Как определить, что аккумулятор пора менять

У каждой аккумуляторной батареи есть свой конструктивный ресурс. Его использование индивидуально для каждого автомобиля. Безотказность работы батареи зависит от технических показателей электрооборудования, режима и условий эксплуатации машины. Отказ аккумулятора в работе может наступить по причине низкой заряженности, при которой ее работоспособность недостаточна для пуска двигателя. Необходимо отметить, что именно в этом режиме работы большинство водителей оценивают ее пригодность. Но при наступлении отказа приговаривать батарею к замене следует только после тщательной проверки ее показателей -замера плотности электролита, наличия его над пластинами, замера напряжения на полюсных выводах аккумулятора без нагрузки и с нагрузкой (на нагрузочную вилку-пробник, либо на стенде). Если плотность электролита во всех ячейках аккумулятора нормальная или близка к норме (1,25-1,28 г/см3), а НРЦ не ниже 12,5 В, то необходимо проверить на обрыв цепи внутри аккумулятора.

Если обрыва нет, значит отказ в пуске двигателя произошел по другим причинам (например, из-за стартера или проводки). При низкой плотности электролита во всех ячейках батарею следует зарядить до стабилизации плотности. Время заряда будет зависеть от величины тока, а значение плотности электролита у заряженной батареи при нормальном уровне электролита должно быть 1,27±0,01 г/см3, а НРЦ не менее 12,7 В.

Проверку заряженной аккумуляторной батареи можно осуществить в режиме пуска двигателя (в сервисных центрах «ВК» проверка проводится специализированным оборудованием). Если аккумуляторная батарея работоспособна (уверенно крутит стартер), менять ее рано. Когда измерение плотности электролита показало, что в одной из ячеек она очень низкая, а при подзаряде в этой ячейке нет «кипения» электролита, и его плотность не повышается, аккумулятор следует менять. При малом сроке эксплуатации такое возможно из-за заводского дефекта, а по истечении более 2-3 лет работы — вследствие естественного износа.

Одновременно все шесть аккумуляторов в АКБ достигают состояния низкой работоспособности (кроме глубокого разряда) при длительной работе в режиме избыточного заряда (перезаряда). Это происходит при нарушении работы регулятора напряжения, а также при высокой интенсивности использования автомобиля (режим «такси»). В этом состоянии изношенные электроды обладают повышенным сопротивлением в режиме пуска (при наличии нормальной плотности электролита), напряжение аккумулятора резко снижается за одну-две попытки пуска двигателя, после чего наступает отказ. Электролит в ячейках аккумулятора приобретает темный (иногда красноватый) цвет, связанный с разрушением активного вещества пластин. Такую аккумуляторную батарею необходимо менять. Сложнее проводить диагностику батарей, не имеющих пробок заливных горловин. При отказе измерение напряжения на полюсных выводах аккумулятор (НРЦ) не дает ответа о причинах его снижения: глубокий разряд или дефект.

Поэтому аккумуляторную батарею надо сначала зарядить. Если заряд возможен в режиме инструкции по эксплуатации, а напряжение в конце заряда достигло величины 16,0 В, аккумулятор проверяют на автомобиле в режиме пуска двигателя. Возможна также проверка специализированным оборудованием в сервисном центре «ВК» (например, ВАТ 110 фирмы Bosch). По результатам испытания принимают решение о пригодности аккумуляторной батареи для ее дальнейшего использования.

Появление льда в ячейках аккумулятора

У свинцовых аккумуляторов два жестко фиксированных состояния: разряженное и заряженное. При переходе от одного состояния в другое, показатели напряжения и плотности электролита линейно изменяются в определенных пределах (Рис.1). Напряжение на полюсных выводах аккумулятора (НРЦ) в заряженном состоянии составляет 12,7-12,9 В, а в разряженном — 12 В и ниже. При неисправностях электрооборудования автомобиля несанкционированный разряд может приводить к тому, что напряжение на полюсных выводах может оказаться ниже 6 В.

При разряде активных материалов с участием серной кислоты на электродах образуется сульфат свинца, концентрация электролита уменьшается, вследствие чего происходит снижение его плотности.

Чем глубже происходит разряд аккумулятора, тем ниже плотность электролита. В электроды конструктивно заложено такое количество активного материала, которое необходимо для обеспечения заданных электрических характеристик аккумулятора. Соответственно, в объеме электролита содержится количество серной кислоты, необходимое для полного использования в реакции активного вещества пластин.

Так что в конце полного разряда аккумулятора серной кислоты в электролите очень мало. В конце глубокого разряда плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды. Известно, что электролит плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре -65°С, плотностью 1,20 г/см3 — при -25°С, а плотностью 1,10 г/см3 — при -5°С (рис. 1).

Изготовители аккумуляторов считают недопустимым использовать в зимнее время аккумулятор с заряженностью ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см3, НРЦ — 12,6 В). Это продиктовано необходимостью поддержания работоспособности аккумулятора, исключения возможности появления льда внутри нее, уменьшения вредного влияния глубокого разряда при зимней эксплуатации на ресурс аккумулятора, связанного с разрушением активной массы пластин. Получается, что если произошло замерзание аккумулятора (лед во всех ячейках), значит она разрядилась в процессе работы ниже допустимого значения (нет контроля плотности электролита, неисправно электрооборудование, снизилась мощность генератора — причин много). Бывают случаи, когда замерзает только одна ячейка из шести. Это возможно, когда у аккумулятора дефект (короткое замыкание) в одной ячейке, из-за которого в ней снижается плотность электролита и он застывает при низкой температуре окружающего воздуха. При этом в других ячейках аккумулятора электролит может не застыть, так как его плотность осталась нормальной. Этот случай образования льда вызван производственным дефектом и относится к гарантийным случаям, а не к режиму эксплуатации.

Такую аккумуляторную батарею не следует эксплуатировать — она подлежит вскрытию для установления дефекта и замене. Зимой доливать дистиллированную воду в аккумуляторе для восстановления уровня электролита над блоками пластин следует только перед выездом автомобиля, либо при стационарном подзаряде аккумулятора.

Это исключает возможность образования льда в ячейках аккумулятора вследствие замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

О причинах взрыва аккумулятора

У свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, применяемых на автомобильной и тракторной технике различных типов, есть одна малоизвестная неприятная особенность, которую обязательно необходимо учитывать при эксплуатации. Дело в том, что в процессе заряда на его заключительной стадии, в батарее начинается электролитическое разложение воды, содержащейся в электролите. При этом выделяются газы: водород и кислород. Часть выделяемого кислорода окисляет решетку положительных пластин, что приводит к ускорению ее коррозии. Водород и большая часть выделившегося кислорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его кипения, и скапливаются под крышками в каждой ячейке аккумуляторной батареи. Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет других препятствий, через них эта смесь газов выходит наружу и легко рассеивается в окружающую среду.

Соотношение кислорода и водорода таково, что представляет собой смесь, которая при наличии искры или открытого пламени горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту. Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (нарушена работа регулятора напряжения) увеличивается интенсивность образования газа внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объем под крышками ячеек аккумулятора.

Скоплению газа около аккумуляторной батареи может способствовать утепление, применяемое некоторыми водителями, забывающими при этом о необходимости свободного удаления газовой смеси.

В таком состоянии (режиме работы) появление искры от неисправной электропроводки либо открытого огня (сигареты) опасно для аккумуляторной батареи — происходит взрыв и ее разрушение. Детали аккумулятора при разрушении могут причинить повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах их соединения с полюсными выводами аккумуляторной батареи. Если длительное время полюсные выводы аккумулятора и внутренняя поверхность наконечников не очищались от окислов, нарушается нормальный электрический контакт, возможно образование искр.

Образование искры возможно также между деталями внутри аккумулятора, когда уровень электролита ниже верхних кромок пластин.

Таким образом, нарушение техники безопасности и режима обслуживания аккумулятора, длительная эксплуатация батареи на автомобилях с отклонениями технических показателей у изделий электрооборудования, служат причинами скопления выделяющегося «гремучего» газа и провоцируют возникновение взрыва, приводящего к разрушению корпуса свинцовых стартерных аккумуляторных батарей. Такой взрыв может причинить вред человеку.

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

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

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

Принцип действия аккумулятора

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

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

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

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

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

Нормальная плотность электролита

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

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

Зимняя и летняя плотность электролита

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

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

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

Ещё кое-что полезное для Вас:

Порядок измерения плотности аккумулятора

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

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

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

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

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

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

Как повысить или понизить плотность в аккумуляторе

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

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

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

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

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

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

Видео: Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

Электролит: основа свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов

В качестве стартерных батарей в автотранспорте используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Функционирование аккумулятора обеспечивается специальным раствором серной кислоты — электролитом. О том, что такое аккумуляторный электролит, каких типов он бывает, и как его использовать — читайте в статье.

Что такое электролит?

Аккумуляторный электролит — водный раствор серной кислоты, предназначенный для использования в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (АКБ). Электролит готовится путем растворения концентрированной серной кислоты в дистиллированной воде, молекулы кислоты в данном растворе диссоциируют (распадаются) на ионы — это явление наделяет электролит электропроводящими свойствами.

Аккумуляторный электролит имеет следующее назначение:

• Изготовление аккумуляторных батарей;
• Ввод в эксплуатацию сухозаряженных батарей;
• Восстановление АКБ при загрязнении или утечке электролита, коротких замыканиях между пластинами и других неисправностях.

Но прежде, чем применять электролит для той или иной цели, необходимо разобраться в его характеристиках и особенностях применения.

Зачем в аккумуляторе электролит?

Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO₂) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.

Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO₄ и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO₄) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.

В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.

Типы и характеристики электролитов

Электролит изготавливается смешиванием концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды в строго определенных пропорциях. Для изготовления электролита используется специальная аккумуляторная серная кислота (по ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (по ГОСТ 6709-72). Данный раствор используется во всех типах современных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Главная характеристика электролита — плотность. Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб. см, поэтому для достижения необходимой плотности кислота смешивается с водой.

Плотность электролита в значительной степени зависит от двух параметров: температуры и степени заряда аккумулятора.

О зависимости плотности электролита в зависимости от заряда АКБ мы сказали выше: при заряде плотность повышается, при разряде — понижается. Зависимость плотности электролита от температуры простая: при снижении температуры плотность падает, при повышении — возрастает. Поэтому нормальная плотность определяет при температуре +25°C, а чтобы верно измерять плотность при любой температуре, используют таблицу поправок к показаниям ареометра:

Температура электролита, °C	Поправка к показаниям ареометра, г/куб. см
-55 … -41	-0,05
-40 … -26	-0,04
-25 … -11	-0,03
-10 … +4	-0,02
+5 … +19	-0,01
+20 … +30	0
+31 … +45	+0,01
+46 … +60	+0,02

Например, если электролит при температуре +25°C имеет плотность 1,28 г/куб.  см, то при температуре -15°C он имеет плотность 1,25 г/куб. см, а при нагреве до +50°C (что часто бывает в подкапотном пространстве автомобиля) плотность повышается до 1,3 г/куб. см.

Чтобы компенсировать изменение плотности электролита в АКБ транспортных средств, эксплуатируемых в различных климатических поясах, применяются электролиты большей или меньшей плотности:

• Летние и для жаркого климата — плотностью 1,23-1,24 г/куб.см;
• Для умеренного и холодного климата — 1,27-1,28 г/куб.см;
• Зимние и для холодного климата — 1,3-1,34 г/куб.см.

Кроме того, при повышении плотности электролита повышается его морозоустойчивость — более плотные электролиты устойчивы к замерзанию, поэтому они лучше подходят для эксплуатации в холодное время года и в холодных климатических поясах.

Сегодня можно купить электролит необходимой плотности, освободив себя от непростой процедуры приготовления правильного по характеристикам электролита из кислоты и воды. Электролит продается в тарах емкостью от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.

Использование аккумуляторного электролита

Сразу нужно отметить, что электролит не используется для текущего обслуживания аккумулятора. Наиболее часто в АКБ снижается уровень электролита и падает его уровень, в этом случае обслуживание выполняется добавлением воды. Дело в том, что в процессе работы аккумулятора из электролита испаряется вода, а кислота остается на месте. Также потеря воды может возникать в случае перезаряда аккумулятора — при достижении определенной плотности концентрация серной кислоты в электролите снижается и ее уже не хватает для нормального протекания указанных выше электролитических реакций. В этих условиях начинается процесс электрохимического разложения воды на водород и кислород — это проявляется «кипением» электролита, а образовавшиеся газы улетучиваются. В обоих случаях — при испарении и разложении воды — плотность электролита повышается, для ее восстановления необходимо использовать воду.

Наиболее часто электролит применяется для восстановления работы аккумулятора в случае замерзания электролита с последующей потерей его характеристик. Если электролит в АКБ замерз, то, прежде всего, необходимо занести его в теплое помещение и дождаться оттаивания. После этого аккумулятор следует поставить на зарядку с малым током — рекомендуется ток около 1 ампера и срок зарядки до 2 суток. В ходе зарядки нужно измерять плотность электролита, если она начнет повышаться, то его можно нормально зарядить и эксплуатировать.

Если же ни при каких условиях плотность не повышается, то следует произвести замену электролита. Это выполняется следующим образом:

1. Слить электролит из всех банок батареи;
2. Промыть банки дистиллированной водой;
3. Добавить новый электролит до указанного уровня;
4. Оставить аккумулятор на 2-3 часа для пропитки пластин электролитов;
5. Зарядить АКБ малым током 0,5-1 ампер в течение 2 суток.

Зарядку следует остановить, когда плотность электролита и напряжение на клеммах будут стабильными в течение хотя бы двух часов.

Но если замерзание аккумулятора вызвало деформацию или разрушение пластин, то менять электролит уже бесполезно — нужно покупать новую батарею.

Аналогично устраняются и другие проблемы с аккумулятором — утечка или загрязнение электролита, ремонт АКБ после короткого замыкания и т.д. Но в этих случаях прежде нужно проверить аккумулятор на целостность и ремонтопригодность, при обнаружении трещин и других физических повреждений батарея ремонту не подлежит, ее нужно утилизировать.

Особый случай — ввод в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов, которые поставляются без электролита. Обычно для подготовки такого аккумулятора его нужно заполнить электролитом и дождаться достижения необходимой плотности — все эти действия обязательно прописаны в инструкции к аккумулятору. Предварительную зарядку сухозаряженного АКБ проводить не нужно!

Во всех случаях необходимо правильно рассчитывать объем электролита, чтобы сделать правильную покупку. Объем электролита в АКБ зависит от его напряжения и электрической емкости. Наиболее распространенные 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 55-60 А·ч вмещают 2,5-3 литра, емкостью 75-90 А·ч — от 3,5 до 5 литров. Большие 24-вольтовые АКБ емкостью свыше 100 А·ч могут содержать 10 и более литров электролита. При покупке рекомендуется брать электролит с небольшим запасом, так как в процессе работы возможны непредвиденные потери и утечки.

Как проверить АКБ автомобиля, как проверить автомобильный аккумулятор на работоспособность

Проверка аккумулятора автомобиля – необходимость, с которой часто сталкиваются автовладельцы. Это можно сделать в автосервисах, доверив диагностику специалистам, и самостоятельно специальными приборами или подручными средствами.

Этапы диагностики

Алгоритм как проверить аккумулятор автомобиля на работоспособность :

• визуальная диагностика;
• контроль уровня электролита;
• контроль напряжения;
• исследование с помощью нагрузочной вилки;
• определение плотности электролита в банках;
• проверка объема АКБ.

Визуальный осмотр

Специалисты рекомендуют проводить внешний осмотр аккумулятора при каждом открытии капота. Корпус должен быть целым, а крепление клемм надежным.

В процессе эксплуатации на поверхности прибора скапливаются грязь, влага, подтеки от кипящего электролита. Клеммы должны быть чистыми — их окисление в совокупности с внешними загрязнениями приводит к росту риска глубокого разряда, который сокращает срок службы прибора.

Как проверить аккумулятор на наличие саморазряда: подключите вольтметр к клемме, другим проведите по поверхности аккумулятора. Если был разряд, проведите чистку — уберите остатки электролита раствором пищевой соды. Зачистите клеммы наждачной бумаги.

Проверка уровня электролита

Для диагностики аккумулятора используется стеклянная уровневая трубка с делениями. Нормальный уровень электролита – 10-12 мм выше пластин.

Состояние аккумулятора проверяется так:

• трубку вводят в заливное отверстие;
• аккуратно продвигают до соприкосновения с сеткой сепаратора;
• затыкают отверстие пальцем;
• вытаскивают трубку.

Уровень жидкости в трубке соответствует уровню электролита в аккумуляторе.

Из-за снижения уровня электролита открываются свинцовые пластины и окисляются, что сокращает срок службы прибора. Восстанавливают уровень дистиллированной водой.

Также обращайте внимание на прозрачность жидкости. Если цвет электролита темный, значит он с примесями окислов. Это снижает способность держать зарядку.

Измерение напряжения

Измерение напряжения – важный этап в диагностике АКБ . Проверять его нужно мультиметром. Это недорогой прибор, который в электронной версии стоит приобрести каждому автовладельцу.

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля мультиметром:

• перевести прибор в режим измерения постоянного напряжения;
• установить диапазон выше стандартных максимальных значений;
• черный щуп мультиметра подключить на минус АКБ;
• красный щуп подключить на плюс;
• зафиксировать показания.

Стандартный уровень напряжения аккумулятора – 12,6 вольт. Если оно ниже, требуется зарядка аккумулятора.

С помощью мультиметра также моно проверить АКБ на замыкание. Для этого подсоедините щупы к выходам полностью заряженной батареи. Если показания меньше 10,7 вольт, одна из банок вышла из строя.

Проверка нагрузочной вилкой

Проверка с помощью нагрузочной вилки (прибора, создающего нагрузку аналогичную, возникающую при работающем двигателе) позволяет выявить работоспособность аккумулятора и оценить его состояние.

Этапы диагностики:

• подключите клеммы контрольного прибора к выходам АКБ;
• если показания ниже 12,6 -1 2,9 вольт, зарядите аккумулятор;
• подайте нагрузку на 5 секунд;
• зафиксируйте показания.

Нормальное напряжение – свыше 10,2 вольт. Показания около 9 вольт говорят, что батарея изношена. Если напряжение ниже 9 вольт, требуется замена аккумулятора.

Проверка плотности электролита

Проверка плотности проводится ареометром. Для этого трубку помещают в заливное отверстие и откачивают часть жидкости. Электролит нужно проверять в каждой банке. Рекомендуем проводить проверку при температуре 20-30 °C., тогда стандартными показателями будут 1.27 – 1.29. При повышенной плотности долейте дистиллированную воду. Если плотность снижена, добавьте раствор электролита (можно добавить жидкость из банки с нормальной либо повышенной плотностью).

Низкая плотность электролита зимнее время можем привести к замерзанию жидкости и, как следствие, деформации корпуса или трещинам.

Повышенная плотность станет причиной преждевременной коррозии элементов аккумулятора, и выведет батарею из строя.

Проверка емкости АКБ

Емкость автомобильного аккумулятора всегда указывается в сопроводительных документах. В процессе эксплуатации показатель уменьшается, что приводит к потере мощностью и снижению эксплуатационных характеристик.

Проверить реальную емкость автомобильного аккумулятора можно контрольным разрядом: АКБ полностью заряжают, разряжают, замеряют время до окончания заряда и по формуле высчитывают емкость:

Е [А*час]=I[А]*T[час] .

Если реальная емкость отличается от номинальной на 70% и больше, АКБ нужно срочно заменить.

Общие советы:

1. Поверхность батареи должна быть чистой, своевременно удаляйте следы масла, подтеки электролита, механические загрязнения
2. Регулярно заряжайте батарею
3. Проверяйте уровень электролита, особенно в летнее время
4. Контролируйте и корректируйте плотность электролита в банках аккумулятора

Эти простые меры позволят вам продлить срок эксплуатации прибора и избежать возникновения нештатных ситуаций.

Хотите обновить машины? Посмотрите онлайн каталог новых и б/у авто в салоне «FAVORIT MOTRS». Мы показываем полную информацию о машине с пробегом до осмотра и тест-драйва в личном кабинете. Забронируйте бесплатно до 3 машин и приезжайте на осмотр в наши автосалоны в Москве. Бронь доступна для всех жителей России.

Оцените наш сервис и подберите себе хорошую машину по доступной цене!

---

Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Пониженная или повышенная плотность электролита в аккумуляторе уменьшает эффективность работы батареи и ускоряет ее износ. Поэтому периодически необходимо измерять данный показатель и в случае отклонений от нормы проводить корректировку. Разберем детально, как это правильно сделать.

Содержание

1. Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов
2. Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе
3. Резюме

Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов

Нормой считается показатель в 1,27 грамма на кубический сантиметр. Измерения проводятся специальным диагностическим инструментом — ареометром. Важно, чтобы он был качественно изготовлен и показывал точные результаты. Хорошим и недорогим прибором является ареометр RedMark в тубе. Его можно использовать для проверки электролита и тосола.

Вот несколько правил, которые следует соблюдать:

• Измерения нужно проводить при полностью заряженной батарее.
• Проверять необходимо каждую банку.
• Температура воздуха должна быть 20–25 градусов тепла.

С учетом последнего пункта может возникнуть вопрос о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой. Если автомобиль стоит не в теплом гараже, придется снять батарею и занести ее домой. Полностью зарядить и только потом проверить каждую банку.

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Прежде чем приступить к работе, подготавливаем все необходимое. Важно помнить, что данная жидкость представляет собой соединение, опасное для человека. Его попадание на открытые участки кожи может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому работать необходимо в защитных резиновых перчатках. Кроме того, потребуются:

• ареометр;
• стеклянная емкость;
• корректирующий электролит;
• дистиллированная вода.

Суть работы заключается в том, чтобы откачать часть жидкости из аккумуляторной батареи и заместить ее корректирующим электролитом. Для откачки можно использовать ареометр. Набираем в него жидкость из батарейных банок и сливаем ее в заранее подготовленную емкость.

При откачивании важно помнить о том, что нельзя оголять аккумуляторные пластины. Необходимо, чтобы они все время были покрыты жидкостью.

Многие автовладельцы задаются вопросом, какой корректирующий электролит для аккумуляторов купить? Хорошим вариантом является «ДРЕКО», имеющий плотность 1,3 г/см3. С его помощью приводим показатели каждой банки в норму.

Вы спросите, а что будет, если переборщить? Параметры 1,28–1,29 г/см3 — это уже повышенная плотность электролита, которую в новом аккумуляторе нужно обязательно снизить. Просто добавляем дистиллированную воду. Использовать обычную, из-под крана, нельзя.

Резюме

Быстрый разряд и слабый пусковой ток далеко не всегда говорят о том, что батарею пора менять. Возможно, что причина неэффективной работы кроется именно в понизившейся плотности. Чтобы решить проблему, достаточно купить электролит для аккумуляторов, имеющий повышенную концентрацию, и с его помощью довести показатели до нормы.

Повышение плотности электролита в АКБ

В холодное время года или после длительного простоя могут появиться проблемы с запуском двигателя. Это происходит из-за севшей АКБ. Длительная зарядка батареи не помогает справиться с этой проблемой, если плотность электролита значительно снизилась.

Почему снижается плотность

Плотность электролита изменяется во время использования аккумулятора. Когда батарея теряет заряд, показатель понижается, и наоборот. Очень низкая плотность электролита связана со следующими причинами:

• Влияние низких температур в течение длительного времени;
• Перезаряд АКБ, вследствие чего происходит выкипание электролита;
• Регулярное добавление воды.

Воду в электролит доливать можно, но перед этим нужно проверять его плотность и не проводить процедуру без необходимости. Делайте замеры в каждой банке. Нормальные значения – от 1,25 до 1, 29. Чем холоднее регион, тем выше должна быть плотность.

Как повысить плотность

Чтобы провести процедуру повышения плотности, следуйте плану.

1. Зарядите батарею (если АКБ разряжена, то при добавлении раствора, поднимется концентрация серной кислоты – пластины разрушается).
2. Температура электролита должна быть от 20 до 25 градусов.
3. Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам.
4. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25.
5. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.
6. Потрясите аккумулятор, чтобы новый раствор перемешался со старым.

Что делать при минимальной плотности

Если уровень упал ниже 1,18 долив электролита не поможет. Используйте аккумуляторную кислоту − у нее очень высокая плотность (1,84). Заливайте кислоту по описанной выше схеме. Выполняйте процедуру в защитной одежде, перчатках и маске в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Следите, чтобы кислота не попала на кожу – может появиться ожог.

Повышение плотности зарядным устройством

Повысить плотность электролита можно при помощи слабого тока. Такой способ требует больше времени. 

1. Полностью зарядите АКБ.
2. Жидкость начнет выкипать, произойдет испарение дистиллированной воды.
3. Общий уровень электролита понизится.
4. Долейте новый электролит необходимой плотности.
5. Сделайте замеры ареометром.
6. Если показания недостаточны, повторите процедуру, пока плотность не достигнет 1,25 г/см3.

Не спешите выбрасывать аккумулятор, если машина стала плохо заводиться. Попробуйте восстановить АКБ методом повышения плотности электролита. Это займет немного времени, но продлит жизнь батареи на несколько сезонов и сэкономит деньги.

А чтобы продлить жизнь своему акб, соблюдайте простые правила ухода. Читайте.

Плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять

Бортовая сеть автотранспортного средства объединяет в себе источники и потребители электроэнергии. АКБ и генератор выступают энергоисточниками, тогда как вторая группа включает в себя целый комплекс устройств и агрегатов. Среди них первостепенное значение имеют система зажигания и запуска, контрольно-измерительные приборы, сигнализация, лампы в фарах и габаритных огнях.

В электросети автомобиля также присутствует множество дополнительных приспособлений, обеспечивающих комфорт и безопасность водителя и пассажиров. К ним относятся подогрев стёкол и сидений, акустическая система, прикуриватель, GPS-навигатор, видеорегистратор и т.д.

В случае аварийного выхода из строя генератора или реле контроля напряжения именно аккумулятор берёт на себя поддержание работоспособности всех электропотребителей, сохраняя возможность безопасного передвижения автотранспорта до ближайшей станции техобслуживания. Также он стабилизирует напряжение в системе, когда двигатель длительное время работает на низких оборотах или холостом ходу, как это часто бывает при передвижении в городской черте.

На современном рынке автотоваров наибольшим потребительским спросом пользуется свинцово-кислотный АКБ, который нашёл самое широкое применение в транспортных средствах из-за своей надёжности, функциональности и высокой удельной мощности. Главными конструктивными элементами такого устройства являются шесть секций или попросту «банок», внутри которых находится блок свинцовых пластин.

Активной массой положительного электрода является диоксид свинца, а отрицательного – чистый свинец. Между ними расположены сепараторы, основное назначение которых заключается в разделении полублоков разной полярности и препятствии возникновению самозамыканий. Все электрохимические реакции протекают в водном растворе серной кислоты – электролите. Когда батарея разряжается, его плотность снижается из-за активного расхода кислотного агента и выделения молекул воды. При заряде происходит обратный процесс.

Когда следует проверять плотность электролита в АКБ?

Эксплуатация стартерной батареи должна сопровождаться систематическим мониторингом её состояния даже при безотказном и уверенном функционировании. Это связано с тем, что снижение резервного уровня электролита из-за утечки раствора или испарения воды приводит к увеличению кислотной концентрации. Данный фактор негативно сказывается на работоспособности и продолжительности эксплуатации АКБ.

Опытные автомеханики рекомендуют проверять техническое состояние аккумулятора каждые 15-20 тыс. км пробега. Также диагностику целесообразно провести, если он постоянно недозаряжается, плохо держит заряд или туго крутит стартер. Для этого необходимо:

• визуально осмотреть корпус на наличие трещин и подтёков;
• оценить уровень электролитической жидкости в банках, который должен возвышаться над верхним краем пластин на 1.2-1.4 см;
• измерить её плотность с помощью контрольно-измерительного прибора.

Нередко сниженный заряд может быть следствием ослабления ремня привода генератора. Поэтому автомобилисту нужно периодически проверять его натяжение и при необходимости производить регулировку, следуя инструкции по эксплуатации ТС.

Оптимальные показатели электролитической среды

Физико-химическое состояние электролита находится в прямой зависимости от двух параметров – это температура окружающей среды и степень заряженности АКБ. При повышении температурного порога возрастает удельный вес кислоты, а при понижении — падает. Поэтому перед проведением контрольно-измерительных мероприятий аккумулятор рекомендуется выдержать в течение нескольких часов при температуре +20-25 ℃.

Типовые климатические условия региона также оказывают непосредственное влияние на плотность электролитического раствора. Так, в районах с умеренным климатом ρ= 1.27-1.28 г/см3 соответствует 100% заряда, величина 1.21 г/см3 говорит о его снижении до 60%, а 1.18 г/см3 сигнализирует о необходимости подзарядки. Измерения производятся при нормальном уровне реагента над пластинами.

В северных регионах оптимальной считается плотность электролита, равная 1.29-1.30 г/см3, а в субтропическом поясе – 1.23-1.25 г/см3. Измерение данного параметра с целью определения необходимости корректировки производится только у полностью заряженного устройства, иначе полученные результаты будут некорректными.

Алгоритм проверки плотностного состояния электролита

Определение плотности электролита осуществляется при помощи такого приспособления, как ареометр. Перед началом измерительных процедур автовладельцу следует проверить уровень спецжидкости в каждой секции АКБ и при необходимости произвести его корректировку деминерализованной водой. После этого аккумулятор необходимо полностью зарядить и по прошествии 2-3 часов приступать к тесту. Алгоритм его проведения состоит из следующих шагов:

1. установить устройство на ровную поверхность;
2. вывернуть пробку заливного отверстия на его крышке;
3. погрузить в раствор ареометр и втянуть жидкость резиновым наконечником на его противоположном конце;
4. набрать количество реагента, достаточное для свободного перемещения поплавка;
5. определить уровень плотности в соответствии с информацией на шкале;
6. записать результат и повторить манипуляции с оставшимися банками;
7. сопоставить полученные данные с нормированными значениями.

Значение плотности должно быть одинаковым во всех элементах, допускается отклонение на ±0. 01. Если проведённый замер показал понижение плотности в одной из ячеек на 0.10-0.15, то это говорит о наличии дефекта или короткого замыкания между пластинами. Одинаково низкая плотность во всех блоках связана с глубоким разрядом аккумулятора, его сульфатацией или сильным износом, что влечёт за собой падение напряжения в сети и затруднённый пуск ДВС.

У необслуживаемых стартерных батарей есть особый встроенный индикатор. Если он показывает зелёный цвет, то это говорит о 100%-ном заряде АКБ, а чёрный – о необходимости его подзарядки. Бело-жёлтый или красный оттенок обычно соответствуют очень низкому уровню электролита.

Плотность электролита и зимние холода

Данная величина носит относительный характер, поэтому при смене времён года она не должна подвергаться каким-либо изменениям. Автомобилисту нужно лишь следить за тем, чтобы она не отклонялась от рекомендуемого значения, а также производить стабилизацию при обнаружении отклонений.

Производители стартерного оборудования считают недопустимым использование в зимний период устройств с 25%-ной потерей заряда, т. е. плотность электролитической среды которых составляет 1.24 г/см3. Данный факт обусловлен предотвращением возможности обледенения ячеек аккумулятора и снижением вредоносного воздействия глубокого разряда, вызванного саморазрушением активной массы пластин.

Продолжительная эксплуатация аккумулятора с пониженной плотностью в морозы приводит к снижению электродвижущей силы, затруднённому пуску двигателя, образованию льда и разрушению свинцовых пластин. Доливать деминерализованную воду с целью восстановления уровня реагента над блоками следует прямо перед выездом на улицу, либо при стационарной подзарядке батареи. Это исключает вероятность замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

Как поднять плотность электролита?

Каждый водитель может своими силами повысить плотность электролита в АКБ автомобиля, не обращаясь к мастерам сервисного центра. Первым делом нужно подготовить необходимые расходные материалы, среди которых деминерализованная вода, аккумуляторная кислота или уже готовый электролитический раствор, а также средства индивидуальной защиты для глаз и кожного покрова. Кроме того, следует обзавестись следующим оборудованием для работы: ареометром, спринцовкой, стеклянной ёмкостью, мерным стаканом и воронкой.

Снятый с автомобиля аккумулятор помещается на устойчивую поверхность, а пробки его заливных отверстий аккуратно откручиваются. Далее максимальный объём реагента выкачивается из банок и сливается в заранее подготовленный резервуар. Набирать нужно как можно больше вещества, измеряя его объём мерным стаканом, чтобы затем долить идентичное количество нового.

Лучше использовать самостоятельно разведённый раствор с плотностью немного выше расчётной для текущего климатического режима. При его приготовлении кислота добавляется в воду, обратный порядок смешения может вызвать серьёзные термические повреждения.

Сперва свежий электролит заполняет только ½ объёма, что был откачан. Затем АКБ нужно слегка встряхнуть из стороны в сторону, чтобы оставшаяся жидкость и новая перемешались. Если после замера плотностное значение не отвечает норме, добавляем ещё половину от оставшегося в ячейке объёма. Действия повторяются до полной стабилизации плотности, остаток доливается деминерализованной водой по уровню.

Как можно заметить из приведённой выше информации, работать с электролитом не представляет особой сложности, если выполнять все манипуляции по инструкции и соблюдать установленные меры предосторожности.

Как работает электролит? — Батарейный университет

Узнайте больше о катализаторе, который охватывает электроды батареи и обеспечивает поток электричества.

Электролит служит катализатором, делающим батарею проводящей, способствуя перемещению ионов от катода к аноду при зарядке и в обратном направлении при разрядке. Ионы — это электрически заряженные атомы, которые потеряли или приобрели электроны. Электролит батареи состоит из растворимых солей, кислот или других оснований в жидком, гелеобразном и сухом форматах.Электролит также может быть полимером, который используется в твердотельной батарее, твердой керамикой и расплавом солей, как в натрий-серной батарее.

В свинцовой кислоте используется серная кислота . При зарядке кислота становится более плотной, так как оксид свинца (PbO ₂ ) образуется на положительной пластине, а затем превращается почти в воду при полном разряде. Удельный вес серной кислоты измеряется ареометром. (См. Также BU-903: Как измерить заряд). Свинцово-кислотные батареи бывают залитых и герметичных форматов, также известных как свинцово-кислотные с регулируемым клапаном (VRLA) или необслуживаемые.

Серная кислота бесцветна с легким желто-зеленым оттенком, растворима в воде и обладает высокой коррозионной активностью. Обесцвечивание до коричневатого оттенка может быть вызвано ржавчиной в результате анодной коррозии или попаданием воды в аккумуляторный блок.

Свинцово-кислотные батареи бывают разной плотности (SG). В батареях глубокого цикла используется плотный электролит с удельной массой до 1,330 для достижения высокой удельной энергии, стартерные батареи имеют средний удельный вес около 1,265, а стационарные батареи имеют низкий удельный вес около 1. От 225 до умеренной коррозии и увеличения срока службы. (См. BU-903: Как измерить заряд.).

Серная кислота находит широкое применение, а также содержится в очистителях канализации и различных чистящих средствах. Кроме того, он служит для переработки минерального сырья, переработки минерального сырья, производства удобрений, нефтепереработки, очистки сточных вод и химического синтеза.

ВНИМАНИЕ:

Серная кислота может вызвать серьезные повреждения при контакте с кожей и привести к необратимой слепоте при попадании в глаза.Проглатывание серной кислоты вызывает необратимые повреждения.

Электролитом в NiCd является щелочной электролит (гидроксид калия) . Большинство никель-кадмиевых батарей имеют цилиндрическую форму, в которой несколько слоев положительных и отрицательных материалов намотаны в рулон желе. Версия NiCd для заливки используется в качестве судовой батареи в коммерческих самолетах и ​​в системах ИБП, работающих в жарком и холодном климате, требующих частой езды на велосипеде. NiCd дороже свинцово-кислотной, но служит дольше.

NiMH использует тот же или аналогичный электролит, что и NiCd, который обычно представляет собой гидроксид калия. Электроды NiMH уникальны и состоят из никеля, кобальта, марганца, алюминия и редкоземельных металлов, которые также используются в Li-ion. NiMH доступен только в герметичных версиях.

Гидроксид калия — это неорганическое соединение с формулой КОН, обычно называемое едким калием. Электролит бесцветен и имеет множество промышленных применений, например, в качестве ингредиента в большинстве мягких и жидких мыл.КОН вреден при проглатывании.

В Li-ion используется жидкий, гелевый или сухой полимерный электролит. Жидкая версия представляет собой горючий органический, а не водный тип, раствор солей лития с органическими растворителями, подобными этиленкарбонату. Смешивание растворов с различными карбонатами обеспечивает более высокую проводимость и расширяет температурный диапазон. Другие соли могут быть добавлены для уменьшения газовыделения и улучшения высокотемпературного цикла.

Литий-ионный аккумулятор с гелеобразными электролитами содержит множество добавок для увеличения проводимости, также как и литий-полимерный аккумулятор.Настоящий сухой полимер становится проводящим только при повышенных температурах, и эта батарея больше не используется в коммерческих целях. Добавки также вводятся для достижения долговечности и уникальных характеристик. Рецепт засекречен и у каждого производителя есть свой секретный соус. (См. Также BU-808b: Что вызывает смерть Li-ion?)

Электролит должен быть стабильным, но это не относится к Li-ion. На аноде образуется пассивирующая пленка, которая называется границей раздела твердого электролита (SEI) .Этот слой отделяет анод от катода, но позволяет ионам проходить сквозь него подобно сепаратору. По сути, слой SEI должен формироваться, чтобы батарея могла работать. Пленка стабилизирует систему и продлевает срок службы литий-ионного аккумулятора, но это приводит к снижению емкости. На катоде также происходит окисление электролита, что постоянно снижает емкость. (См. Также BU-701: Как заправить батареи)

Чтобы пленки не становились слишком ограничивающими, добавки смешиваются с электролитом, который расходуется во время формирования слоя SEI.При проведении судебно-медицинской экспертизы отследить их присутствие сложно, а то и невозможно. При этом патентованные добавки являются коммерческой тайной, как их состав, так и используемое количество.

Хорошо известная добавка — виниленкарбонат (ВК). Это химическое вещество увеличивает срок службы литий-ионных аккумуляторов, особенно при более высоких температурах, и сохраняет внутреннее сопротивление на низком уровне с возрастом и использованием. VC также поддерживает стабильную пленку SEI на аноде без побочных эффектов окисления электролита на катоде (Aurbach et al).Говорят, что академические и исследовательские сообщества отстают от производителей ячеек в знаниях и выборе добавок, отсюда и большой секрет. (См. Также «Добавки и их влияние на эффективность кулоновского цинка» в документе BU-808b: Что вызывает умиротворение литий-ионных аккумуляторов?

Для большинства коммерческих литий-ионных аккумуляторов слой SEI разрушается при температуре ячейки 75–90 ° C (167–194 ° F). Тип элемента и состояние заряда (SoC) влияют на пробой при повышенной температуре. Может возникнуть самонагревание, которое может привести к тепловому выходу из-под контроля, если не охладиться должным образом.Лабораторные испытания, проведенные на ячейках 18650, показали, что такое тепловое явление может развиться через два дня.

Воспламеняемость литий-ионного электролита является еще одной проблемой, и проводятся эксперименты по получению негорючих или восстановленных легковоспламеняющихся электролитов с помощью добавок или разработки неорганических ионных жидкостей. Также проводятся исследования по работе литий-ионных аккумуляторов при низких температурах. На момент написания ни один из этих электролитов не находился в широком коммерческом использовании.

Высыхание или медленное превращение жидкого электролита в твердую форму является еще одним событием старения, которое снижает производительность литий-ионных аккумуляторов.«Когда жидкость уходит, батареи разряжены», — говорит Джефф Дан, специалист по литий-ионным батареям и профессор физики. Жидкость электролита — еще один индикатор состояния, который относится ко всем химическим свойствам аккумуляторов.

Последнее обновление 26.02.2020

*** Пожалуйста, прочтите относительно комментариев ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме.Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок Следующий урок

Или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания

Как использовать аккумуляторный ареометр

Как использовать аккумуляторный ареометр (никогда не вставляйте металлический термометр в аккумулятор!)

Аккумуляторный ареометр используется для проверки состояния заряда аккумуляторной ячейки. Это выполняется путем измерения плотности электролита, что достигается путем измерения удельного веса электролита. Чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.
Удельный вес — это измерение жидкости, которое сравнивается с базовой линией. Базовый уровень — вода, которой присвоено базовое число 1.000. Концентрация серной кислоты в воде в новом аккумуляторе гольф-кара составляет 1.280, что означает, что электролит весит в 1,280 раза больше веса того же объема воды. Полностью заряженная батарея будет показывать от 1,275 до 1,280, в то время как разряженная батарея будет показывать в диапазоне 1,140.
! ПРИМЕЧАНИЕ !

Не проводите проверку ареометром батареи на батарее, которая только что была полита водой. Батарея должна пройти хотя бы один цикл зарядки и разрядки, чтобы вода адекватно смешалась с электролитом.
Температура показания ареометра должна быть приведена к 80 ° F (27 ° C).Важно понимать, что температура электролита значительно отличается от температуры окружающей среды, если транспортное средство эксплуатировалось.
Процедура проверки ареометра: Внимание! Батареи содержат серную кислоту
Всегда используйте средства индивидуальной защиты от контакта с серной кислотой

Защита глаз. Резиновые перчатки. Резиновый фартук. Обувь с закрытым носком.
Избегайте ношения любых хлопчатобумажных материалов, так как аккумуляторная кислота растворяет ткань

1.Наберите электролит в ареометр несколько раз, чтобы дать термометру возможность приспособиться к температуре электролита и записать показания. Изучите цвет электролита. Коричневый или серый цвет указывает на проблему с аккумулятором и является признаком того, что срок службы аккумулятора приближается к концу.

2. Наберите полную пробу электролита в ареометр, чтобы поплавок свободно плавал.

3. Удерживая ареометр в вертикальном положении на уровне глаз, обратите внимание на то, где электролит встречается со шкалой поплавка.

4. Добавьте или вычтите четыре точки (0,004) из показаний на каждые 10 ° F (6 ° C), когда температура электролита выше или ниже 80 ° F (27 ° C). Отрегулируйте показания в соответствии с температурой электролита, например, если показания показывают удельный вес 1,250, а температура электролита составляет 90 ° F (32 ° C), значение 1,250 дает скорректированное показание 1,254. Аналогичным образом, если температура была 70 ° F (21 ° C), вычтите значение 1,246,4 балла (0,004) из 1,250, чтобы получить скорректированное значение

• 5.Проверьте каждую ячейку и запишите показания (с поправкой на 80 ° F или 27 ° C). Разница в пятьдесят пунктов между любыми двумя показаниями ячеек (пример 1.250 — 1.200) указывает на проблему с ячейками с низким показателем.
• от 12,60 до 12,74 = от 85 до 100% заряда
• от 12,40 до 12,59 = от 75 до 85% заряда
• от 12,20 до 12,39 = от 50 до 75% заряда
• от 12,00 до 12,19 = от 25 до 50% заряда
• 12,00 и ниже = Полностью разряжена

По мере старения батареи удельный вес электролита будет уменьшаться при полной зарядке.Это не повод для замены батареи, если все элементы находятся в пределах пятидесяти точек друг от друга.

Поскольку проверка ареометра проводится в ответ на проблему с характеристиками транспортного средства, его следует зарядить и повторить испытание. Если результаты показывают, что элемент питания слабый, батарею или батареи следует извлечь и заменить на хорошую батарею той же марки, типа и приблизительного возраста.

Какова удельная энергия литий-ионной батареи?

Что такое плотность энергии батареи?

Плотность энергии — это мера того, сколько энергии содержится в батарее по отношению к ее весу.Это измерение обычно выражается в ватт-часах на килограмм (Втч / кг). Ватт-час — это единица измерения электрической энергии, которая эквивалентна потреблению одного ватта за один час.

Плотность мощности — это мера того, насколько быстро может быть доставлена ​​энергия, а не количество доступной накопленной энергии. Плотность энергии часто путают с плотностью мощности, поэтому важно понимать разницу между ними.

Зачем вам аккумулятор с высокой плотностью энергии?

Чтобы лучше понять литий-ионные батареи, вы должны понять, почему высокая плотность энергии является желательной характеристикой батареи.

Аккумулятор с высокой плотностью энергии имеет большее время работы от аккумулятора по сравнению с размером аккумулятора. В качестве альтернативы аккумулятор с высокой плотностью энергии может выдавать такое же количество энергии, но занимает меньшую площадь по сравнению с аккумулятором с более низкой плотностью энергии. Это значительно расширяет возможности аккумуляторных приложений.

При заводских или складских настройках аккумуляторные батареи для вилочных погрузчиков могут весить тысячи фунтов. Легкий аккумулятор для вилочных погрузчиков дает некоторые преимущества с точки зрения безопасности и обслуживания.

Если плотность энергии батареи слишком высока, это может представлять угрозу безопасности. Когда в ячейку упаковано больше активного материала, увеличивается риск теплового события.

Какой тип аккумуляторной батареи имеет самую высокую плотность энергии?

Существует несколько различных типов аккумуляторных батарей с различной плотностью энергии, отражающей их внутренний химический состав.

• Плотность энергии свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 30-50 Втч / кг
• Плотность энергии никель-кадмиевых батарей составляет 45-80 Втч / кг
• Плотность энергии никель-металлогидридных батарей составляет 60-120 Втч / кг
• Плотность энергии литий-ионного аккумулятора составляет от 50 до 260 Втч / кг
  

Типы литий-ионных батарей и их удельная энергия

Литий-ионные батареи часто объединяются в группу батарей, каждая из которых содержит литий, но их химический состав может сильно различаться и, как следствие, разной производительности.

Большинство типов литий-ионных аккумуляторов имеют аналогичную конструкцию катода с алюминиевой подложкой, угольного или графитового анода с медной подложкой, сепаратора и электролита из литиевой соли в органическом растворителе.

Производители экспериментировали с материалами, используемыми для изготовления катода и анода. Они также изменили состав электролита. Эти различия являются причиной того, что литий-ионные батареи различаются по уровню плотности энергии.

Теперь мы рассмотрим самые популярные химические составы литий-ионных аккумуляторов, а также их соответствующие плотности энергии, варианты использования, преимущества и недостатки.

Industry Titans: Литий-титанатные (LTO) батареи

Аккумулятор LTO является одним из старейших типов литий-ионных аккумуляторов и имеет меньшую удельную энергию, чем литий-ионные аккумуляторы, около 50-80 Втч / кг.

В этих батареях титанат лития используется в аноде вместо углерода, что позволяет электронам входить и выходить из анода быстрее, чем в других типах литий-ионных батарей.

Такая конструкция позволяет батареям LTO заряжаться намного быстрее и безопасно выдерживать большие токи, но низкая плотность энергии делает их плохо подходящими для погрузочно-разгрузочного оборудования.

Они, как правило, более дорогие и обычно используются для электромобилей, автомобильных аудиоприложений и мобильных медицинских устройств.

Высокая энергия, высокий риск: литий-кобальтовые батареи (LCO)

Литий-кобальтооксидные батареи

имеют высокую удельную энергию 150-200 Втч / кг. Их катод состоит из оксида кобальта с типичным углеродным анодом со слоистой структурой, которая перемещает ионы лития от анода к катоду и обратно.

Эти типы батарей популярны благодаря своей высокой плотности энергии и обычно используются в сотовых телефонах, ноутбуках и, в последнее время, в электромобилях.

Кобальт — очень энергоемкий материал, но он может быть дорогим. Поскольку спрос на электромобили возрастает, этот ресурс быстро истощается. Фактически, вскоре мир может столкнуться с нехваткой кобальта.

Кобальт также очень летуч. Литий-кобальтовые батареи не выдерживают больших токов из-за риска перегрева, что представляет собой значительный риск для безопасности.Аккумуляторы LCO имеют более низкую термическую стабильность, что означает, что они очень чувствительны к более высоким рабочим температурам и перезарядке.

Производительность по цене: Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные батареи (NMC)

Литий-никель-марганцево-кобальтооксидные батареи

также обладают высокой плотностью энергии 150–220 Втч / кг. Они используют кобальт в катоде так же, как батареи LCO, но они также содержат никель и марганец для повышения стабильности.

Аккумуляторы

NMC используются сегодня в большинстве производимых электромобилей, но также используются в медицинских устройствах и электровелосипедах.

Секрет успеха этой батареи заключается в ее хорошо сбалансированном химическом составе; никель, как известно, энергоемкий, но нестабильный, как и кобальт, в то время как марганец более стабилен, но также имеет более низкую плотность энергии. Конкретное соотношение различных элементов варьируется в зависимости от производителя, но добавление никеля обычно предназначено для уменьшения количества дорогостоящего кобальта.

Батареи

NMC могут выдерживать большие токи заряда и больший диапазон температур, чем батареи LCO. Однако, поскольку батарея по-прежнему содержит кобальт, стоимость увеличивается из-за дефицита на рынке.

Доступное, безопасное и надежное: литий-железо-фосфатные батареи (LFP)

Аккумуляторы

LFP обладают высокой плотностью энергии 90-160 Втч / кг. Хотя это меньше, чем у некоторых кобальтовых батарей, он по-прежнему остается одним из самых высоких среди всех типов батарей.

В батареях

LFP используется фосфат железа для катода и графитовый электрод в сочетании с металлической подложкой для анода.

Литий-фосфат железа или LiFePO4 — это природный минерал, недорогой, нетоксичный, обладающий хорошей термической стабильностью и высокой плотностью энергии.

Аккумуляторы

LFP идеально подходят для тяжелого оборудования и промышленных сред, поскольку они способны выдерживать большие нагрузки и широкий диапазон температур. Они появились как новый вариант для вилочных погрузчиков и другого тяжелого электрического оборудования, которое требует высокого уровня надежности и исторически использует свинцово-кислотные батареи.

Тип литий-ионной батареи	Плотность энергии ( Вт ч / кг)	Плюсы	Минусы
Титанат лития (LTO)	50-80	Долговечность, стабильность	Низкая плотность энергии, дороже
Оксид лития-кобальта (LCO)	150-200	Высокая плотность энергии	Неустойчивый и дорогой
Литий, никель, марганец, кобальт, оксид (NMC)	150-220	Высокая плотность энергии	Безопаснее, чем LCO, но все же относительно нестабильно и дорого
Литий-фосфат железа (LFP)	90–160	Средняя-высокая плотность энергии	Стабильная, долговечная и более высокая удельная энергия

Все типы литий-ионных аккумуляторов уникальны. Крайне важно понимать, какой химический состав литий-ионных аккумуляторов лучше всего подходит для вашего применения.

Если вы ищете лучший аккумулятор для погрузочно-разгрузочного оборудования, литий-железо-фосфатный аккумулятор, вероятно, станет лучшим выбором. Все блоки Flux Power LiFT сконструированы исключительно с элементами LFP, поскольку они обеспечивают наилучший баланс между безопасностью и производительностью.

Техническое обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов

Электролит свинцово-кислотных аккумуляторов

Электролит свинцово-кислотных аккумуляторов представляет собой раствор серной кислоты и дистиллированной воды.Удельный вес чистой серной кислоты составляет около 1,84, и эту чистую кислоту разбавляют дистиллированной водой до тех пор, пока удельный вес раствора не станет от 1,2 до 1,23. Хотя в некоторых случаях производитель батареи рекомендует удельный вес разбавленной серной кислоты в зависимости от типа батареи, сезона и климатических условий.

Химическое действие свинцово-кислотной батареи

Элементы батареи можно заряжать, изменяя направление тока разряда в батарее.Это делается путем соединения положительной клеммы источника постоянного тока с положительной клеммой аккумулятора и аналогично отрицательной клеммы источника постоянного тока с отрицательной клеммой аккумулятора.

Зарядное устройство выпрямительного типа подходящей емкости используется в качестве источника постоянного тока для замены батареи. Из-за зарядного тока (обратного току разряда) положительные пластины заменяются перекисью свинца, а отрицательные пластины — чистым свинцом. Как только нагрузка подключается к клеммам аккумулятора, через нагрузку начинает протекать разрядный ток, и аккумулятор начинает разряжаться.Во время процесса разряда кислотность раствора электролита снижается, и сульфат свинца откладывается как на положительных, так и на отрицательных пластинах. В этом процессе разряда количество воды в растворе электролита увеличивается, то есть уменьшается удельный вес электролита.
Теоретически этот процесс разряда продолжается до тех пор, пока отрицательная и положительная пластины не будут содержать максимальное количество сульфата свинца, и в этот момент оба типа пластин станут электрически подобными, что означает отсутствие разности потенциалов между электродами ячейки.Но практически до этого момента ни один элемент батареи не может разряжаться.

Элементы батареи могут быть разряжены до заранее определенного минимального напряжения и удельного веса элемента. Полностью заряженный свинцово-кислотный аккумуляторный элемент имеет напряжение и удельный вес 2,2 В и 1,250 соответственно, и этот элемент обычно разрешается разряжать до тех пор, пока соответствующие значения не станут 1,8 В и 1,1 соответственно.

Обслуживание свинцово-кислотной батареи

Если элементы чрезмерно заряжены, физические свойства сульфата свинца постепенно изменяются, и он может стать стойким, из-за чего его будет трудно преобразовать в процессе зарядки.Следовательно, уменьшается удельный вес электролита, что затрудняет скорость химической реакции.

Сульфатированные аккумуляторные элементы можно легко распознать по измененному цвету пластин. Цвет сульфатированной пластины становится светлее, а ее поверхность становится жесткой и шероховатой. Такие элементы преждевременно выделяют газ при зарядке и показывают уменьшенную емкость. Если сульфатация длится долгое время, становится трудно исправить клетки. Чтобы избежать этой ситуации, рекомендуется заряжать свинцово-кислотные элементы аккумуляторной батареи в течение длительного времени при низком уровне зарядного тока.
Всегда высока вероятность коррозии клеммных разъемов аккумуляторных элементов. Коррозия в основном поражает болтовое соединение ячеек в ряду. Этого можно легко избежать, если правильно проверить и исправить затяжку каждого болта, а также покрыть каждое болтовое соединение гайкой тонким слоем вазелина. Если какая-либо из ячеек подверглась коррозии, ее следует немедленно заменить.

Удельный вес электролита может постоянно уменьшаться из-за эффектов старения.Эта проблема обычно встречается в старых аккумуляторных элементах. В основном это происходит из-за действия осадка на дне контейнера ячейки.

Из-за потери кислоты из-за разбрызгивания во время зарядки.

Неадекватное лечение после устранения короткого замыкания.

Из-за чрезмерного сульфирования пластин.

Если снижение удельного веса не связано с сульфатацией или коротким замыканием, можно добавить концентрированную серную кислоту для восстановления нормального значения удельного веса.
Короткое замыкание может возникнуть между положительной и отрицательной пластинами из-за образования деревьев или из-за деформации пластин. Древовидное образование обычно происходит из-за чрезмерного выделения газа, которое имеет тенденцию отделять активные материалы от пластин. Частицы активных материалов падают в электролит и могут накапливаться на отрицательных пластинах таким образом, чтобы перекрыть пространство между положительной и отрицательной пластинами. Эти деревья можно удалить с помощью щетки для чистки из эбонита. С помощью этой палки можно исследовать пространство между этими двумя типами пластин ячейки и удалять сыпучие материалы или деревья.
Если короткое замыкание вызвано короблением пластин, его можно устранить, вставив дополнительный разделитель или сняв и выпрямив пластины механическим способом.
После устранения короткого замыкания следует позаботиться о восстановлении нормального удельного веса электролита путем постоянной зарядки большим током.

Обслуживание батареи Свинцово-кислотная батарея Комната

Во время зарядки батареи высока вероятность появления брызг кислоты и газов. Они могут загрязнить атмосферу, окружающую аккумулятор.Следовательно, внутри аккумуляторной комнаты необходимо иметь достаточно места и хорошую вентиляцию. Эти газы могут взорваться, поэтому запрещается приносить открытый огонь внутрь аккумуляторной, а также строго запрещено курение внутри аккумуляторной. В аккумуляторной должен быть установлен по крайней мере один вытяжной вентилятор подходящего размера, чтобы в помещении не было этих газов и влаги. Температура внутри аккумуляторной должна всегда поддерживаться выше 10 ^o С.Стены, потолок, двери, оконные рамы, вентиляторы, металлические части и другое оборудование в аккумуляторной следует через регулярные промежутки времени окрашивать антикислотным покрытием. Электропроводка внутри помещения должна быть в металлической трубе, а осветительные приборы должны быть взрывонепроницаемыми по конструкции. Все переключающие элементы, включая электрические предохранители и штепсельные розетки, должны быть установлены за пределами аккумуляторной, в противном случае может возникнуть опасность возгорания из-за искры во время переключения.Пол в комнате должен быть хорошо отделан, желательно керамической плиткой. Пол и стены в помещении следует регулярно тщательно мыть.

При обращении с аккумуляторной батареей на подстанции необходимо соблюдать некоторые меры безопасности.
1	Не курите в помещении.
2	Не приносите пламя внутрь помещения.
3	Не создавайте искр в помещении.
4	При работе с аккумулятором надевайте защитные очки и резиновые перчатки.
5	При приготовлении электролита всегда постепенно добавляйте концентрированную кислоту в воду.
6	Никогда не наливайте воду в концентрированную кислоту.

Все вышеперечисленные пункты должны быть вывешены на двери или любом другом хорошо видимом месте аккумуляторной.
При эксплуатации, управлении и аварийном освещении аккумуляторной батареи необходимо соблюдать следующие правила.

1. Не допускайте длительного простоя аккумулятора, это может привести к отключению элементов аккумулятора.
2. Не заряжайте аккумулятор очень сильным током, потому что высокая скорость зарядки вызывает сильное повышение температуры и чрезмерное выделение газа, что приводит к большой потере воды и иногда к переполнению электролита из аккумуляторных элементов.
3. После каждой полной разрядки аккумулятор необходимо немедленно зарядить, прежде чем возвращать его в нормальное плавучее состояние.В противном случае возможно отложение сульфатной пленки на пластинах.
4. Как уже упоминалось, аккумуляторные элементы следует заряжать осторожно с нормальной скоростью, чтобы не было возможности немедленного выделения газов и повышения температуры выше 40 ^o C. В противном случае аккумуляторные элементы могут быть повреждены из-за высокой температуры. Во время зарядки аккумуляторов требуется постоянный контроль, если начинается выделение газа и температура достигает указанного предела, уменьшите скорость зарядки.Если после снижения скорости зарядки температура все еще приближается к пределу, это указывает на завершение процесса зарядки, потому что даже нормальная скорость зарядки может вызвать сильное повышение температуры, если аккумулятор приближается к полностью заряженному состоянию.
5. Напряжение каждой из ячеек батареи должно быть проверено перед завершением зарядки, и каждая из ячеек должным образом и одинаково заряжена, а показания также должны быть сопоставлены с предыдущими записями.
6. Если уровень электролита внутри аккумуляторного элемента падает, его необходимо наполнить дистиллированной водой до уровня, указанного на самом элементе.Это необходимо для компенсации потерь воды из-за испарения.
7. При заливке дистиллированной воды в аккумуляторный элемент необходимо внимательно следить за тем, чтобы уровень электролита в аккумуляторных элементах не превышал отмеченную на нем линию. В противном случае может возникнуть вероятность перелива электролита во время подачи газа в аккумулятор. Высокий уровень электролита также может вызвать размягчение герметика на верхней крышке и последующую утечку в аккумуляторном элементе.
8. Удельную массу следует измерять по крайней мере через две недели после доливки, чтобы обеспечить тщательное смешивание воды с электролитом.
9. Аккумулятор следует разряжать до допустимого предела, а затем перезаряжать его раз в 2–3 месяца. Скорость перезарядки должна соблюдаться, как указано производителем. Эта операция очень важна для поддержания кислотной аккумуляторной батареи в активном состоянии.
10. При измерении удельного веса электролита не следует забывать корректировать его по температуре. Таким образом, все показания ареометра будут относиться к одной и той же температуре. Ареометр следует содержать в чистоте с использованием дистиллированной воды, в противном случае ареометр приведет к неправильным показаниям и ухудшит качество электролита.Удельный вес электролита должен находиться в пределах от 1,180 до 1,240. Низкое значение удельного веса снижает емкость аккумулятора, а высокое значение вредит пластинам аккумулятора.
11. Батарея подстанции обычно работает в плавающем режиме. В плавающем режиме на батарею подается постоянное напряжение от зарядного устройства во время ее нормальной работы, чтобы поддерживать батарею примерно в полностью заряженном состоянии. В нормальных условиях зарядное устройство питает нагрузку подстанции, а также компенсирует потери в батарее.Но в случае высокого спроса при одновременной работе многих переключателей аккумулятор и зарядное устройство объединяются для удовлетворения спроса.
12. В нормальном плавающем состоянии напряжение элемента, удельный вес и температура контрольных элементов должны измеряться ежедневно, чтобы отслеживать состояние батареи в целом. Но одни и те же показания каждого элемента батареи следует снимать не реже одного раза в месяц, чтобы постоянно контролировать состояние отдельной ячейки.
13. Аккумулятор следует заправлять свежим электролитом один раз в три года, чтобы поддерживать аккумулятор в надлежащих условиях эксплуатации.
14. Следует отметить, что пилотный элемент аккумуляторного блока — это один произвольно выбранный аккумуляторный элемент, который используется для получения информации об общем состоянии аккумулятора. Но одна пилотная ячейка должна быть закреплена на один месяц и должна быть заменена в следующем месяце.
15. Это было краткое описание обслуживания аккумуляторной батареи подстанции , но всегда предпочтительнее следовать инструкциям, приведенным в руководстве по техническому обслуживанию, поставляемом также производителем.

Как измерить удельный вес

Что такое удельный вес и как его проверить?

Удельный вес используется для проверки состояния заряда аккумулятора, по сути, это отношение веса раствора к весу равного объема воды.Проверка удельного веса ячейки выполняется с помощью ареометра, лучший из которых автоматически компенсирует температуру. Поскольку соотношение воды и серной кислоты внутри батареи изменяется в зависимости от активности, изменяется и плотность электролита, это то, что измеряет ареометр. Другой тест, который следует провести вместе с тестами на удельную плотность, — это проверка напряжения холостого хода вашей батареи. Вот шаги, которые рекомендует Trojan Battery для проведения тестов на удельный вес своих аккумуляторов:

1. Проверка удельного веса

(используется только для залитых батарей)
1. Не добавляйте воду в это время.
2. Перед взятием пробы наполните и слейте воду из ареометра 2–4 раза.
3. В ареометре должно быть достаточно проб электролита, чтобы полностью поддерживать поплавок.
4. Снимите показания, запишите их и верните электролит обратно в ячейку.
5. Чтобы проверить другую ячейку, повторите 3 шага выше.
6. Проверьте все элементы в аккумуляторной батарее.
7. Установите на место вентиляционные колпачки и вытрите пролившийся электролит.
8. Исправьте показания до 80 ° F:
   1. Доп.004 до показаний на каждые 10 ° выше 80 ° F
   2. Вычтите 0,004 на каждые 10 ° ниже 80 ° F.
9. Сравните показания.
10. Проверьте уровень заряда по таблице ниже

Показания должны быть на уровне 1,277 +/- .007 или выше заводской спецификации. Если какое-либо значение удельного веса окажется низким, выполните следующие действия.

1. Проверьте и запишите уровни напряжения.
2. Полностью зарядите аккумулятор (и).
3. Снова снимите показания удельного веса.

Если какие-либо значения удельного веса по-прежнему низкие, выполните следующие действия.

1. Проверить уровень (и) напряжения.
2. Выполните уравнительный заряд. Обратитесь к разделу «Уравновешивание батарей», чтобы узнать о правильной процедуре.
3. Снова снимите показания удельного веса.

Если какое-либо значение удельного веса по-прежнему ниже заводской спецификации 1,277 +/- .007, то может существовать одно или несколько из следующих условий:

1. Батарея старая, срок ее службы подходит к концу.
2. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии.
3. Электролит был потерян из-за пролива или перелива.
4. Развивается слабая или плохая клетка.
5. Аккумулятор перед тестированием был чрезмерно полив.
Батареи в условиях 1–4 должны быть доставлены к специалисту для дальнейшей оценки или сняты с эксплуатации.

2. Проверка напряжения холостого хода

Для точных показаний напряжения батареи должны оставаться в режиме ожидания (без зарядки и разрядки) не менее 6 часов, предпочтительно 24 часа.

1. Отключите все нагрузки от аккумуляторов.
2. Измерьте напряжение с помощью вольтметра постоянного тока.
3. Проверьте уровень заряда по Таблице 1.
4. Зарядите аккумулятор, если уровень заряда составляет от 0% до 70%.

Если уровень заряда батареи ниже значений, указанных в таблице 1, могут существовать следующие условия:

1. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии.
2. Батарея неисправна.

Батареи в этих условиях следует доставить к специалисту для дальнейшей оценки или снять с эксплуатации.

ТАБЛИЦА 1. Состояние заряда в зависимости от удельного веса и напряжения холостого хода

Процент заряда	Удельный вес с поправкой на 80 ° F	Напряжение холостого хода
		6 В	8 В	12 В	24 В	36 В	48 В
100	1,277	6,37	8,49	12,73	25,46	38.20	50,93
90	1,258	6,31	8,41	12,62	25,24	37,85	50,47
80	1,238	6,25	8,33	12,50	25,00	37,49	49,99
70	1,217	6,19	8,25	12,37	24,74	37.12	49,49
60	1,195	6,12	8,16	12,24	24,48	36,72	48,96
50	1,172	6,05	8,07	12,10	24,20	36,31	48,41
40	1,148	5,98	7,97	11,96	23,92	35.87	47,83
30	1,124	5,91	7,88	11,81	23,63	35,44	47,26
20	1.098	5,83	7,77	11,66	23,32	34,97	46,63
10	1,073	5,75	7,67	11,51	23,02	34.52	46,03

Полив свинцово-кислотной батареи: основы

В жаркий день нет ничего лучше, чем выпить прохладную воду. Он освежает и омолаживает, а также помогает вашему телу работать. Этот освежающий напиток не менее важен для вашей свинцово-кислотной батареи. Уровни жидкости в ваших батареях чрезвычайно важны, и для поддержания их на безопасном уровне может потребоваться регулярный полив батареи. Чрезмерный полив и полив под водой могут повредить аккумулятор.Чтобы свинцовый аккумулятор работал на максимальном уровне, следуйте этим рекомендациям по поливу.

Первое — начните с безопасности

Для начала обязательно используйте средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки и перчатки, при работе с аккумуляторами. Кроме того, очень важно понимать, что некоторые батареи требуют регулярного полива, в то время как другие батареи не требуют обслуживания. Обязательно найдите информацию на этикетке батареи, которая указывает, можно ли вскрыть батарею и отремонтировать ее.В зависимости от типа батареи, которую вы используете, предупреждающие надписи на батарее должны направлять вас «НЕ ОТКРЫВАТЬ» батарею или «ДЕРЖАТЬ ПРОВОДНИК ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ КРЫШЕК ПОСЛЕ ПОЛИВА». Обязательно следуйте инструкциям на этикетке с предупреждением.

Когда добавлять воду

Обычные батареи содержат жидкий «электролит», который представляет собой смесь серной кислоты и воды. Пластины свинцовой батареи содержат активный материал, который следует постоянно омывать электролитами, пока во время зарядки выделяются газообразный кислород и водород.

Хотя аккумулятор следует заряжать только после того, как он полностью зарядится, перед зарядкой следует проверять уровень воды. Перед зарядкой убедитесь, что воды достаточно, чтобы покрыть открытые пластины. После зарядки добавьте достаточно воды, чтобы довести уровень до дна вентиляционного отверстия, примерно на ¾ ниже верха элемента.

Важно отметить, что владельцы аккумуляторов никогда не должны добавлять в аккумуляторы серную кислоту. При нормальной работе батареи потребляют только воду, а не серную кислоту.Когда уровень электролита в вашей батарее низкий, заполнение батареи водой сохранит батарею здоровой и безопасной для использования.

Не над водой

Во время зарядки аккумулятора плотность раствора электролита увеличивается. Если перед зарядкой было добавлено слишком много воды, уровень электролита увеличится, что приведет к переполнению аккумулятора и повреждению аккумулятора. Кроме того, чрезмерное увлажнение аккумулятора может привести к дополнительному разбавлению электролита, что приведет к снижению производительности аккумулятора.

Частота

Как часто вы добавляете воду в аккумулятор, зависит от того, как часто вы его используете. Аккумулятор для гольф-мобиля, который используется только по выходным, может потребовать полива только один раз в месяц. Вилочный погрузчик, который используется весь день, каждый день, может нуждаться в поливе аккумулятора каждую неделю. В жаркую погоду увеличивается потребность в поливе. Важно регулярно проверять уровень жидкости в аккумуляторе — лучше всего это делать после того, как аккумулятор зарядится.

Избегайте водопроводной воды

При заправке аккумулятора обычная водопроводная вода не подойдет. Водопроводная вода содержит минералы, которые вредны для аккумуляторов, даже если их добавляют в небольших количествах. Это особенно верно для воды, умягченной с помощью умягчителей, содержащих хлориды. На всякий случай лучше всего подойдет дистиллированная вода, которая требует гораздо меньших вложений, чем новая батарея.

Помните, что вода будет находиться поверх раствора кислоты в вашей батарее, пока он не смешается с пузырьками, возникающими при зарядке.Если вы снимаете показания ареометра электролита, лучше всего снимать их после завершения зарядки.

Не допускайте обезвоживания аккумулятора. Поливайте в жаркие месяцы и круглый год.

Свинцово-кислотные батареи | PVEducation

5 свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи являются наиболее часто используемым типом батарей в фотоэлектрических системах. Хотя свинцово-кислотные батареи имеют низкую плотность энергии, умеренную эффективность и высокие требования к техническому обслуживанию, они также имеют длительный срок службы и низкие затраты по сравнению с другими типами батарей.Одним из исключительных преимуществ свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они являются наиболее часто используемой формой аккумуляторов для большинства аккумуляторных батарей (например, для запуска двигателей автомобилей) и, следовательно, имеют хорошо зарекомендовавшую себя зрелую технологическую базу.

Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от степени заряда для нескольких различных типов батарей.

Свинцово-кислотная батарея состоит из отрицательного электрода из губчатого или пористого свинца. Свинец пористый, что способствует образованию и растворению свинца.Положительный электрод состоит из оксида свинца. Оба электрода погружены в электролитический раствор серной кислоты и воды. В случае, если электроды входят в контакт друг с другом в результате физического движения батареи или изменения толщины электродов, два электрода разделяет электрически изолирующая, но химически проницаемая мембрана. Эта мембрана также предотвращает короткое замыкание через электролит. Свинцово-кислотные батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, показанной ниже.

Общая химическая реакция:

PbO2 + Pb + 2h3SO4⇔заряженный разряд2PbSO4 + 2h3O

На минусовой клемме реакции заряда и разряда:

Pb + SO42-зарядкаPbSO4 + 2e-

На положительном выводе реакции заряда и разряда:

PbO2 + SO42- + 4H ++ 2e-Заряженный разрядPbSO4 + 2h3O

Как показывают приведенные выше уравнения, разрядка батареи вызывает образование кристаллов сульфата свинца как на отрицательной, так и на положительной клеммах, а также высвобождение электронов из-за изменения валентного заряда свинца.Для образования этого сульфата свинца используется сульфат сернокислотного электролита, окружающего аккумулятор. В результате электролит становится менее концентрированным. Полный разряд приведет к тому, что оба электрода будут покрыты сульфатом свинца и водой, а не серной кислотой, окружающей электроды. При полном разряде два электрода сделаны из одного материала, и между двумя электродами отсутствует химический потенциал или напряжение. На практике, однако, разряд прекращается при напряжении отсечки, задолго до этого момента.Поэтому аккумулятор не должен разряжаться ниже этого напряжения.

Между полностью разряженным и заряженным состояниями свинцово-кислотная батарея будет испытывать постепенное снижение напряжения. Уровень напряжения обычно используется для обозначения степени заряда аккумулятора. Зависимость аккумулятора от уровня заряда показана на рисунке ниже. Если аккумулятор остается на низком уровне заряда в течение длительного периода времени, могут вырасти крупные кристаллы сульфата свинца, что необратимо снижает емкость аккумулятора.Эти более крупные кристаллы не похожи на типичную пористую структуру свинцового электрода, и их трудно преобразовать обратно в свинец.

В результате реакции зарядки сульфат свинца на отрицательном электроде превращается в свинец. На положительном конце реакция превращает свинец в оксид свинца. В качестве побочного продукта этой реакции выделяется водород. Во время первой части цикла зарядки преобладающей реакцией является превращение сульфата свинца в свинец и оксид свинца. Однако по мере того, как происходит зарядка и большая часть сульфата свинца превращается либо в свинец, либо в диоксид свинца, зарядный ток электролизирует воду из электролита, и выделяются водород и газообразный кислород, процесс, известный как «выделение газа» из батареи.Если ток подается в батарею быстрее, чем может быть преобразован сульфат свинца, то выделение газа начинается до того, как весь сульфат свинца будет преобразован, то есть до того, как батарея будет полностью заряжена. Газообразование создает несколько проблем в свинцово-кислотной батарее. Газообразование батареи не только вызывает проблемы безопасности из-за взрывоопасной природы производимого водорода, но также снижает количество воды в батарее, которую необходимо заменять вручную, вводя в систему компонент для обслуживания.Кроме того, выделение газа может вызвать отделение активного материала от электролита, что приведет к необратимому снижению емкости аккумулятора. По этим причинам аккумулятор не следует регулярно заряжать выше напряжения, которое вызывает газообразование. Напряжение газовыделения изменяется в зависимости от скорости заряда.

Сульфат свинца является изолятором, и поэтому способ образования сульфата свинца на электродах определяет, насколько легко можно разрядить аккумулятор.

Для большинства систем возобновляемой энергии наиболее важными характеристиками батареи являются срок службы батареи, глубина разряда и требования к обслуживанию батареи.Этот набор параметров и их взаимосвязь с режимами зарядки, температурой и возрастом описаны ниже.

Глубина разряда в сочетании с емкостью батареи является фундаментальным параметром в конструкции блока батарей для фотоэлектрической системы, поскольку энергия, которая может быть извлечена из батареи, определяется умножением емкости батареи на глубину разряда. Батареи классифицируются как батареи глубокого или мелкого цикла. Глубина разряда батареи глубокого цикла может превышать 50%, а может достигать 80%.Чтобы достичь такой же полезной емкости, аккумуляторная батарея мелкого цикла должна иметь большую емкость, чем аккумуляторная батарея глубокого цикла.

Помимо глубины разряда и номинальной емкости аккумулятора, мгновенная или доступная емкость аккумулятора сильно зависит от скорости разряда аккумулятора и рабочей температуры аккумулятора. Емкость аккумулятора падает примерно на 1% на градус ниже примерно 20 ° C. Однако высокие температуры также не идеальны для аккумуляторов, поскольку они ускоряют старение, саморазряд и расход электролита.На приведенном ниже графике показано влияние температуры и скорости разряда аккумулятора на емкость аккумулятора.

Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, температурой и скоростью разряда.

Со временем емкость аккумулятора снижается из-за сульфатации аккумулятора и выделения активного материала. Ухудшение емкости аккумулятора наиболее сильно зависит от взаимосвязи следующих параметров:

• режим зарядки / разрядки аккумулятора
• DOD батареи в течение срока ее службы
• его подверженность длительным периодам низкого разряда
• средняя температура батареи за весь срок ее службы

На следующем графике показано изменение функции батареи в зависимости от количества циклов и глубины разряда для свинцово-кислотной батареи с малым циклом.Свинцово-кислотная батарея глубокого разряда должна иметь срок службы более 1000 циклов даже при глубине разряда более 50%.

Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, глубиной разряда и сроком службы для батареи с малым циклом разряда.

Помимо DOD, режим зарядки также играет важную роль в определении срока службы батареи. Перезарядка или недостаточная зарядка батареи приводит либо к потере активного материала, либо к сульфатированию батареи, что значительно сокращает срок ее службы.

Рисунок: Влияние режима зарядки на емкость аккумулятора.

Окончательное влияние на зарядку аккумулятора связано с температурой аккумулятора. Хотя емкость свинцово-кислотной батареи снижается при работе при низких температурах, работа при высоких температурах увеличивает скорость старения батареи.

Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, температурой и сроком службы батареи глубокого цикла.

Кривые разряда при постоянном токе для свинцово-кислотной батареи емкостью 550 Ач при различных скоростях разряда с предельным напряжением 1.85 В на ячейку (Mack, 1979). Более длительное время разряда увеличивает емкость аккумулятора.

Производство водорода и кислорода из батареи приводит к потере воды, поэтому в свинцово-кислотных батареях необходимо регулярно заменять воду. Другие компоненты аккумуляторной системы не требуют регулярного обслуживания, поэтому потеря воды может стать серьезной проблемой. Если система находится в удаленном месте, проверка потери воды может увеличить затраты. Батареи, не требующие обслуживания, ограничивают потребность в регулярном внимании, предотвращая или уменьшая количество газа, выходящего из батареи.Однако из-за коррозионной природы электролита все батареи в некоторой степени вносят дополнительный компонент для технического обслуживания в фотоэлектрическую систему.

Свинцово-кислотные батареи обычно имеют кулоновский КПД 85% и КПД по энергии порядка 70%.

В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем является наиболее важной для конкретного приложения, соответствующие изменения базовой конфигурации батареи улучшают ее характеристики. В случае использования возобновляемых источников энергии указанные выше проблемы повлияют на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию.Изменения в батарее обычно включают модификацию в одной из трех основных областей:

• изменения состава и геометрии электродов
• изменения в раствор электролита
• модификации корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.

Залитые свинцово-кислотные батареи характеризуются длительным циклом работы и длительным сроком службы. Однако залитые батареи требуют периодического обслуживания. Необходимо не только регулярно контролировать уровень воды в электролите, измеряя его удельный вес, но эти батареи также требуют «ускоренной зарядки».

Ускоренная зарядка

Ускоренная или выравнивающая зарядка включает в себя периодическую кратковременную перезарядку, при которой выделяется газ и смешивается электролит, предотвращая расслоение электролита в батарее. Кроме того, ускоренная зарядка также помогает поддерживать одинаковую емкость всех аккумуляторов. Например, если одна батарея развивает более высокое внутреннее последовательное сопротивление, чем другие батареи, тогда батарея с более низким SR будет постоянно недозаряжаться во время нормального режима зарядки из-за падения напряжения на последовательном сопротивлении.Однако, если батареи заряжаются более высоким напряжением, это позволяет полностью зарядить все батареи.

Удельный вес (SG)

В затопленной аккумуляторной батарее происходит потеря воды из электролита из-за выделения водорода и кислорода. Удельный вес электролита, который можно измерить ареометром, укажет на необходимость добавления воды в батареи, если батареи полностью заряжены. В качестве альтернативы ареометр точно укажет уровень заряда батареи, если известно, что уровень воды правильный.SG периодически измеряется после ускоренной зарядки, чтобы убедиться, что в батарее достаточно воды в электролите. Удельный вес батареи должен быть предоставлен производителем.

Особые требования к гелевым герметичным свинцово-кислотным аккумуляторам

Свинцово-кислотные батареи

в гелеобразном состоянии или AGM (которые обычно герметичны или регулируются с помощью клапана) имеют несколько потенциальных преимуществ:

• их можно использовать для глубокого цикла с сохранением срока службы батареи
• ускоренная зарядка не требуется
• они требуют меньшего обслуживания.

Однако эти батареи обычно требуют более точного режима зарядки и более низкого напряжения. Режим зарядки с более низким напряжением обусловлен использованием свинцово-кальциевых электродов для минимизации выделения газов, но требуется более точный режим зарядки, чтобы минимизировать выделение газов от батареи. Кроме того, эти батареи могут быть более чувствительными к колебаниям температуры, особенно если режим зарядки не компенсирует температуру или не предназначен для этих типов батарей.

Аккумулятор для фотоэлектрической системы будет рассчитан на определенное количество циклов при определенном DOD, режиме зарядки и температуре.Однако батареи могут преждевременно терять емкость или внезапно выходить из строя по разным причинам. Внезапный отказ может быть вызван внутренним коротким замыканием батареи из-за отказа электрического разделителя внутри батареи. Короткое замыкание в батарее снизит напряжение и емкость всего блока батарей, особенно если секции батареи подключены параллельно, а также приведет к другим потенциальным проблемам, таким как перезаряд оставшихся батарей.Батарея также может выйти из строя из-за разрыва цепи (то есть может происходить постепенное увеличение внутреннего последовательного сопротивления), и любые батареи, подключенные последовательно с этой батареей, также будут затронуты. Замораживание аккумулятора, в зависимости от типа используемого свинцово-кислотного аккумулятора, также может вызвать необратимый выход аккумулятора из строя.

Постепенное снижение емкости может усугубляться неправильной работой, в частности, ухудшением DOD. Однако работа одной части аккумуляторной батареи в условиях, отличных от другой, также приведет к снижению общей емкости и увеличению вероятности отказа батареи.Батареи могут непреднамеренно эксплуатироваться в разных режимах либо из-за колебаний температуры, либо из-за отказа батареи в одном ряду батарей, что приводит к неравномерной зарядке и разрядке в цепи.

Установка

Батареи должны устанавливаться в соответствии с действующими стандартами страны, в которой они устанавливаются. В настоящее время существуют австралийские стандарты AS3011 и AS2676 для установки батарей. Существует также проект стандарта для батарей для приложений RAPS, который в конечном итоге станет австралийским стандартом.

Среди других факторов, которые необходимо учитывать при установке аккумуляторной системы, являются вентиляция, необходимая для конкретного типа аккумуляторной батареи, условия заземления, на которых должна быть размещена аккумуляторная батарея, и меры, принятые для обеспечения безопасности тех, кто может иметь доступ к батарейному блоку. Кроме того, при установке блока батарей необходимо следить за тем, чтобы температура батареи находилась в пределах допустимых условий эксплуатации батареи и чтобы температура батарей в большем блоке батарей была такой же.Батареи в очень холодных условиях могут замерзать при низком уровне заряда, поэтому зимой вероятность того, что батарея будет разряжена, будет более низкой. Чтобы предотвратить это, аккумуляторную батарею можно закопать под землю. Аккумуляторы, регулярно подвергающиеся воздействию высоких рабочих температур, также могут иметь сокращенный срок службы.

Батареи потенциально опасны, и пользователи должны знать о трех основных опасностях: Серная кислота в электролите вызывает коррозию. При работе с батареями важна не только защита ног и глаз, но и защитная одежда.

Батареи обладают способностью генерировать большой ток. Если металлический предмет случайно попадает на клеммы батареи, через этот предмет могут протекать большие токи. При работе с батареями следует свести к минимуму присутствие ненужных металлических предметов (например, украшений), а инструменты должны иметь изолированные ручки.

Опасность взрыва из-за выделения газообразного водорода и кислорода. Во время зарядки, особенно при перезарядке, некоторые батареи, включая большинство батарей, используемых в фотоэлектрических системах, могут выделять потенциально взрывоопасную смесь водорода и кислорода.Чтобы снизить риск взрыва, используется вентиляция для предотвращения скопления этих газов, а потенциальные источники воспламенения (т. Е. Цепи, которые могут генерировать искры или дуги) исключаются из корпуса аккумуляторной батареи.

Аккумуляторы вводят компонент периодического обслуживания в фотоэлектрическую систему. Для всех аккумуляторов, включая «необслуживаемые», требуется график технического обслуживания, который должен обеспечивать:

• клеммы аккумулятора не корродированы
• соединения аккумулятора затянуты
• корпус батареи не должен иметь трещин и коррозии.

Залитые батареи требуют дополнительного и более частого обслуживания. Для залитых батарей необходимо регулярно проверять уровень электролита и удельный вес электролита для каждой батареи. Проверка удельного веса аккумулятора с помощью ареометра должна выполняться не менее чем через 15 минут после выравнивания или ускоренного заряда. В аккумуляторы следует добавлять только дистиллированную воду. Водопроводная вода содержит минералы, которые могут повредить электроды аккумулятора.

Свинец в свинцово-кислотной батарее представляет опасность для окружающей среды при неправильной утилизации.Свинцово-кислотные батареи следует утилизировать, чтобы можно было восстановить свинец без ущерба для окружающей среды.

Материалы, из которых изготовлены электроды, сильно влияют на химический состав батареи и, следовательно, влияют на напряжение батареи и ее характеристики зарядки и разрядки. Геометрия электрода определяет внутреннее последовательное сопротивление, а также скорость зарядки и разрядки.

Основными материалами анода и катода в свинцово-кислотной батарее являются свинец и диксодий свинца (PbO2).Свинцовый электрод выполнен в виде губчатого свинца. Губчатый свинец желателен, поскольку он очень пористый, и поэтому площадь поверхности между свинцом и электролитом серной кислоты очень велика. Добавление небольших количеств других элементов в свинцовый электрод для образования сплавов свинца может уменьшить некоторые недостатки, связанные со свинцом. Основными типами используемых электродов являются свинец / сурьма (с использованием нескольких процентов сурьмы), сплавы свинец / кальций и сплавы свинец / сурьма / кальций.

Аккумуляторы из свинцового сплава с сурьмой имеют несколько преимуществ перед электродами из чистого свинца.К этим преимуществам относятся: более низкая стоимость свинца / сурьмы; повышенная прочность свинцово-сурьмянистого электрода; и возможность получить глубокую разрядку в течение короткого периода времени. Однако сплавы свинец / сурьма склонны к сульфатированию, и их не следует оставлять при низком уровне заряда в течение длительных периодов времени. Кроме того, сплавы свинец / сурьма увеличивают выделение газов из аккумулятора во время зарядки, что приводит к значительным потерям воды. Поскольку в эти батареи необходимо добавлять воду, они требуют более серьезного обслуживания.Кроме того, свинцово-сурьмянистые батареи отличаются высокой скоростью разряда и коротким сроком службы. Эти проблемы (xx — проверьте, вызваны ли обе проблемы металлизацией)) вызваны растворением сурьмы с одного электрода и ее осаждением или осаждением на другом электроде. (xx повышенная адгезия PbO2 xx)

Свинцово-кальциевые батареи — это технология со средней стоимостью. Как и сурьма, кальций также добавляет прочности свинцу отрицательного электрода, но, в отличие от сурьмы, добавление кальция снижает выделение газа в батарее, а также снижает скорость саморазряда.Однако свинцово-кальциевые батареи не следует сильно разряжать. Следовательно, эти типы аккумуляторов можно считать «необслуживаемыми», но это только аккумуляторы с малым циклом заряда.

Добавление сурьмы, а также кальция в электроды дает некоторые преимущества как сурьмы, так и свинца, но при более высокой стоимости. Батареи глубокого разряда, подобные этим, также могут иметь длительный срок службы. Кроме того, к электродам могут быть добавлены следовые количества других материалов, чтобы повысить производительность батареи.

Помимо материала, из которого изготовлены электродные пластины, физическая конфигурация электродов также влияет на скорость заряда и разряда и на срок службы. Тонкие пластины обеспечивают более быструю зарядку и разрядку, но они менее прочные и более склонны к отслаиванию материала с пластин. Поскольку высокие токи зарядки или разрядки обычно не являются обязательной характеристикой аккумуляторов для систем возобновляемой энергии, можно использовать более толстые пластины, которые имеют меньшее время зарядки и разрядки, но также имеют более длительный срок службы.

В открытой залитой батарее любой образующийся газ может улетучиваться в атмосферу, вызывая проблемы как с точки зрения безопасности, так и с обслуживанием. Герметичный свинцово-кислотный (SLA), свинцово-кислотный (VRLA) с регулируемым клапаном или рекомбинированный свинцово-кислотный аккумулятор предотвращает потерю воды из электролита, предотвращая или сводя к минимуму утечку газообразного водорода из аккумулятора. В герметичной свинцово-кислотной батарее (SLA) водород не улетучивается в атмосферу, а скорее перемещается или мигрирует к другому электроду, где он рекомбинирует (возможно, с помощью процесса каталитического преобразования) с образованием воды.Эти батареи не являются полностью герметичными, а имеют вентиляционное отверстие для предотвращения повышения давления в батарее. Герметичные батареи требуют строгого контроля заряда, чтобы предотвратить накопление водорода быстрее, чем он может рекомбинировать, но они требуют меньше обслуживания, чем открытые батареи.

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) по концепции аналогичны герметичным свинцово-кислотным (SLA) аккумуляторным батареям, за исключением того, что клапаны должны выделять водород почти полностью.Аккумуляторы SLA или VRLA обычно имеют дополнительные конструктивные особенности, такие как использование гелеобразных электролитов и использование свинцово-кальциевых пластин для сведения к минимуму выделения газообразного водорода.

Несмотря на разнообразие типов батарей и областей применения, особенно важными характеристиками фотоэлектрических систем являются требования к обслуживанию батареи и способность глубоко заряжать батарею при сохранении длительного срока службы. Для обеспечения длительного срока службы при глубоком разряде батареи глубокого разряда могут быть либо открытого типа, с избытком электролитического раствора и толстыми пластинами, либо иммобилизованного электролитического типа.Герметичные гелевые батареи могут быть классифицированы как батареи глубокого разряда, но они обычно выдерживают меньшее количество циклов и меньшие разряды, чем специально разработанные батареи с заливной пластиной или батареи AGM. В аккумуляторах с мелким циклом обычно используются более тонкие пластины, изготовленные из свинцово-кальциевых сплавов, и обычно глубина разряда не превышает 25%.

Батареи для фотоэлектрических или удаленных источников питания (RAPS)

Строгие требования к батареям, используемым в фотоэлектрических системах, побудили нескольких производителей изготавливать батареи, специально разработанные для фотоэлектрических или других удаленных систем питания.В автономных фотоэлектрических системах чаще всего используются батареи свинцово-кислотного типа с глубоким циклом или необслуживаемые батареи с меньшим циклом. Батареи глубокого цикла могут быть батареями с открытым заливом (которые не требуют обслуживания) или батареями AGM с невыполненным электролитом, которые не требуют обслуживания (но которые требуют осторожности при выборе регулятора). Специальные необслуживаемые батареи с малым циклом работы, которые выдерживают нечастую разрядку, также могут использоваться в фотоэлектрических системах, и при условии, что аккумуляторная батарея спроектирована надлежащим образом, никогда не требуется DOD более 25%.Аккумулятор с длительным сроком службы в правильно спроектированной фотоэлектрической системе при правильном обслуживании может прослужить до 15 лет, но использование батарей, которые не рассчитаны на длительный срок службы, или условий в фотоэлектрической системе, или являются частью плохой конструкции системы может привести к выходу из строя аккумуляторного блока всего через несколько лет.

Доступны несколько других типов батарей специального назначения, они описаны ниже.

Пусковые, осветительные батареи зажигания (SLI). Эти аккумуляторы используются в автомобилях и имеют высокую скорость разряда и заряда.Чаще всего используются электродные пластины, упрочненные либо свинцово-сурьмяной в затопленной конфигурации, либо свинцово-кальциевой в герметичной конфигурации. Эти батареи имеют хороший срок службы в условиях малого цикла, но имеют очень низкий срок службы в условиях глубокого цикла. Батареи SLI не следует использовать в фотоэлектрической системе, поскольку их характеристики не оптимизированы для использования в системе возобновляемых источников энергии, поскольку срок службы фотоэлектрической системы очень мал.

Тяговые или тяговые аккумуляторные батареи. Тяговые или двигательные батареи используются для обеспечения электроэнергией небольших транспортных средств, таких как тележки для гольфа.По сравнению с батареями SLI, они обладают большей способностью выдерживать глубокий цикл при сохранении длительного срока службы. Хотя эта особенность делает их более подходящими для фотоэлектрической системы, чем та, которая использует батареи SLI, силовые батареи не должны использоваться в каких-либо фотоэлектрических системах, поскольку их скорость саморазряда очень высока из-за использования свинцово-сурьмяных электродов. Высокая скорость саморазряда фактически приведет к большим потерям мощности в батарее и сделает общую фотоэлектрическую систему неэффективной, если батареи не будут испытывать большой DOD на ежедневной основе.Способность этих аккумуляторов выдерживать глубокую цикличность также намного ниже, чем у настоящих аккумуляторов глубокого цикла. Поэтому эти батареи не подходят для фотоэлектрических систем.

Жилые или морские батареи. Эти батареи обычно представляют собой компромисс между батареями SLI, тяговыми батареями и настоящими батареями глубокого цикла. Хотя они и не рекомендуются, в некоторых небольших фотоэлектрических системах используются двигательные и морские батареи. Срок службы таких батарей будет ограничен в лучшем случае несколькими годами, так что экономия на замене батарей означает, что такие батареи, как правило, не являются долгосрочным рентабельным вариантом.

Стационарные аккумуляторы. Стационарные батареи часто используются для аварийного питания или источников бесперебойного питания. Это батареи мелкого цикла, предназначенные для того, чтобы оставаться почти полностью заряженными в течение большей части своего срока службы с лишь редкими глубокими разрядами. Их можно использовать в фотоэлектрических системах, если размер аккумуляторной батареи не должен опускаться ниже DOD от 10% до 25%.

Батареи глубокого разряда. Батареи глубокого разряда должны обеспечивать срок службы в несколько тысяч циклов при высокой глубине разряда (80% или более).Значительные различия в характеристиках цикла могут наблюдаться с двумя типами батарей глубокого разряда, поэтому следует сравнивать срок службы и степень разряда различных батарей глубокого разряда.

Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов из оксида свинца и свинца, погруженных в раствор слабой серной кислоты. Возможные проблемы со свинцово-кислотными аккумуляторами включают:

Газообразование: выделение водорода и кислорода. Выделение аккумулятора газом приводит к проблемам с безопасностью и потере воды из электролита.Потеря воды увеличивает требования к обслуживанию батареи, поскольку воду необходимо периодически проверять и заменять.

Повреждение электродов. Вывод отрицательного электрода мягкий и легко повреждается, особенно в тех случаях, когда аккумулятор может постоянно или сильно двигаться.

Расслоение электролита. Серная кислота — тяжелая вязкая жидкость. По мере разряда батареи концентрация серной кислоты в электролите снижается, а во время зарядки концентрат серной кислоты увеличивается.Это циклическое изменение концентрации серной кислоты может привести к расслоению электролита, при котором более тяжелая серная кислота остается на дне батареи, а менее концентрированный раствор, вода, остается наверху. Непосредственная близость электродных пластин внутри батареи означает, что при физическом встряхивании серная кислота и вода не смешиваются. Однако контролируемое выделение газа электролита способствует смешиванию воды и серной кислоты, но его необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем безопасности и потери воды.В большинстве свинцово-кислотных аккумуляторов требуется периодическая, но нечастая подача газа в аккумулятор для предотвращения или обращения вспять расслоения электролита в процессе, называемом «ускоренной» зарядкой.

Сульфатирование аккумулятора. При низком уровне заряда на свинцовом электроде могут расти крупные кристаллы сульфата свинца, в отличие от мелкозернистого материала, который обычно образуется на электродах. Сульфат свинца — изоляционный материал.

Разлив серной кислоты. Если серная кислота вытечет из батарейного отсека, это представляет серьезную угрозу безопасности.Желирование или иммобилизация жидкой серной кислоты снижает вероятность разливов серной кислоты.

Зависание АКБ при низком уровне разряда. Если аккумулятор находится на низком уровне разряда после превращения всего электролита в воду, то точка замерзания электролита также падает.

Потеря активного материала электродов. Потеря активного материала электродов может происходить в результате нескольких процессов. Одним из процессов, который может вызвать необратимую потерю емкости, является отслаивание активного материала из-за изменения объема между xxx и сульфатом свинца.Кроме того, xxx. Неправильные условия зарядки и выделение газа могут вызвать отслоение активного материала с электродов, что приведет к необратимой потере емкости.

В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем является наиболее важной для конкретного приложения, соответствующие изменения базовой конфигурации батареи улучшают ее характеристики. В случае использования возобновляемых источников энергии указанные выше проблемы повлияют на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию.Изменения в батарее обычно включают модификацию в одной из трех основных областей:

• изменения состава и геометрии электродов
• изменения в раствор электролита
• модификации корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.

Коррозия состоит из областей набора или восстановления / окисления, в которых обе реакции происходят на одном и том же электроде. Для аккумуляторной системы коррозия приводит к нескольким пагубным последствиям.Один из эффектов заключается в том, что он превращает металлический электрод в оксид металла.

Все химические реакции протекают как в прямом, так и в обратном направлении. Чтобы обратная реакция протекала, реагенты должны набирать достаточно энергии, чтобы преодолеть электрохимическую разницу между реагентами и продуктами, а также перенапряжение. Обычно в аккумуляторных системах вероятность возникновения обратной реакции мала, так как имеется несколько молекул с достаточно большой энергией. Однако некоторые частицы, хотя и маленькие, обладают достаточной энергией.В заряженной батарее существует процесс, с помощью которого батарея может быть разряжена даже при отсутствии нагрузки, подключенной к батарее. Количество разряда аккумулятора при стоянии называется саморазрядом. Саморазряд увеличивается с увеличением температуры, потому что у большей части продуктов будет достаточно энергии для протекания реакции в обратном направлении.

Идеальным набором химических реакций для батареи является тот, в котором существует большой химический потенциал, который высвобождает большое количество электронов, имеет низкое перенапряжение, самопроизвольно протекает только в одном направлении и является единственной химической реакцией, которая может произойти.Однако на практике есть несколько эффектов, которые ухудшают характеристики батареи из-за нежелательных химических реакций, таких как изменение фазы объема реагентов или продуктов, а также физическое движение реагентов и продуктов внутри батареи.

Во время химических реакций многие материалы претерпевают изменение либо в фазе, либо, если они остаются в одной и той же фазе, объем и плотность материала могут быть изменены в результате химической реакции. Наконец, материалы, используемые в батарее, в первую очередь анод и катод, могут изменить свою кристалличность или структуру поверхности, что, в свою очередь, повлияет на реакции в батарее.Многие компоненты в окислительно-восстановительных реакциях претерпевают изменение фазы во время окисления или восстановления. Например, в свинцово-кислотной батарее сульфат-ионы меняются с твердой формы (в виде сульфата свинца) на раствор (в виде серной кислоты). Если сульфат свинца перекристаллизовывается где-нибудь, кроме анода или катода, то этот материал теряется для аккумуляторной системы. Во время зарядки только материалы, соединенные с анодом и катодом, могут участвовать в электронном обмене, и поэтому, если материал не касается анода или катода, он больше не может заряжаться.Образование газовой фазы в батарее также представляет особые проблемы. Прежде всего, газовая фаза обычно имеет больший объем, чем исходные реагенты, что вызывает изменение давления в батарее. Во-вторых, если предполагаемые продукты находятся в газовом переходе, они должны быть ограничены анодом и катодом, иначе они не смогут заряжаться.

Изменение громкости также обычно отрицательно сказывается на работе от батареи.

В стандартной свинцово-кислотной батарее электроды погружены в жидкую серную кислоту.Несколько модификаций электролита используются для улучшения характеристик батареи в одной из нескольких областей. Ключевыми параметрами электролита, которые контролируют производительность батареи, являются объем и концентрация электролита, а также образование «пленочного» электролита.

Изменения объема электролита можно использовать для повышения надежности батареи. Увеличение объема электролита делает батарею менее чувствительной к потерям воды и, следовательно, делает регулярное техническое обслуживание менее критичным.Увеличение объема батареи также увеличит ее вес и снизит удельную энергию батареи.

В батареях с «плененным» электролитом серная кислота иммобилизуется либо путем «гелеобразования» серной кислоты, либо с помощью «абсорбирующего стеклянного мата». Оба имеют меньшее выделение газа по сравнению с затопленными свинцово-кислотными аккумуляторами и, следовательно, часто встречаются в герметичных свинцово-кислотных аккумуляторах, не требующих обслуживания.

Желирование. В «гелеобразной» свинцово-кислотной батарее электролит может быть иммобилизован путем гелеобразования серной кислоты с использованием силикагеля.Загустевший электролит имеет преимущество в том, что снижается газообразование, и, следовательно, батареи не требуют особого обслуживания. Кроме того, расслоение электролита не происходит с гелевыми батареями, и поэтому ускоренная зарядка не требуется, а поскольку электролит загустевает, вероятность просыпания серной кислоты также снижается. Однако для того, чтобы еще больше снизить газообразование, в этих «гелевых» аккумуляторах также обычно используются свинцово-кальциевые пластины, что делает их непригодными для применения в условиях глубокого разряда.Еще один недостаток состоит в том, что условия зарядки гелеобразной свинцово-кислотной батареи необходимо более тщательно контролировать, чтобы предотвратить перезаряд и повреждение батареи.

Абсорбирующее матирование стекла. Вторая технология, которая может быть использована для иммобилизации серной кислоты, — это «абсорбирующий стеклянный мат» или аккумуляторы AGM. В аккумуляторе AGM серная кислота поглощается матом из стекловолокна, который помещается между пластинами электродов. Аккумуляторы AGM обладают многочисленными преимуществами, включая возможность глубокого разряда без ущерба для срока службы, высокую скорость заряда / разряда и расширенный температурный диапазон для работы.