделение газа, механическая деформация, экстремальные температуры и радиация, например, в аэрокосмической сфере. Кроме того, когда аккумулятор перезаряжается, выделение и накопление газа в небольшом и невентилируемом элементе может вызвать потерю контактов и выход из строя аккумулятора, вздутие элемента или даже выход воздуха из строя, что может быть довольно сильным и опасным.Квазитвердые и твердые электролиты обеспечивают повышенное подавление выделения газа, ⁴¹ , в то время как жидкости с низким давлением пара, такие как глубокие эвтектические растворители и ионные жидкости, также являются предпочтительными.
• Другие практические факторы, такие как стоимость, производство, устойчивость и переработка, часто упускаются из виду в исследованиях, которые, как правило, направляют свое внимание на электрохимические характеристики. На самом деле эти соображения во многих случаях являются основными факторами, которые запрещают коммерциализацию альтернативных химикатов батарей в больших масштабах и в больших количествах.Например, хлоралюминатные ионные жидкости, обычно используемые в алюминиевых батареях, дороги, чувствительны к влаге и вступают в реакцию с обычными материалами корпуса элементов ^59,4 , а также электродные материалы, такие как пятиокись ванадия; ^{60 Электролиты} , с которыми можно безопасно работать на воздухе, необходимы для упрощения производственного процесса и снижения затрат для облегчения крупномасштабного производства.

Хотя хлоралюминатные ионные жидкости на основе имидазолия в настоящее время являются наиболее часто используемыми электролитами при исследованиях алюминиевых батарей, они имеют ряд недостатков, в первую очередь из-за их высокой стоимости, гигроскопичности и коррозионной активности.Поэтому крайне важно проанализировать состояние и новые концепции в исследованиях электролитов, чтобы можно было определить альтернативы и возможности для дальнейших улучшений. Здесь мы начинаем с обзора перезаряжаемых водных систем, за которым следует более глубокое обсуждение неводных жидких электролитов, используемых в алюминиевых батареях, включая органические растворители, неорганические расплавленные соли, глубокие эвтектические растворители и ионные жидкости. Электрохимические свойства и характеристики различных категорий электролитов в существующих исследованиях кратко представлены в Таблице I.

Таблица I. Электрохимические свойства и ограничения различных жидких и квазитвердых электролитов в опубликованной литературе.

911 911 911 911 911 911 Органические соли

	Категория электролита
Свойства электролита	Водный	Растворители воды в 10 органических	Глубокие эвтектические растворители	Гели на основе полиэтиленоксида	Акриламид, полимеризованный в ионных жидкостях
Электрохимическая стабильность / V	1.23	<4	3,5	∼2	∼4	∼3	<5	<3
Кулоновская эффективность осаждения / растворения алюминия /%		> 8540% 917 %	> 85%	> 99%	> 99%	> 99%	<60%	80% –95%
Ионная проводимость при 25 ° C / мСм см −1	10 1 –10 2	∼25	5–25	> 100 при 120 ° C	10–25	1–1.5	0,2–0,62	1,66–5,77
Ограничения	Узкое электрохимическое окно	Низкий потенциал разряда	Воспламеняющийся; плохое сохранение емкости	Рабочая температура> 95 ° C	Коррозийный; дорогой	Низкая проводимость и удельная емкость	Низкая кулоновская эффективность, проводимость	Умеренная удельная емкость
Каталожные номера	61	5	9, 20, 21	62, 63, 10	64, 65	11, 66, 13	3, 19	2, 41, 17

До недавнего времени применение водных электролитов в алюминиевых батареях в основном ограничивалось первичными или вторичными батареями, которые работают при потенциалах разрядной ячейки ниже 1.5 В, или без металлического алюминия, ^67,61 из-за низкого стандартного потенциала электрода -1,66 В по сравнению с SHE. Хотя водные электролиты обладают высокой ионной проводимостью ( σ ≈ 10 ¹ −10 ² мСм см ⁻¹ ), относительно недорогими, негорючими и обычно оказывают низкое воздействие на окружающую среду, очень отрицательный потенциал алюминия электроосаждение превышает узкий предел электрохимической стабильности воды, что приводит к одновременному выделению водорода и последующему разложению электролита.Кроме того, оксидная пленка также обеспечивает контактное сопротивление 35 кОм, ⁶⁸ , вызывая большое перенапряжение реакции, которое серьезно влияет на кулоновскую эффективность ячейки. При использовании высокоосновных и кислых электролитов в соответствии с диаграммой Пурбе (pH <4; pH> 8,6, рис. 2) ⁶⁹ может предотвратить это образование, одновременная коррозия металлического алюминиевого анода, сопровождающаяся выделением водорода, является проблематичной.С этой целью недавно появились такие стратегии, как предварительная обработка алюминиевого отрицательного электрода и использование высококонцентрированных водно-солевых электролитов, чтобы смягчить эти проблемы и улучшить характеристики батареи. Предварительная обработка алюминиевого электрода путем погружения в кислотную ионную жидкость Льюиса EMImCl-AlCl ₃ приводит к образованию искусственной межфазной границы твердого электролита, которая заменяет пассивирующую оксидную пленку и впоследствии улучшает обратимость осаждения алюминия в водной среде. .В сочетании с положительными электродами из оксида марганца собранные батареи достигли удельной энергии, превышающей 500 Вт · ч · кг ^-1 , хотя и с низким сохранением емкости. ^70,71

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 2. Диаграмма Пурбе для алюминия в воде при 25 ° C, показывающая пределы устойчивости воды (заштрихована синим цветом). Перерисовано и адаптировано из Detombe и Pourbaix. ⁶⁹

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Водно-солевые электролиты можно рассматривать как подкласс водных электролитов, которые содержат чрезвычайно высокие концентрации солей, близкие к пределу растворимости. Выраженные межионные взаимодействия подавляют выделение водорода и кислорода и способствуют переносу катионов ⁷² , при этом позволяя электролиту достичь ионной проводимости, аналогичной обычным, менее концентрированным электролитам с солью в воде (рис.3а). ⁵ В водно-солевом электролите, состоящем из 5 М трифторметансульфоната алюминия [Al (OTF) ₃ ], электрохимическое окно было расширено до 2,65 В (рис. 3b), в то время как окно электрохимической стабильности достигало 4 В. записано в AlCl ₃ 6H ₂ O (массовое отношение AlCl ₃ 6H ₂ O / H ₂ O = 12), ⁶ , оба из которых значительно шире, чем у воды. Водно-солевые электролиты по структуре аналогичны ионным жидкостям, ⁷³ , в котором доступные молекулы воды образуют рыхлые и тесные ионные кластеры (рис.3в). Считается, что образование ионных кластеров отвечает за подавление выделения кислорода и водорода, ⁵ , в то время как агрегаты молекул воды действуют как проводящие каналы для быстрого транспорта катионов. ⁷² Хотя применение водно-солевых электролитов в алюминиевых батареях в настоящее время ограничено, первоначальное исследование конфигурации алюминий-графит продемонстрировало удельную емкость до 165 мА ч г ^-1 при 500 мА г ^-1 , высокая кулоновская эффективность, превышающая 95% за 1000 циклов, и не наблюдалось роста дендритов. ⁶ О первом применении водно-солевого электролита в алюминиево-серной батарее недавно сообщили Hu et al. ⁷⁴ с водной смесью 1 M Al (OTF) ₃ , 17 M бис (трифторметансульфонил) имида лития и 0,02 M HCl, который имел окно электрохимической стабильности 3,1 В. Роль HCl заключалась в обеспечении умеренно кислой среды. для удаления и предотвращения образования пассивирующего оксидного слоя алюминия, позволяя батарее поддерживать кулоновский КПД 97% и удельную емкость 420 мА чг ^-1 (по массе серы) после 30 циклов.Существенно более низкая стоимость водно-солевых электролитов по сравнению с традиционными ионными жидкостями EMImCl-AlCl ₃ ⁶ делают их очень интересными кандидатами для дальнейших исследовательских исследований по разработке более дешевых и безопасных электролитов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. (a) Изменение проводимости и вязкости 5 M Al (OTF) ₃ водно-солевого электролита в зависимости от температуры от 25 до 60 ° C.(b) Линейные вольтамперограммы 5 M Al (OTF) ₃ , 1 M Al (NO ₃ ) ₃ и 0,5 M Al ₂ (SO ₄ ) ₃ электролитов на титановой сетке в трехэлектродной системе при 10 мВ · с ⁻¹ . (c) схематическая диаграмма, показывающая сольватационную структуру водно-солевого электролита. Диаграммы воспроизведены и адаптированы с разрешения Ref. 5. Авторское право 2019 г., Американское химическое общество.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Органические растворы

Учитывая рутинное использование неводных электролитов в алюминиевой гальванической промышленности, возможно, неудивительно, что большая часть существующих исследований алюминиевых батарей была основана на неводных системах.В промышленных процессах гальваническое покрытие алюминия обычно проводят в органических растворителях, содержащих соли алюминия, таких как соединения алкилалюминия в толуоле и AlCl ₃ -LiAlH ₄ в тетрагидрофуране. ⁷⁵ С тех пор было предложено несколько органических электролитов, ^7–9 , на котором образовывались отложения алюминия без дендритов. Диглимный электролит, содержащий соли трифлата алюминия, был испытан в батарее с положительным электродом из гексацианоферрата меди, ⁷⁶ , который показал очень низкие обратимые удельные емкости от 5 до 14 мА ч г ^-1 и плохое сохранение емкости.Хотя осаждение алюминия из органических электролитов может давать удовлетворительные отложения, они часто работают при температуре выше комнатной, ⁷⁷ и очевидные проблемы безопасности, связанные с легковоспламеняющимися и летучими органическими растворителями, делают эти электролиты проблематичными для использования в аккумуляторных системах. Помимо ограниченного числа отчетов, органические электролиты редко использовались в исследованиях алюминиевых батарей из-за доступности более безопасных альтернатив в неорганических расплавленных солях, ионных жидкостях и глубоких эвтектических растворителях.

Неорганические расплавленные соли

Было показано, что неорганические расплавленные соли легко гальванически осаждают алюминий при повышенных температурах. Первоначальные исследования бинарной смеси NaAlCl ₄ при 175 ° C показали быстрый рост дендритов даже при низкой плотности тока 1,4 мА · см ^-2 , хотя было обнаружено, что добавление добавки MnCl ₂ дает гладкие и компактные отложения. ^78,79 Алюминиево-графитовые батареи с циклическим циклом при 120 ° C с NaCl-AlCl ₃ ⁶² и AlCl ₃ -NaCl-KCl ^{63 Расплавленные солевые электролиты} не показали роста дендритов и достигли удельной емкости до 136 мА ч г ^-1 при 500 мА г ^-1 и 128 мА ч г ^-1 при 100 мА г ^-1 соответственно.В недавнем исследовании Ванга и др. Сообщалось, что алюминиевая батарея с графитовой бумагой в качестве положительного электрода и тройным неорганическим электролитом AlCl ₃ -LiCl-KCl достигает удельной емкости 107 мА ч г ^-1 при 200 мА г ⁻¹ при работе при 99 ° C с высокой кулоновской эффективностью. ¹⁰ Путем образования тройных неорганических солей точка эвтектики может быть снижена до уровней ниже точки кипения воды, что позволяет использовать системы отопления на водной основе.Из-за требуемых условий эксплуатации эти электролиты больше подходят для крупномасштабных приложений хранения энергии на данном этапе.

Глубокие эвтектические растворители

Высокая стоимость, гигроскопичность и коррозионная активность ионных жидкостей на основе имидазолия стимулировали исследование альтернативных электролитов, таких как глубокие эвтектические растворители, которые являются недорогими аналогами ионных жидкостей, содержащих смесь кислот Льюиса или Бренстеда. и основания, состоящие из различных анионов и / или катионов. ⁸⁰ Глубокие эвтектические растворители обычно образуются из кислотных солей металлов Льюиса (в данном случае AlCl ₃ ) и донора водородных связей или основного лиганда Льюиса, такого как мочевина или ацетамид (уравнение 5).

Растворители глубокой эвтектики обладают многими сходными физическими свойствами с ионными жидкостями, включая низкое давление пара, относительно широкий диапазон ликвидуса и негорючесть, что делает их пригодными для использования в аккумуляторных батареях. Использование эвтектических смесей типа AlCl ₃ -мочевина ^11,12,66 и AlCl ₃ -ацетамид ¹³ в алюминиево-графитовых батареях продемонстрировали кулоновскую эффективность выше 95%, но заявленные удельные разрядные емкости остаются относительно низкими, в пределах от 30 до 75 мА ч г. ^-1 из-за их вязкости и низкой ионной проводимости при комнатной температуре. ⁶⁶ Образование электролитов на основе производных мочевины, таких как N-этилмочевина и N-метилмочевина, с AlCl ₃ приводит к получению смесей с значительно более низкой вязкостью, чем эвтектические растворители на основе мочевины ( η = 45 и 67 сП соответственно для AlCl ₃ -N-этилмочевина и AlCl ₃ -N-метилмочевина против 133 сП для AlCl ₃ -мочевины при 25 ° C при соотношении 1,4 AlCl ( ₃ / [производное мочевины]). Аналогичным образом, более высокая проводимость наблюдалась для электролитов, производных мочевины, а также более высокие собственные разрядные потенциалы.Ожидается, что это будет результатом большей концентрации электроактивных анионов Al ₂ Cl ₇ ^— по сравнению с другими комплексами алюминия, присутствующими в системах производных мочевины. Кроме того, было показано, что растворители для глубокой эвтектики на основе ацетамида и мочевины являются многообещающими для улучшения стабильности цикличности элементов и срока службы в алюминиево-серных батареях, поддерживая удельную емкость 500 мА ч г ^-1 для 60 и 100 циклов. , соответственно. ^81,82 Напротив, батареи Al-S с электролитом EMImCl-AlCl ₃ демонстрируют довольно короткий срок службы, составляющий примерно 20 циклов, ⁸³ из-за плохой химической стабильности серы в электролитах на основе EMIm.

Ионные жидкости

Ионные жидкости при комнатной температуре в широком смысле определяются как органические соли, состоящие из слабо координированных комплексных ионов, которые существуют в жидком состоянии при комнатной температуре. Из-за их термической стабильности, негорючести, низкой летучести и незначительного давления пара, ⁸⁴ ионных жидкостей были тщательно исследованы для использования в электрохимических накопителях энергии. Ионные жидкости, используемые в алюминиевых батареях, обычно представляют собой расплавы льюисовской кислоты хлорида алюминия и органической соли в форме R ⁺ X ^— , где R ⁺ представляет собой органический катион, такой как имидазолий, пиридиний или пирролидин, и X ^— представляет собой галогенид-анион, обычно хлорид.Электролиты, содержащие катионы алкилимидазолия, такие как 1-этил-3-метилимидазолий, [EMIm] ⁺ , и 1-бутил-3-метилимидазолий, [BMIm] ⁺ , составляют подавляющее большинство алюминиевых батарей на основе ионной жидкости. системы, описанные в опубликованной литературе, благодаря простоте получения относительно плотных и кристаллических отложений алюминия при умеренных плотностях тока (≤ примерно 40 мА · см ^-2 ) и близкой к 100% кулоновской эффективности. ⁶⁴

Хлороалюминатные ионные жидкости предлагают относительно широкие окна электрохимической стабильности до 4.0 В, ⁸⁵ с ионной проводимостью в диапазоне 10–25 мСм см ^–1 , что имеет тот же порядок величины, что и у водных электролитов (10–50 мСм см ^–1 ). ⁷⁰ Однако они также гигроскопичны по своей природе, и воздействие влаги приводит к быстрой экзотермической реакции с образованием соляной кислоты и других оксидов и протонов. ⁸⁶

Кислотность хлоралюминатных ионных жидкостей по Льюису относится к молярному отношению ( r ) AlCl ₃ к органической соли, которое определяет соответствующий вид и его физические и электрохимические свойства.В кислотных составах Льюиса (1 < r <2) алюминий существует в основном в форме анионов AlCl ₄ ^— и Al ₂ Cl ₇ ^— , из которых последний считается анионами Льюиса. кислота из-за ее способности принимать электронные пары. Олигомерные анионы Al ₃ Cl ₁₀ ^— также образуются в очень кислых расплавах ( r > 1,5) ^86,87 и AlCl ₃ не растворяются в молярных отношениях, превышающих r = 2.Как AlCl ₄ ^— , так и некоординированные хлорид-ионы, которые служат донорами электронных пар, присутствуют в основных ионных жидкостях Льюиса ( r <1), тогда как эквимолярные смеси содержат в основном нейтральные анионы AlCl ₄ ^— .

Поскольку восстановление AlCl ₄ ^— происходит при более низком потенциале электрода, чем у органического катиона ионной жидкости, обычно невозможно электроосаждение алюминия из нейтральных и основных ионных жидкостей, поскольку электролит разлагается до того, как может быть нанесено гальваническое покрытие. происходить.Таким образом, применение хлоралюминатных ионных жидкостей в алюминиевых батареях почти исключительно ограничено кислотными расплавами Льюиса, которые содержат анионы Al ₂ Cl ₇ ^— . Однако недавно было показано, что если электрохимическая стабильность органического катиона может быть значительно увеличена, например, путем образования ионного жидкого геля или ионогеля, то можно гальванизировать алюминий из тетрахлоалюминатных анионов в нейтральных ионогелях Льюиса, хотя и при кулоновских условиях. КПД ниже 60%.Низкая эффективность может быть объяснена повышенной вязкостью и пониженной ионной подвижностью и проводимостью ионогеля. ³ Для сравнения, кулоновская эффективность электроосаждения алюминия в гелевом электролите Льюиса EMImCl-AlCl ₃ составляла примерно 80% при 50 ° C, ² , тогда как гель гидрохлорида триэтиламина (Et ₃ NHCl-AlCl ₃ ) достиг эффективности более 90%. Образование, характеристики и применение ионогелей в алюминиевых батареях более подробно рассматриваются в следующем разделе.

Теоретически анодная удельная емкость батареи увеличивается с увеличением кислотности ионной жидкости по Льюису из-за большей концентрации анионов Al ₂ Cl ₇ ^— , из которых алюминий может быть электроосажден в процессе зарядки. Эмпирически это подтвердилось только при низких удельных токах (примерно 20 мА г ⁻¹ ), ⁸⁸ из-за ограничений скорости диффузии, которые вызывают локальное истощение анионов Al ₂ Cl ₇ ^— и, следовательно, кислотности Льюиса на поверхности электрода.В аккумуляторных батареях наилучшие характеристики заряда и разряда наблюдаются в ионных жидких электролитах с кислотностью от низкой до умеренной ( r = от 1,1 до 1,3) благодаря уменьшенной коррозии алюминиевого отрицательного электрода и более высокой ионной проводимости менее кислотных составов. . ^14,89 Кроме того, предполагается, что умеренно коррозионные свойства слабокислых расплавов способствуют удалению оксидной пленки с поверхности алюминиевого анода. ¹⁴ Хотя формирование пассивирующей пленки не должно представлять проблемы, когда материалы обрабатываются в инертной атмосфере, эта «самоочищающаяся» способность может быть полезной для удаления любого оставшегося оксидного остатка, введенного в процессе производства.

Хотя электроосаждение алюминия из кислых хлоралюминатных ионных жидкостей происходит с высокой кулоновской эффективностью, морфология осажденного слоя, по-видимому, сильно зависит от состава раствора, плотности тока и рабочих условий, ^56,90 , а также координационную химию электролита и механизмы зародышеобразования и роста во время гальваники. ⁴ Сообщалось также, что циклическое электроосаждение алюминия в электролитах EMImCl – AlCl ₃ приводит к огрублению алюминиевого электрода, хотя и без роста дендритов. ¹ Это увеличение шероховатости поверхности может привести к потере электроактивных частиц, если отложения отпадут, уменьшая емкость элемента. Покрытие алюминия из EMImCl-AlCl ₃ при низких плотностях тока ниже 40 мА · см ^-2 обычно дает плотные и прилипшие отложения, в то время как плохо прикрепленные дендритные отложения наблюдаются при более высоких плотностях тока. ^90,91 Long et al. ⁵⁷ недавно продемонстрировал, что использование пористых алюминиевых отрицательных электродов может эффективно подавлять рост дендритов, что наблюдалось на плоских алюминиевых электродах как во время гальваностатического электроосаждения, так и во время циклирования в электролите EMImCl-AlCl ₃ .Увеличенная площадь поверхности пористого электрода способствует снижению локальной плотности тока, позволяя формировать однородные отложения и, следовательно, повышая стабильность циклического режима ячейки до более 18000 циклов. В существующей литературе редко сообщается о росте дендритов в алюминиево-металлических батареях; однако результаты [5]. 57 предполагают, что этот вопрос мог быть упущен из виду. Таким образом, дальнейшие исследования механизмов роста металлов во время циклического использования батарей, безусловно, будут полезны для разработки аккумуляторных батарей с длительным сроком службы.

Следует отметить, что ионные жидкие электролиты не ограничиваются ионными жидкостями на основе имидазолия. Высокая стоимость и гигроскопичность этих смесей стимулировали исследование ионных жидкостей, образованных из альтернативных органических солей, таких как триметиламин (TMAHCl-AlCl ₃ ), ⁹² и Et ₃ NHCl, который, как сообщается, в 20-30 раз дешевле, чем EMImCl. ^15,16 В сочетании с положительными электродами на основе графена алюминиево-металлические батареи с TMAHCl-AlCl ₃ ^{92 Электролиты} и Et ₃ NHCl демонстрируют превосходную стабильность при циклическом воздействии во время длительного цикла. ^92,16 Кроме того, замена хлоралюминат-ионов нейтральными лигандами на основе пиридина ^4,93 может уменьшить проблемную коррозию, вызываемую традиционными хлоралюминатными ионными жидкостями.

Настройка ионных жидкостей для аккумуляторных батарей

Улучшение электрохимических свойств ионных жидкостей может быть достигнуто путем изменения составляющих их катионов и анионов или путем введения добавок, таких как дихлорметан, для снижения вязкости и последующего улучшения проводимости и удельной емкости электролит. ⁹⁴ Однако добавление органических растворителей по своей природе может отрицательно сказаться на безопасности и экологичности получаемого электролита.

Влияние различных органических катионов на электроосаждение алюминия в ионных жидкостях изучали несколько групп. ^95–97 Физические и электрохимические характеристики хлорида 1-метил-1-пропилпирролидиния-хлорида алюминия (Py1,3Cl-AlCl3) сравнивали с характеристиками EMImCl-AlCl3 Zhu et al. ⁹⁶ Ионная жидкость Py1,3Cl-AlCl3 показала более низкую удельную энергию в алюминиево-графитовой батарее, а также более высокую вязкость и более низкую проводимость, чем EMImCl-AlCl3. Эти различия в свойствах были приписаны большему размеру катиона [Py1,3] ⁺ (142 Å ³ , против 118 Å ³ для [EMIm] ⁺), ⁹⁶ , который помогает стабилизировать и способствует образованию более крупных (AlCl ₃ ) _n , снижая общие концентрации электрохимически активных частиц AlCl ₄ ^— и Al ₂ Cl ₇ ^— .В свою очередь, это приводит к увеличению вязкости, снижению ионной подвижности и повышению перенапряжения во время циклов зарядки и разрядки аккумулятора. Помимо размера катионов, межмолекулярные силы между органическими катионами и хлоралюминат-анионами также играют решающую роль в обратимости электроосаждения / растворения алюминия. Было показано, что более слабые катион-анионные взаимодействия улучшают морфологию алюминиевых отложений, давая гладкие и компактные покрытия, ⁹⁵ , а также повысить эффективность электроосаждения и обратимость интеркаляции и деинтеркаляции AlCl ₄ ^— в графитовых положительных электродах. ⁹⁷ Таким образом, более мелкие органические катионы и более слабые межмолекулярные взаимодействия между катионами и анионами предпочтительны при синтезе новых ионных жидкостей для электролитических применений. ^95,97

Вычислительные и теоретические подходы

В то время как большинство существующих исследований алюминиевых батарей проводилось экспериментально, вычислительные и теоретические исследования могут обеспечить более глубокое понимание основных механизмов и служить полезными инструментами для прогнозирования электрохимических свойств различных электролиты.Хорошее понимание факторов, определяющих характеристики электролита в алюминиевой батарее, имеет решающее значение для разработки и определения подходящего электролита для предполагаемого применения.

Окно электрохимической стабильности ионных жидкостей ограничено потенциалом восстановления и окисления органического катиона и аниона алюминия, ¹⁴ соответственно, и для формирования стабильной аккумуляторной системы необходимо, чтобы уровни энергии Ферми анода и катода находились в пределах самой высокой занятой молекулярной орбитали и самой низкой незанятой молекулярной орбитали электролита. ⁹⁸ Вычислительный анализ нескольких различных ионных жидкостей подтвердил стабильность и пригодность хлоралюминатных ионных жидкостей на основе имидазолия в алюминиево-графитовых батареях. Из исследованных ионных жидкостей хлорид 1-пропил-3-метилимидазолия (PMImCl-AlCl ₃ ) и EMImCl-AlCl ₃ показал самые широкие окна электрохимической стабильности (4,7 и 4,34 В соответственно) и самую высокую ионную проводимость (12,4 и 14,1 мСм см ^-1 соответственно).Было показано, что ионная проводимость ионных жидкостей на основе имидазолия уменьшается с увеличением длины алкильной цепи катиона из-за увеличения размера катиона. Эти результаты предполагают, что в дополнение к обычно используемой ионной жидкости EMImCl-AlCl ₃ , подходящим электролитом для алюминиево-графитовых батарей может быть PMImCl-AlCl ₃ .

Квазитвердые электролиты

Нет никаких сомнений в том, что высокая ионная проводимость и отличный межфазный контакт, обеспечиваемые жидкими электролитами, часто делали их простыми и понятными средствами тестирования новых концепций в исследованиях аккумуляторных батарей.Однако в некоторых приложениях, где безопасность, вес и объем имеют решающее значение, физические свойства квазитвердых и твердых материалов могут обеспечить большие преимущества по сравнению с жидкими системами.

С точки зрения материалов, квазитвердые электролиты пытаются объединить достоинства твердотельных и жидких электролитов, обеспечивая повышенную механическую стабильность и сниженный риск утечки электролита по жидкостям, сохраняя при этом более высокую ионную проводимость и лучший контакт с электродами в в отличие от твердых материалов.Выделение газов на электродах может быть подавлено, ⁴¹ , и в зависимости от его размерной стабильности, квазитвердые материалы могут ограничивать рост дендритов и устранять необходимость в пористом разделителе между электродами, обеспечивая гибкую архитектуру батарей. Это, в свою очередь, обеспечивает более короткие пути переноса ионов и меньшее падение потенциала, а также уменьшение массы и объема. Однако из-за этих улучшенных физических свойств часто страдает результирующая ионная проводимость.Электрохимически удержание ионных жидкостей в полимерной матрице с образованием ионогелей было продемонстрировано не только для улучшения термического эффекта. и чувствительность к влаге, ^2,41 , но также расширяет окно их электрохимической стабильности. ^3,17 Эти усовершенствования особенно актуальны для алюминиевых батарей из-за гигроскопичности хлоралюминатных жидких электролитов.

Класс квазитвердых электролитов широко охватывает как физические свойства, включая вязкие жидкости и гели, так и каучукоподобные эластомеры и самостоящие мембраны, так и методы, используемые для их синтеза.Обычно квазитвердые электролиты содержат жидкий компонент, заключенный в твердой неорганической или полимерной основе, или их комбинацию, которые обычно называют гибридными электролитами. Соответствующее сочетание твердой и жидкой фаз дает свойства, которые можно регулировать по мере необходимости. Насколько нам известно, исследования квазитвердых электролитов для алюминиевых батарей в настоящее время ограничиваются ионогелями и эвтектогелями на основе полимеров, хотя существует множество других возможностей, которые, как было показано, работают в других химических реакторах батарей.Термины «ионогель» и «эвтектогель» относятся к гелям, полученным из ионных жидкостей и глубоких эвтектических растворителей, соответственно.

Полимерные электролиты

Первоначальное применение полимерных материалов в электрохимических элементах было в литиевых батареях, что можно отнести к новаторской работе Арманда в конце 1970-х годов, после первоначального открытия ионной проводимости в натриевых и калиевых комплексах полиэтилена. оксид (PEO) Фентоном, Паркером и Райтом несколькими годами ранее. ¹⁰⁰ С тех пор исследования полимерных электролитов расширились во множестве областей хранения и преобразования энергии, включая топливные элементы, суперконденсаторы, солнечные элементы, электрохромные устройства, а также батареи на основе альтернативных металлов. Однако, несмотря на обширные исследования полимерных электролитов в литиевых батареях, эти знания не могут быть напрямую перенесены на системы алюминиевых батарей из-за фундаментальных различий в механизмах накопления заряда.Как указывалось ранее, механизм накопления заряда на отрицательном электроде в неводных батареях обычно основан на электроосаждении алюминия из ионов Al ₂ Cl ₇ ^— в электролите. К сожалению, здесь возникают проблемы при выборе совместимых полимеров и растворителей, которые не вызывают побочных реакций. Обычно используемые полимерные основы для солей щелочных металлов, таких как ПЭО, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат и поливинилиденфторид, не являются оптимальными в кислых хлоралюминатных ионных жидкостях Льюиса, поскольку их одиночные электронносодержащие функциональные группы служат основаниями Льюиса и образуют комплексы с электрофильным Al ₂ Cl ₇ ^— ионов.В результате меньше ионов Al ₂ Cl ₇ ^— доступно для электроосаждения, и электрохимическая активность электролита снижается. Эти кислотно-основные взаимодействия подтверждаются несколькими исследованиями, ^2,42,18 , в частности, в Ref. 18, где не наблюдали электрохимической активности в гибридном полимерном электролите на основе ПЭО. Стоит упомянуть, что использование ацетона в качестве растворителя в механохимическом процессе синтеза, вероятно, вызвало дополнительное потребление электроактивных частиц из-за его неподеленных электронных пар.Отдельно было доказано, что использование поливинилиденфторида в качестве связующего полимера в положительных электродах несовместимо с кислотными хлоралюминатными ионными жидкостями. ⁴²

Образование геля

Хотя для синтеза гелевых электролитов можно использовать множество методов, многие из этих процессов, такие как литье из раствора и полимеризация in situ, часто включают использование растворителей для гомогенизации жидких и твердых компонентов. В связи с этим выбор растворителей для использования в этих процедурах также требует тщательного рассмотрения.Взаимодействие между хлоралюминат-ионными жидкостями и часто используемыми растворителями исследовали Sun et al. ² Было обнаружено, что добавление ацетона, ацетонитрила и тетрагидрофурана к ионной жидкости EMImCl-AlCl ₃ серьезно снижает ее способность электроосаждать и удалять алюминий, что ожидается с учетом присутствия неподеленных электронных пар в этих растворителях. Интересно, что измерения циклической вольтамперометрии показали увеличение пиковой плотности тока растворов электролитов EMImCl-AlCl ₃ , содержащих толуол и дихлорметан, вероятно, из-за улучшения ионной проводимости и подвижности.Основываясь на этих выводах, дихлорметан был использован в качестве растворителя для полимеризации мономеров акриламида (рис. 4a) в присутствии EMImCl-AlCl ₃ ² и Et ₃ NHCl-AlCl ₃ ^41,17 для производства автономных полимерных мембран, подходящих для алюминиевых батарей. Оба геля показали улучшенную устойчивость к влаге, в то время как гель Et ₃ NHCl-AlCl ₃ также показал себя хорошо работающим при низких температурах с сохранением емкости более 60% при -10 ° C. ⁴¹ В алюминиево-графитовой батарее гелевый электролит Et ₃ NHCl-AlCl ₃ давал начальную емкость 120 мА ч г ^-1 и был способен сохранять удельную емкость более 100 мА ч г ^-1 после 100 циклов при плотности тока 60 мА g ⁻¹ .

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. (a) Процесс приготовления гелевого полимерного электролита (ГПЭ) посредством комплексообразования акриламида и AlCl ₃ в присутствии ионной жидкости EMImCl-AlCl ₃ .Адаптировано с разрешения Ref. 41. Авторское право 2018 WILEY ‐ VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм. (b) Приготовление электролита на основе ионогеля PEO-EMImCl-AlCl ₃ без использования растворителей, описанное в [4]. 3.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Одна из стратегий, позволяющих избежать нежелательных взаимодействий растворитель-электролит, состоит в том, чтобы полностью исключить растворитель, поскольку квазитвердые гелевые электролиты могут быть относительно легко синтезированы простыми методами без использования растворителей. ^3,19,101,102 Ионогели EMImCl-AlCl _{на основе ПЭО 3} были синтезированы прямым добавлением ПЭО к ионной жидкости в инертных условиях. ^3,101 Вместо растворителя смесь ПЭО и ионной жидкости перемешивали и нагревали до температуры ниже 80 ° C, чтобы расплавить полимер и объединить компоненты в одну фазу, как показано на фиг. 4b. Похожую процедуру использовали Miguel et al., ^19. , вместо этого используется растворитель глубокой эвтектики, мочевина-AlCl ₃ , в качестве жидкого компонента.Простота этих методов дает значительные преимущества при производстве, в то время как отсутствие органических растворителей улучшает экологичность процесса.

Молекулярная масса и длина цепи полимерного хозяина имеют несколько сильных влияний на физические и электрохимические характеристики гелевых электролитов. Консистенция гелей существенно различается в зависимости от длины цепи полимерного хозяина, начиная от вязких жидкостей для гелей, изготовленных из ПЭО с молекулярной массой 1 × 10 ⁵ г моль ^-1 , до каучукообразных эластомеров (молекулярная масса до 5 × 10 ⁶ г моль ⁻¹ ). ¹⁹ Когда используются высокомолекулярные полимеры, гели часто могут быть образованы с более низким соотношением полимера к жидкости, что действительно может быть полезным для сохранения электрохимических свойств жидкого компонента. Полиэтиленгликоль с молекулярной массой 800 и 1000 г моль ^-1 образует стабильные самоорганизующиеся комплексы с ионными жидкостями алкилимидазолия и алкилпиридиния посредством ион-дипольных взаимодействий, которые, как предполагается, происходят из пригодности длин цепей для обертывания имидазолиевые и пиридиниевые кольца, как показано на рис.5. ¹⁰³ Хотя такое поведение самосборки, по-видимому, способствует обеспечению большей электрохимической стабильности ионогелей, низкая молекулярная масса полиэтиленгликоля и, соответственно, более высокие количества полимера, необходимые для затвердевания электролита, вероятно, увеличат внутреннее сопротивление и ограничат подвижность ионов. Следовательно, необходимо поддерживать баланс между физическими и электрохимическими характеристиками, и, возможно, стоит исследовать смесь полимеров с низкой и высокой молекулярной массой, чтобы извлечь выгоду из свойств обоих полимеров.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 5. Схематическая диаграмма взаимодействия самоорганизации между ионной жидкостью алкилимидазолия и полиэтиленгликолем (PEG), где X ^— представляет собой неорганический анион, а R представляет собой алкильную группу. Печатается с разрешения Ref. 103. Авторское право 2010 г., Американское химическое общество.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Включение полукристаллических полимерных матриц, таких как PEO, по своей сути влияет на подвижность ионов и проводимость получаемого полимерного электролита.Добавление всего 2,5 мас.% ПЭО к глубокому эвтектическому растворителю мочевина-AlCl ₃ снизило его ионную проводимость на 46%, ¹⁹ , в то время как коэффициент диффузии 10 мас.% Ионогеля PEO-EMImCl-AlCl ₄ был на восемь порядков ниже, чем у чистой ионной жидкости. ³ Как общепринято считать, что ионное движение в полимерах происходит в аморфной фазе, снижение кристалличности полимерных электролитов путем добавления пластификаторов или выбора аморфных полимеров с низкими температурами стеклования может способствовать лучшей ионной проводимости в таких электролитах. ^104–106 Кроме того, пластификаторы могут также увеличить пластичность и гибкость электролита, что особенно полезно в конструкциях гибких батарей. Гибридные электролиты образуются, когда неорганические пластификаторы, такие как керамические наночастицы, добавляются к электролитам на основе полимеров. Неорганические частицы действуют как наполнители, которые нарушают кристалличность полимерных цепей и предотвращают перекристаллизацию полимерных цепей. В результате это способствует повышению аморфности электролита без ущерба для его механической стабильности.Помимо электролитов на основе полимеров, неорганические наночастицы, такие как SiO ₂ , TiO ₂ , Al ₂ O ₃ , ZnO ₂ и углеродные нанотрубки, могут быть использованы для образования ионогелей ^107,108 и неорганические квазитвердые электролиты. Хотя эти подходы обычно применяются к полимерным электролитам литий-ионных и поливалентных металл-ионных батарей, эффективность этих стратегий в алюминиевых батареях еще предстоит увидеть.

Новая конструкция электролита может привести к созданию более совершенных аккумуляторов для электромобилей

Новый электролит на основе лития, изобретенный учеными Стэнфордского университета, может проложить путь для следующего поколения электромобилей с батарейным питанием.

Стандартный (прозрачный) электролит слева и новый электролит Стэнфордского стандарта справа. (Изображение предоставлено: Чжиао Юй)

В исследовании, опубликованном 22 июня в журнале Nature Energy , исследователи из Стэнфорда демонстрируют, как их новая конструкция электролита повышает производительность литий-металлических батарей — многообещающей технологии для питания электромобилей, ноутбуков и других устройств.

«Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях, которые быстро приближаются к своему теоретическому пределу по плотности энергии», — сказал соавтор исследования И Цуй, профессор материаловедения, инженерии и фотоники в Национальной ускорительной лаборатории SLAC.«Наше исследование было сосредоточено на литий-металлических батареях, которые легче, чем литий-ионные, и потенциально могут обеспечивать больше энергии на единицу веса и объема».

Литий-ионный против металлического лития

Литий-ионные батареи

, используемые во всем, от смартфонов до электромобилей, имеют два электрода — положительно заряженный катод, содержащий литий, и отрицательно заряженный анод, обычно сделанный из графита. Раствор электролита позволяет ионам лития перемещаться между анодом и катодом, когда батарея используется и когда она заряжается.

кандидатов наук и ведущих авторов Хансен Ван (слева) и Чжиао Ю (справа) тестируют экспериментальную ячейку в своей лаборатории. (Изображение предоставлено: Hongxia Wang.)

Литий-металлический аккумулятор может содержать примерно в два раза больше электроэнергии на килограмм, чем современные литий-ионные аккумуляторы. Литий-металлические батареи делают это путем замены графитового анода металлическим литием, который может хранить значительно больше энергии.

«Литий-металлические батареи очень перспективны для электромобилей, где вес и объем имеют большое значение», — сказал соавтор исследования Женан Бао, специалист K.К. Ли Профессор инженерной школы. «Но во время работы анод из металлического лития вступает в реакцию с жидким электролитом. Это вызывает рост микроструктур лития, называемых дендритами, на поверхности анода, что может привести к возгоранию батареи и ее выходу из строя ».

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь решить проблему дендритов.

«Электролит был ахиллесовой пятой литий-металлических батарей», — сказал соавтор исследования Чжао Юй, аспирант по химии.«В нашем исследовании мы используем органическую химию для рационального проектирования и создания новых стабильных электролитов для этих батарей».

Электролит новый

Для исследования Ю и его коллеги выяснили, могут ли они решить проблемы стабильности с помощью обычного, коммерчески доступного жидкого электролита.

«Мы предположили, что добавление атомов фтора к молекуле электролита сделает жидкость более стабильной», — сказал Ю. «Фтор — широко используемый элемент в электролитах для литиевых батарей.Мы использовали его способность притягивать электроны, чтобы создать новую молекулу, которая позволяет аноду из металлического лития хорошо работать в электролите ».

В результате получилось новое синтетическое соединение, сокращенно FDMB, которое можно легко производить в больших объемах.

«Конструкции электролитов становятся очень экзотичными, — сказал Бао. «Некоторые из них оказались многообещающими, но их производство очень дорогое. Молекула FDMB, которую придумал Чжиао, легко производить в больших количествах и довольно дешево ».

«Невероятная производительность»

Команда Стэнфорда провела испытания нового электролита в литий-металлической батарее.

Результаты были впечатляющими. Экспериментальная батарея сохранила 90 процентов своего первоначального заряда после 420 циклов зарядки и разрядки. В лабораториях типичные литий-металлические батареи перестают работать примерно через 30 циклов.

Исследователи также измерили, насколько эффективно ионы лития переносятся между анодом и катодом во время зарядки и разрядки, это свойство известно как «кулоновская эффективность».

«Если вы зарядите 1000 ионов лития, сколько вы получите обратно после разрядки?» — сказал Цуй.«В идеале вы хотите 1000 из 1000 для 100-процентного кулоновского КПД. Чтобы быть коммерчески жизнеспособным, элемент батареи должен иметь кулоновскую эффективность не менее 99,9%. В нашем исследовании мы получили 99,52 процента в половинных ячейках и 99,98 процентов в полных ячейках; невероятная производительность ».

Батарея безанодная

Для потенциального использования в бытовой электронике команда Стэнфордского университета также провела испытания электролита FDMB в безанодных литий-металлических ячейках — коммерчески доступных батареях с катодами, которые поставляют литий на анод.

«Идея состоит в том, чтобы использовать литий только на катодной стороне, чтобы уменьшить вес», — сказал соавтор исследования Хансен Ван, аспирант в области материаловедения и инженерии. «Безанодная батарея проработала 100 циклов, прежде чем ее емкость упала до 80 процентов — не так хорошо, как эквивалентная литий-ионная батарея, которая может выдерживать от 500 до 1000 циклов, но все же одна из самых эффективных безанодных ячеек».

«Эти результаты показывают многообещающие результаты для широкого диапазона устройств», — добавил Бао. «Легкие безанодные батареи станут привлекательным элементом для дронов и многих других видов бытовой электроники.”

Аккумулятор 500

Министерство энергетики США (DOE) финансирует большой исследовательский консорциум под названием Battery500, чтобы сделать литий-металлические батареи жизнеспособными, что позволит производителям автомобилей создавать более легкие электромобили, которые могут преодолевать гораздо большие расстояния между зарядками. Это исследование было частично поддержано грантом консорциума, в который входят Стэнфорд и SLAC.

За счет улучшения анодов, электролитов и других компонентов Battery500 стремится почти в три раза увеличить количество электроэнергии, которое может выдавать литий-металлическая батарея, с примерно 180 ватт-часов на килограмм, когда программа стартовала в 2016 году, до 500 ватт-часов на килограмм.Более высокое отношение энергии к весу, или «удельная энергия», является ключом к решению проблемы запаса хода, которую часто испытывают потенциальные покупатели электромобилей.

Перейдите на веб-сайт для просмотра видео.

Чжиао Юй

Испытание на воспламеняемость обычного карбонатного электролита (слева) и нового электролита FDMB (справа), разработанных в Стэнфорде. Обычный карбонатный электролит воспламеняется сразу после прикосновения к пламени, но электролит FDMB может выдерживать прямое пламя в течение как минимум трех секунд.

«Батарея без анода в нашей лаборатории обеспечивает около 325 ватт-часов на килограмм удельной энергии, приличное число», — сказал Цуй. «Нашим следующим шагом могла бы стать совместная работа с другими исследователями Battery500 над созданием ячеек, которые приблизятся к цели консорциума — 500 ватт-часов на килограмм».

Помимо более длительного срока службы и лучшей стабильности, электролит FDMB также гораздо менее воспламеняем, чем обычные электролиты, как исследователи продемонстрировали в этом встроенном видео.

«Наше исследование в основном обеспечивает принцип конструкции, который люди могут применять для создания более качественных электролитов», — добавил Бао. «Мы только что показали один пример, но есть много других возможностей».

Среди других соавторов Стэнфордского университета Цзянь Цинь, доцент кафедры химического машиностроения; докторанты Сиань Конг, Кеченг Ван, Вэньсяо Хуанг, Снехашис Чоудхури и Чибуезе Аманчукву; аспиранты Уильям Хуанг, Ючи Цао, Дэвид Маканич, Ю Чжэн и Саманта Хунг; и студенты Ютинг Ма и Эдер Ломели.Синьчан Ван из Университета Сямэнь также является соавтором. Чжэнань Бао и И Цуй — старшие научные сотрудники Стэнфордского института энергетики «Прекурт». Цуй также является ведущим исследователем в Стэнфордском институте материаловедения и энергетики, совместной исследовательской программе SLAC / Стэнфорд.

Эта работа также была поддержана Программой исследования материалов для аккумуляторов в Департаменте автомобильных технологий Министерства энергетики США. Средство, используемое в Стэнфорде, поддерживается Национальным научным фондом.

Чтобы читать все статьи о Стэнфордской науке, подпишитесь на еженедельный Stanford Science Digest .

Из чего сделаны литиевые батареи и каковы их плюсы и минусы?

Впервые предложенные в 1970-х годах и коммерчески производимые Sony в 1991 году, литиевые батареи теперь используются в мобильных телефонах, самолетах и ​​автомобилях. Несмотря на ряд преимуществ, которые привели их к все большему успеху в энергетической отрасли, литий-ионные батареи имеют некоторые недостатки и являются темой, которая вызывает много дискуссий.

А что такое литиевые батареи и как они работают?

Из чего сделаны литиевые батареи?

Литиевая батарея состоит из четырех основных компонентов. Он имеет катод, который определяет емкость и напряжение батареи и является источником ионов лития. Анод позволяет электрическому току проходить через внешнюю цепь, и когда батарея заряжена, ионы лития накапливаются в аноде.

Электролит состоит из солей, растворителей и добавок и служит проводником для ионов лития между катодом и анодом.Наконец, есть разделитель, физический барьер, разделяющий катод и анод.

Плюсы и минусы литиевых батарей Литиевые батареи

имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем другие батареи. У них может быть до 150 ватт-часов (Втч) энергии на килограмм (кг), по сравнению с никель-металлогидридными батареями при 60-70Втч / кг и свинцово-кислотными батареями при 25Втч / кг.

У них также более низкая скорость разряда, чем у других: они теряют около 5% своего заряда за месяц по сравнению с никель-кадмиевыми (NiMH) батареями, которые теряют 20% за месяц.

Однако литиевые батареи также содержат легковоспламеняющийся электролит, который может вызвать небольшое возгорание батареи. Именно это привело к печально известному возгоранию смартфонов Samsung Note 7, что вынудило Samsung свернуть производство и потерять 26 миллиардов долларов в рыночной стоимости. Следует отметить, что этого не произошло с крупномасштабными литиевыми батареями.

Литий-ионные батареи также дороже в производстве, поскольку их производство может стоить почти на 40% больше, чем никель-кадмиевые батареи.

Конкуренты Литий-ионный аккумулятор

сталкивается с конкуренцией со стороны ряда альтернативных аккумуляторных технологий, большинство из которых находятся в стадии разработки.Одна из таких альтернатив — аккумуляторы, работающие на морской воде.

Разрабатываемые Aquion Energy, они состоят из соленой воды, оксида марганца и хлопка для создания чего-то, что производится с использованием «обильных, нетоксичных материалов и современных недорогих производственных технологий». По этой причине они являются единственными батареями в мире. сертифицированы по принципу «от колыбели до колыбели».

Подобно технологии Aquion, «Blue Battery» AquaBattery использует смесь соли и пресной воды, протекающей через мембраны для хранения энергии.Другие потенциальные типы батарей включают аккумуляторы Bristol Robotics Laboratory с питанием от мочи и литий-ионные аккумуляторы Калифорнийского университета в Риверсайде, в которых в качестве анода используется песок, а не графит, что позволяет получить аккумулятор в три раза более мощный, чем промышленный стандарт.

Связанные компании

Depsys

Решения для управления активной сетью Smart Grid

28 августа 2020

.