Как проверить АКБ автомобиля, как проверить автомобильный аккумулятор на работоспособность

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

Этапы диагностики

Алгоритм как проверить аккумулятор автомобиля на работоспособность :

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

Визуальный осмотр

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

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

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

Проверка уровня электролита

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

Состояние аккумулятора проверяется так:

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

Уровень жидкости в трубке соответствует уровню электролита в аккумуляторе.

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

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

Измерение напряжения

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

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля мультиметром:

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

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

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

Проверка нагрузочной вилкой

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

Этапы диагностики:

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

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

Проверка плотности электролита

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

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

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

Проверка емкости АКБ

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

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

Е [А*час]=I[А]*T[час] .

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

Общие советы:

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

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

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

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

---

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе авто?

У кислотных аккумуляторов есть весомое преимущество по сравнению с более современными батареями, что обусловлено возможностью реанимировать их. Благодаря возможности обслуживать такие АКБ, можно восстановить плотность электролита и вернуть батарее ее свойства. Поэтому, обслуживая аккумулятор, плотность электролита в обязательном порядке требуется замерять, потому что от этого параметра зависит корректная работа АКБ. Не стоит избегать решения этой задачи, так как рано или поздно данная проблема даст о себе знать.

Рекомендуется обратиться в автосервис, если руки не доходят до самостоятельного обслуживания батареи. Его особенность заключается в том, что измерить плотность электролита аккумуляторе можно самостоятельно, имея под рукой ареометр и зная, каким параметрам она должна соответствовать. Параллельно с этим замером выявляется уровень электролита, затем данные сравниваются с выходным напряжением батареи. Это дает общую картину о состоянии АКБ, что необходимо для правильного выполнения восстановительных работ.

Для тех кто не знает, как измерить плотность аккумулятора, сразу оговоримся, что это необходимо делать в каждой банке со свинцовыми пластинами, так как они не зависят друг от друга. Поэтому плотность и уровень электролита, а также выходное напряжение у них будет отличаться. Рассмотрим детально, как измерить плотность электролита с учетом всех технических нюансов, которые необходимо знать.

Когда должна выполняться проверка плотности автомобильного аккумулятора

Кроме того, что плотность электролита автомобильного аккумулятора проверяется при каждом плановом обслуживании машины, существует ряд признаков, указывающих на снижение этого параметра.

• Самый распространенный заключается в уменьшении периодичности заряд/разряд. Это значит, что АКБ стал хуже держать заряд, а так происходит в результате снижения уровня электролита или его свойств. Это повод проверить плотность автомобильного аккумулятора, не дожидаясь планового техосмотра.

• Также следует выполнить эту работу, если в последнее время батарея систематически перезаряжалась. Это способствует выкипанию электролита и снижению его уровня. В зимнее время эту задачу приходится выполнять чаще, так как плотность АКБ при отрицательной температуре быстрее снижается.

Как проверить плотность автомобильного аккумулятора

Если вы знаете, как проверить плотность АКБ и уже сделали это, значит вы понимаете, что нужно быть готовым к необходимости восстановления этого параметра, если он не будет соответствовать требованиям. Поэтому необходимо подготовить следующее:

• ареометр;

• мерный стакан;

• грушу-клизму;

• емкость, чтобы развести новый электролит;

• кислоту или корректирующий электролит.

Посредством ареометра сначала нужно проверить плотность автомобильного аккумулятора. Это выполняется с помощью груши, изготовленной из мягкой резины, в которую вставлена трубка из стекла с ареометром внутри. Для выполнения замера необходимо набрать немного жидкости из банки, сжав грушу. Затем нужно следить, чтобы ареометр не касался стенок трубки. Вся полученная информация записывается, потому что данная задача выполняется в каждой банке, но перед этим необходимо полностью зарядить батарею. Дальнейшие действия зависят от того, повышена плотность или понижена. В последнем случае необходимо сделать следующее:

• отобрать немного жидкости из банки, и в таком же объеме залить корректирующий электролит;

• поставить АКБ на 30 минут заряжаться;

• снять с зарядки и дать батарее остыть в течение 2 часов;

• повторно замерить плотность.

Если вы знаете, как проверить плотность аккумулятора автомобиля, значит понимаете зачем это делать. С добавлением коррекционного электролита повышается плотность жидкости. Чтобы замеры ареометром были точны, необходимо смешать жидкости, что происходит во время зарядки батареи. Остывать ей нужно потому, что максимальная точность замера ареометром возможна только при холодной батарее.

Если проверка плотности электролита автомобильного аккумулятора покажет увеличение данного показателя, необходимо выполнить все также, как в вышеуказанной последовательности, но вместо коррекционного электролита добавить дистиллированную воду. За счет этого плотность снизится. Если после первого раза электролит не достигнет нужного состояния, необходимо повторить процедуру еще раз. И так до тех пор, пока не нормализуется электролит, плотность при этом должна соответствовать нужному значению.

Что значит, если плотность аккумулятора автомобиля не соответствует заводским значениям

Если замеры покажут, что плотность электролита АКБ не соответствует параметрам в банках, значит батарея уже выработала свой ресурс и пластины подвергались сульфатации. Придется заменить АКБ, потому что восстановлению он не подлежит.

Сульфатация – это необратимый процесс, который настигает каждую батарею, отработавшую свой ресурс, заявленный производителем. Если плотность электролита аккумулятора напротив, выше нормы, это тоже плохо для батареи. Скорее всего он закипел, и повышение его плотности необходимо скорректировать способом, описанным выше. Рекомендуется в будущем не допускать повторного закипания, потому что это может окончательно вывести устройство из эксплуатации.

Если проверка плотности электролита в аккумуляторе показывает, что она низкая в одной из банок, значит между электродами произошло замыкание. В такой ситуации тоже требуется замена батареи, так как содержимое банок не подлежит восстановлению.

Какой должна быть плотность аккумулятора авто

Тот кто знает, как проверить плотность электролита в АКБ, должен понимать, как зависит это значение от параметров аккумулятора. На него влияет и такие технические характеристики, как емкость батареи и сила выходного тока. Поэтому не следует ориентироваться общепринятыми стандартами, лучше изучить этикетку изделия, чтобы выяснить, какая необходима плотность. Также стоит оговориться, что проверка плотности электролита в АКБ должна определяться с учетом температуры окружающей среды. Для определения погрешности, зависящей от температуры, необходимо пользоваться специальной таблицей. Найти данную информацию можно в техническом паспорте автомобиля или руководстве производителя, прилагаемом к аккумуляторной батарее. Зная, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, не стоит торопиться делать этого без оценки цвета жидкости.

То, какой она имеет оттенок, поможет предварительно определить состояние батареи. Коричневый цвет предупреждает о скором выходе из строя аккумулятора, а если это происходит еще и в канун зимы, первые морозы он может и не пережить. Если оттенок темный, значит активная масса осыпалась с электродов в раствор, что затрудняет протекание электрохимических реакций. В этом случае замена батареи неизбежна, так как восстановить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе не получится. Учитывая то, что активная масса осыпается после длительного срока эксплуатации, это вполне оправдывает затраты на покупку нового устройства.

Как говорилось выше, проверка плотности АКБ выполняется во всех банках, и в каждой из них это значение должно быть одинаковым. Допускается погрешность, но не более 1 г/см3. Критический показатель плотности аккумулятора – менее 1:18 г/см3. Но и в такой ситуации возможна реанимация, если цвет не обрел коричневый или темный оттенок. Только в данной ситуации те, кто знает, какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе, используют не коррекционный электролит, а серную кислоту 1:18 г/см3. Чтобы работать с данным веществом, необходим опыт, так как можно добавить его слишком много, сделав плотность больше, чем требуется. В результате неумелое обращение с веществом потребует много времени на решение данной задачи. Даже тем, кто может проверить плотность аккумулятора автомобиля, понимая как ее вернуть, нелегко добиться одинаковой плотности в каждой из банок, используя кислоту. Поэтому рекомендуется обращаться в автосервисы Oiler, чтобы выполнить обслуживание аккумуляторной батареи.

Чем поможет автосервис?

В условиях любого СТО нашей компании имеются все необходимые устройства и опытные специалисты, которые сумеют проверить плотность электролита и скорректировать ее в день обращения. Особенность наших услуг заключается в том, что мы решаем технические задачи в день обращения. Кроме того, услуги предлагаются по фиксированной цене, что позволяет предварительно рассчитать бюджет на обслуживание и ремонт своего автомобиля.

Мы рассмотрели, как проверить электролит в АКБ, и что делать, если его плотность отклонилась от нормы. Детально узнать о состоянии аккумуляторной батареи вы сможете, посетив автосервис Oiler в Киеве, предварительно записавшись на прием на нашем сайте.

Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе?

При эксплуатации автомобиля его владелец неизменно сталкивается с необходимостью обслуживания и замены аккумулятора. На такую батарею приходится повышенная нагрузка, поэтому со временем аккумулятор начинает хуже держать заряд, требуя соответствующей замены. На эффективность работы такого автомобильного аккумулятора напрямую оказывает влияние показатель плотности электролита. Необходимо на регулярной основе проверять показатели плотности у электролита, что и позволит гарантировать беспроблемный пуск двигателя, а сам аккумулятор прослужит максимально долго, не доставляя каких-либо хлопот. В этой статье мы расскажем вам как проверить плотность аккумулятора.

Устройство аккумулятора

Перед тем как рассказывать непосредственно о том, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, поговорим об устройстве стандартных автомобильных батарей. Такая АКБ состоит из:

• Корпуса, состоящего из шести банок.

• Плюсовых и минусовых свинцовых пластин, расположенных внутри каждой банки.

• Плюсовой и минусовой шины, которые соединяют каждый герметичный отсек.

• Последовательного соединения, что позволяет получать на выходе необходимую мощность заряда.

Своей способностью отдавать и накапливать электрический заряд аккумулятор обязан именно электрохимическим показателям электролита. Такой электролит залит в каждую из герметичных банок и имеет определенные показатели плотности. В процессе эксплуатации машины показатель плотности может изменяться, поэтому автовладельцу необходимо знать, как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях и при необходимости увеличить или уменьшить этот показатель.

 

Как правильно обслуживать аккумулятор

Беспроблемность эксплуатации такой АКБ автомобиля зависит от своевременности и правильности обслуживания батареи. Такие работы включают:

• Визуальный осмотр.

• Анализ уровня электролита.

• Проверка плотности батареи.

• Измерение уровня напряжения.

• Проверка аккумулятора нагрузочной вилкой.

Такую проверку аккумулятора необходимо выполнять дважды в год — весной и осенью. Это и позволит обеспечить качественную работу батареи как летом, так и в мороз зимой. Обслуживание и правильный уход за аккумулятором не представляет особой сложности. Если плотность электролита выше нормы, необходимо доливать дистиллированную воду. Если же отмечается низкая плотность, то следует просто зарядить аккумулятор.

Принцип работы аккумулятора

Батарея в автомобиле работает циклично, то есть сначала аккумулятор накапливает заряд, после чего отдаёт его, когда требуется завести двигатель. Во время таких циклов внутри АКБ происходит химическая реакция, когда из серной кислоты выпадают различные соли, которые оседают на пластинах из свинца, а в банках из электролита выделяется вода. Со временем концентрация и плотность электролита изменяется, что приводит к неправильной работе АКБ. Периодический замер плотности, позволит избежать разряжения батареи, которая будет служить максимально надолго. Поговорим поподробнее о том, как проверить плотность аккумулятора ареометром.

Внимание. Если показатель плотности оказался ниже нормы, то доливать в аккумулятор электролит не следует. Необходимо провести подзарядку батареи, что и позволит обеспечить необходимый показатель плотности.

Как и зачем измеряют плотность электролита?

Многие автовладельцы попросту не знает для чего следует измерять плотность электролита в аккумуляторе. Как известно, электролит состоит на 35% из серной кислоты и на 65% из дистиллята. Такое соотношение позволяет с легкостью накапливать заряд, при этом не причиняется какой-либо вред свинцовым пластинам. В процессе эксплуатации показатели плотности электролита могут изменяться, что объясняется испарением дистиллированной воды и химическими реакциями при работе АКБ. В результате повышается содержание серной кислоты, что в свою очередь ухудшает заряд и может нанести вред свинцовым пластинам, вплоть до полного прихода в негодность аккумулятора.

 

Что плохого в высокой и низкой плотности?

Низкая плотность приводит к разряду батареи, что не позволяет использовать автомобиль. Высокая плотность, то есть повышенное содержание серной кислоты, разъедает пластины, которые быстро приходят в негодность.

Проверяем уровень электролита

Перед тем как проверить плотность аккумулятора без ареометра необходимо установить его уровень. В том случае, если сам аккумулятор выполнен из полупрозрачного пластика, то проверка уровня электролита не представляет сложности. Если же аккумулятор выполнен из непрозрачного темного пластика, то для проверки уровня электролита потребуется специальная стеклянная трубка, имеющая диаметр около 5 миллиметров. Такая трубка опускается в банку до упора, после чего ее верхнее отверстие закрывают пальцем. Трубку аккуратно достают из аккумулятора. В ней останется электролит, который сливают в колбу и проверяют уровень. Считается, что норма жидкости в колбе составит 10-15 миллиметров. В том случае, если уровень больше или меньше необходимо его выровнять, после чего измерять плотность электролита.

Как выполнять замер плотности электролита

Если вы задаетесь вопросом, как правильно проверить плотность аккумулятора, то можем сказать, что такая работа не представляет особой сложности. Помните лишь о том, что банки внутри батареи не соединяются между собой, поэтому следует проверять плотность в каждой из емкостей. Переворачивать аккумулятор и смешивать между собой электролит для выравнивания плотности запрещается. Крышка и пробки аккумулятора должны быть чистыми и не иметь каких-либо загрязнений. Проверку плотности выполняют исключительно на заряженной батарее, в противном случае показатели такого измерения будут некорректными.

Перед тем как проверить плотность необслуживаемого аккумулятора его необходимо снять с машины и выдержать в течение нескольких часов при комнатной температуре. Оптимальным диапазоном температуры при измерении плотности является показатель 20-30 градусов.

Для измерения плотности потребуется использовать ареометр, который еще называют денсиметром. В продаже можно найти разнообразные ареометры, которые имеют схожую конструкцию, но при этом отличаются своей стоимостью. При выборе такого устройства для измерения его необходимо проверить на калибровочной жидкости, что позволит быть полностью уверенным в точности таких измерений.

Большинство ареометров имеют одинаковую конструкцию и обеспечивают необходимую точность показателей. И всё же приобретать самые дешевые китайские образцы не следует, так как их качество и точность измерений будет соответствовать стоимости.

Измерение плотности электролита при использовании ареометра не представляет сложности. Необходимо выполнить следующие:

• Наконечник ареометра протирается.

• Его опускают в колбу для измерения.

• Грушей набирают электролит и заполняют им колбу.

• Ожидают несколько минут, после чего проверяют показания.

• Сливают электролит обратно.

• Аналогичная работа проводится с каждой из банок в аккумуляторе.

Оптимальные показатели плотности электролита

При эксплуатации аккумулятора и замере плотности электролита следует помнить о том, что показатели могут колебаться в зависимости от климата в регионе.

• Для юга России оптимальный показатель плотности составляет 1,25.

• Для средней полосы — 1,27.

• Для севера — 1,29.

При изготовлении аккумуляторов в батарею заливают стандартный электролит, который замерзает при температурах ниже 60 градусов и имеет плотность порядка 1,26-1,27 грамм на сантиметр кубический.

Если проведённый замер показал повышенную плотность электролита, в аккумулятор необходимо долить дистиллированную воду. Приобрести такой дистиллят можно на автомобильных заправках или в специализированных магазинах. Использовать обычную воду из-под крана запрещается. Доливают дистиллят на глаз, после чего вновь проверяют плотность электролита.

Важно. Свинцовые пластины аккумулятора должны быть погружены в жидкость полностью. Исходя из этого и следует доливать дистиллят или же проводить дополнительную зарядку аккумулятора.

Изменение плотности электролита внутри аккумулятора происходит по естественным причинам. Однако если вы замечаете, что батарея быстро теряет заряд, а показатели плотности изменяются буквально спустя неделю после их выравнивания и доливки дистиллята, это свидетельствует о серьезных проблемах с аккумулятором, который в скором времени потребует замены.

Как измерить плотность в необслуживаемых аккумуляторах?

Если проверка плотности и уровня электролита в обслуживаемых батареях не вызывает сложности, то как проверить плотность электролита в необслуживаемом аккумуляторе. Такие батареи имеют в верхней крышке небольшой глазок, который можно выкрутить и через появившееся отверстие проверить плотность аккумулятора автомобиля. Помните лишь о том, что в необслуживаемых аккумуляторах можно будет провести замер плотности электролита в одной банке, поэтому вы получите усредненный показатель. Выполнить точные замеры по каждой из банок у вас не получится.

Заключение

В этой статье мы рассказали вам как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе. Такое обслуживание батареи автомобиля должно выполняться на регулярной основе. Поддерживая оптимальные показатели плотности и уровень электролита, вы сможете обеспечить качественный запуск двигателя автомобиля при любых температурах, а сам аккумулятор прослужит вам максимально долго. Если у вас появились какие-либо сложности с выполнением данной работы, то в сети интернет вы можете найти многочисленные тематические видео, где наглядно показывается как проверить плотность электролита в аккумуляторе ареометром.

27.07.2017

Как проверить плотность аккумулятора и поднять ее?

Каждый автомобильный аккумулятор – это, прежде всего, мощный накопитель электрической энергии. Его роль в автомобиле незаменима, поэтому очень важно контролировать процесс работы всех его составляющих и следить за нормальным функционированием каждой детали. Название одной из характеристик, которая обеспечивает эффективную работу АкБ, звучит как плотность. Данный материал поведет повествование о том, что это такое, как проверить плотность аккумулятора и каким образом ее можно увеличить.

Содержание статьи

Какая должна быть плотность?

Плотность является одним из наиболее важных параметров электролита. Ее уровень в процессе эксплуатации авто терпит постоянные изменения. Автоэксперты выделяют обратимое изменение данной характеристики – это разряд батареи и нормальный интервал заряда. Говоря о новом АкБ, то показатель, характеризирующий изменения в плотности электролита (то есть от полного разряда до полного заряда), равняется 0,15-0,16 г/см³.

Существует также такое явление, как необратимое изменение ранее упомянутого параметра, что случается, например, в связи с испарением воды в процессе кипения электролита. Как следствие – увеличение плотности.

В этом деле, как и во многих других, должна быть некая «золотая середина», так как из-за высоких показателей плотности срок службы аккумулятора может снизиться, а низкий уровень этого показателя станет причиной снижения напряжения и затруднительного процесса запуска двигателя.

Что касается идеальной плотности, то она должна равняться 1,30 г/см

3. Но этому показателю свойственно трансформироваться в зависимости от климатических особенностей и состояния батареи. Так, если речь идет о холодных макроклиматических районах, то плотность заливаемого электролита может быть в пределах 1,24-1,28 г/см³, а для заряженной батареи – 1,26, 1,29 и/или 1,30 г/см³. Для умеренного климата соответственно заливаемый электролит – 1,20 и 1,24 г/см³, заряженный аккумулятор – 1,22 и 1,26 г/см³. И для жарких сухих районов рекомендуется следующие показатели плотности соответственно: 1,22 и 1,24 г/см³.

Инструкция проверки

Проверить уровень плотности – задача не трудная. Для ее выполнения нужно лишь обзавестись специальным прибором. Некоторые автоэксперты советуют денсиметр, другие – ареометр.

В данном материале будет подана инструкция того, как проверить плотность при помощи ареометра. 

Прежде чем приступить непосредственно к проверке плотности, нужно запомнить, что делать это желательно при температуре +25°С. А также, помимо ареометра, понадобятся мерный стакан и клизма-груша, собственно сам электролит, но обязательно свежий, также дистиллированная вода и, при отдельной необходимости, о чем будет рассказано немного позже, аккумуляторная кислота, паяльник и дрель.

Итак, пошаговая инструкция правильной проверки параметра плотности в АкБ:

1. Отдельно для каждой банки измерить параметры электролита.
2. При помощи клизмы-груши откачать из каждой банки поочередно максимальное количество старого раствор. При этом также нужно замерить его объем.
3. Долить свежий электролит в количестве половины объема от ранее выкачанного.
4. Активно потрясти/покачать аккумулятор, чтобы обеспечить смешивание жидкостей.
5. Проверить анализируемый параметр путем погружения ареометра в электролит благодаря заливному отверстию в корпусе АкБ. При этом электролит перетечет в стеклянную трубку, а поплавок прибора всплывет в корпусе, не прикасаясь к стенкам трубки. После того, как колебания ареометра прекратятся, уровень плотности будет показан не шкале. В случае, если значение не достигло оптимального, ранее перечисленные операции следует производить повторно до тех пор, пока показатели будет нормальные.
6. Остаток долить дистиллированной водой.

Как поднять плотность

Может случиться и так, что плотность будет иметь слишком низкие показатели. В этом случае одним электролитом уж точно не обойдешься, а на помощь придет аккумуляторная кислота. Процесс с этим веществом нужно проводить при помощи той же схемы, которая была приведена ранее, и повторять процедуру до тех пор, пока показатели не нормализируются.

Если же в результате проверки были получены совершенно низкие цифры, я советуют осуществить его полную замену. Инструкция этого процесса:

• Откачать как можно больше раствора с использованием клизмы-груши.
• На банках АкБ герметично закрыть все вентиляционные отверстия пробок.
• Положить батарею на бок и при помощи сверла для каждой банки поочередно сделать отверстия диаметром около 3-3,5 мм. При этом нужно сливать электролит.
• Промыть аккумулятор дистиллированной водой.
• Запаять высверленные отверстия кислостойкой пластмассой. Это, к примеру, могут быть остатки от пробок другой батареи.
• Залить свежий электролит. Рекомендуется использовать для этого самостоятельно приготовленный раствор, плотность которого чуть выше оптимального для той климатической зоны, в которой планируется эксплуатация авто. При этом следует понимать и то, что в связи с химическими процессами, которые протекают в АкБ, срок его службы может быть уже не таким длительным после абсолютной замены электролита. 

И напоследок немного тонких деталей: во-первых, плотности воды и кислоты существенно отличаются, поэтому в процессе разведения водой кислоты или же электролита, нужно именно кислоту добавлять в воду и никак иначе; во-вторых, обращение с аккумулятором должно быть максимально аккуратным, его нельзя ставить вверх дном, так как это может стать причиной коротких замыканий; в-третьих, без острой на то необходимости не рекомендуется производить полную замену электролита, желательно обойтись частичной. Любите свой автомобиль и ухаживайте за ним, не жалея на него времени и сил.

Видео “Как измерить плотность электролита в аккумуляторе”

На записи показан процесс измерения плотности аккумулятора.

Измерение плотности ареометром

   Любой автолюбитель, который ответственно относится к уходу за своим авто, должен обращать тщательное внимание на электрическую составляющую машины, а в частности на аккумулятор. Мы не устанем повторять о том, что периодически контролируя состояние Вашей батареи, Вы продливаете её срок службы в разы! Одной из важнейших характеристик, по которой можно судить о состоянии АКБ является плотность его электролита. Итак, давайте сегодня разберем измерение плотности ареометром. Вы убедитесь что это совсем не сложно и возможно станете чаще уделять этому внимание в будущем.

Следует так же отметить, что существует два типа стартерных аккумуляторных батарей: обслуживаемые и необслуживаемые АКБ. Подробно различия между ними мы рассматривали в этой статье. Сейчас же хочу обратить Ваше внимание, что измерение плотности электролита ареометром возможно произвести только в обслуживаемых аккумуляторах.

Рекомендую все процедуры связанные с электролитом проводить в защитной одежде и очках.

Уровень электролита в аккумуляторе

Итак, мы имеем обслуживаемую батарею. Перед тем как измерять плотность, нам нужно проверить уровень жидкости в секциях АКБ. Сначала открутим крышки каждой банки аккумулятора (предварительно нужно протереть верхнюю крышку корпуса батареи, что бы внутрь секций не попала грязь). Далее нам понадобится прозрачная трубка что бы измерить уровень электролита. Как это делается описывалось уже не однократно. Напомню, что уровень должен быть на 10-15 мм выше пластин батареи. Если в каких то секциях он ниже, доливаем до уровня только дистиллированной водой.

Измерение плотности электролита

Производить измерение плотности следует при температурах 20-25°С. Такое показание считается более точным, в замеры при других температурах необходимо вносить поправки. Также диагностика проводится только когда АКБ полностью заряжена.

Итак, когда уровень электролита доведен до нормы и температура аккумулятора близка к комнатной, можно измерять плотность ареометром.

Для измерения плотности используется специальный прибор – ареометр. Ареометр – это такая стеклянная колба, внутри которой есть поплавок со шкалой, а на конце трубки имеется груша для всасывания электролита.

Вставляем наш измерительный прибор в каждую из секций аккумулятора поочередно и измеряем плотность жидкости. Поплавок внутри ареометра будет всплывать и по шкале вдоль линии жидкости мы должны зафиксировать результат. Нормальной считается плотность 1,27 г/см³. Ну конечно в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи плотность может немного снижаться, так как происходит некий износ свинцовых пластин АКБ. Но она не должна быть ниже 1,24 г/см³ во всех секциях для старого заряженного аккумулятора.

Также, важнейший момент – это равномерность показаний. При измерении плотности ареометром показатели в каждой отдельной секции не должны отличатся более чем на 0,01 г/см³. Это крайне важно! Если в какой-то из банок аккумулятора показание плотности ниже на 0,02, 0,03 и т.д. от остальных это первый знак, что эта банка «отстает».

Если Вы произвели измерение плотности ареометром и показания, полученные Вами, указывают на проблему: низкая плотность, чрезмерно высокая плотность или неравномерная плотность во всех банках, не рекомендуется самостоятельное устранение такого рода неполадок. Для решения подобных проблем следует обратиться к специалистам в области аккумуляторных батарей. Попытки самостоятельно выровнять или поднять плотность электролита, скорее всего, закончатся плачевно для Вашей батареи.

Проводите плановое измерение плотности электролита ареометром и общую диагностику аккумулятора каждые 3 месяца. При необходимости ремонта сразу обратитесь в сервисный центр. Эти нехитрые советы смогут реально продлить срок службы Вашего аккумулятора и сэкономить Вам деньги.

Также на эту тему:

какая должна быть, чем и как проверить

Владельцам автомобилей знакома ситуация, когда нужно срочно спешить на работу. После того, как отключили сигнализацию и удобно расположились в кресле, начинаете поворачивать ключ зажигания. Вместо победного рева, сигнализирующего, что колесница готова отвезти в пункт назначения, слышите неуверенные хрипы. В чем причина?

Возможна это проблема глубже накопителя, а именно в химической среде, в которой при прохождении тока элементы распадаются на составные вещества, как следствие получается энергия! Как проверить уровень электролита в аккумуляторе и зачем это делать, рассказываем.

Какая густота должна быть в энергосберегателе

Чтобы выяснить необходимое, нужно знать два фактора:

1. Климатическая зона.
2. Эксплуатационные требования.

Где зимы долгие и суровые, чтобы не дать замёрзнуть батарейке, плотность в аккумуляторе должна соответствовать таким цифрам 1,29 г/см3, при температуре на улице ниже -50 градусов.

В широтах с умеренным климатом норма для раствора в 1,25г/см3. Где зимы холодные, но все же щадящие — температура до -30 градусов, необходимо повысить плотность в аккумуляторе на 0,01г/см3, а в жарких тропических зонах понизить на то же значение. Но следует учитывать факт, чем меньше густота в зарядке 100%, тем дольше жизнь батарейки.

Помните, что сера, при недостаточной плотности, может замерзнуть зимой, а летом закипеть.

Принцип действия накопителя

Прежде чем понять, как плотность электролита в акб взаимодействует и дает энергию, разберемся с самой гальванической системой. Советские ученые утверждают, что за период от полного цикла заряда и разряда проистекает около 60 реакций. Но главная из них, когда сульфат-ионы в католите превращаются в сульфат свинца, из-за того, что оксид свинца и свинец на аноде отнимают часть ионов из серной кислоты.

Как итог образуется вода, а сульфат ионы уходят в щелочные растворы. Во время понижения заряда — концентрация щелочи падает, при показателях энергии в 0% между свинцовых пластинок остается дистиллированная вода, а при показателях в 100% Н2О становится больше.

Из-за чего густота падает? Сульфат свинца не всегда истощается от разрядки. Если посмотреть на внешнюю составляющую батареи при минусовой температуре можно заметить белые пятна сульфата свинца. Со временем они превращаются в крошки и осыпаются, не принимая дальнейшего участия в работе!

Из-за чего густота повышается? Щелочной раствор содержит в себе не только серу, но и воду. Во момент зарядки протекает еще один малозаметный процесс — электролиз влаги. Поэтому необходимо дождаться кипения АКБ, католита станет меньше, а его концентрация станет больше.

Нормальный уровень щелочного раствора

Первой причинной неисправности АКМ может быть густота серы, в зависимости от уровня заряда батареи, климатических условий, она будет соответствовать разным данным. Обычные рабочие параметры равны от 1,24 до 1,30/см3. Как определить густоту католита?

В этом поможет измерительный датчик — ареометр. При высоких градусных показателях климата концентрация падает, измерять лучше спустя 10 часов после работы автомобиля. Если не ухаживать за батарейкой может появиться сульфатация она является причиной преждевременного старения АКБ.

Техника безопасности во время работы с электролитом

При взаимодействии с этой опасной кислотой не следует пренебрегать правилами безопасности!

1. Спецодежда обезопасит тело от ожогов. Важно использовать те вещи, которые не жалко. При контакте с тканью — сера разрушает материю. Но лучше пусть это будет ткань, чем кожа. Не следует пренебрегать специальными очками и маской для лица. Вещество выделяет ядовитые пары, они могут быть источниками таких заболеваний, как язвы и вызывать желудочно-кишечные кровотечения. Проводите операции с щелочным раствором на улице или в хорошо проветриваемых помещениях!
2. Помните, что это взрывоопасное вещество! Недопустимо работать рядом огнем!
3. При заряде батареи правильно подключите к источнику питания. Не путайте полярность!
4. Отверстия для залива оставляйте открытыми, так вы исключаете возможность само воспаления аппарата!

Утилизация

После завершения эксплуатационного срока количество вредных паров, источаемых из уже не герметичного корпуса увеличивается. Чтобы не загрязнять окружающую среду и не нарушать федеральные законы, не стоит выбрасывать отработанный АКМ в мусорный бак.

На общей свалке такая вещь будет постепенно наносить вред окружающей среде. В состав автомобильной батарейки входят такие токсичные элементы как: пластик, тяжелые металлы, сера. Пластик разлагается больше 100 лет, а кислота просачивается в почву и делает ее безвозвратно непригодной для жизни растений!

Комбинация тяжелых металлов и химических элементов создают фильтрат — жидкость, обладающая едким, неприятным ароматом, которая просачивается в грунтовые воды, это отправляет питьевую воду не только людей, но и животных и растений. Как следствие — овощи содержат огромное количество нитратов и вредных микроэлементов.

Чтобы избежать загрязнения планеты и предотвратить умирание местной флоры и фауны, необходимо сдать АКБ в пункт приема переработки отработанных энергосберегателей! Отработанные католиты ни в коем случае не стоит сливать в канализацию. Его можно тоже сдать в пункт вторичной переработки и самостоятельно с помощью тазика и соды нейтрализуйте вредные для природы элементы!

Чем и как проверяют густоту католита

Как проверить плотность аккумулятора? Установите его на горизонтальную плоскость, чтобы избежать шатания. Проведите чистку прибора, для этого нужно аккуратно избавить крышку от производственной пыли и грязи. Используя ненужную ткань и мокнув ее в раствор соды, предотвратите возможный отход вещества от пробки!

Теперь можно узнать плотность. Легче сделать это на приборах с прозрачными сторонами. По их состоянию будет понятно, находится ли вещество в нужном состоянии. Если стенки прибора матовые, возьмите прозрачную трубку, окуните в отверстие пока не достигнете упора, верхнюю пустую часть трубки прикройте пальцем. Когда ее извлечете, обратите внимание на сколько проводник тока выше свинцовых пластинок.

Нормальная высота не меньше 10мм, но не больше 15мм. Если в одном из отсеков химического вещества меньше нормального из-за электролиза, долейте немного дистиллированной жидкости.Перед замерами зарядите коробку на максимум до состояния кипения, на современных зарядках подача прекращается автоматически. Так вы избежите неверных искаженных результатов.

С помощью ареометра — измерительного устройства, которое выглядит как колба с грушевидной емкостью для забора жидкости, зачерпните электролит. В зависимости от данных, грузик с делениями либо поднимается, либо опустится, это коррелируется от полученных результатов.

Как пользоваться ареометром

1. Соберите конструкцию, если только что купили измерительное устройство. Сделать это довольно просто — поплавок погрузите в пипетку, на один конец наденьте грушу, на другой пробку с измерительной иглой.
2. Грушу нужно сжать и окунуть пипетку в щелочную среду. Постепенно ослабляйте сжимание груши и достигнув наполнения сосуда до такого состояния, когда маячок будет спокойно плавать по вертикали.
3. Правильные результаты можно получить только при соприкосновении с жидкостью.
4. После завершения процесса тщательно промойте весь прибор. Так он прослужит дольше и не будет искажать результаты замеров.

Другой способ

Еще один способ, более быстрый, как проверить плотность аккумулятора, при помощи оптического рефрактометра. Он не только удобнее, но и способен измерить предел замерзания жидкостей. Чтобы получить замер, капните на нужное место и прижмите каплю прозрачным стеклом. Затем с помощью рефрактометра посмотрите на свет и получите данные о плотности. Некоторые считают, что такой способ точнее, чем замеры с помощью ареометра.

Как проверить батарею автомобиля мультиметром

Как проверить плотность аккумулятора альтернативным аппаратом? Узнать данные поможет мультиметр — универсальное устройство для измерительных операций. С его помощью можно избежать удара тока, забивая гвоздь в стене, он укажет наличие вольтажа в заданном участке поможет узнать значение сопротивление температуры, и еще одна особенность при отсутствии других приборов поможет измерить плотность электролита в накопителе, но не даст такие точные данные как профильные датчики. Как пользоваться?

1. Соберите измеритель. К корпусу подсоедините провода. Тестирующий прибор переведите в режим вольтметра.
2. Переключатель поверните на 20В. Как результат тестер будет демонстрировать значения ниже этих цифр.
3. Соедините кабеля с выходами батареи. Черный к отрицательной клемме, красный к положительной.
4. При полностью заряженном накопителе рабочие значения будут 12,7В, если цифры меньше значит источник заряжен не полностью и состояние концентрата не соответствует норме.

Измерение уровня католита самодельным прибором

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях — соорудите самодельный прибор для замеров. Для создания такого тестера повторите конструкцию ареометра.

• Нужен поплавок, он послужит основой поделки.
• Резервуаром может служить пробирка или любая альтернатива.
• В емкость насыпьте сыпучий материал, подойдет даже пшено!
• Затем отметьте числовые границы. Опустите емкость в жидкость, в месте, где вода будет соответствовать уровню поставьте отметку 1 это будет означать что жидкость имеет концентрацию в 1г/см3.

Виды энергосберегателей

Малосурьмянистые

Это обычный свинцовый представитель автомобильных энергосберегателей. Состоит из свинца, а в пластины добавлен химический элемент — сурьма. Их легко заряжать и у них есть склонность к саморазряду и стремительному выкипанию воды.

Кальциевые

Электропроводящие элементы легированы кальцием, благодаря такому усовершенствованию не требуют постоянного контроля за уровнем электролита. Тряска в машине не повредит энергосберегатель из-за повышенной виброоустойчивости. Его сложно повредить перезарядкой могут выдерживать напряжение до 14,8В.

Из недостатков — слабы в отношении длительных разрядок, если энергия упадет до значения ниже 10,8В необратимо потеряет 50% от своей изначальной емкости. Такой энергосберегатель подойдет для людей, которые часто ездят на дальние расстояния.

Гибридные

Сочетает преимущества малосурьмянистых и кальцевых источников энергии. Выносливые к сильным разрядам и не фатально портятся от вскипания.

Эксплуатация зимой

Перед началам зимнего периода, нужно провести определенную подготовку. Для этого следует постоянно проверять заряд накопителя и концентрацию католита. Чтобы избежать переохлаждения батареи, используйте специальные термокейсы или утепленные одеяла для подкапотных составляющих деталей вашего автомобиля.

Чтобы машина запускалась в холодном январе — утеплите капот! Не забывайте про смену моторного масла, оно должно сохранять свою текучесть и не замерзнуть при минусовой температуре.

Эксплуатация летом

Жара вредит вашему накопителю не меньше, чем экстремальные морозы! В период знойного июля, когда асфальт начинает плавиться, следите за уровнем электролита, если он падает, доливайте дистиллированную жидкость.

При высоких температурах образования водорода внутри устройства батареи становится больше. Следите за вентиляционными каналами, они должны быть чистыми, ничто не должно препятствовать выходу избыточного газа.

Это спасет АКБ от преждевременного завершения эксплуатационного периода! Также летом стоит уделять повышенное внимание избеганию контакта с огнем. Риск взрыва в это время года значительно выше из-за высокой температуры.

Примеры

Чтобы легче понять, работу и тонкости замены католита предлагаем посмотреть видео. На них наглядно видно, как сделать самодельное устройство для замера густоты электропроводной жидкости внутри энергосберегателя.

Стоит помнить о безопасности и правилах эксплуатации — первое поможет избежать травм, а второе не только продлит срок службы АКБ, но и улучшит качество работы батареи!

 

Плотность электролита в аккумуляторе — способы повышения плотности электролита

Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.

Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:

• Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
• В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см³. Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%. Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
• Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.

Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.

Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см³, если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см³. Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см³, иначе потребуется их корректировка.

Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.

Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см3	Температура электролита, °С	Поправка к показанию денсиметра, г/см3
-55…-41	-0.05	+5…+19	-0.01
-40…-26	-0.04	+20…+30	0
-25…-11	-0.03	+31…+45	+0.01
-10…+4	-0.02	+46…+60	+0.02

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

Плотность электролита при 25 °С, г/см3	Температура замерзания, °С	Плотность электролита при 25 °С, г/см3	Температура замерзания, °С
1.09	-7	1.22	-40
1.10	-8	1.23	-42
1.11	-9	1.24	-50
1.12	-10	1.25	-54
1.13	-12	1.26	-58
1.14	-14	1.27	-68
1.15	-16	1.28	-74
1.16	-18	1.29	-68
1.17	-20	1.30	-66
1.18	-22	1.31	-64
1.19	-25	1.32	-57
1.20	-28	1.33	-54
1.21	-34	1.40	-37

Причины изменения плотности электролита

Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.

Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см³). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Как поднять плотность электролита

Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0.5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.

В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.

Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.

Как измерить плотность электролита – видео

Как использовать аккумуляторный ареометр

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

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

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

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

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

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

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

4. Добавьте или вычтите четыре точки (0,004) из показаний на каждые 10 ° F (6 ° C), когда температура электролита выше или ниже 80 ° F (27 ° C). Отрегулируйте показания в соответствии с температурой электролита, например, если показания показывают удельный вес 1,250, а температура электролита составляет 90 ° F (32 ° C), значение 1,250 дает скорректированное показание 1.254. Точно так же, если температура была 70 ° F (21 ° C), вычтите показание 1,246. четырех точек (0,004) из 1,250, чтобы получить скорректированный

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

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

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

Какова удельная энергия литий-ионной батареи?

Что такое плотность энергии батареи?

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

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

Зачем вам аккумулятор с высокой плотностью энергии?

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

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

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

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

Какой тип аккумуляторной батареи имеет самую высокую плотность энергии?

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

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

Типы литий-ионных батарей и их удельная энергия

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

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

Производители экспериментировали с материалами, из которых изготовлены катод и анод. 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 плотность энергии на нижней стороне, как у литий-ионных аккумуляторов, 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 батарей 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 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 сегодня используются 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 более широкий диапазон температур, чем батареи LCO.Однако, поскольку батарея по-прежнему содержит кобальт, стоимость увеличивается из-за дефицита на рынке.

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

Аккумуляторы

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

В батареях

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

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

Аккумуляторы

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

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

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

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

Плотность энергии и удельная энергия батареи

Введение в плотность энергии (по весу и объему) Плотность энергии батареи обычно выражается двумя способами: в форме гравиметрической плотности энергии , и объемной плотности энергии , энергии.Гравиметрическая плотность энергии или Удельная энергия батареи — это мера того, сколько энергии содержится в батарее по сравнению с ее весом, и обычно выражается в Вт-часах / килограмм (Вт-час / кг) . Объемная плотность энергии или Плотность энергии батареи является мерой того, сколько энергии содержится в батарее по сравнению с ее объемом, и обычно выражается в Вт-часах / литр (Вт-час / л) .На рис.1 показаны гравиметрическая плотность (удельная энергия) и объемная плотность (удельная энергия) трех батарей. GRAVIC Кг) удельная энергия

ТИП ЯЧЕЙКИ	NI-MH	NI-CD	LI-ION
55	50	90
ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ (W-) Плотность энергии 180	140	210

РИС.СРАВНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ (источник: www.ti.com) Как видно на рис. 1, Li-Ion имеет лучшую гравиметрическую плотность по сравнению со значениями Ni-Cd и Ni-MH . Это означает, что устройства, работающие от литий-ионных аккумуляторов, можно сделать намного легче, не жертвуя временем работы. Кроме того, при неизменном весе батареи время работы увеличивается вдвое, если используются литий-ионные батареи. Из-за этого преимущества химия Li-Ion быстро вытесняет Ni-MH в сотовых телефонах и ноутбуках.

Удельная энергия и объемная плотность энергии — критический параметр в фотоэлектрических системах Плотность энергии — это одна из многих характеристик батарей, используемых в основном для сравнения одного типа аккумуляторной системы с другим. Плотность энергии является функцией веса батареи, а объемная плотность энергии (в Вт · ч / литр3) — функцией объема батареи. Аккумулятор с более высокой плотностью энергии будет легче, чем аккумулятор аналогичной емкости с более низкой плотностью энергии .Говоря о портативных системах, плотность энергии является критическим параметром, но в обычных фотоэлектрических системах , которые обеспечивают питание стационарного объекта, плотность энергии может быть менее важной. Однако, поскольку транспортировка аккумуляторов в удаленные места обходится дорого, аккумулятор с высокой плотностью энергии обычно является преимуществом.

Плотность энергии не совпадает с плотностью мощности Плотность мощности обычно указывается в единицах Вт / л или Вт / кг и не следует путать с Плотность энергии , которая выражается как Вт / л или Вт / кг .Чтобы лучше объяснить это, Плотность энергии подразумевает, сколько энергии может удерживать батарея . Чем выше плотность энергии, тем меньше время работы от батареи. Примером является литий-ионная химия. С другой стороны, плотность мощности означает, сколько энергии батарея может выдать по запросу. Основное внимание уделяется скачкам мощности, таким как бурение, а не времени работы. Примером является химия на основе никеля. Бутылка для воды Аналогия для объяснения плотности энергии и плотности мощности Размер бутылки аналогичен плотности энергии, а носик аналогичен плотности энергии.Большая бутылка может нести много воды (плотность энергии), в то время как большое отверстие (плотность мощности) может быстро ее опустошить. Большая бутылка с большим отверстием — идеальное и лучшее сочетание.

Стоимость батареи, соответствующая значениям плотности энергии Стоимость — важный фактор при выборе аккумулятора. В таблице ниже представлены стоимость ватт-часа, удельная энергия, т. Е. Ватт-часы на кг, и плотность энергии, т. Е. Ватт-часы / литр для различных типов батарей. 230

Аккумулятор Тип	Стоимость $ за Wh	Wh / кг	Wh / литр
Свинцово-кислотный	0,17 $	41	Al	100 life	0,19 $	110	320
Углерод-цинк	0 $.31	36	92
NiMH	$ 0,99	95	300
NiCad	$ 1,50	39	140

Мы видим, что свинцово-кислотные аккумуляторные батареи возглавляют список недорогих. Литий-ионный аккумулятор является лидером по плотности энергии и стоит $ 0,47 за Вт-ч.

Плотность энергии Сравнение размеров и веса Приведенная ниже сравнительная таблица батарей показывает объемный (т.е.е. плотность энергии) и удельные плотности энергии, показывающие меньшие размеры и меньший вес ячеек.

Рисунок 2: Плотность энергии батареи (источник: www.epectc.com)

Достижения плотности энергии и удельной энергии в 2019 году

Аккумулятор Licerion от Sion power: Компания Sion Power разработала технологию , которая значительно улучшила энергию и срок службы перезаряжаемых литий-металлических батарей.Более легкие и энергоемкие батареи всегда пользовались спросом и привели к исследованиям и разработкам, проводимым командой Sion Power для создания аккумуляторной батареи Licerion®. Батареи Licerion устанавливают новый стандарт для литиевых батарей, предлагая наивысшее сочетание плотности энергии и удельной энергии. Этот ультратонкий металлический литий-ионный аккумулятор имеет плотность энергии и удельную энергию 500 Втч / кг и 1000 Втч / л.

Емкость батареи — обзор

20.2.3 Емкость батареи

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

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

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

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

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

(20.6a) Cd = K · I1 − n

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

(20,6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t _d (I) нанесены в двойных логарифмических координатах уравнение (20.6б) преобразуется в прямую с наклоном, равным коэффициенту n . Уравнение Пейкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда. В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов».’Снижение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO ₂ и Pb в PbSO ₄ , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема. При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций.Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

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

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

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

Как измерить плотность батареи

Под плотностью аккумулятора понимают плотность электролита в его банках. Чтобы его измерить, возьмите ареометр и измерьте его прямо в банке батареи. При необходимости добавьте серную кислоту или концентрат, продаваемый в автосалонах, затем повторите измерение. Также плотность электролита можно измерить с помощью вольтметра в зависимости от его ЭДС.

Вам понадобится

• ареометр, цифровой вольтметр, зарядное устройство.

Инструкция по эксплуатации

1

Определение плотности батареи ареометром Возьмите ареометр и с помощью резиновой груши наберите в стеклянную колбу необходимое для измерений количество электролита. Это количество должно позволить специальному поплавку с нанесенной на него шкалой внутри устройства (плотномера) плавать в электролите. По шкале определите плотность электролита.

2

Определение плотности батареи плотномером. Для этого втяните электролит в прозрачный пластиковый корпус с помощью резиновой груши.Внутри корпуса находится несколько поплавков, которые по всплытию определяют плотность электролита. К недостаткам этого устройства можно отнести недостаточную точность и узкий диапазон измерения. Как правило, это 1,19–1,31 г / см³. Следовательно, при сильно разряженной батарее плотность электролита не может быть измерена.

3

Определив плотность батареи по EDSS с помощью чувствительного цифрового вольтметра, измерьте электродвижущую силу (ЭДС) батареи. Для этого подключите контакты вольтметра к клеммам аккумулятора, соблюдая полярность.Зафиксируйте значение ЭДС в вольтах с точностью до сотых. Затем разделите полученное значение ЭДС на 6 и вычтите из результата 0,84 (ρ = Е / 6-0,84). В результате получите плотность в г / см³. Эта формула действительна при температуре около 5 ° C. Поэтому, если возможно, нагрейте или охладите батарею до тех пор, пока она не достигнет, например, поместив ее на время в погреб или холодильник, отрегулированный на заданную температуру. Если это невозможно, вычтите из результата 0,01 на каждые 15 ° С повышения температуры и прибавляйте при каждом снижении температуры на 15 ° С.

Полезный совет

Для увеличения плотности добавить серную кислоту или ее концентрированный раствор, который можно купить в автомастерской, для понижения плотности добавить дистиллированную воду.

Цифровой аккумуляторный ареометр

— портативный плотномер

Технические характеристики

Диапазон измерения	Плотность: 0,000 — 2,000 г / см3 Температура образца: 0 ° — 40 ° C (32 ° — 104 ° F) Вязкость : 0 — 2000 мПа
Точность	Плотность: 0.001 г / см3 Температура: ± 0,2 ° C (± 0,4 ° F)
Разрешение	0,0001 г / см3
Минимальный объем пробы	2 мл
Связь		Интерфейс IrDA
Дисплей	ЖК-дисплей с подсветкой
Внутренняя память	1100 Результаты
Рабочая среда	10-50 ° C (-15-122 ° F)
Требования к питанию	Батарейки
Размеры	229 x 114 x 64 мм (9 x 4.5 x 2,5 дюйма)
Вес	360 г (2,7 унции)
Размеры пробирки	140 x 3,175 мм / 5,5 x 1/8 дюйма Диаметр * Возможна нестандартная длина

Часто задаваемые вопросы

Каков диапазон измерений цифрового ареометра / плотномера SG-Ultra?
Диапазон плотности 0,000-2,000 г / см3

Как SG-Ultra взаимодействует?
SG-Ultra использует инфракрасную связь по ассоциации данных (IrDA)

Сколько измерений сохраняет SG-Ultra?
SG-Ultra сохраняет внутри до 1100 результатов

Каково обслуживание цифрового ареометра SG-Ultra?
Техническое обслуживание зависит от использования и ухода.Устройство следует очищать после каждого использования. Расходные детали (насос, трубки, шайбы) SG-Ultra следует тщательно контролировать и регулярно заменять по мере необходимости.

Когда мне нужно калибровать?
Цифровой ареометр рекомендуется калибровать ежегодно.

Поставляется ли SG-Ultra с программным обеспечением?
Программное обеспечение Excel с поддержкой макросов входит в стандартную комплектацию (32-битный офис). При покупке с IBEX-Pro или Ultra доступен адаптер для использования с Exmons Ultra Plus.Программное обеспечение Exmons позволяет объединить измерения удельного веса и температуры с данными внутреннего сопротивления и напряжения, полученными с помощью тестеров серии IBEX.

Сколько времени требуется SG-Ultra для отображения результатов измерений?
Время измерения зависит от прибора и температуры образца. Образец должен уравновеситься внутри измерительной ячейки. Обычно этот процесс занимает всего несколько секунд, но в некоторых ситуациях может занять до минуты.

Свинцово-кислотные батареи | PVEducation

5 свинцово-кислотных аккумуляторов

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

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

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

Общая химическая реакция:

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

На минусовой клемме реакции заряда и разряда:

Pb + SO42-зарядкаPbSO4 + 2e-

На положительном выводе реакции заряда и разряда:

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

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

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

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

Сульфат свинца является изолятором, и поэтому способ, которым сульфат свинца образуется на электродах, определяет, насколько легко можно разрядить аккумулятор.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок: Влияние режима зарядки на емкость аккумулятора.

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

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

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

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

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

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

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

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

Ускоренная зарядка

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

Удельный вес (SG)

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

Особые требования для гелевых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи

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

• они могут быть подвергнуты глубокому циклу с сохранением срока службы батареи
• они не нуждаются в ускоренной зарядке
• они требуют меньшего обслуживания.

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

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

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

Установка

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

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

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

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

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

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

• клеммы АКБ не корродированы
• соединения аккумулятора затянуты
• Корпус аккумулятора не должен иметь трещин и коррозии.

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

Свинец в свинцово-кислотных аккумуляторах представляет опасность для окружающей среды, если он не утилизируется надлежащим образом.Свинцово-кислотные батареи следует утилизировать, чтобы можно было восстановить свинец без ущерба для окружающей среды.

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

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

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

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

Добавление сурьмы, а также кальция в электроды дает некоторые преимущества как сурьмы, так и свинца, но при более высокой стоимости. Такие батареи с глубокой разрядкой также могут иметь длительный срок службы. Кроме того, к электродам могут быть добавлены следовые количества других материалов для повышения производительности батареи.

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

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

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

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

Батареи для фотоэлектрических или удаленных источников питания (RAPS)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Изменение громкости также обычно отрицательно сказывается на работе от батареи.

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

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

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

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

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