Ареометры для электролита

Измерение плотности жидкости в аккумуляторе — одна из важных стадий тестирования и диагностики батареи. Достаточно провести измерения ареометром, чтобы получить достоверные данные о состоянии электролита. Плотность жидкости важна по многим причинам. Одной из них является возможное прикасание свинцовых пластик друг к другу и их последующее разрешение. Снижается плотность электролита по многим причинам. Первая — это естественное изменение состояния с годами эксплуатации аккумуляторной батареи. Вторая — постоянное доливание дистиллированной воды в банки аккумулятора, что вызывает разжижение электролита, но сохраняет его уровень. Добавлять в банки серную кислоту или готовый электролит с других аккумуляторов не стоит — это только ускорит выход из строя батареи.

 

Если вы заметили серьезные проблемы с автомобильной батареей, воспользуйтесь диагностическими методами, известными с давних времен. Для диагностики вам потребуется ареометр, который измеряет плотность электролита и расскажет о состоянии аккумуляторной батареи.

Ниже в публикации мы рассмотрим, как пользоваться ареометром и как правильно читать данные, которые он предоставляет. Также рассмотрим особенности информации от этого прибора и возможные способы устранения неполадок, которые возникли.

 

Как пользоваться ареометром для измерения плотности жидкости в аккумуляторе?

 

Опустить прибор ареометр прямо в банки аккумулятора не представляется возможным, потому придется откачать немного электролита и проверить его плотность. Помните, что каждая банка аккумулятора работает независимо друг от друга, поэтому измерить плотность жидкости придется для всех присутствующих рабочих пространств. Откачать нужное количество жидкости в специальную колбу для последующего измерения можно с помощью любой трубки, один конец которой можно закрыть пальцем. Последовательность действий в данном случае будет следующей:

 

убедитесь, что трубка не расплавится под влиянием агрессивной среды — кислоты из аккумулятора;

вставьте часть трубки в банку, чтобы жидкость набралась внутрь и осталась на одном уровне во всей банке;

закройте пальцем верхнее отверстие трубки, поднимите набранную жидкость и слейте ее в колбу;

повторите этот процесс необходимое количество раз, чтобы получить нужное количество жидкости;

далее в колбу нужно опустить ареометр, дождаться его выравнивания и посмотреть на цифру, которая находится на линии поверхности жидкости;

эта цифра и будет означать плотность электролита в вашем аккумуляторе, которую вы ищете;

далее следует проделать эту процедуру со всеми банками аккумулятора, чтобы получить достоверную картину состояния батареи.

 

 

Будьте осторожны, выполняя эту процедуру, ведь вам придется работать с агрессивной кислотой, которая не должна попадать на участки кожу, в глаза или рот человека. Если даже небольшая частица попадет на вас, неприятные последствия вам гарантированы. Рекомендуем обезопасить себя качественными перчатками, устойчивыми против кислоты, а также хорошей колбой, которая не расплавится от воздействия агрессивных веществ. С помощью ареометра вы только получите определенные данные о состоянии вашего аккумулятора, а вот правильно интерпретировать и использовать их — это непростая задача, которая требует специализированных знаний.

 

Уровень и плотность электролита — два важных фактора хорошей работы батареи

 

Автомобильный аккумулятор работает без перебоев и проблем, если плотность электролита при +25 градусах по Цельсию равна 1.28 г/см3. Это значение имеют все новые батареи, которые не работали на автомобилях и обладают заводской сертификацией.

Если же плотность в одной из банок ниже, можно предположить, что в этой части аккумулятора произошло короткое замыкание, свинцовые пластины прикоснулись друг к другу, что вызвало поломку аккумуляторной батареи. Если плотность жидкости ниже нормы во всем аккумуляторе, это свидетельствует о таких  возможных проблемах:

 

батарея глубоко разряжена, она не может дальше выполнять свои функции в полноценном режиме;

аккумулятор прошел через стадию сульфитации, получил определенные проблемы в химической реакции;

батарея прошла через чрезмерный износ при отказе генератора и работе двигателя только на аккумуляторе;

АКБ просто устарела и нуждается в замене по причине слишком высокого возрасте и большого износа;

автомобильный аккумулятор был произведен изготовителем, который не проверяет качество продукции;

перед вами не заводской аккумулятор, а подделка, которая не предоставляет особой надежности.

 

 

Любые проблемы можно решить, а самым популярным решением задачи слишком малой плотности электролита является зарядка аккумулятора. Если получится повысить плотность путем зарядки, значит АКБ еще сможет определенное время послужить. После зарядки несколько снижается уровень электролита в банках, потому может понадобится доливка дистиллированной водой после выполнения нескольких этапов заряда. Низкий уровень электролита вызывает прикосновение свинцовых элементов и значительное увеличение риска выхода из строя всей аккумуляторной батареи. Потому следите за уровнем жидкости в банках, если ваш аккумулятор позволяет производить обслуживание.

 

Когда стоит поменять батарею и не выполнять ее ремонт и попытки зарядки?

 

Сегодня популярным трендом среди производителей аккумуляторных батарей является изготовление АКБ, которые невозможно обслужить. Речь идет даже о сложности зарядки аккумулятора, не говоря о проблемах с измерением плотности внутренней среды. Такие батареи не обладают отверстиями для изучения внутренней части аккумулятора. Зачастую это не позволяет получить необходимые условия для обнаружения проблем батареи, что вызывает необходимость менять аккумулятор на новый. Конечно, для производителя это наиболее выгодный вариант. Замена автомобильной батареи обязательно в таких случаях:

 

разрядился гелевый аккумулятор — такие виды батарей никак не обслуживаются и не заряжаются;

произошел полный глубокий разряд из-за отказа генератора, аккумулятор перестал брать заряд при подключении устройства;

жидкость в банках аккумулятора выглядит мутной — посыпались свинцовые пластины, которые невозможно восстановить;

уровень электролита начал активно и постоянно падать, что вызывает отказ батареи в нормальной работе;

обслуживание аккумулятора невозможно по причине отсутствия пробок для отвинчивания верхних частей банок;

аккумулятор разгерметизировался, электролит начал вытекать из него прямо в моторный отсек.

 

 

Не допускайте вытекания электролита внутри подкапотного пространства, ведь это может вызвать возгорание проводки или автомобильной резины. Будьте осторожны с любыми проявлениями взаимодействия с кислотой, поскольку во многих АКБ залита невероятно гремучая смесь кислот, которая точно не сделает вашу кожу мягкой и шелковистой. Пользуясь ареометром и другими средствами проверки автомобильной батареи, стоит помнить о возможных проблемах и неполадках, которые нельзя исправить. Потому в любом случае следует готовиться к покупке нового аккумулятора, как только старый начал показывать характер. Смотрите видео с рекомендациями по замеру плотности электролита в аккумуляторе:

 

Подводим итоги

 

Качественные аккумуляторы способны предоставить до 8-9 лет службы без проблем и перебоев. Тем не менее, нужно обращать внимание на особенности работы батареи, заряжать ее при необходимости и проводить обслуживание электролита и внутреннего пространства АКБ. Как только вы начнете следить за всеми этими особенностями, вы сможете защитить батарею от непредвиденных проблем с изменением состояния жидкости и прочими проблемами.

 

Купив качественную аккумуляторную батарею для автомобиля, вы получите отличную работу оборудования и сможете без лишних сложностей пользоваться аккумулятором очень долгое время. Но если вы заметили смертельную неисправность в АКБ вашего автомобиля, следует срочно проехать в специализированный магазин и приобрести новую батарею. Только так можно обезопасить себя от несвоевременного выхода из строя источника питания. А вы когда-нибудь замеряли плотность электролита в аккумуляторе вашего автомобиля?

Каталог аксессуаров Ареометры для электролита »

Как замерить плотность электролита в аккумуляторе

Устройство аккумулятора

В целом описать устройство аккумулятора можно следующим образом:

• Корпус из инертного пластика, устойчивого к агрессивным воздействиям электролита.
• Внутри корпуса располагается некоторое количество герметичных модулей, называемых банками, обычно их шесть, соединенных между собой плюсовой и минусовой шинами. По своей сути, каждая банка — это небольшой аккумулятор, а АКБ их блок, собирающий и выдающий их общее напряжение.
• В каждой банке находятся пакеты, которые состоят из последовательно отделенных диэлектрическими разделителями катода и анода, обычно из свинцово-кальциевого сплава, которые залиты электролитом.
• На крышке находятся газоотводное отверстие, ручки для переноски, клеммы. В случае обслуживаемого аккумулятора заливные отверстия, закрытые пробками. Необслуживаемого — только глазок индикатора уровня электролита.

Зачем измерять плотность электролита в АКБ?

Некоторые автолюбители не понимают важности поддержания оптимальной плотности электролита внутри аккумулятора. Сделать это можно только при проведении её замеров с использованием различных приборов. Все дело в том, что при изменившейся плотности, а она зависит от соотношения серной кислоты и дистиллированной воды (35% и 65%), начинаются процессы, которые могут вызвать разрушение составляющих аккумулятора или нарушения в его работе.

Если значения повышены, то это говорит об избытке кислоты, которая активно воздействует на пластины вплоть до полного их разрушения. При низкой плотности, количество кислоты снижено и из-за этого АКБ не сможет набрать свою полную емкость.

!Важно При длительном использовании разряженной АКБ зачастую происходит сульфитация пластин. Решить это проблему восстановлением плотности невозможно и придется отправлять аккумулятор на восстановление.

Таким образом, проводя измерение плотности электролита, выявляют возникшие проблемы и препятствуют выходу аккумулятора из строя.

Какие значения плотности электролита считают нормой?

Прежде чем приступать к замерам плотности электролита необходимо знать ее нормальное значение для полноценного функционирования аккумулятора. При изготовлении АКБ на заводах их заполняют электролитом со средней плотностью 1,26-1,27 г/см3. В целом этого достаточно для начала его эксплуатации. Но следует учитывать, что со временем этот показатель меняется и его приходится возвращать к оптимальным значениям. Основным фактором, определяющим величину плотности электролита, являются температурные условия эксплуатации автомобиля. Если это регионы с холодным макроклиматом, то она должна составлять 1,27–1,29 г/см3, если речь идет о средней полосе, то значение снижается до 1,25 – 1,27 г/см3, в теплых регионах 1,23 – 1,25 г/см3. Четко прослеживается закономерность, что чем ниже температура, при которой работает аккумулятор, тем выше необходимая для его нормальной работы плотность электролита.

!Справка При изготовлении состава для заливки рекомендуют отталкиваться от нижних значений допустимого диапазона. Также учитывают, что есть натриевые и калиевые электролиты и они используются в разных пропорциях.

Проверка плотности электролита – приборы и их действие

Перед тем как проверить концентрацию, необходимо убедится в том, что уровень раствора соответствует необходимому. Делается это так:
Берут специальную стеклянную трубку (пипетку), опускают ее в аккумуляторную банку до упора и закрывают верхнее отверстие трубки пальцем. Трубку вынимают и замеряют высоту находящейся в ней жидкости. Она должна колебаться в пределах 10 — 15 см. Проводят это измерение для каждой банки. В случае если количество жидкости не совпадает с оптимальными значениями, электролит либо убирают, либо добавляют. После чего можно приступать непосредственно к измерению концентрации. Для этого необходимо соблюдать несколько простых правил:

• замеры проводят для каждой банки;
• крышка аккумулятора и пробки должны быть очищены от любых загрязнений;
• для получения максимально корректных результатов АКБ должна быть заряжена.
• непосредственно перед измерением аккумулятор выдерживают в комнатной температуре при 20 — 30 градусах.

Для измерения концентрации используют ареометр или, как его еще называют, денсиметр. Состоящий из:

• наконечника, который опускают в банки для забора жидкости;
• колбы, в которой будет находится ареометр;
• резиновой груши;
• ареометра.

Итак, сам процесс измерения. Наконечник ареометра протирают и погружают в открытое заливное отверстие. Используя грушу, набирают в колбу некоторое количество раствора кислоты. Для определения значения плотности денсиметр держат на уровне глаз, при этом сам ареометр должен быть в состоянии покоя и свободно плавать в растворе, не соприкасаясь ни с одной из стенок колбы. Как только эти условия будут достигнуты, отмечают число со шкалы ареометра, определяемое по уровню жидкости.

В том случае, если нет возможности использовать ареометр, проверку проводят используя вольтметр автотестера. Его подключают к клеммам батареи и измеряют напряжение. В норме оно должно колебаться в пределах 11,9 — 12,5 вольт. После этого заводят двигатель и набирают 2500 оборотов. По достижении этой отметки напряжение должно быть в пределах 13,9 — 14,4 вольта. Если значения соответствуют рекомендуемым, то и значение плотности должно быть в норме.

Как повысить плотность рабочего электролита 

В том случае, если в результате измерений было выяснено, что концентрация кислоты ниже требуемой, возникает необходимость в её повышении. Для это есть несколько способов:

• перезарядка аккумулятора;
• полная замена раствора электролита на новый;
• добавление более концентрированного раствора;
• добавление кислоты.

Для работы могут понадобится: мерная емкость, груша, паяльник, дрель. Весь инструментарий должен быть вымыт и высушен. Также нужно держать под рукой дистиллированную воду и электролит.

Если после набора оборотов вольтаж не изменился как описано выше, то начинать стоит с попытки перезарядить аккумулятор. 10 часов батарею заряжают с силой тока в 10 раз меньше чем его емкость. После этого её понижают вдвое и продолжают заряжать еще 2 часа.

В случае если изначальное напряжение после набора оборотов будет выше 14,4 вольта, то в АКБ заливается вода и её ставят на зарядку.

В случае если аккумулятор все равно быстро разряжается, то приходит время полной замены раствора. Чтобы это сделать, нужно выкачать из каждой банки максимально возможное количество жидкости, а её остаток аккуратно слить. Для этого все отверстия устройства в корпусе полностью герметично закрывают. Затем его кладут на бок и сверлят отверстия для слива для каждой банки. После чего жидкость из них сливают. 

!Важно Категорически запрещено устанавливать АКБ на крышку. В противном случае может произойти короткое замыкание. И это приведет к осыпанию поверхностей пластин. После того как старый электролит будет удален, внутренности батареи тщательно промывают дистиллятом. Затем паяльником запаивают просверленные отверстия, до полной герметичности и заливают новый раствор через предназначенные для этого отверстия.

В целом, повысить или понизить плотность для каждой отдельно взятой банки можно доливая раствор электролита высокой концентрации или дистиллированной воды.

Если плотность выше чем 1,18 г/см3, то добавляют концентрированный раствор. Из банки выбирают столько жидкости, сколько возможно и заменяют половину на концентрат. Его плотность должна быть выше, чем та, которая нужна для нормальной работы. Получившийся раствор заливают обратно и аккуратно перебалтывают для перемешивания. Через небольшой промежуток времени проводят проверку. Зачастую с первого раза не получается достичь необходимых значений. Поэтому процедуру повторяют, но подменяют только четвертую часть исходной жидкости. До тех пор, пока результат не будет достигнут действия повторяют с каждым разом уменьшая объем подмены в 2 раза. Если получится концентрация выше оптимальной, то просто разбавляют очищенной водой.

Если же измерения показали значения ниже 1,18 г/см3, то используют кислоту. Проводят те же действия, что и при разбавлении концентратом, но подменяют меньшую часть, чтобы не превысить норму уже в первом цикле.

При приготовлении растворов кислота вливается в воду, в противном случае высок риск разбрызгивания концентрата. Все работы проводятся в рабочей робе с защищенными руками и глазами.

Что делать если аккумулятор необслуживаемый

На таком типе аккумуляторов отсутствуют пробки для залива жидкости и, соответственно, доступ к банкам, поэтому проверить плотность электролита можно только одним способом. Для это выкручивают находящийся на крышке глазок индикатора электролита и через отверстие для его крепления проводят замеры. Нужно помнить, что полученные показатели будут точными только для одной банки, так сказать эмпирически усредненными для всего устройства. Самостоятельно их повысить не представляется возможным из-за конструктивных особенностей аккумулятора.

Можно подытожить, что проверка плотности аккумулятора — это необходимые сервисные действия для его нормальной работы и длительности сохранения заряда. Если отказываться это делать, то вполне возможно, что вместо несложных придется приобретать новый аккумулятор взамен ставшего непригодным к эксплуатации.

О чем расскажет ареометр

10.05.2018

Описание ареометра

Ареометр состоит из стеклянной (пластиковой) трубки, внутрь которой помещен герметичный стеклянный поплавок. Поплавок имеет шкалу по уровню погружения в жидкость которой можно снимать показания. Нижняя часть поплавка заполнена металлическими шариками, количество шариков позволяет довольно точно откалибровать прибор при его производстве.

Нижний конец трубки ареометра снабжен гибким носиком для удобства использования. В верхней части трубки установлена пластичная помпа «груша». Общий вид ареометра соответствует большой пипетке.

Измерение плотности электролита

Для того чтобы измерить плотность электролита в аккумуляторе, необходимо для начала получить доступ к его содержимому, а именно к электролиту внутри. Большинство АКБ имеют отвинчивающиеся пробки, по одной для каждой банки аккумулятора. Возможно эти пробки скрываются под защитной пластиковой пластиной, в таком случае ее необходимо снять.

    

Есть также необслуживаемые АКБ, пробки в которых запаяны на заводе изготовителе. В таких аккумуляторах не получиться измерить емкость электролита, не повредив аккумулятор. Так что перед покупкой ареометра первое что необходимо сделать, это убедиться в том, что аккумулятор обслуживаемый и имеет возможность демонтажа пробок электролита.

После того, как все пробки сняты можно переходить к измерению плотности. Следует отметить, что для наиболее точного измерения необходимо чтобы до момента измерения аккумулятор находился в состоянии «покоя» при комнатной температуре, то есть его не разряжали и не заряжали в течении 12 часов.

    

Вооружившись ареометром поочередно производим измерения в банках. Так же как пипеткой набирают лекарства, набираем раствор электролита из банки в ареометр до тех пор, пока внутренний поплавок ареометра не окажется на плаву. Отметка на поплавке, на границе с жидкостью и воздухом будет являться измеренным значением плотности электролита в конкретной банке.
Полученное значение можно сравнить с таблицей:

Для еще более точной диагностики рекомендуется производить совместные измерения напряжения на клеммах АКБ при помощи мультиметра или вольтметра.

В случае если плотность слишком большая, необходимо добавить дистиллированную воду. Если же плотность низкая, нужно добавить кислоту.

Ареометр, это довольно простой и поэтому дешевый инструмент который можно найти в арсенале практически у любого автолюбителя.

Ареометр АР-02 НПП Орион сделан из стекла, для большей долговечности и химической стойкости при контакте с кислотой.

Измеритель плотности электролита DH-10C, ATAGO

Новая страница 3

 

Измеритель плотности электролита DH-10C. Это уникальный прибор создан для быстрого и точного измерения плотности электролита в аккумуляторной батарее. Сам прибор является электронным рефрактометром, то есть принцип действия основан на измерении коэффициента преломления образца. Встроенный алгоритм пересчета коэффициента преломления в  значение плотности разбавленной серной кислоты (электролита для аккумулятора).  Методика проведения измерения: Пробоотборная трубка DH-10С опускается в банку аккумулятора, при помощи встроенной груши засасываем испытуемый электролит. После нажатия клавиши Start, происходит измерение образца и корректировка по температуре при помощи встроенной функции автоматической температурной компенсации. На экран выводится значение плотности серной кислоты — электролита. Таким образом, 24-х баночный аккумулятор можно измерить за считанные минуты. DH-10C о очень простой и безопасный в эксплуатации прибор.

Технические характеристики:

Диапазон измерений	Удельная масса электролита: 1.000…….1.3000
Точность измерения	±0.002 (10 до 30 °C) ±0.003 (0 ….. -10°C или 30…… 40 °C) ±0.005 (-10…..0°C или 40…..50 °C)
Окружающая температура	5…… 40°C
Разрешение	0.001
Температурная компенсация	-10. …..50°C
Размеры и вес	7 × 4× 21см, 235 грамм

 

Полезная информация:

Активные элементы аккумулятора, принимающие участие в работе:
— оксид свинца темно-коричневого цвета на положительном электроде.
— свинец серого цвета на отрицательном электроде, имеющий губчатую структуру.
— водный раствор серной кислоты плотностью 1,27 г/см3 — электролит аккумулятора.
В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца имеющий белый цвет. При этом плотность электролита падает до 1,10-1,14 г/см3. При разряде аккумулятора генерируется ток за счет осаждения SO4 на пластинах, в связи с чем снижается концентрация электролита и постепенно повышается внутреннее сопротивление. При полном разряде практически вся активная масса превращается в сернокислый свинец (сульфат свинца), который имеет свойство постепенно кристаллизоваться и терять способность к электрохимическим преобразованиям, после чего батарею практически невозможно восстановить. Этот процесс называется «сульфатацией». Поэтому долгое пребывание в состоянии разрядки губительно для аккумулятора. Чтобы избежать «сульфатации» необходимо как можно быстрее произвести зарядку разряженной батареи.

 

DH-10C. Скачать .pdf

Как проверить и какая должна быть

Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

Что такое плотность электролита

Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.

Чем можно померить плотность электролита

Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
5. Производятся несложные арифметические вычисления:
   • Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
   • Получившееся значение делится на 10.

В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.

Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.

Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.

Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

Какая должна быть плотность электролита зимой

Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.

При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.

Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

Плотность электролита (г/см3)	Степень заряженности (%)	Замерзание электролита (С)
1,27	100	-60
1,26	94	-55
1,25	87,5	-50
1,24	81	-46
1,23	75	-42
1,22	69	-37
1,21	62,5	-32
1,2	56	-27
1,19	50	-24
1,18	44	-18
1,17	37,5	-16
1,16	31	-14
1,15	25	-13
1,14	19	-11
1,13	12,56	-9
1,12	6	-8
1,11	0,0	-7

Какая должна быть плотность электролита летом

Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.

Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы.

Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

Как проверить плотность аккумулятора

Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:

1. Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
2. Узкая часть вводится в банку.
3. Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.

Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.

Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.

Для умельцев такая особенность конструкции не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы.

Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба.

Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

Есть другой популярные метод. С краю, в крышке просверливают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.

Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.

Внимание! При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

Как поднять плотность в аккумуляторе

Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках.

Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

1. Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
2. В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.

Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.

Как понизить плотность АКБ

Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.

Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.

Остались вопросы по плотности электролита или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.

Плотность электролита в аккумуляторе — зимой и летом: таблица

Большая часть аккумуляторных батарей, которые продаются в России, относится к полуобслуживаемым. Это означает, что владелец может откручивать пробки, проверять уровень и плотность электролита и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Все кислотные АКБ, когда только поступают в продажу, заряжены, как правило, на 80 процентов. При покупке следите за тем, чтобы продавец выполнил предпродажную проверку, одним из пунктов которой является проверка плотности электролита в каждой из банок.

В сегодняшней статье на нашем портале Vodi.su мы рассмотрим понятие плотности электролита: что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.

В кислотных АКБ в качестве электролита применяется раствор h3SO4, то есть серной кислоты. Плотность напрямую связана с процентным содержанием раствора — чем больше серы, тем она выше. Еще один немаловажный фактор — температура самого электролита и окружающего воздуха. Зимой плотность должна быть выше, чем летом. Если же она упадет до критической отметки, то электролит попросту замерзнет со всеми вытекающими последствиями.

Измеряется данный показатель в граммах на сантиметр кубический — г/см3. Измеряют ее при помощи простого прибора ареометра, который собой представляет стеклянную колбу с грушей на конце и поплавком со шкалой в середине. При покупке нового АКБ продавец обязан измерить плотность, она должна составлять, в зависимости от географической и климатической зоны, 1,20-1,28 г/см3. Допускается разница по банкам не более 0,01 г/см3. Если же разница больше, это свидетельствует о возможном коротком замыкании в одной из ячеек. Если же плотность одинаково низкая во всех банках, это говорит как о полном разряде батареи, так и о сульфатации пластин.

Помимо измерения плотности продавец должен также проверить, как аккумулятор держит нагрузку. Для этого применяют нагрузочную вилку. В идеале напряжение должно падать с 12 до девяти Вольт и держаться на этой отметке некоторое время. Если же оно падает быстрее, а электролит в одной из банок кипит и выделяет пар, значит от покупки этой АКБ следует отказаться.

Плотность в зимний и летний период

Более детально данный параметр для вашей конкретной модели АКБ нужно изучить в гарантийном талоне. Созданы специальные таблицы для различных температур, при которых электролит может замерзнуть. Так, при плотности 1,09 г/см3 замерзание происходит при -7°С. Для условий севера плотность должна превышать 1,28-1,29 г/см3, ведь при таком показателе температура его замерзания составляет -66°С.

Плотность обычно указывают для температуры воздуха +25°С. Она должна составлять для полностью заряженной батареи:

• 1,29 г/см3 — для температур в пределах от -30 до -50°С;
• 1,28 — при -15-30°С;
• 1,27 — при -4-15°С;
• 1,24-1,26 — при более высоких температурах.

Таким образом, если вы эксплуатируете автомобиль в летний период в географических широтах Москвы или Санкт-Петербурга, плотность может быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой же, когда температуры опускаются ниже -20-30°С, плотность повышается до 1,28 г/см3.

Обратите внимание, что “повышать” ее искусственно никак не нужно. Вы попросту продолжаете пользоваться своим автомобилем в обычном режиме. А вот если АКБ быстро разряжается, имеется смысл провести диагностику и при необходимости поставить на зарядку. В случае же, если машина долго стоит на морозе без работы, АКБ лучше снять и унести в теплое место, иначе он от длительного простоя попросту разрядится, а электролит начнет кристаллизоваться.

Практические советы по эксплуатации АКБ

Самое основное правило, которое следует запомнить, — в батарею ни в коем случае нельзя заливать серную кислоту. Повышать плотность таким образом вредно, так как при повышении активизируются химические процессы, а именно сульфатации и коррозии, и уже через год пластины станут полностью ржавыми.

Регулярно проверяйте уровень электролита и при его падении доливайте дистиллированную воду. Затем АКБ нужно либо поставить на зарядку, чтобы кислота смешалась с водой, либо зарядить АКБ от генератора во время длительной поездки.

Если машину ставите «на прикол», то есть некоторое время не используете ее, то, даже если среднесуточные температуры опускаются ниже нуля, нужно позаботиться о том, чтобы АКБ был полностью заряжен. Это минимизирует риск замерзания электролита и разрушения свинцовых пластин.

При падении плотности электролита увеличивается его сопротивление, из-за чего, собственно, и затруднен запуск двигателя. Поэтому прежде, чем завести мотор, прогрейте электролит, включив на некоторое время фары или другое электрооборудование. Не забывайте также проверять состояние клемм и очищать их. Из-за плохого контакта пускового тока недостаточно для создания нужного крутящего момента.

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы	Относительная емкость, %
0,1	37
1,3	48
0,7	53
1,9	76
4,2	84
9,2	92
20	100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

• Прибор позволяет измерять следующие параметры:

• Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

• Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

• Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

• Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).

 

 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.
 

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.
 

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ	Преимущества	Недостатки
Подкл ючение нагрузки	Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования	Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры	Портативность устройств Простота использования Быстрое проведение измерений, особенно многократных Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов	Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд	Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ	Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ	Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита	Способ применяется только для обслуживаемых батарей

 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

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 выполнить 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 сотрите пролившийся электролит.
8. Исправьте показания до 80 ° F:
   1. Добавить 0,004 к показаниям 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. Проверить и записать 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 получения 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
		6В	8В	12 В	24 В	36V	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

измерение удельного веса: Техническая поддержка

Удельный вес:

Самый точный и прямой способ проверить состояние заряда аккумуляторного элемента — это определить удельный вес электролита аккумулятора. Чем выше удельный вес электролита, тем выше степень его заряда. Лучший способ по-настоящему контролировать вашу систему в течение всего срока ее службы — это регулярно снимать и записывать показания удельного веса.

К сожалению, ареометры не просты в использовании.Тестирование может занять много времени, возможны ошибки, и необходимо учитывать безопасность. По этим причинам мы представляем этот бюллетень.

Типы ареометров

Ареометры бывают разных размеров и форм. Мы рекомендуем ареометр с поплавком, помещенный в стеклянный сосуд с резиновой грушей, чтобы втягивать кислоту в трубку. Держитесь подальше от плавающих цветных шариков, поскольку дополнительная погрешность приводит к очень субъективному тестированию. Ареометр должен показывать числовые значения непосредственно с прибора.Хороший ареометр имеет точность +/- 0,005 балла, поэтому 1,265 может показывать от 1,260–1,270. Точность прибора должна быть известна.

Проверка калибровки

Как и в случае со всем измерительным оборудованием, делать выводы из результатов не стоит усилий, если оборудование не откалибровано.

Правильный способ проверить калибровку ареометра — это проверить его по известному эталонному устройству, которое имеет точность до еще одного десятичного знака.Эти ареометры бывают; однако очень дорогое (100–150 долларов США) и легко ломается.

Самый простой и дешевый способ при наличии оборудования — отмерить объем кислоты и взвесить ее. Маленький градуированный цилиндр и электронные весы подойдут идеально. Затем удельный вес рассчитывается следующим образом:

SG = Масса (г) / Объем (мл)

Метрические единицы должны использоваться для преобразования в шкалу удельного веса на основе воды. Ареометр калибруют, если он соответствует образцу в пределах производственного допуска.

Метод использования

Точные процедуры зависят от прибора и являются общей процедурой и предполагают наличие ареометра со стеклянным поплавком и корпусом.

1. Наденьте защитные очки и резиновые перчатки.
2. Рекомендуется отключать аккумулятор, особенно при высокой скорости заряда / разряда.
3. Снимите вентиляционную крышку. Осторожно вставьте ареометр в ячейку, не давя на верхнюю часть пластин.
4. Осторожно втяните жидкость в ареометр и избегайте «ударов» ареометра.Будьте осторожны, чтобы поплавок не был залит (слишком много жидкости) и не прилипал к стенкам стеклянной трубки.
5. Получите показания, глядя прямо на поплавок.
6. Повторите шаги 3-5, чтобы подтвердить показания.
7. ЗАПИШИТЕ номер ячейки и результат.
8. Если очень тепло или очень холодно, скорректируйте удельный вес для температуры. Если температура окружающей среды достаточно стабильна и при вводе батарей в эксплуатацию принимается исходная плотность, коррекция температуры не так критична и необходима только в случае возникновения проблем.Убедитесь, что электролит не горячий, если его только что вынули из эксплуатации. Дайте ему достичь комнатной температуры.

Простая процедура — пронумеровать ячейки, начиная с положительной ячейки и переходить от ячейки к ячейке в направлении отрицательного вывода. Если это часть программы профилактического обслуживания, полезно пронумеровать батареи.

Температурная поправка

Удельный вес кислоты зависит от температуры. Если температура очень низкая или очень высокая, это может привести к неправильным показаниям.Чтобы внести поправку на температуру, используйте следующие уравнения: или при температуре ниже 70ºF вычтите точки (0,003 на 10ºF), а при температуре выше 70ºF добавьте точки.

Это действительно для 0-130ºF или -17,8- 54,4ºC

Ниже показано приблизительное состояние заряда при различных удельных весах при 77ºF / 25ºC.

Заряженный	Удельный вес
100%	1.255-1,275
75%	1,215-1,235
50%	1,180-1.200
25%
0%	1,110-1,130

Ареометры в лучшем случае имеют точность +/- 0,005 балла. Напряжение можно использовать для оценки степени заряда, однако следует соблюдать осторожность при интерпретации показаний напряжения.

Как использовать ареометр для измерения удельного веса

Вы можете измерить удельный вес с помощью ареометра, если вы залиты свинцово-кислотные батареи, у которых наверху крышки вы можете удалить, чтобы добраться до жидкости (электролита) внутри. Затем найдите удельный вес в следующей таблице, чтобы найти Глубина разряда (DOD) аккумуляторной батареи, которую вы взяли электролит от. Если у вас запаянные батареи то там нет съемных колпачков, и вы не можете этого сделать.

DOD	аккумулятор 2 В	аккумулятор 12 вольт	Аккумулятор 24 В	аккумулятор 48 вольт	удельный вес
0%	2,10	12,70	25,40	50,80	1,265
10%	2,09	12,58	25.16	50,32	1,249
20%	2,08	12,46	24,92	49,84	1,233
30%	2,06	12,36	24,72	49,44	1,218
40%	2,05	12,28	24.56	49,12	1,204
50%	2,03	12.20	24,40	48,80	1,190
60%	2,02	12,12	24,24	48,48	1,176
Выпущено	1,75	11,90	23.80	47,60	1,120

Электролит содержит смесь серной кислоты и дистиллированной воды.

Предупреждение: эти батареи содержат серную кислота. Всегда надевайте защитные очки и резиновые или ПВХ перчатки при работе с их.

Показания не будут точными, если вы только что добавили воды. Подожди пока перед тестированием, чтобы новая вода успела смешаться с имеющийся электролит.

Каждая батарея состоит из одной или нескольких ячеек. На фото ниже есть три клетки. Чтобы получить доступ к электролиту, просто удалите колпачок, обычно откручивая его. Убедитесь, что вы не уронили что-нибудь в камеру.

Ячейки аккумулятора.

Крышка снята.

Самый лучший, самый простой в использовании и доступный по цене тип ареометра — это тот, который представляет собой герметичный цилиндр с грушей на одном конце и маленькая гибкая трубка на другом конце (см. схему ниже.) Внутри есть поплавок, что-то похожее на то, что вы видели бы в ртути термометр. Убедитесь, что у вас есть тот, который сообщает вам значения для удельный вес, и на нем не только цвета. Следующие диаграмма показывает, как его использовать.

Использование поплавкового ареометра.

Если на поплавке ареометра есть числовые значения для конкретных гравитации, запишите значение и аккумулятор, который вы хотите измеряется.Если значений нет, зеленый цвет означает, что аккумулятор заряжен, белый цвет означает, что он нуждается в зарядке, а красный означает, что он сильно разряжен и нуждается в зарядке, но это очень приблизительные показатели. Желательно иметь фактические значения. так как вы можете сравнивать значения для разных ячеек и лучше контролировать здоровье каждой клетки.

Температурные поправочные коэффициенты

Удельный вес будет варьироваться в зависимости от температуры внутри батареи.В инструкции к вашим батареям вы узнаете, какое исправление применять. Например, так написано в мануале Surrette / Rolls. для температур в диапазоне от 0 до 130 ° F или от -17,8 до 54,4 ° C. Используйте приведенные ниже уравнения или для температур ниже 70 ° F (21 ° C). отнимите 0,03 на каждые 10 ° F (5 ° C) температуры ниже 70 ° F, а для температур выше 70 ° F добавьте 0,03 для каждые 10 ° F выше 70 ° F.

• Поправочный коэффициент (по Фаренгейту) = (0,331 x Температура_батареи_в_F — 23) / 100
• Поправочный коэффициент (по Цельсию) = (0.595 x Температура_батареи_в_C — 12,5) / 100

Многие инверторы или контроллеры заряда имеют температуру батареи датчик, который вы прикрепляете к батарейному блоку где-нибудь, чтобы контролировать температура. Обычно у них есть ЖК-дисплей, который можно запросить. выясни это. Направляя инфракрасный термометр сбоку от одна из батарей в середине вашего батарейного блока также будет дать температуру.

Ареометр с круговой шкалой для измерения удельного веса

Ниже представлен ареометр другого типа с циферблатом вместо поплавка.Это немного менее надежно, потому что циферблат может немного заедать, когда превращение.

Циферблатный ареометр.

Крупный план циферблата.

Отсос электролита в ареометр.

Чтение циферблата.

Мониторинг состояния заряда батареи (SOC)

Мониторинг состояния заряда батареи (SOC), вероятно, является самой важной задачей, которую нужно выполнять с солнечной системой.К сожалению, это трудно оценить с высокой степенью точности, особенно для новичков. Существует три основных метода определения SOC аккумулятора.

Напряжение	SOC
12,57	100%
12,36	80%
12,15	60%												20%

1.Напряжение: напряжение необходимо измерять, когда батарея находится в состоянии покоя. Это означает, что батарея не заряжается и нагрузка не выходит. В идеале батарея должна находиться в состоянии покоя в течение 20-30 минут перед измерением напряжения. Приблизительные значения для 12-вольтовой батареи:

Как видите, диапазон напряжений довольно узок, поэтому для измерения этих значений вам понадобится неплохой цифровой мультиметр.

2. Удельный вес: вы можете использовать ареометр для измерения плотности электролита, чтобы дать вам представление о SOC.Это также подвержено интерпретации и оценке. Когда батарея разряжается, электролит становится светлее. Когда вы заряжаете аккумулятор, этот более легкий электролит будет плавать сверху и давать очень пессимистичные показания. Это называется расслоением электролита и преодолевается только тогда, когда электролит снова перемешивается под действием пузырьков хорошего заряда. Добавление в аккумулятор дистиллированной воды также повлияет на показания. Также есть проблемы с чтением ареометров и качеством ареометров.Грязный ареометр может загрязнить аккумулятор. Чтобы получить точные показания, вам необходимо откорректировать значения температурной компенсации. Различные производители аккумуляторов могут использовать в своих аккумуляторах кислоты разной концентрации. Итак, в заключение, оценка SOC батареи по показаниям ареометра также сопряжена с множеством трудностей и неточностей.

Plasmatronics PL регулятор: последний метод включал мониторинг ампер-часов на входе и выходе из вашей батареи. Цитата из руководства по плазматронике:

SOC (State of Charge) следует читать как процентную оценку того, насколько полная батарея.

Оценка основана на счетчике баланса ампер-часов. Этот счетчик поддерживает текущий баланс ампер-часов в ампер-часах по сравнению с выходными. Дисплей SOC показывает этот баланс в процентах от емкости батареи. Обратите внимание, что размер батареи должен быть введен установщиком с настройкой BCAP (емкость батареи), прежде чем SOC станет значимым.

Со временем счетчик баланса в ампер-часах будет отклоняться от реального состояния заряда батареи. Для перенастройки счетчика PL делает две поправки:

1.Когда состояние регулятора изменяется с Absorb на Float И рабочий цикл заряда меньше 25%, SOC сбрасывается на 100%.

2. SOC может считывать более 100%, однако, как только будет записан 1 Ач разрядки, он будет снова установлен на 100%.

Примечание. К цифре SOC следует относиться с осторожностью, поскольку она может быть неточной по нескольким причинам:

* PL автоматически не получает информацию обо всей системе. Чтобы SOC вообще работал, PL должен измерять весь заряд (Ah in) и разряд (Ah out).Если аккумулятор может заряжаться или разряжаться без знания PL, SOC не будет иметь смысла.

* Различия в эффективности заряда означают, что SOC будет немного оптимистичным.

* Эффективная емкость аккумулятора уменьшается с возрастом. В старых батареях необходимо уменьшить BCAP, чтобы приспособиться к этому.

* Саморазряд и колебания температуры также могут вызывать некоторую неточность.

Неэффективность батареи и потери на саморазряд проявляются, когда SOC показывает более 100%.Так что нет ничего необычного в том, чтобы увидеть SOC на уровне, скажем, 112%, когда ваша батарея переходит в состояние плавающего режима. 12% представляют собой дополнительную мощность, которую ваши источники зарядки должны были вложить, чтобы компенсировать потери батареи.

Если ваша батарея находится в разряженном состоянии — скажем, показывает 112% — она ​​упадет до 99% после разряда одного ампер-часа. Скажем, она снижается до 80%, а на следующий день поднимается только до 90%. К сожалению, потраченные 10% не учитывают потери при зарядке аккумулятора. Так что, вероятно, он заряжен только на 89%, а не на 90%.Это довольно мелочь. Однако при продолжительной пасмурной погоде или при зарядке в течение нескольких дней подряд без достижения поплавка ошибка становится накопительной. Таким образом, подобная зарядка на второй день приведет к заряду только до 88% и т. Д. Пару недель в пасмурную погоду легко могут привести к ошибке в 15-20% (с оптимистичной стороны). Неэффективность зарядки уменьшается по мере того, как батарея разряжается, поэтому эта ошибка в некоторой степени уменьшается по мере разряда батареи.

Итак, в заключение, мы считаем, что отображение% SOC чрезвычайно полезно.В большинстве случаев мы считаем, что это более точно, чем измерение напряжения или удельного веса батареи. Однако через несколько дней, когда батарея не переходит в плавающее положение, дисплей может ввести в заблуждение. В этом случае мы также рекомендуем вам взглянуть на минимальное и максимальное напряжение, чтобы лучше оценить состояние заряда аккумулятора.

Гидрометры и удельный вес — Generation Solar

Последнее изменение 25 марта 2020 г.

Залитые свинцово-кислотные батареи содержат раствор жидкой кислоты, который имеет решающее значение для работы батареи.Концентрация кислоты определяется с помощью прибора, называемого ареометром; ареометр измеряет плотность или удельный вес.

Удельный вес (SG) очень важен, потому что это самый прямой индикатор уровня заряда аккумулятора. Состояние заряда (SoC) прямо пропорционально удельному весу, поэтому, если мы можем измерить SG, мы можем мгновенно определить SoC. Кроме того, мониторинг SG с течением времени и в различных условиях даст нам хорошее представление об общем состоянии батареи.Измерение и мониторинг SG имеют решающее значение для обслуживания батарей FLA и увеличения их срока службы.

Удельный вес — это плотность материала, выраженная по отношению к плотности воды. Таким образом, удельная плотность воды = 1.000. Жидкость с удельной массой 1,2 на 20% плотнее воды. Материалы с удельной массой> 1 тонут в воде; материалы с удельной массой <1 будут плавать. Материалы с SG = 1 будут нейтрально плавучими в воде. Вот некоторые удельные веса некоторых материалов:

Материал	Удельный вес
Дистиллированная вода	1.000
Дизельное топливо	0,85
Золото	19
Масло канола	0,91
Этиловый спирт 95%	0,86 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011	Алюминий	2,70
Чистая серная кислота	1,84
Серная кислота, содержащаяся в затопленных свинцово-кислотных аккумуляторах	1,100 к 1.300

Для измерения плотности ареометр использует калиброванный поплавок или «колбу», обычно сделанную из стекла, с градуированными отметками. Колба будет плавать выше или ниже в жидкости в зависимости от ее удельной плотности.

Ареометры с грушей

для аккумуляторов имеют цилиндрический корпус и сжимаемую резиновую камеру, которая используется для всасывания достаточного количества электролита, как индюшатина, чтобы лампочка свободно покачивалась. Показания производятся на пересечении уровня электролита и градуированной отметки:

. Считывание ареометра с лампочкой

Мы используем грушу-ареометры с пластмассовым корпусом.Ареометры в стеклянной бочке используются в лабораторных условиях и не подходят для полевых работ, где стеклянная бочка может быть разбита.

Ареометр с лампочкой

Это поплавковый ареометр без груши: плавающие элементы сделаны из пластика, и вместе они делают ареометр намного легче читаемым, чем традиционный ареометр с грушей. По нашему опыту, этот тип ареометра требует некоторой практики, чтобы получить стабильные показания, и он имеет более короткий срок службы, чем ареометр с шариковой головкой.

Поплавковый ареометр без лампы
Изображение: Midnite Solar

Рефрактометр — это другой вид прибора для измерения удельного веса. Вместо того, чтобы опускать колбу в кислоту, на инструмент помещают одну каплю кислоты, и измеряют удельную плотность на основе того, как свет преломляется через жидкость. Считывание производится путем наведения инструмента на источник света, просмотра через линзу и считывания показанной там градуированной шкалы. Рефрактометры являются наиболее точными и простыми в использовании, но они будут работать медленнее при измерении большого количества ячеек.Рефрактометры доступны для множества различных применений и с разными градуированными шкалами; убедитесь, что у вас есть прибор для измерения удельного веса кислоты в аккумуляторной батарее.

Рефрактометры

Удельный вес зависит от температуры кислоты. В зависимости от типа имеющегося у вас ареометра может потребоваться применение поправочных коэффициентов для точности. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего устройства. Некоторые из них имеют встроенные термометры для легкой компенсации, а некоторые имеют автоматическую компенсацию температуры. При этом коэффициент температурной компенсации, применяемый для температур, близких к комнатной (от 20 ° C до 30 ° C), будет очень мал, и во многих случаях им можно пренебречь.Если ваши батареи очень горячие или холодные, следует обратиться к температурной компенсации. Вот таблица значений температурной компенсации удельного веса. Предполагается, что ваш ареометр откалиброван на 25 ° C. Это кислотные температуры, а не температура окружающей среды.

Коэффициенты температурной поправки на удельный вес

Помните, что аккумуляторная кислота опасна! Каждый раз, когда вы работаете с кислотой, вы должны носить защитные перчатки и маску для лица и обязательно носить резиновый фартук или одноразовую одежду.Синтетика более прочна, чем натуральные волокна.

Инструменты после использования тщательно промыть дистиллированной водой, просушить и хранить в сухом прохладном месте.

Независимо от типа ареометра, который вы выберете, важно научиться его использовать, как при необходимости применять коэффициенты температурной компенсации и что делать с данными, которые он дает. Сохраняйте свои показания SG в бортовом журнале для справки; это может быть полезно для устранения неполадок в будущем и является обязательным требованием для предъявления претензии по гарантии на аккумулятор, если в этом возникнет необходимость.

Полностью заряженная батарея — обзор

Состояние заряда

Состояние заряда обычно определяется как фактически доступное количество заряда в данной батарее ( Q ), связанное с максимально доступным количеством заряда, которое может быть получен от этой батареи после 100% полной зарядки ( C ) и обычно выражается в процентах:

[1] SoC = фактически доступное количество заряда (Q) максимально доступное количество заряда (C) × 100 %

Это определение LAB не является ясным и однозначным.Причина этого в том, что оба используемых значения, эталонное значение «максимально доступное количество заряда», так называемая «емкость аккумулятора» и «фактически доступное количество заряда» могут быть определены и соответственно измерены различными способами.

Эталонный тест для Q — это разряд с определенным заданным током до заданного напряжения отсечки при определенной заданной температуре батареи. Эталонным тестом емкости батареи C является полная зарядка с последующей разрядкой в ​​условиях, аналогичных описанным ранее.В зависимости от скорости разрядного тока, температуры батареи, напряжения отключения и определения «полного заряда» могут быть получены разные значения для Q , C и, следовательно, для SoC.

Для понимания определения SoC «полная зарядка» должна быть определена в первую очередь. Как правило, это определяется процедурой зарядки, приводящей к полностью заряженной батарее. Однако «полный» не является «полным» и сильно зависит от установленной процедуры начисления. Вот некоторые часто используемые определения «полностью заряженной батареи»:

•

Физическая полная означает, что все доступные активные массы находятся в заряженном состоянии.В новых аккумуляторах для зарядки доступны все активные массы. В старых батареях части активных масс могут ослабнуть из-за эрозии, могут быть недоступны для тока заряда из-за коррозионных слоев на электродах или могут быть преобразованы в необратимые сульфаты и, следовательно, больше не доступны для зарядки. Физическое наполнение достигается в тот момент, когда дополнительный зарядный ток используется на 100% для побочных реакций, таких как выделение газов или коррозия.

•

Номинальная полная достигается, когда применяется процедура зарядки, предписанная производителем батареи или данным стандартом.Для новых аккумуляторов это обычно почти такое же состояние, как и полное физическое. Например, в старых батареях крупнозернистые кристаллы сульфата свинца образуются во время работы или из-за процессов перекристаллизации. Эти кристаллы часто не могут быть растворены стандартными процедурами зарядки. Следовательно, части активных масс остаются в разряженном состоянии после номинального полного заряда. Для достижения полного физического состояния необходимо применять модифицированные стратегии зарядки, такие как зарядка при повышенных температурах или в течение более длительных периодов времени.Например, международный стандарт (EN 50342–1: 2006) для шестиэлементных залитых батарей стартер-свет-зажигание (SLI) определяет номинальный заряд CCCV-заряда на 25-35 ° C и (16,00 ± 0,01) В с ограничение тока 5 I _{номинальное} на 24 ч. В старых батареях после этой процедуры зарядки может оставаться сульфат свинца. Они могут широко раствориться, если применяется дополнительная зарядка не менее чем на 40 ° C.

•

Рабочий полный определяется как максимально возможная SoC батареи, которая может быть достигнута в полевых условиях в данном приложении.Номинальные условия заряда часто не могут применяться к батареям, которые используются в реальных приложениях, из-за конструкции системы, ограничений, касающихся максимального напряжения заряда, температуры батареи и доступного времени зарядки. В результате аккумулятор, новый или старый, не может даже достичь номинального состояния полной зарядки. Например, в обычных транспортных средствах напряжение в системе обычно не может превышать примерно 15 В (что ниже 16 В, определенного для номинального заряда), а периоды заряда ограничиваются временем вождения (обычно намного меньше, чем 24 часа за один раз), так что даже свежий SLI аккумулятор не может быть полностью заряжен по номиналу.

Как следует из эталонных испытаний для C и Q , батарея определяется как разряженная, когда путем ее разрядки с определенным номинальным током при определенной температуре достигается заранее заданное напряжение отсечки. Процедура разряда с указанными параметрами называется стандартным испытанием емкости. Это определение более практично, чем физически полностью разряженная батарея, где все активные массы находятся в разряженном состоянии, по нескольким причинам.Во-первых, ЛАБ нельзя полностью разгрузить физически, не нанеся ей необратимого повреждения. Во-вторых, в большинстве приложений батарея должна обеспечивать определенный уровень напряжения, даже если она «разряжена». В-третьих, полная физическая разрядка будет длиться почти бесконечно долго. Изготовитель или пользователь батареи может определить номинальную скорость разряда, напряжение в конце разряда и температуру. Поэтому необходимо упомянуть параметры для определения емкости с помощью теста емкости.В противном случае результаты несопоставимы.

После четкого определения значений «полная» и «разряженная» батарея, можно ввести различные однозначные определения емкости батареи:

•

Номинальная емкость или номинальная емкость C _N . Номинальная или номинальная емкость — это значение емкости, указанное производителем при номинальных условиях эксплуатации (определяемых температурой, разрядным током и напряжением в конце разрядки, как при стандартном испытании емкости).

•

Начальная производительность C ₀ . Первоначальная емкость — это измеренная емкость новой батареи. Эталонное измерение состоит из номинальной полной зарядки с последующим стандартным испытанием емкости, как определено выше. Для данной лаборатории это значение может быть немного выше или ниже номинальной емкости C _N из-за производственных допусков, систематического завышения размеров производителем или отсутствия циклов инициализации, которые могут увеличить емкость в начале срока службы.

•

Фактическая вместимость C _a . Фактическая емкость — это измеренная емкость батареи в ее текущем состоянии. Эталонное измерение такое же, как и для начальной емкости. Следовательно, для новой батареи C _a = C ₀ . В случае старых батарей C _{a 0} из-за процессов старения, которые приводят к потере емкости. Однако это не всегда верно во всех случаях.Некоторые LAB показывают увеличение фактической мощности C, , _и за несколько месяцев или даже лет. Это особенно заметно для свинцово-кислотных аккумуляторов с регулируемым клапаном (VRLA).

•

Доступная емкость C _{в среднем} . Доступная емкость — это емкость данной новой или устаревшей батареи, доступная для данного приложения. Эталонным измерением часто является рабочий полный заряд с последующим разрядом с номинальным током до тех пор, пока не будет достигнуто определяемое приложением напряжение конца разряда при фактической температуре батареи.

Теперь можно определить SoC, но перед этим следует отметить важный момент.

Общее определение SoC согласно формуле [1] полезно, когда SoC необходимо измерить с помощью эталонных тестов, потому что для обоих значений, Q и C , количество заряда может быть рассчитано во время разряда как ток разряда. умножается на время разряда. Если необходимо настроить определенную SoC (так, чтобы батарея имела определенное количество заряда Q ), невозможно разрядить LAB, пока она не опустеет, а затем зарядить ее снова и вычислить сохраненный объем заряда путем интеграции заряда Текущий.Причина в том, что из-за более высокого напряжения батареи во время зарядки значительная часть зарядного тока переходит в реакцию выделения газа, и, таким образом, фактически накопленный заряд ниже, чем рассчитанный путем интегрирования зарядного тока. Следовательно, чтобы установить определенную SoC батареи, она должна быть полностью заряжена (до 100% SoC), а затем определенное количество заряда должно быть снято с батареи путем разрядки, так что

[2] SoC = максимально доступное количество заряда (C) — снятое количество заряда (Qd) максимальное доступное количество заряда (C) × 100%

Это фактически немного другое определение SoC, но если C , Q и Q _d измеряются при одинаковых условиях разряда (температура, ток разряда, напряжение в конце разряда и тот же возраст батареи), тогда

[3] C = Q + Qd

, и это определение SoC эквивалентно определению, данному в уравнении [1].

Если упоминается «SoC», обычно имеется в виду фактическая доступная емкость, связанная с номинальной емкостью C _N . Поскольку C _N часто не является измеренным значением для данной батареи, условие [3] не выполняется. В этом случае с помощью формул [1] или [2] можно получить разные значения для SoC. С этой точки зрения для новой батареи SoC, относящаяся к начальной емкости ( C, ₀ ), более предпочтительна, поскольку выполняется условие [3].

Например, свежая батарея SLI номинальной емкостью C _N = 100 Ач. Батарея может иметь начальную емкость C, ₀ = 105 Ач. В этом случае, если батарея должна быть настроена на 50% SoC (относится к C, _N ), тогда Q _d = 50 Ач должно быть разряжено от батареи в соответствии с уравнением [2]. Однако, разрядив аккумулятор в номинальных условиях, можно извлечь из аккумулятора емкость 55 Ач до полного разряда.Это означало бы, что SoC (относящаяся к C _N ) согласно определению [1] составляла 55%.

Для устаревших батарей SoC, относящаяся к начальной емкости, и использование определений [1] или [2] не будет согласованным. В этом случае следует использовать SoC, относящуюся к фактической емкости (SoC _a ). По той же причине в приложении только SoC, связанная с доступной емкостью (SoC _av ) с использованием определений [1] и [2], является правильным.

Связь между различными SoC можно пояснить на примере, показанном на рисунке 1.В этом примере дан старый LAB с начальной емкостью C, ₀ = 100 Ач. Из-за крупных кристаллов сульфата свинца физический полный заряд не может быть получен в течение ограниченного времени процедуры номинального заряда. Таким образом, емкость 5Ач остается незаряженной. При заданных критериях напряжения в конце разряда батарея имеет меньшую емкость из-за старения по сравнению с новой батареей. В этом примере это составляет дополнительную потерю емкости в 20 Ач. В результате получается фактическая емкость C, _a = 75 Ач.В SoC _окно между 0% и 100% может быть сопоставлено с окном SoC ₀ между 20% и 95%. В некоторых приложениях доступная емкость аккумулятора может составлять только C _av = 65 Ач, поскольку при полной зарядке остается значительное количество активных масс в разряженном состоянии. SoC _av может быть сопоставлен с окном SoC ₀ между 20% и 85%, или, другими словами, в данном приложении батарея может работать только между 20% и 85% от SoC относительно его начальной емкости.

Рисунок 1. Схематическая визуализация отношений между различными определениями состояния заряда (SoC).

Все приведенные выше определения емкости и SoC всегда принимают номинальную температуру или, по крайней мере, аналогичную температуру как должное. Поскольку температура оказывает значительное влияние на емкость батареи, другие значения этих показателей качества могут быть получены при других температурах.

Еще хуже упомянуть, что может возникнуть другая проблема с точным определением SoC.Из-за разной скорости побочных реакций в положительном и отрицательном электродах может случиться так, что SoC двух электродов будет отклоняться. Как правило, SoC определяется для батареи в целом, но для некоторых целей важны индивидуальные характеристики электродов. Схожей с этой проблемой является неоднородный SoC ячеек в последовательном соединении. Как правило, температура клеток не одинакова, поэтому побочные реакции протекают с разной скоростью; следовательно, SoC ячеек отклоняется.

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 50-260 Втч / кг
  

Типы литий-ионных аккумуляторов 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, иметь разную производительность.

Большинство типов литий-ионных батарей 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, дороже 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 аккумуляторов популярны из-за их 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.Батареи LCO имеют более низкую термическую стабильность, что означает, что они очень чувствительны к более высоким рабочим температурам и перезарядке.

Производительность по цене: Литий-никель-марганцево-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, является энергоемким, но нестабильным, 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 повышается 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 и обладающий хорошей термической стабильностью и высокой плотностью энергии.

Аккумуляторы

LFP идеально подходят для тяжелого оборудования и промышленных сред, так как 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.