Почему нет плотности в одной банке аккумулятора: При зарядке аккумулятора одна банка не кипит (не заряжается). Что делать? Подробно с видео

Как в аккумуляторе ПОДНЯТЬ ПЛОТНОСТЬ электролита самостоятельно❓

Поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях можно несколькими способами: полностью заменить старый электролит на новый либо восполнить заряд АКБ. Обе манипуляции следует проводить в хорошо проветриваемых помещениях с соблюдением техники безопасности. После завершения процедуры нужно откорректировать объем рабочего раствора, а затем произвести замер параметра плотности ареометром.

Почему падает плотность электролита?

Основные причины, по которым может упасть показатель уровня электролита в банках автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ):

  1. Разряд устройства. Как правило, разряжение в аккумуляторе автомобиля происходит в холодное время года, поэтому зимой используют специальные методы, позволяющие восстановить и поднимать уровень заряда. Проблема может проявляться в автомобильном аккумуляторе, который близок к естественному износу. При быстром разряде можно сделать вывод о падении пропорции рабочего раствора до критически низкого уровня. Проблема разряжения может быть связана с механическим повреждением устройства или неисправностью генераторной установки, в результате чего электросеть автомобиля питается от АКБ.
  2. Выкипание рабочей жидкости в результате перезарядки аккумулятора. Если на устройство поступает постоянное напряжение, это приводит к разделению воды на кислород и водород. В результате при зарядке жидкость выкипает и уровень электролита снижается.
  3. Постоянное добавление дистиллированной воды вместо химического раствора. Если долить жидкость единожды, то уровень плотности АКБ в машине упасть не должен, но постоянные доливания будут этому способствовать.

Как подготовить аккумулятор к восстановлению?

Перед тем, как восстановить на обслуживаемом аккумуляторе плотность электролита, необходимо выполнить ряд действий:

  1. Производится демонтаж батареи с авто, для этого предварительно ослабляются клеммные зажимы устройства.
  2. При наличии защиты выполняется ее снятие. Для этого потребуется гаечный ключ соответствующего размера.
  3. С помощью отвертки или другого приспособления с плоским наконечником производится откручивание пробок на банках. Рекомендуется использовать защитные очки и перчатки, чтобы не допустить появления ожогов.
  4. Пользователь выполняет диагностику объема рабочей жидкости в устройстве. Для легковых транспортных средств данный параметр должен составить около 1,5 сантиметров выше пластин. Диагностика плотности электролита должна производиться через 3 часа после подзарядки устройства либо примерно через 10 ч после остановки двигателя. Если уровень жидкости соответствует норме, то ареометр опускается в банки и с помощью груши производится набор небольшого объема воды.
  5. В зависимости от температуры воздуха производится оценка полученных параметров. Проверка выполняется для каждой банки отдельно. В идеале данный показатель должен составить в диапазоне от 1.25 до 1.29 г/см3.

При подготовке аккумуляторной батареи необходимо учитывать следующие нюансы:

  1. Перед открытием банок пользователю нужно произвести очистку корпуса устройства от загрязнений чистой ветошью. Это нужно сделать для того, чтобы при откручивании пробок грязь не попала внутрь батареи. В противном случае возможен полный выход устройства из строя.
  2. Если диагностика будет выполняться без демонтажа батареи, то нужно убедиться в ее качественной посадке. Устройство не должно болтаться.
  3. При подготовке аккумуляторную батарею нельзя переворачивать, поскольку это может привести к разрушению пластин, расположенных внутри. В результате АКБ полностью выйдет из строя без возможности восстановления.

Видео: руководство по использованию ареометра

Канал «Аккумуляторщик» в своем видеоролике подробно описал процесс подготовки аккумулятора и рассказал об использовании ареометра.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

  1. При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.
  2. Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.

Важно знать

На новом аккумуляторе самостоятельно поднимать плотность электролита не рекомендуется, поскольку это приведет к более быстрому разряду устройства. Повышенный рабочий параметр негативно повлияет на функциональность батареи.

Приступать к процедуре необходимо с соблюдением техники безопасности, так как электролит – это ничто иное, как кислотный раствор, поэтому:

  • наденьте резиновые перчатки;
  • максимально обезопасьте себя от попадания электролита на одежду и тем более кожу;
  • используйте защитные очки и респиратор.

Что понадобится?

Чтобы правильно повысить плотность аккумуляторной батареи перед зимним периодом, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

  • ареометр;
  • мерный стакан или другая аналогичная емкость;
  • отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;
  • клизма-груша;
  • корректирующий раствор либо кислота;
  • дистиллированная вода.

Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости

Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:

  1. Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.
  2. С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.
  3. Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.
  4. Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.
  5. Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.
  6. Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.

Важно знать

Надо учитывать, что разница параметра плотности между банками должна составить не более 0,01 г/см3. Если при выполнении задачи не удалось достигнуть такого результата, то требуется выполнить дополнительную, «выравнивающую» зарядку на протяжении 1-2 часов. При этом параметр тока должен составить в 2-3 раза меньше номинального.

Формула расчета количества жидкости для корректировки плотности электролита

где:

  • Vэ — объём удаляемого из банки электролита, см3;
  • Vб — объём электролита в одной банке, см3;
  • ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3;
  • ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3;
  • ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3).

Важно знать

При использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.

Таблица: корректировка плотности в АКБ
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,241,251,26
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,246062120125
1,2544456570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,271,291,31
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,24173175252256
1,25118120215220
1,266566177180290294
1,27122126246250
1,2840436365198202
1,297578143146
1,3010911336387981

Как поднять зарядным устройством?

Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

  1. Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.
  2. В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.
  3. Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.
  4. После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.
  5. При необходимости производится повторение данной операции.

Руководство по повышению плотности в необслуживаемом аккумуляторе

Действия по повышению плотности выполняются аналогичные, разница заключается в получении доступа к рабочей жидкости:

  1. В необслуживаемых устройствах корпус полностью закрыт, поэтому пользователю надо демонтировать батарею и снять с нее наклейку. Крышку аккумулятора снимать не нужно, поскольку установить ее обратно будет сложно.
  2. Нужно сделать отверстие в крышке, используя шило или дрель. Оно должно быть небольшим, поскольку придется впоследствии его запаивать.
  3. Используя одноразовый шприц в АКБ добавляется дистиллят или корректирующий электролит в зависимости от того, что нужно сделать с рабочим параметром. Следует добавлять по 5 мл жидкости. Рекомендуется использовать банку батареи, в которой расположен индикатор плотности. Если индикатор стал черного либо зеленого цвета, то в аккумулятор нужно добавить еще 20 мл жидкости.
  4. Для определения уровня рабочего раствора игла опускается в банку, а шток подтягивается в обратном направлении. Затягивая рабочий раствор в шприц, рекомендуется отмечать уровень с помощью маркера. Если в батарее применяется пластик светлого оттенка, то уровень жидкости можно определить на просвет или замерить с помощью линейки. Остальные банки доливаются до уровня, который должен составить на 1,5-2 см выше поверхности пластин.
  5. После выполнения задачи отверстия нужно заделать герметиком либо специальными резиновыми пробками. Затем аккумулятор следует осторожно потрясти, чтобы перемешать электролит. Но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить пластины.

Как увеличить плотность, если она ниже 1,18

Если рабочее значение плотности составил менее 1,18 г/см3, описанные способы не позволят решить проблему и пользователю потребуется полностью сливать кислоту из банок.

Алгоритм действий при этом будет такой:

  1. Электролит откачивается из аккумуляторной батареи, насколько это возможно (для откачки можно использовать грушу с клизмой).
  2. Аккумулятор осторожно переворачивается без резких движений. Это позволит предотвратить возможное осыпание пластин. В дне устройства надо просверлить отверстия в каждой банке с помощью дрели. Эти действия рекомендуется выполнять в емкости, к примеру, миске или тазике.
  3. Затем аккумулятор устанавливается в вертикальное положение и из него сливаются остатки рабочего раствора.
  4. Производится промывка батареи с помощью дистиллята.
  5. Отверстия в дне аккумулятора запаиваются, на этом этапе важно убедиться в герметичности устройства, чтобы не допустить дальнейшей утечки жидкости. Производится заливка нового раствора в батарею.

Важно знать

Пластик для запаивания отверстия в аккумуляторе должен быть максимально устойчивым к воздействию серной кислоты. Кроме того, если цвет электролита коричневый или черный, восстанавливать батарею не имеет смысла. Темный оттенок свидетельствует об осыпании пластин или о разрушении батареи.

Видео: самостоятельное увеличение плотности электролита

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видеоролике подробно изложил процесс зарядки аккумуляторной батареи и добавления электролита, а также увеличения его плотности.

Что делать, если одна банка не кипит при процессе заряжения?

Когда автомобильный аккумулятор набирает нужный для него заряд, начинают закипать банки или отсеки (как кому комфортнее называть), под влиянием электрического тока выделяется газ, обычно, это кислород (0) и водород (H). Если заряжение АКБ прошло нормально, то все банки автомобильного источника питания обязаны кипеть, но всё-таки иногда бывает такое, что бурлят только пять банок, но бывает, что не закипает один из отсеков? Из-за чего может случиться подобное?

При зарядке можно видеть нечто похожее на обслуживаемых источниках питания, как раз там можно взять и просто отвинтить и посмотреть, как кипит банка. И все таки, что становится причиной процесса закипания отсека?

ПО КАКИМ ПРИЧИНАМ МОЖЕТ НЕ КИПЕТЬ ОДНА ИЗ БАНОК АККУМУЛЯТОРА?

  • Может не кипеть по причине того, что замкнуло отсек, пластины разрушились, или же внутрь попал инородный предмет, вследствие этого, в конечном счете, заряд и не происходит.
  • Случилась полная разбалансировка заряда. Подобное тоже имеет возможность случиться, но достаточно редко. Допустим, заряжены и кипят пять отсеков, а по каким-то непонятным обстоятельствам еще не полностью заряжен шестой.
  • У аккумулятора банально может подходить к концу срок его функционирования. Последняя банка обкрошилась целиком и полностью, и 100% жидкость в ней будет мутной.
  • Какими же будут дельнейшие действия, неужели придется выбросить аккумулятор? Не стоит спешить, потому что в сорока процентах случаев все возможно восстановить.

 ЧТО ЖЕ МОЖНО СДЕЛАТЬ?

  • Возобновить отсек аккумулятора — поначалу следовало бы извлечь из нее инородный предмет. Иногда достаточно только как следует его прочистить, но, как правило, в таких случаях из сложившейся ситуации необходимы радикальные выходы. Если там действительно маленькая частица, которая «коротит» пластины, то почти на 90% может восстановиться нормальное функционирование. После этого необходимо заряжать лишь одну банку автомобильной аккумуляторной батареи.
  • С самой зарядкой тоже все достаточно просто и понятно. Нужно все банки аккумуляторной батареи полностью «посадить», по большей части, это совершается нагрузкой, например, можно на клеммы вешать лампу из фары. Ориентировочно через сутки аккумуляторная батарея автомобиля должна разрядиться полностью. После чего аккумулятор обязательно нужно поставить заряжать, на этот момент поглощать энергию обязаны все банки, то есть уже все 6 отсеков должны начать закипать.
  • Если мутный отсек разобран, пакет пластин вытащен, и он прямо в руках рассыпается – то в данном случае уже ничего не поделать, это полное разрушение. По всей видимости, картина не отличается ничем и в остальных банках. Поэтому в таком случае только покупать новый АКБ!
  • По большому счету не всем и не всегда удается вернуть к жизни аккумуляторную батарею, к тому же не помогает и промывка, только лишь опытные мастера своего дела смогут проделать эту работу. Первый пункт в данном списке является самым сложным из всех, придётся разрезать корпус вашего источника питания, а это не шутки, так как во всех аккумуляторных батареях находится кислота (обязательно нужно позаботиться о защите руки) – если оживление прошло достаточно хорошо, тогда корпус следует герметично запаять.

 Если один отсек всё-таки не бурлит, то:

  • За электролитом следует понаблюдать – в прозрачном источнике питания (из белого пластика) сквозь стенки будет хорошо видно, если источник питания темного цвета, тогда нужно чем-то «затянуть» (в идеальном варианте ареометр) и вылить, допустим, в стакан.
  • Если жидкость всё-таки бесцветная – то, скорее всего, либо она не до конца заряжена, либо ее замкнуло.

Открываем верхний корпус – из аккумулятора вытаскиваем пластины и глядим, если есть замыкание:

  1. Выпускаем его;
  2. Отдаем пластины;
  3. Заливаем электролитом;
  4. Начинаем запаивать сам корпус.

3.5 / 5 ( 6 голосов )

Навигация по записям

Эксплуатация, зарядка, хранение аккумуляторной батареи

23.12.2019

Содержание


1. Техническое отступление

2.Основные характеристики аккумуляторных батарей


2.1. Расход воды

2.2. Долговечность батареи

2.3. Рекомендации по эксплуатации


3. Терминология

4. Маркировка АКБ

5. Выбор и покупка АКБ

6. Установка АКБ

7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию


7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации

7. 2. Продление жизни новой батарее

7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством


8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период


8.1. Прикуривание от другого автомобиля


9. Особенности эксплуатации АКБ в летний период

10. Вопросы безопасности

11. Хранение аккумуляторной батареи

12. Приложения


12.1. Реанимация аккумулятора

12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока

Скрыть содержание

1. Техническое отступление

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией — обеспечением запуска двигателя — мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая — реже применяемая, но от того не менее значимая — использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора. Кроме того, на современных автомобилях с инжекторным впрыском аккумулятор выполняет роль сглаживателя пульсаций напряжения, выдаваемого генератором. Из этого следует, что следует крайне осторожно относиться к отключению аккумулятора на работающем двигателе. Карбюраторному двигателю ничего не будет, а вот как поведёт себя компьютер, управляющий распределённым впрыском — одному богу известно… Можно загубить компьютер.
Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных — диоксида свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.
Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок (см. рис.1).

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6-12.8 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных — диоксид свинца.
Вес залитой АКБ ёмкостью 55 Ач составляет около 16.5 кг. Эта цифра складывается из массы электролита — 5кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений — 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.

2. Основные характеристики аккумуляторных батарей

2.0. Электродвижущая сила (ЭДС)

Зависимость ЭДС (грубо говоря, напряжение на выводах аккумулятора) от плотности электролита выглядит так:

Е = 6 * (0,84 + р) , где Е — ЭДС аккумулятора , (В) р — приведенная к температуре 5°С плотность электролита , г/мл

2.1. Расход воды

Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течении года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.

На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.

Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. гибридной технологии — замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.

Преимущества «кальциевых» АКБ — можно устанавливать в местах , не не требующих удобного доступа для обслуживания. Меньше вероятность выхода из строя из-за коррозии решеток электродов. Лучшие стартерные характеристики.

Недостаток «кальциевых» АКБ — при глубоких разрядах происходит образование нерастворимых солей кальция, и емкость АКБ необратимо теряется. Производители АКБ пытаются устранить этот недостаток добавлением в АКБ серебра и др. компонентов, результат пока окончательно не ясен.

2.2. Долговечность батареи

Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения — составляет 4-5 лет.

Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 — 1.15 г/см3, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод — необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять плотность электролита. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните — на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей). Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу, же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности, ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.

Не менее опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения. При этом электролит начинает «кипеть» — происходит разложение воды на кислород и водород, и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Ну а если его нет? В этом случае также можно довольно просто оценить зарядное напряжение. Для этого запустите и прогрейте двигатель, установив средние обороты и подключите тестер (в режиме вольтметра) между «+» и «массой» аккумуляторной батареи. Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14±0.5В. Если напряжение меньше — стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает — неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Впрочем, точно также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.5В.

В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа — т.н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя — в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.

2.3. Рекомендации по эксплуатации

Батарея, не эксплуатировавшаяся в течении длительного времени (4-5 мес.) нуждается в подзарядке. Связано это с тем, что батареям свойственно такое явление, как саморазряд. На графиках рис.2,3 показаны характеризующие саморазряд величины для различных батарей. В первом случае — это снижение плотности от времени хранения, во втором — падение напряжения.

Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена. Уменьшение плотности на 0.01 г/см3 по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 — 8%. Используя график (см. рис.4) можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная. Всем известна аксиома, тем не менее, позволим повторить ее еще раз — батарею, разряженную летом более чем на 50%, а зимой более чем на 25%, необходимо снять с автомобиля и зарядить. При этом следует помнить, что пониженная плотность зимой более опасна, т.к. кроме всего прочего может привести к замерзанию электролита. Так, при плотности электролита 1.2 г/см3 температура его замерзания составляет около -20°С.
Также необходимо подзарядить батарею, если плотность в разных банках отличается более чем на 0.02 г/см3. Оптимальной является зарядка батареи током, равным 0.05 от ее ёмкости. Для батареи с ёмкостью 55 Ач эта величина составляет 2.75 А. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе батарея просто не «закипит», к тому же время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%. Признаками окончания зарядки служит бурное выделение газа (т.н. «кипение») и неизменяющаяся на протяжении 1-2 часов плотность электролита.
Для ориентировочной оценки времени, требуемого на зарядку батареи, можно воспользоваться следующим алгоритмом.

Первоначально, используя график (рис.4) необходимо определить степень разряженности батареи, исходя из реальной плотности АКБ, замеренной ареометром. Далее по степени разряженности определяем потерянную ёмкость (или ёмкость, которую необходимо принять батарее).
Затем, выбрав величину зарядного тока, вычисляем ориентировочное время зарядки по формуле:

Тут следует отметить, что не вся энергия идет на повышение ёмкости. КПД процесса составляет 60-80%, остальное тратится на нагрев, а также связанные с этим электрохимические процессы. Потому реальное время увеличивается примерно в полтора раза от расчетного (что и учитывается коэффициентом «1.5» в формуле).

Нужно сказать, что использование данного алгоритма оправдано лишь для облегчения процедуры, но ни в коей мере не избавляет от контроля за ходом зарядки. Процесс заряда, а особенно его окончание Вам необходимо контролировать самому, дабы не прозевать начало бурного кипения.

Другой вариант — использование для этих целей автоматических зарядных устройств, отличающихся тем, что зарядка идет при постоянном напряжении, но автоматически изменяющемся в зависимости от степени заряженности батареи токе. При этом зарядное устройство перестает давать ток, если батарея полностью заряжена. Принцип, используемый в подобных устройствах аналогичен зарядке от генератора на автомобиле.

Для примера определим время зарядки батареи ёмкостью 55 Ач током в 5А, плотность которой составляет 1.25 г/см3. Как видно из графика, при данной плотности батарея разряжена на 25%, что означает потерю ёмкости на величину

Таким образом, примерное время зарядки

Каждодневным способом зарядки батареи является ее заряд от бортовой сети автомобиля (естественно, при условии исправности последней). При данном способе, во первых, невозможен перезаряд, а во-вторых, происходит постоянное перемешивание электролита и наиболее полное его проникновение во внутренние слои активной массы.
Однако было бы ошибочным полагать, что заряд батареи начинается сразу же после пуска двигателя и продолжается все время, пока двигатель в работе. Исследования показывают, что батарея начинает принимать заряд только после прогрева электролита до положительной температуры, что при эксплуатации в зимних условиях происходит примерно через час после начала движения. Именно этим и опасен довольно распространенный, по крайней мере, в нашем автомобильном городе, способ эксплуатации транспортных средств. Холодный запуск зимой с получасовым движением до работы, и затем редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться Вашей батарее. Тем самым разряженность АКБ увеличивается изо дня в день и в итоге может привести к печальному результату. Из этого следует, что зимой необходимо проверять состояние АКБ и своевременно подзаряжать ее регулярно
Физические процессы, происходящие при пуске двигателя, отличаются от процессов при разряде батареи потребителями. При пуске участвует не весь объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы. Нормальный запуск двигателя при однократном вращении стартера в течении 10с забирает ёмкость 300А х 10с = 3000 Ас = 0.83 Ач, что составляет около 1.5% от ёмкости аккумулятора.
При медленном же разряде участвуют не только поверхностные слои активной массы, но и глубинные, потому и разряд происходит более глубокий. Однако это не означает, что стартерные режимы не так губительны для батареи — стартером точно также можно разрядить батарею до критической величины.
Каковы же признаки выхода из строя батареи? Батарея не заряжается, плотность низкая и не повышается в процессе заряда. Большой саморазряд — батарея зарядилась, но не держит заряд. Можно попытаться потренировать батарею, однако если произошло осыпание активной массы пластин, либо кристаллизация сульфата свинца, то это уже не исправить.
Вообще, освоить способ оценки степени возможной разрядки батареи от каких-либо действий (в том числе и осознанных) не составит большого труда. Необходимо усвоить несколько истин и запомнить несколько цифр.
Батарея начинает принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры (как вы понимаете, при температуре воздуха -20°С температура электролита в батарее хранящегося на свежем воздухе автомобиля будет примерно такой же.)
Коэффициент полезного действия процесса зарядки составляет примерно 50%.
Каждый автомобильный генератор характеризуется следующими показателями:
ток отдачи генератора при работе двигателя на холостом ходу.
ток отдачи генератора при работе двигателя на номинальных оборотах.
Для ВАЗовских автомобилей эти цифры имеют следующие значения:

Таблица 1

Модель автомобиля…………………..2101-2106……2108-2109……2110

ток отдачи на холостом ходу…………….16………………24…………..35

ток отдачи на номинальных оборотах 42……………….55…………..80

Как видно из таблицы, на последних моделях автомобилей Волжского автозавода устанавливаются генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие по величине характеристики генераторов первых моделей.

И наконец, примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Таблица 2

потребитель……….ток, А (приблизительно)

зажигание……………..2

габариты……………….4

ближний свет…………9

дальний свет………..12

обогрев стекла……10-11

стеклоподьемник…20-30

вентилятор отопителя:

1-я скорость…………5-7

2-я скорость……….10-11

стеклоочистители…3-5

магнитола…………….5

ИТОГО……………….38-48

Таким образом, оставленные включенными габариты за три часа «съедят» 4А х 3ч= 12 Ач ёмкости батареи, что соответствует разряду приблизительно на 20%. Это не страшно для одного раза. Однако повторив это ещё раз, Вы уже рискуете не завести свою машину, особенно, если дело происходит зимой, т.к. разряд составит порядка 40% (тем более, что к тому же зимой батареи, как правило, эксплуатируются заряженными далеко не на 100%).

Аналогично можно прикинуть, что Вы имеете при продолжительной работе двигателя на холостом ходу. Как уже показано выше, ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой величины 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору (при этом помните про КПД зарядки, составляющий 50%).

Для владельцев иномарок с автоматической коробкой передач картина ещё более сложная. Обычно, стоя в пробке или на светофоре, Вы не переключаетесь на нейтраль, а давите ногой на тормоз. Это понижает обороты двигателя от стандартных 800-900 об./мин. до 600-700 об./мин., что, соответственно понизит ток, выдаваемый генератором, а стоп-сигналы добавят ещё пару ампер потребления тока. Да и обогрев заднего стекла у немцев, например, существенно мощнее, чем у отечественных автомобилей.

Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты проводимых в ГДР исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму «город-зима-ночь») аккумулятор получает порядка 1Ач в час

3. Терминология

Аккумуляторная батарея — один из основных элементов электрооборудования автомобиля, поскольку она накапливает и хранит электроэнергию, обеспечивает запуск двигателя в различных климатических условиях, а также питает электроприборы при неработающем двигателе.

Автомобильные свинцово-кислотные 12-вольтовые АКБ состоят из 6-ти последовательно соединенных элементов (банок), объединенных в общий корпус. Каждая банка имеет газоотвод, конструкции которого могут существенно отличаться.

Электролит представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде (для средней полосы России плотностью 1.27-1.28 г/см3 при t=+20°С). Кипение электролита — бурное выделение газа при электролитическом разложении воды с выделением кислорода и водорода. Это происходит во время заряда батареи.

Саморазряд — самопроизвольное снижение ёмкости АКБ при бездействии. Скорость саморазряда зависит от материала пластин, химических примесей в электролите, его плотности, от чистоты верхней части корпуса батареи и продолжительности ее эксплуатации.

Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки (ЭДС — электродвижущая сила) должно находиться в пределах 12.6-12.9 В. Напряжение в бортовой сети автомобиля при работающем двигателе несколько выше, чем на клеммах АКБ, и должно находиться в пределах 14.0-14.2 В (0,2 В от крайних значений). Значение напряжения ниже 13.8 В ведет к недозаряду батареи, а выше 14.4В — к перезаряду, что одинаково пагубно сказывается на ее сроке службы.

Полярность аккумуляторной батареи — термин, определяющий расположение токосъемных выводов на ее корпусе. На зарубежных батареях полярность может быть прямой или обратной, т. е. ориентировка положительного и отрицательного выводов относительно корпуса может быть различной. По российскому стандарту (если смотреть со стороны выводов) отрицательный (-) должен располагаться справа, положительный (+) слева.

Емкость батареи — способность батареи принимать и отдавать энергию — измеряется в ампер-часах (Ач). Для оценки ёмкости батареи принята методика 20-ти часового разряда током 0.05С20 (т.е. током, равным 5% от номинальной ёмкости). Т.е., если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75 А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Данная характеристика определяет возможность питать потребителей в экстремальной ситуации (при отказе генератора). Характеризуется объемом активной массы.

Значение тока холодного старта при -18°С (по DIN) — Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре -18°С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов. Сепараторы карманного типа без каких-либо других дополнений увеличивают напряжение батареи на 0.3В, одновременно улучшая стартовые характеристики. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах.

Резервная ёмкость — время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.

Корпус современных АКБ изготавливается из пластмассы, в большинстве случаев полупрозрачной, позволяющей контролировать уровень электролита.

Необслуживаемые батареи. Сразу следует оговориться, что этот термин не должен пониматься буквально и восприниматься как руководство к бездействию. Это название говорит об улучшенных потребительских свойствах батареи. Необслуживаемые АКБ требуют долива воды не чаще одного раза в год при условии использования их на автомобилях с исправным электрооборудованием и среднегодовым пробегом 15-20 тыс. км. Встречаются конструкции, исключающие всякое вмешательство на всем протяжении срока службы, но они особенно критичны к состоянию автомобильного электрооборудования.

Большинство необслуживаемых батарей выпускаются заводами-изготовителями, залитыми электролитом. Так как эти батареи имеют значительно меньший саморазряд, они могут храниться от 6 месяцев до 1 года без подзаряда. Саморазряд новых необслуживаемых батарей за 12 месяцев может составить до 50% от номинальной ёмкости.

4. Маркировка АКБ

На современные аккумуляторные батареи наносится следующая маркировка:

Некоторые батареи имеют такую маркировку:

Несмотря на то, что после ёмкости стоит значение 280А, цифра, интересующая нас и показывающая ток холодного старта по принятому у нас стандарту DIN равна 255А.
Обозначения основных характеристик на батареях различных производителей отличаются друг от друга. Большинство европейских производителей и значительная их часть в Азии руководствуются промышленным стандартом Германии DIN 43539 часть 2, который оговаривает два основных параметра: ёмкость батареи, измеряемую в ампер-часах (Ач) при +25°С, и ток стартерного разряда в амперах (А) при -18°С.
Батареи американских производителей испытываются по требованию американского стандарта SAE J537g, который включен в международный стандарт BCI и также вводит два основных параметра: резервную ёмкость, измеряемую в минутах при +27°С, и ток холодной прокрутки — в амперах при -18С. Стандарт SAE не предусматривает измерение ёмкости батареи в ампер-часах.
Первый рассматривает способность батареи к длительным разрядам меньшими токами, второй — разряд большими токами, но за меньший отрезок времени.
Пересчет значения тока стартерного разряда по европейскому стандарту DIN в ток холодной прокрутки по американскому стандарту SAE может производиться с помощью экспериментальных коэффициентов. Для батарей ёмкостью до 90Ач используется коэффициент 1.7, т. е. ISAE = 1.7 IDIN. Для батарей ёмкостью от 90 до 200 Ач используется коэффициент 1.6, т. е. ISAE = 1.6 IDIN.
В настоящее время в Европе наряду с немецким стандартом DIN введен новый единый стандарт En — 60095-1/93.
Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях «Tudor»).

5. Выбор и покупка АКБ

Убедитесь, что выбираемая батарея соответствует конструктивным особенностям вашего автомобиля (ёмкость, место установки, способ крепления, полярность, форма и размер токосъемных выводов). Специализированные торговые фирмы имеют каталоги всего ассортимента, в которых систематизирована информация о модификациях и технических характеристиках.

Нецелесообразно на автомобиль с устаревшей системой электрооборудования устанавливать батарею, исключающую долив воды. Это приведет к сокращению ее срока службы или отказу.

Емкость батареи не должна существенно отличаться от указанной заводом-изготовителем автомобиля. Несоблюдение этого условия приводит к резкому сокращению службы, как батареи, так и стартера.

Очень неплохо знать рекомендуемую величину пускового тока для Вашего автомобиля. На многих (японских) автомобилях устанавливаются стартёры с редуктором. Это позволяет существенно уменьшить величину пускового тока, а значит существенно продлить жизнь Вашего аккумулятора.

Внимательно изучите текст гарантийного талона. Обратите особое внимание на те разделы, где перечислены: случаи, исключающие гарантийное обслуживание; адреса гарантийных мастерских; условия эксплуатации.

Маркировка аккумулятора должна иметь ссылку на стандарт (DIN, SAE, En или другие). В маркировке по стандарту SAE не указывается значение ёмкости в ампер-часах (Ач). Указание ёмкости в Ач в стандарте SAE – косвенный признак подделки. Наиболее подвержены подделкам дорогие аккумуляторы известных фирм-изготовителей, поэтому приобретать их лучше в торговых фирмах, заслуживающих доверие.

Большинство фирм-изготовителей кодирует дату выпуска АКБ. Современные необслуживаемые батареи допускают достаточно длительное хранение без существенной потери своих потребительских свойств, поэтому дата изготовления менее актуальна. Предпочтительнее приобретать залитый качественным заводским электролитом аккумулятор. Он готов к работе, легко поддается проверке. Не залитый сухозаряженный аккумулятор требует дополнительного времени и затрат на подготовку к эксплуатации.

Не спешите отдать деньги! Вы вправе требовать проверки аккумулятора. Первым делом сдерите с него защитную упаковочную пленку, какой бы красивой она ни была, и убедитесь, что корпус не поврежден – такое случается довольно часто. Затем попросите продавца измерить плотность электролита – она не должна быть ниже номинальной более чем на 0,02 г/см3 и одинаковой во всех банках, что соответствует примерно 80-процентной заряженности батареи. Последнюю проверку следует провести с нагрузочной вилкой – ее вольтметр должен показать 12.5–12.9 В при отключенной нагрузке, а при включенной – не опускаться в течение 10 секунд ниже 11В.

В случае отклонения от этих значений, батарея может оказаться частично или полностью непригодной к эксплуатации.

Если вам отказывают в проверке аккумулятора, не могут подтвердить качество товара сертификатом, гарантийным талоном, то лучше отказаться от покупки.

6. Установка АКБ

Перед установкой батареи обязательно полностью удалите с нее полиэтиленовую пленку. Газоотводные отверстия должны быть открытыми. Обратите внимание на правильность подключения. Клеммы АКБ рекомендуется зачистить и после закрепления смазать Литолом-24. Это делается для предохранения контактов от попадания влаги и окисления места контактов. Особенно это касается силовых проводов с медными (а не свинцовыми) наконечниками.

Очень важно уделить внимание проводам. Клеммы необходимо зачистить не только со стороны аккумулятора, но и с другой стороны. Место, куда крепится массовый провод (-) надо тоже тщательно зачистить от краски, масла и прочей грязи. Контакт затянуть туго. Это же касается клеммы на стартёре. Невнимание к проводам и контактам может очень сильно «выйти боком» зимой на морозе.

Батарея должна стоять на своём месте жёстко. Болтание её в крепёжных элементах недопустимо. Дополнительная вибрация скажется на долговечности батареи. Замыкание и осыпание пластин в банках чаще всего происходят именно из-за вибрации.

Обратите внимание, что на многих автомобилях батарея стоит довольно близко к выпускному коллектору. То есть летом ей будет довольно жарко, а это для батареи очень плохо! На «правильных» машинах предусмотрена термоизоляция АКБ от двигателя.

7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию

Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на срок службы аккумуляторной батареи. Частые запуски двигателя и поездки на короткие расстояния, неисправности электрооборудования (стартер, генератор, реле-регулятор), дополнительные потребители электроэнергии, несвоевременное обслуживание, ненадежное крепление батареи способны сильно сократить срок ее службы.

При продолжительном движении по трассе батарея может перезаряжаться (кипеть) — в городе с малыми пробегами и «пробками» она, как правило, разряжается (см. выше).

Генератор (при холостых оборотах двигателя) не обеспечивает работу большинства штатных потребителей, не говоря о дополнительных. Зимой ситуация усугубляется. К включенным габаритным огням, ближнему свету фар, стоп-сигналам, указателям поворота, аудиоаппаратуре добавляются обогрев заднего стекла и вентилятор отопителя. Ежедневный недозаряд батареи постепенно уменьшает ее ёмкость, что в итоге приводит к невозможности запуска двигателя стартером.

Отказ аккумуляторной батареи может быть вызван и током утечки в электрооборудовании автомобиля. Это происходит, когда при отключении всех потребителей один или часть из них остается включенным в электрическую цепь (неисправны выключатель или реле). Виновником может быть и сигнализация. После глубокого разряда АКБ может не восстановить свою первоначальную номинальную ёмкость. Батарея не сможет нормально работать, если для запуска двигателя требуется продолжительное включение стартера (неисправны системы питания, зажигания).

7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации сводится к проверке и приведению в соответствие с требованиями: уровня и плотности электролита; чистоты и надежности крепления электрических соединений батареи с корпусом автомобиля, параметров электрооборудования, крепления батареи. Необходимо также следить за правильным натяжением ремня генератора, очищать и смазывать выводы и клеммы, содержать батарею в чистоте. Протирайте верхнюю поверхность водным раствором питьевой соды. Доведение плотности электролита до требуемой производится путем заряда батареи от стационарного зарядного устройства.

Значение зарядного тока в амперах (А) не должно превышать 1/10 ёмкости батареи (упрощенно).

7.2. Продление жизни новой батарее

Коротко об этом сказать трудно. В первую очередь, следует залить электролит, точно соответствующий не только климатической зоне, но и сезону эксплуатации. Если батарея будет работать только в теплое время года, то плотность электролита может быть 1.20 г/см3, а если до -15°С — 1.24 г/см3 и т.д. Такая точность, безусловно, снизит скорость сульфатации пластин, следовательно, увеличит долговечность батареи.

На срок службы АКБ значительно влияет средняя степень заряженности, которая зависит от исправности реле-регулятора. Необходимо, чтобы эта величина поддерживалась не ниже 75%.

справка:

Установлено, что отклонение регулируемого напряжения на 10…12% вверх или вниз от оптимального сокращает срок службы батареи в 2…2.5 раза.

Во-первых, отрегулируйте двигатель так, чтобы он легко заводился с пол-оборота. Это предохранит АКБ от глубокого разряда. При пуске двигателя стартером через аккумуляторную батарею проходит ток в несколько сот Ампер, что не способствует ее долговечности. Поэтому, чем легче пуск двигателя, тем лучше для АКБ: она прослужит дольше.

справка:

Сокращение времени работы стартера вдвое при шести-восьми ежедневных пусках повышает срок службы аккумуляторной батареи приблизительно в 1.5 раза.

Во-вторых, отрегулируйте при необходимости реле-регулятор, чтобы напряжение было в пределах 13.8…14.4В. Это одно из важнейших условий. В-третьих, никогда не позволяйте снизиться уровню электролита в банках ниже требуемого.

справка:

Несвоевременная доливка в аккумуляторы дистиллированной воды может снизить срок службы батареи на 30%.

Эти простые советы, продлят жизнь АКБ.

Кроме этого, специалисты советуют при наличии зарядного устройства при любой возможности (например, на ночь) ставить аккумуляторную батарею на подзарядку малым током — около 1…2А. Для этого можно АКБ не снимать с автомобиля. Только эта операция, если ее проделывать регулярно, не реже одного раза в месяц, увеличивает срок службы батареи, по крайней мере, на год.

7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством

Ну а теперь как заряжать? Зарядные устройства бывают с ручной и автоматической регулировкой (Орион PW-270, Орион PW-320) или автоматические (все остальные зарядные устройства Орион). Перед зарядкой необходимо открыть все газовые каналы: вывернуть пробки, снять крышки банок.

При зарядке важны три параметра: напряжение, ток зарядки и время. Когда аккумулятор частично процентов на 25 разряжен, то начальный ток заряда при включении выпрямителя может резко скакнуть вверх. Отрегулируйте его на зарядный ток около 1/10 ёмкости аккумулятора или меньше (это общепринятое правило заряда кислотных батарей). Т.е., если у Вас батарея имеет маркировку 55Ah — выставляем ток около 5.5А.

Если необходимо зарядить батарею в кратчайшее время, можно выставить и больший ток. В соответствии с законом Вудбриджа который гласит: сила зарядного тока (в амперах) не должна превышать величину заряда (в ампер-часах), недостающего до полной ёмкости акуммулятора. При этом зарядное устройство должно автоматически снижать ток при повышении напряжения или выключаться при достижении порогового напряжения на батарее. В противном случае (если ЗУ этого не делает) необходимо непрерывно контролировать зарядный ток и напряжение в ручную.

Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться. Считается, если ток не уменьшается в течение последних 2-3 часов, то аккумулятор заряжен. Важно помнить, что нельзя вести заряд большим током более 25 часов. Электролит сильно нагреется и выкипит, пластины от нагрева может повести и они замкнут друг на друга. Обычно нормальное время полного заряда около 15 часов.

Иногда необходимо выровнять плотность небольшим током. Например, если плотность электролита в разных банках 1.23, 1.25. Включив зарядное устройство, устанавливаем ток зарядки порядка 1-2А. Данное значение у разных АКБ- разное и зависит от многих факторов: конструкции, пассивационного материала пластин, состояния батареи и т.д. Время такой зарядки до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор разряжен в ноль бесплодными попытками завести двигатель. При чём, делать это надо сразу, пока не началась сульфатация пластин.

Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения. Несоблюдение этого условия приведет к снижению их срока службы. Конкретные требования по режиму заряда, эксплуатации и обслуживанию должны быть изложены в инструкции или гарантийном талоне, прилагаемом к батареям.

В настоящее время разные производители обозначают разное напряжение окончания заряда. Как правило, оно составляет от 15 до 16В (для батарей устаревших конструкций, с применением в качестве пассивирующего материала сурьмы — меньше). На самом деле, порог ограничения напряжения автоматического зарядного устройства 15 или 16 вольт (для батареи с прописанными, для полного заряда, 16ю вольтами, например Varta) влияет только на время заряда последних 2-4% емкости.

Для доведения уровня электролита до нормы недопустимо использовать электролит! В аккумуляторную батарею доливают только дистиллированную воду. Не используйте воду сомнительного происхождения. При частом выкипании проверьте электрооборудование автомобиля.

Необходимо знать, что при сильном снижении уровня электролита внутри корпуса аккумулятора может образоваться опасная концентрация газовой смеси. Чтобы исключить вероятность взрыва, нельзя подносить к батарее открытое пламя (даже сигарету) и допускать искрение электроконтактов. Системы газоотвода некоторых современных батарей более взрывобезопасны. В средней полосе России АКБ не требуют корректировки плотности электролита при смене сезонов.

Перед зимней эксплуатацией автомобиля сделайте обслуживание не только аккумуляторной батареи (см. выше), но и систем, влияющих на запуск двигателя. Обязательно залейте моторное масло, соответствующее сезону. Для облегчения запуска двигателя в сильные морозы занесите батарею на несколько часов в теплое помещение.

Перед длительной зимней стоянкой также обслужите батарею, но не храните ее в теплом помещении, а оставьте на автомобиле со снятыми клеммами. Чем ниже температура, тем меньше скорость ее саморазряда.

Недопустимо оставлять на морозе разряженную батарею. Электролит низкой плотности замерзнет, и кристаллы льда приведут ее в негодность. Плотность электролита разряженного аккумулятора может снизиться до 1,09 г/см3, что приведет к его замерзанию уже при температуре -7°С. Для сравнения – электролит плотностью 1.28 г/см3 замерзает при t=-65°С.

Опрокидывание аккумуляторной батареи и слив электролита могут привести к замыканию пластин и выходу ее из строя.

Для борьбы с паразитными токами утечки введите себе привычку вытирать корпус батареи насухо от всякой нечисти. Если совсем в лом, то хотя бы делайте чистый круг вокруг плюсовой клеммы, чтобы разорвать паразитные электрические связи. Ну, а если Вы любите свою машину, то разведите немного соды в воде и протрите всю поверхность корпуса батареи и вытрете ее насухо. Все тряпки, которые прикасались к аккумулятору выбросить немедленно! А заодно проверите крепление батареи, уровень электролита и его плотность. Времени это займёт минут 10-15, а сэкономить может часы и кучу нервов.

8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период

Перво-наперво замерим плотность электролита во всех банках без исключения. Норма 1.27-1.28 г/см3. У Вас далеко не так? Значит, снимаем батарею и ставим на зарядку. И это однозначно! Ни в коем случае не пытаемся повысить плотность электролита добавлением концентрированной кислоты, какая бы низкая не была его плотность. Желаемого же результата — повышения ёмкости батареи при этом не произойдет.

Далее. Обязательно провести ревизию всех силовых проводов, клемм и контактов. Клеммы зачистить мелкой шкуркой. Контакты на АКБ тоже зачистить и затянуть. Можно затем смазать литолом, чтобы к контактам не попадала влага. С другой стороны силовых проводов так же провести ревизию контактов.

8.1. Прикуривание от другого автомобиля

Для российских автовладельцев нормальная ситуация, когда сосед просит «прикурить» его аккумулятор. Для этой нехитрой процедуры помимо автомобиля с заряженным аккумулятором, необходимы ещё и правильные провода. Не забываем, что по этим проводам у нас потечёт около 200 ампер!

На что нужно обратить внимание при покупке:
1. Толщина жилы медного провода. Сняв изоляцию с крокодила (зажима) можно увидеть саму жилу. Чем толще, тем лучше. Не обращайте внимание на толщину кабеля. Главное проводник тока, а не толщина изоляции.
2. Надежность крепления жилы к крокодилу провода прикуривателя. Медная жила д.б. облужена, затем обжата и припаяна. Если эти условия соблюдены, то потерь в месте соединения будет меньше. Все стартовые провода Орион 100% паяются.
3. Изоляция. Лучший вариант — морозоустойчивая резина или силикон. Зимой такие провода остануться эластичными.
4. Длинна проводов. Провода по длинне нужно выбирать не длинее, чем нужно.
5. Крокодилы (зажимы). При покупке обращайте внимание на толщину стали из которой они сделаны и силу пружины, а не габаритные размеры.
Чтобы не навредить сложным электронным системам вашей собственной машины, эта, казалось бы, элементарная процедура требует соблюдения строгой последовательности действий.
1. Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе.
2. Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на «севшем» аккумуляторе.
3. Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе.
4. Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре.
5. Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей.
6. Попробуйте запустить автомобиль с «севшим» аккумулятором. Если двигатель не заведется, подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, дайте ему поработать несколько минут в таком положении. Если не заведется повторите попытку через 2-3 минуты.
7. При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности.

8.2 Запуск машины при помощи предпускового зарядного устройства Вымпел. Подключаете устройство, выставляете максимальный ток 18А, оживляете акумулятор в течении 10-15 мин. Затем не отключая зарядного устройства пробуете завести. Если не получилось повторяете попытку заново.

9. Особенности эксплуатации АКБ в летний период

Не удивляйтесь, если однажды вам будет трудно или вообще не завести машину в жаркую погоду. Теплое время года — такое же испытание, как и холод. Тепло ускоряет химические процессы. Неисправности и дефекты электрической системы автомобиля или аккумулятора незамедлительно скажутся на состоянии батареи. Но, скорее всего, узнаете вы об этом в самый неподходящий момент. Например, ночью во время дождя, когда придется включить освещение, вентиляцию и стеклоочистители. Поэтому не расслабляйтесь. Лето — самый подходящий период для покупки нового аккумулятора.

Летом автомобилист не сразу заметит, что в аккумуляторе плотность электролита и его уровень в банках недостаточные. Но чем выше температура окружающей среды, тем активнее электрохимические процессы. В результате электролиза кислород вступает во взаимодействие с пластинами, а ставший свободным водород испаряется. Таким образом, из электролита исчезает вода. Как только уровень раствора оказывается ниже уровня пластин, начинается сульфатация пластин (сульфат свинца растворяется в электролите, а затем оседает на поверхности пластин уже в виде крупных нерастворимых кристаллов и происходит изоляция пластин от электролита). Емкость батареи уменьшается. Электрохимические реакции останавливаются. Аккумулятор выходит из строя.

Имейте в виду, что во время длительного хранения аккумулятора происходит саморазряд (снижение ёмкости). Оставлять батарею в разряженном состоянии не рекомендуется: в этом случае вода испаряется, и открываются пластины. А дальше все, как описано выше.

Саморазряд увеличивается от высокой температуры, грязи и электролита (воды) на крышке батареи. Еще одна причина возникновения паразитных токов — неодинаковая плотность электролита в разных банках и на разных уровнях. Это может произойти после доливки большого количества воды. Чтобы избежать неприятностей, зарядите аккумулятор или проедьте на машине, чтобы плотность раствора сравнялась. Есть еще один совет: доливайте дистиллированную воду в аккумулятор при работающем двигателе. Это обеспечит ее перемешивание с кислотой.

Ускорение электролиза способствует уплотнению активной массы. Этой “болезнью” страдают отрицательные пластины, активная масса которых во время эксплуатации постепенно уплотняется, а ее пористость уменьшается. Доступ электролита внутрь отрицательных пластин затрудняется, что снижает ёмкость батареи. К тому же уплотнение активной массы может сопровождаться образованием трещин и отслаиванием.

Пластины коробятся при увеличении силы зарядного тока, при коротком замыкании, понижении уровня электролита, частом и продолжительном включении стартера, когда батарея нагружается разрядным током большой силы. Чаще короблению подвержены положительные пластины, при этом в их активной массе образуются трещины, и она (активная масса) начинает выпадать из решеток.

Причиной выпадения активной массы из решеток пластин может стать длительная перезарядка, плохое крепление пластин, вибрация и т.д. Осыпающийся активный слой в конце-концов замыкает пластины, сокращает мощность и срок службы. В современных аккумуляторах пластины помещаются в конверт-сепараторы; осадок выпадает, но короткого замыкания удается избежать.

Летом вентиляционные отверстия забиваются пылью. Чтобы батарея не лопнула и не взорвалась следите за чистотой аккумулятора. Пробки заливных отверстий должны быть плотно закрыты.

Как сохранить свой аккумулятор летом?

Во-первых, следите за уровнем электролита и регулярно доливайте дистиллированную воду. Во-вторых, не оставляйте батарею незаряженной. В-третьих, следите за чистотой корпуса. В-четвертых, следите за состоянием электрической системы автомобиля. Неисправный стартер и генератор совершенно незаметно “подготовят” батарею к зиме и с первыми морозами она откажет.

Если вы планируете заменить аккумулятор, лучше не ждать до осени. В сезон выбор значительно меньше, цены выше, а желающих больше. В любом случае потребуется помощь подготовленного продавца-консультанта. Летом он сможет больше уделить вам времени.

10. Вопросы безопасности

Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения), вполне реальна.

Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется.

Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв.

Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья калибра 12мм. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках.

Если вдруг позарез понадобилось отсоединить аккумулятор на машине с работающим мотором (лучше, конечно, не подвергать свой автомобиль таким испытаниям), прежде надо включить как можно больше потребителей электроэнергии: печку, фары, противотуманки, «дворники». Если этого не сделать, то может сгореть регулятор напряжения, а следом откажет электрооборудование и в том числе — системы управления двигателем. А для начала загляните в инструкции: позволяет ли она вообще производить такую операцию. Ведь на автомобилях некоторых марок, напичканных современной аппаратурой, любое отключение аккумулятора выводит из строя сложные электронные системы.

11. Хранение аккумуляторной батареи

1.снимите аккумулятор с машины (оставьте на машине со снятыми клеммами), очистите от грязи, полностью зарядите.

2.при отсутствии возможности подзарядки во время хранения АКБ можно рекомендовать следующий способ. Электролит в аккумуляторе необходимо заменить 5-процентным раствором борной кислоты. Перед заменой электролита АКБ полностью заряжают, а затем сливают электролит в течение 15 минут. Затем ее сразу же промывают дважды дистиллированной водой, выдерживая воду по 20 минут. После промывки наливают раствор борной кислоты, заворачивают пробки с открытыми вентиляционными отверстиями, вытирают батарею и ставят на хранение. Саморазряд аккумуляторов с раствором борной кислоты практически отсутствует.

Справка

Для приготовления 5-процентного раствора борной кислоты необходимо в 1 литре дистиллированной воды, нагретой до 50…60°С, растворить 50г борной кислоты. Раствор заливают в аккумуляторы при температуре 20…30°С.

Хранить батарею надо при температуре не ниже 0°С, поскольку заливаемый 5-процентный раствор борной кислоты может замерзнуть. А для ввода такой батареи в действие из нее выливают раствор борной кислоты в течение 15…20 минут и сразу же заливают сернокислый электролит плотностью 1.38…1.40 г/см3 для нашей зоны. После 40-минутной пропитки пластин электролитом АКБ можно устанавливать на автомобиль, если плотность электролита не уменьшилась ниже 1.24…1.25 г/см3. Если она стала ниже, следует откорректировать плотность отбором слабого раствора и добавлением электролита плотностью 1.40 г/см

12. Приложения

12.1. Реанимация аккумулятора

Реанимация аккумулятора. Старый фирменный аккумулятор может послужить еще, если его правильно восстановить! Итак, начнём. Имеем на руках убитый или почти убитый аккумулятор.

Нам понадобятся некоторые материалы и инструменты:

1) Свежий электролит (номинальной + желательно повышенной плотности)

2) Дистиллированная вода.

3) Измеритель плотности электролита (ареометр). Например ареометр производства НПП «Орион CПб»

4) Зарядное устройство, способное обеспечить малые (0.05-0.4А) токи зарядки.
5) Маленькая клизма (простите, надо!) и пипетка для наливных целей.
6) Нагрузочная вилка. НПП «Орион СПб» производит 4 модели: от простых и дешевых НВ-01, НВ-02, до профессиональных НВ-03, НВ-04.

Для начала определимся с возможными неисправностями:
1) Засульфатированность пластин — ёмкость аккумулятора падает почти до нуля.
2) Разрушение угольных пластин — при зарядке электролит становится черным.
3) Замыкание пластин — электролит в одной из секций аккумулятора выкипает, секция греется. (Тяжелый случай, но иногда небезнадежный)
4) Перемёрзший аккумулятор — распухшие бока, электролит при заряде сразу вскипает (многочисленные замыкания пластин) — тут уж ничем не помочь, аминь, упокой Господь его душу!

Начнем с конца списка. (п.3) При замыкании пластин ни в коем случае не пытайтесь его заряжать! Начинаем промывку дистиллированной водой. Не бойтесь переворачивать и трясти аккумулятор, хуже уже не будет. Промывайте его до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка (надеюсь, этот момент наступит, иначе прекратите этот мазохизм). При промывке часто замыкание пластин устраняется, и мы переходим от пункта (3) к пункту (2). После промывки и вытряхивания всякого мусора из недр аккумулятора приступаем к пункту (1), а именно к устранению отложений солей на пластинах аккумулятора. Следуйте инструкциям к присадке. Мой опыт может отличаться от того, что вы прочтёте в инструкции. Далее я делаю так:

1) Заливаем аккумулятор электролитом номинальной плотности (1.28 г/см3).

2) Добавляем присадку, исходя из объёма аккумулятора (см. инструкцию)

3) Даём электролиту выдавить воздух из секций, а присадке — раствориться в течении 48 часов (!), при необходимости доливаем электролит до номинального уровня. Кстати, присадку можно растворить в электролите до заливки в аккумулятор, если, конечно, она хорошо растворяется.

4) Подключаем зарядное устройство (не забудьте снять пробки!). НО МЫ НЕ БУДЕМ ЕГО ЗАРЯЖАТЬ! НЕ СЕЙЧАС! Сначала мы будем гонять его по циклу «зарядка-разрядка», иначе «тренировка», то есть заряжать и разряжать его, пока не восстановится нормальная ёмкость. Выставляем ток зарядки в районе 0.1- 0.2 А и следим за напряжением на клеммах. Не давайте электролиту кипеть или нагреться! Если необходимо, уменьшите зарядный ток, пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор! Заряжайте, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 2.3 — 2.4В на каждую секцию, т.е. для 12-вольтового аккумулятора — 13.8-14.4 В.

5) Уменьшаем зарядный ток вдвое и продолжаем зарядку. Зарядку аккумулятора прекращаем, если в течении 2 часов плотность электролита и напряжение на клеммах остаются неизменными.

6) Доводим плотность до номинальной доливкой электролита повышенной плотности (1.4) или дистиллированной воды.

7) Разряжаем аккумулятор через лампочку током примерно в 0.5А до падения напряжения на клеммах до 1.7В на элемент. Для 12-вольтового аккумулятора эта величина составит 10.2В, для 6-вольтового 5.1 соответственно. Из имеющихся величин тока разряда и времени разряда вычисляем ёмкость нашего аккумулятора. Если она ниже номинальной (4 ампер-часа), то:
 Повторяем цикл заряда с начала до тех пор, пока ёмкость аккумулятора не приблизится к номинальной.

9) Добавляем в электролит ещё немного присадки и закрываем отверстия аккумулятора. ВСЁ!!! Мы имеем на руках рабочий аккумулятор, который, иногда способен проработать дольше китайского!

Дальше обращаемся с аккумулятором, как положено.

12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока.

Способ первый — простой. Электролит заменить дистиллированной водой и зарядить аккумулятор или батарею очень небольшим (примерно 0.01 ёмкости) током. При этом в банках степень сульфатации снижается и образуется электролит, который заменять не нужно. После двух часов зарядки ее прекращают на такое же время. А затем снова повторяют.

Доказано, что после одного-трех таких циклов степень сульфатации резко снижается.

Второй способ — наиболее трудоемкий, но в безвыходном положении его тоже можно применить. Он химический, включает следующие операции: заряд батареи в течение 2…3 часов, слив электролита из банок, двух-трехкратная их промывка дистиллированной водой, заправка 2.5-процентным (25 г на 1 л) раствором питьевой соды и выдержка в течение 2…3 часов, слив раствора, заправка 2…3-процентным раствором повареной соли, заряд батареи в течение 1ч, слив раствора, промывка 4-процентным раствором питьевой соды, полный (из расчета 150-процентной ёмкости) заряд батареи, третья промывка банок, заправка их электролитом, полный (150-процентной ёмкости) заряд батареи.

АКБ зимой – ответы на вопросы

Зима пришла – и как обычно, снова «неожиданно». Поэтому на повестку дня (опять же «неожиданно») встали вопросы автовладельцев по поводу стартерных аккумуляторных батарей. Мы собрали эти «зимние» вопросы, проанализировали – и постараемся на них ответить. Итак.

Почему АКБ замерзает?

С наступлением холодов в лаборатории начинают обрывать телефон с одним вопросом:

«У меня в аккумуляторе лед! Скажите, это ведь производственный брак?». Причем простой ответ: «Нет, это ваша небрежность» спрашивающих почему-то не удовлетворяет.

Поэтому разъясняю подробно. Дело в том, что процессы зарядки батарей связаны с изменением содержания серной кислоты в аккумуляторе. При разрядке серная кислота участвует в токообразующей реакции, и ее количество в электролите уменьшается. С этим и связано снижение плотности электролита, что, в свою очередь, меняет его физические свойства.

Проще говоря, чем глубже разряжена аккумуляторная батарея (а значит, концентрация кислоты в электролите меньше), тем вероятнее образование льда даже при слабом морозе.

Кстати, это справедливо для батарей любого исполнения – поэтому особенно важно контролировать состояние заряженности АКБ в зимнее время. Правда, общие крышки в батареях без пробок мешают это сделать.

Николай Курзуков считает, что прежде всего необходимо замерять плотность электролита в АКБ

Восстанавливается ли батарея после того, как в ней замерз электролит?

Далее обычно следует второй вопрос: «Как быстро она оттает, и будет ли потом работать?».

Прежде всего, никогда не оставляйте разряженную АКБ в автомобиле и тем более на морозе! Но если такое произошло и в банках батареи электролит застыл (в результате чего образовался лед), то ее надо выдерживать в теплом помещении не менее суток. И только после полного растаивания льда можно приступать к зарядке.

Дело в том, что попытка заряда АКБ с нерастаявшим льдом внутри банок приводит к тепловому повреждению верхней части сепараторов. И в поврежденных местах при последующей работе батареи происходит прорастание шунтирующих соединений, в свою очередь, приводящих к короткому замыканию блока.

Запомните: льдом повреждается активная масса положительных и отрицательных пластин: они расслаиваются, и образуются зазоры. И в этом случае у АКБ остается только один путь – на утилизацию.

В аккумуляторной лаборатории зимой начинается аврал

АКБ при заряде была переполюсована. Сохранит ли она работоспособность?

Ответственные автовладельцы в преддверие холодов снимают батарею и ставят ее на зарядку. Но при этом они могут совершить (и часто совершают!) серьезную ошибку – путают местами провода зарядного устройства.

Неправильное соединение проводов зарядного устройства к полюсным выводам АКБ после глубокого разряда, когда НРЦ («напряжение разомкнутой цепи» – если не вдаваться в подробности, оно обычно равно всем знакомой ЭДС) близко к нулю, приводит к переполюсовке батареи. То есть положительные пластины становятся отрицательными, а отрицательные – положительными.

После такого заряда батарею нельзя подключать к бортовой сети автомобиля: электронное оборудование и диодный мост генератора выйдут из строя. Про горсть перегоревших предохранителей уже не говорю.

Можно, конечно, выбросить переполюсован-ную АКБ и отправиться в магазин за новой. Но можно и попытаться восстановить работоспособность старого аккумулятора.

Укладка сепаратора в АКБ была проведена с нарушением формы конверта

Что делать в такой ситуации?

1. АКБ вновь разрядить – и как можно глубже, чтобы переполюсованные электроды имели разряженную активную массу (сульфат).

2. Провести зарядку с соблюдением полярности АКБ, заданной при ее производстве. Надо пояснить, что процесс зарядки будет длительным.

3. Провести стартерный разряд током 0,3-0,4 EN до 8,0-9,0 В при комнатной температуре.

4. Выполнить полный заряд АКБ с контролем уровня и плотности электролита по банкам. Если в конце заряда отклонений плотности электролита более 0,2-0,3 г/см3 не было, а сам электролит светлый – АКБ будет работать. Если нет, то все – надо менять батарею.

Повреждение сепаратора — пример брака, приведшего к короткому замыканию блока

И напоследок – самый часто встречающийся вопрос, который не зависит от времени года. Стартерная АКБ утратила пусковые свойства, причем зарядом ее работоспособность не восстанавливается. Пробок у батареи нет. Что делать в гарантийный срок?

Владелец пытается зарядить глубоко разряженную батарею, а она не заряжается, т.е. при подключении к автоматическому ЗУ «не берет» заряд. Что это – производственный дефект или неправильная эксплуатация? Ведь пробок на крышке нет, а значит, нет и возможности замерить плотность электролита в банках.

Вопрос важный: ведь ответ определит, кто будет платить за новую батарею. И он не так уж и прост.

Если батарея еще на гарантии – ее надо предоставить на проверку в лабораторию вместе с гарантийным талоном, так как для принятия решения о дефектности батареи специалисту лаборатории необходимо уточнить немало фактов:

• Когда АКБ была изготовлена (код на АКБ)?

• Когда она была куплена владельцем (запись в гарантийном талоне)?

• На каком автомобиле и сколько эксплуатировалась?

• Были ли отказы у АКБ ранее и проводились ли подзаряды?

• Когда наступил отказ (последний)?

После взрыва и полного разрушения крышки АКБ: сепараторы имеют следы
низкого уровня залитого электролита в блокахТепловое повреждение сепараторов. Глубоко разряженную
и застывшую (со льдом в банках) АКБ заряжали без отогрева. Такое
повреждение возможно и после «прикуривания» в зимнее времяАКБ взорвалась после двенадцати дней работы на автомобиле.
Причина — недолив электролита на заводе и отсутствие контроля
со стороны автовладельца

После выяснения этих фактов осматривается целостность корпуса батареи – нет ли прокола, через который электролит вытек.

Замеряется значение НРЦ (ЭДС): этот показатель дает специалисту информацию – надо ли применять нагрузочную вилку.

Далее отмечается цвет индикатора. Он извлекается, и в этой банке замеряются плотность электролита и его уровень над блоком пластин.

Плотность электролита банки сопоставляется с величиной НРЦ: если плотность высокая, а НРЦ имеет низкое значение – значит, надо искать банку с низкой плотностью электролита. Если же его плотность в банке с индикатором низкая – возможно, что АКБ глубоко разряжена, а дефекта в батарее нет.

Сверления в крышке над каждой банкой по узнаваемым кружочкам позволяют замерить уровень и плотность электролита в каждой банке. И принятие дальнейших мер по этой батарее возможно только после измерения плотности электролита во всех шести банках.

Возможно, это будет направление на заряд с проверкой плотности электролита в процессе заряда. А после отдыха (отгазовки) в течение 8-10 часов батарею проверяют на разрядном стенде током 0,6 EN.

Сверления запаивают пластмассой с помощью паяльника. Возможные дефекты в АКБ (разрыв цепи внутри батареи, короткое замыкание в какой-либо банке) будут выявлены при заряде, а также при последующем разряде.

Вскрытие и осмотр деталей дефектной банки позволяют установить происхождение дефекта, а значит, понять, страховой это случай или нет. Исправная (т.е. без производственных дефектов) АКБ возвращается ее владельцу, который возмещает затраты лишь на заряд.

Если же батарея имела производственный дефект, владелец может получить официальное заключение, с которым и отправится затем в магазин…

  • Николай Курзуков, научный сотрудник аккумуляторной лаборатории ФГУП НИИАЭ

Причины образования льда в батарее

Установлено, что электролит с плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре –64 °С, с плотностью 1,21 г/см3 при –34 °С, а с плотностью 1,07 г/см3 при –5 °С и превращается в лед.


В процессе эксплуатации на автомобиле (чаще всего в зимнее время) батарея может оказаться в состоянии глубокого разряда. В этом случае она имеет всегда пониженные показатели напряжения и плотности электролита. При переходе от заряженного состояния в разряженное показатели напряжения и плотности электролита меняются в определенных пределах. Напряжение на полюсах в заряженном состоянии составляет 12,7–12,9 В, а в разряженном 11,5–12,0 В. При неисправностях электрооборудования разряд может приводить к тому, что напряжение на выводах может иметь значение 6,0–8,0 В. При этом плотность электролита от своего первоначального значения в заряженном состоянии снижается пропорционально разряду и уменьшению содержания серной кислоты. На электродах образуется сульфат свинца, а в составе электролита снижается количество серной кислоты. Чем глубже происходит разряд, тем ниже плотность электролита. При изготовлении на электродах заложено такое количество активного материала, которое необходимо для получения заявленных электрических характеристик этой батареи. Соответственно, в объеме электролита содержится количество серной кислоты, необходимое для полного использования активного вещества пластин. В конце разряда батареи серной кислоты в электролите остается очень мало. При чрезмерно глубоком разряде плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды.
Установлено, что электролит с плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре –64 °С, с плотностью 1,21 г/см3 при –34 °С, а с плотностью 1,07 г/см3 при –5 °С и превращается в лед.
Изготовители считают недопустимым использование в зимнее время батарей с заряженностью менее 75 % (плотность электролита 1,24 г/см3). Это вызвано необходимостью поддерживать работоспособность батареи, исключить возможность ее размораживания, уменьшить вредное воздействие глубокого разряда при зимней эксплуатации на ее ресурс, связанное с оплыванием активного вещества в шлам. Если произошло замерзание электролита и образование льда внутри батареи, значит она была глубоко разряжена в процессе работы (ниже допустимого предела по условиям работы) либо при хранении автомобиля. На практике необходимо различать случаи, когда лед образуется только в одной банке, а в остальных банках плотность электролита имеет нормальные значения в пределах от 1,26 до 1,30 г/см3. В этом случае лед в банке образовался по причине дефекта производственного характера (короткое замыкание). Такое явление также может иметь место в конце срока службы батареи, при чрезмерном короблении и «росте» решеток электродов от перегрева и перезаряда.
Характер дефекта может быть установлен только в результате вскрытия и осмотра конкретной банки. Образование льда в банках на всю глубину практически выводит батарею из строя.
Батарею со льдом в банках необходимо снять с автомобиля и осмотреть ее корпус. При наличии трещин на корпусе необходимо принять меры к тому, чтобы после оттаивания электролит, вытекая из корпуса, не причинил вреда лакокрасочному покрытию и металлическим деталям. Если корпус не имеет повреждений — батарею необходимо занести в теплое помещение для оттаивания и заряда. При заряде плотность электролита может восстановиться до первоначального значения, и батарея может сохранить работоспособность.

Восстановление замкнутой банки автомобильного аккумулятора. | D_Kulibin

Без раpрезания, как на фото, это другая история;)

На ютубе увидел горе дилетанта, который предлагает убрать замыкание в одной банке аккумулятора. Определил он, что банка замкнута правильно, но это не секрет, взять ареометр, открыть пробки, в той банке где К.З плотность упадёт в ноль или почти в ноль. Показание 1.01_1.10, иногда чуть выше, но не более 1.15. маленькая оговорочка, если вы перед тем как снять и промерять плотность, воду в АКБ не доливали. Долили воду? Открываем пробки, ставим на подзарядку. Час а то и меньше увидим бурное кипение, а в одной тишина и она заметно нагрелась, это можно почувствовать рукой за бок АКБ. Если есть термометр, опускаем в каждую банку, в одной будет на 10-30 градусов выше.

Определили какая банка замкнула. Отключаем зарядное.

На ютубе «специалист» предлагает, слить электролит, промыть водой. Потом ещё и прожечь, полная дуристика!

Такой способ вряд ли кому поможет, один из 20 аккумуляторов замыкает активной массой, которую данный «специалист» убирает промыванием. Если посыпалась в таком количестве активная масса, аккумулятор в топку на металл.

Второе, что ремонтник советует: выгорание при подаче большого тока — тоже чушь.

_ вы рискуете взорвать батарею, выделяется водород + присутствующий кислород, дальше разогрев в месте замыкания и ни вода ни кислота может не уберечь от возникновения искр, без глаз точно можно остаться, плюхает так, что часть кислоты от хлопка вылетает наружу, на два три метра вверх.

Удалось прожечь? Начал заряжаться? Не показатель! Данный прожиг проблему не решит, 100% день другой максимум неделя банка опять сядет, замыкание вернётся. Так уж устроен АКБ, там банально лопнула одна или несколько плюсовых пластин, которые поднялись вверх на минусовое борно. Прожигом вы чуть сделали временную оксидную плёнку или в месте замыкания оба контакта оплавились, но расстояния очень маленькие, пластины стоят очень плотно, и в момент работы АКБ под нагрузкой( стартерный режим) пластины начинают выворачиваться, двигаться, совсем чуть- чуть. Но этого достаточно, чтобы в том же месте опять образовалось К.З. И хорошо, если это всё произойдёт в электролите. А если это было сверху, электролит не покрывал место короткого замыкания? 50% может произойти взрыв и как там уже разворотит ваш АКБ одному Богу известно.

Как же убрать замыкание? В больших аккумуляторах, где заливочное отверстие большое, есть шанс без разреза и удаления верхней крышки.

В маленьких тоже так можно, но очень сложно, надо иметь определённый навык.

Рассмотрим пример АКБ, 190А/ч.

Отбираем из змкнутой банки электролит до минимума, аккумулятор наклоняем в бок и ещё отбираем остатки электролита. Не стоит переворачивать полностью АКБ и сливать весь электролит. Ему не очень будет от этого хорошо.

_во первых осыпавшаяся активная масса снизу может прилипнуть и закоротить банку окончательно, далее полный разбор или свалка.

Отобранный электролит — вода сливаем в отдельную банку, пусть отстаивается.

Если в банке есть сетка убираем её, пинцетом аккуратно, не цепляем пластины. Ничего страшного, что вы ввели в банку металлический предмет, то количество металла, которое растворится за время работы вами над банкой, не повлияет на последующую работу АКБ. Есть нейтральный пинцет( керамика пластик и т.п.)? Отлично, я только за.

Убрали сетку, берём хороший фонарик светим внутрь. Отрицательные пластины серые по цвету, положительные коричневые. И вот именно плюсовые пластины лопаются и замыкают на борно отрицательных пластин, снизу. Борно — это токоотвод, к нему припаяны пластины, с одной стороны положительные — плюсовое борно, с другой отрицательные — минусовое борно. В каждой банке одинаково. Соединение последовательное, т.е. к положительному- борну одной банки будет всегда припаяно отрицательное- борно следующей банки. Исключение края, где выходят клеммы «+» и «-«.

Коричневая( положительная(ые) )пластина(ы) лопнули. Это видно по тому, как они «вздыбились»- поднялись, иногда растрескались до кусочков, это уже не есть хорошо.

Берём плоский предмет, который пройдёт в отверстие банки, типа текстолита. Можно такой выпилить заранее .Аккуратно нажимаем на эти поднятые вверх пластины. Поверьте хуже не сделаете. Они сядут вниз, иногда могут лопнуть сверху, раскрошиться. Тогда пинцетом вынимаем ошмётки. С одной стороны продолжает держаться за часть пластины? Аккуратно выламываем, свинец мягкий, хорошо поддаётся ломанию. Вынимаем кусочки. Правда, если до такого дошло, целостность пластин сильно нарушена, АКБ осталось жить совсем немого. Бывает реально всего лишь одна поднялась. Сделав такие манипуляции, продлеваем жизнь АКБ ещё на год три.

Даже в новом может пластина лопнуть и так подняться устроив К.З. Причин очень много:

_ не качественный свинец в этом месте попал;

_ толщина пластины в этом месте была намного тоньше, следствие сопротивление выше, нагрев, излом, растрескивание;

_перегрузили по току АКБ, неисправен стартер;

_плохо запускался двигатель, долго гоняли стартером;

_открыли пробки, увидели нехватку уровня, не задумываясь долили и тут же сделали пуск двигателя.

Верхняя кромка пластин в воде, электролит не может так быстро перемешаться, пластины лопаются в воде.. Верхняя кромка плюсовых пластин лопается поднимется на верх, цепляется за минусовое- борно, в результате банка АКБ замыкает.

По этому очень важно!!! Доливать воду в АКБ, который стоит на машине, сначала заводим двигатель, потом не глуша доливаем воду,

закрыли пробки и поехали, хотя- бы пару километров. А если уже не заводится, снять АКБ, поставить на подзарядку, доливать воду, контролировать плотность.

Посадив пластины ниже, не всегда удаётся убрать замыкание.

Для перестраховки берём стальную проволоку около 20-30 см диаметром около 1,5-2мм, желательно хорошую сталистую, прочную. Зачищаем до белого, один кончик затачиваем до острого, с этого края отступаем 10см( может больше-меньше, опытным путём) сгибаем её под углом 70-90 градусов, Вы должны достать до края банки где находится минусовое- борно, данная спица должна пройти под борном между МИНУСОВЫМИ пластинами и уткнуться в стенку перегородку между банками, не усердствовать, чтобы не пробить стенку, край у вас остренький. Дальше загоняем данный инструмент между минусовыми пластинами и нажимаем вниз, опуская плюсовые пластины, а лучше сказать верхнюю кромку положительных пластин чуть ниже, тем самым убирая замыкание. Так придётся пройти от одного края до другого, ~10-12-ть проёмов, по колличеству «+»-вых пластин. Если вы увидели, что поднялась только одна или пара, то достаточно их нажать и уберётся К,З. Конечно, я ещё кроме этого извращался и впихивал-укладывал кусочки сеператора, заранее вырезанные со старых АКБ, в те места, где проталкивал данный инструмент. Чтобы повтороное поднятие положительных пластин не могло снова создать К.З.

Это довольно сложно, можно использовать полиэтиленовые палочки диаметром 1-2мм, любой полиэтилен текстолит не фольгированый подойдёт. Убеждаемся, что у нас исчезло замыкание. АКБ уже через несколько минут начнёт отдавать ЭДС около 12 вольт, до этого скорее всего было 10-10.5v. Можно кинуть зарядное на клеммы, погонять желательно большим током 10-20А минут пять -15 понаблюдать, как берёт зарядку, банка греется или нет, воняет или нет? Электролит пока в неё НЕ доливать!!!Если тишина и сильный нагрев в этой банке вы не убрали замыкание. Если шипение и тот же нагрев, вы не убрали замыкание. Тишина и особо не грется, можно сделать тест. Снимаем зарядное, подключаем фарную 55-70w лампочку и тестер, должна гореть ярко тестер около 12v показывает и так держит несколько минут. Предположим у Вас всё получилось. Электролит ещё не долит, это помним? Берём китайскую полиэтиленовую палочку, используют в пистолетах разогревая полиэтилен до полужидкой субстанции. Он ещё просто клей какой то там называется. Есть пистолет для него греем им и капаем во внутрь банки, более менее равномерно заполняя, не густо не надо переусердствовать, совсем чуть чуть, чтобы скрепить пластины и не давать им подниматься в будущем. Полиэтилен инертен, с кислотой при Н.У. не реагирует, он никак на работу АКБ не повлияет. Сделали? Дальше сложно, но возможно и нужно. Есть два способа:

_ещё в самом начале, перед тем, как делать данные операции, накинуть на АКБ лампочку 12v 21-55ват и пусть высаживает его в ноль, даже если она будет светить в пол накала, всё равно не снимаем, контролируем плотность в других банках, упало до значений 1.15-1.05 и ниже, норма, начинаем всю процедуру, что описана выше. Но имейте ввиду, высадили аккумулятор не надо его так оставлять на долго( день-месяц и более), сразу занимаемся. когда всё сделали начали заряжать, у вас будут все банки равномерно заряжаться, а значит вы их не будите «кипятить», т.е. плюсовые не будут разрушаться выделяемым кислород у заряженных банок. Если так не сделать, можно попробовать второй способ.

Чтобы не убивать оставшиеся 5-ть банк рядом зарядкой, они заряжены у вас уже были. Просто «бросив» зарядное на все шесть, пять буду «кипятиться», выделяемый кислород активно разрушает плюсовые пластины этих банок.

Способ второй. Берём два длинных, толстых, острых самореза. загоняем в одно борно один на косую получается, но смотрите не повредите пластины, загнать надо именно в борно. И так же второй саморез во второе борно этой банки. Пробуем руками, должно довольно крепко сидеть. Да и электролит мы в неё ещё не вливаем, Саморезы на месте? Доливаем воду. На саморезы наматывает медные многожильные провода, сечение 3-4кв. много витков, я делал по всей длине витка 4-ре где- то. чем больше площадь соприкосновения, тем меньше будут греться ваши саморезы, и не отпадут. Можно заранее припаять, но трудно потом вкручивать в борно. Зарядное либо надо от 0V и выше, либо с хорошим мощным реостатом, имейте ввиду, если вы подаёте 12v спалите зарядное, ток может подняться до критического( если нет какой либо автоматики на вашем зарядном). Подать на банку надо до 20амер, меньше тоже норма, но время зарядки увеличится пропорционально. Банке надо сообщить около: 190а/ч:20а=9.5часов. Но на практике выйдет больше по времени. Часть энергии идёт на нагрев. Поэтому лучше подать 20 ампер(10) в течении1-2 часа потом снизить в два раза и далее контролировать по «закипанию» банки и поднятию плотности. Есть время? Оставляйте 3-5 ампер на сутки.

И так в заключении всем удачи в такой работе, не забываем, чем аккуратнее всё делаем, тем больше шансов восстановить АКБ. Старые батареи не стоит пытаться, разве что потренироваться.

Но со старых двух можно сделать один новый;) Если кому — то такое интересно, опишу как, комментируйте, лакайте.

p.s.

Что будет, если залить соляную кислоту в свинцовый АКБ…. Что будет, если попала морская вода в свинцовый АКБ и как это исправить? Что будет если залить щёлочь в свинцовый АКБ,не поверите, такие случаи были в моей практике.

з.ы. по многочисленным комментариям откорректировал текст, чуток убрал воды. Может теперь не : «Вырви глаз» )))?

Здесь как не надо вестись на ремонт аккумулятора содой с вашей кухни.

https://zen.yandex.ru/media/bahus/regress-vosstanovlenie-akkumuliatora-sodoi-kak-vas-obmanyvaiut-6052e7c940648114b40bf472?from=editor

В АКБ одна «банка» не кипит при зарядке — Информация

Когда на завершающем этапе подзарядки аккумулятора от стационарного зарядного устройства в одном из отсеков не наблюдается пузырьков воздуха, говорят, что одна «банка» не кипит. В данной статье предлагается информация о том, что такое кипение АКБ, почему оно происходит, и на что указывает его отсутствие в одном из отсеков. Также рассмотрены разные способы диагностики таких батарей.

Что такое кипение АКБ?

Одни говорят, что кипение аккумулятора – это наглядный индикатор, свидетельствующий о том, что батарея полностью зарядилась. То есть, началось обильное бурление – зарядное можно отключать. Другие утверждают, что этот процесс бесполезен, и даже вреден для АКБ. Согласно этому утверждению заряжать аккумулятор надо так, чтобы никаких пузырьков не появлялось.

Начнем с первого утверждения. Чтобы аккумуляторная батарея заряжалась, через нее необходимо пропускать электрический ток. Проходя через свинцовые пластины в «банках», он провоцирует электрохимическую реакцию. Если говорить простыми словами, то она заключается в том, что на пластинах разрушается скопившийся во время разряда сульфат свинца. Он растворяется в электролите, в результате чего мы можем наблюдать повышение его плотности.

Когда достигается тот момент, когда описанная выше электрохимическая реакция прекращается – батарея более не принимает заряд. Если и дальше продолжать пропускать через нее электрический ток (например, принудительно повысив напряжение на зарядном устройстве), то активизируется другая реакция. Называется она электролизом. В результате этой реакции происходит разложение содержащейся в электролите воды на кислород и водород. Эти компоненты мы и можем наблюдать в виде пузырьков, поднимающихся на поверхность электролита.

Если продолжать «кипятить» АКБ и дальше, то из электролита будет улетучиваться все больше и больше воды. А кислота будет оставаться в «банках». Общий уровень электролита в отсеках будет уменьшаться, а его плотность – повышаться. Кроме того, во время реакции электролиза постепенно разрушаются и сами свинцовые пластины. Именно поэтому справедливо второе утверждение, согласно которому идеальная зарядка АКБ должна проходить без пузырьков.

Именно потому, что во время «кипения» из аккумулятора уходит только вода (кислота остается), восстанавливать уровень электролита в отсеках всегда следует только с помощью воды. Если долить в «банки» электролит, то внутри аккумулятора окажется переизбыток компонента, который приводит к сульфатации пластин.

Как правило, большинство автолюбителей, если и заряжают свои АКБ от стационарных зарядных устройств, то используют для этого простые девайсы, с минимумом настроек и автоматики. Они дешевле, а потому более распространены. Такие зарядники зачастую продолжают подавать на аккумулятор ток даже после того, как он полностью заряжается. В результате последний, когда перестает принимать заряд, начинает «кипеть».

Аналогичная реакция электролиза воды может происходить и на автомобиле. Если бортовое напряжение превышает нормальные 14.4 В, и машина используется для длительных непрерывных поездок, то АКБ после полной зарядки тоже начинает кипеть. Это можно наблюдать по потекам электролита на корпусе батареи, а также по регулярному снижению его уровня в отсеках.

Из всего этого следует, что «кипение» аккумулятора действительно не является полезным процессом. Более того, из-за него постепенно деградируют свинцовые пластины и сокращается ресурс АКБ. Именно поэтому для подзарядки вне автомобиля рекомендуется использовать так называемые умные зарядки. Такие устройства пропускают точно подобранный ток (в соответствии с текущим сопротивлением АКБ) через пластины импульсами, благодаря чему заряд происходит, а до реакции электролиза – дело не доходит.

Но вернемся к кипению. Вернее, на что указывает «не кипящая» со всеми остальными одна «банка»?

Возможные причины почему в аккумуляторе одна «банка» не кипит

Существует несколько возможных причин, по которым в аккумуляторе одна «банка» не кипит при зарядке:

  1. Короткое замыкание в отсеке, который не кипит.
  2. Разбалансировка аккумуляторной батареи.
  3. «Переполюсовка» отсека.
  4. Сульфатация пластин не кипящей «банки».
  5. Нарушение свойств электролита.

Рассмотрим поподробнее каждую из представленных в этом списке причину. Также, по возможности, изучим методику диагностики аккумулятора с целью установки причин не кипения одной из «банок».

Короткое замыкание

Каждый отсек автомобильной аккумуляторной батареи представляет собой одну отдельно работающую аккумуляторную ячейку. Всего в 12-вольтовой АКБ таких ячеек 6 штук. Состоят они из свинцовых пластин, помещенных в электролит. Пластин в каждой «банке» — по несколько штук. Причем они являются разно заряженными. То есть, поочередно идут пластины со знаком «+» и «-».

Если между разно заряженными пластинами появляется какой-либо проводник тока, то такая ячейка становится замкнутой накоротко. Такое происходит по нескольким причинам.

  1. Во-первых, между соседними пластинами может застрять отслоившийся кусочек свинца и прочий металлический мусор.
  2. Во-вторых, пластины могут при определенных условиях деформироваться, в результате чего происходит короткое замыкание.
  3. В-третьих, из-за неправильной эксплуатации свинцовые пластины способны разбухать, из-за чего со временем «доставать до соседей».
  4. В-четвертых, на дне АКБ может скопиться столько токопроводящего мусора, что он «добирается» до нижней кромки пластин, и опять получается КЗ (короткое замыкание).

Всему вышеописанному препятствует то, что пластины в отсеках автомобильного аккумулятора помещены в специальные пористые сепараторы. Это такие «конвертики», выполненные из пропускающего электролит, но являющегося диэлектриком (не пропускающего ток), материала. Однако эти сепараторы со временем тоже могут разрушаться, в результате чего соседствующие пластины с разными знаками оголяются для КЗ.

Что происходит с АКБ после того, как одна из «банок» оказывается закороченной? Она перестает функционировать, как аккумулирующая энергию ячейка, превращаясь в простой проводник. Ток во время зарядки просто проходит через закороченную ячейку, не вызывая нужной для накопления заряда реакции. Потому «банка» и не кипит.

Установить наличие короткого замыкания в одном из отсеков аккумуляторной батареи можно несколькими способами. Один из них подробно описан ниже, в подразделе про проверку ячеек АКБ по-отдельности. Здесь же кратко рассмотрим более простой способ, позволяющий быстро выявить КЗ в отсеке.

Для того, чтобы установить КЗ «банки», можно проделать следующие шаги:

  1. Выровняйте уровень электролита во всех отсеках, долив в них дистиллированную воду.
  2. Зарядите АКБ при помощи стационарного зарядного устройства.
  3. Установите аккумулятор на автомобиль.
  4. Отверните пробки всех отсеков.
  5. Попросите помощника несколько раз запустить и заглушать двигатель.
  6. Во время работы стартера наблюдайте через отверстие за поведением потенциально закороченной «банки».
  7. Если в подозреваемом отсеке действительно есть КЗ, то при нагрузке (когда работает стартер) электролит в нем будет обильно кипеть.

Происходит это потому, что закороченные пластины являются проводником и под нагрузкой пропускают через себя ток больше сотни ампер. В результате этого свинец быстро нагревается, что и вызывает кипение электролита в закороченной «банке».

Аналогично ячейку на КЗ можно проверить и без помощника. Для этого достаточно взять кабель большого сечения, и кратковременно (достаточно быстрого касания) закоротить между собой плюсовую и минусовую клеммы АКБ. Внимание! Это небезопасно. Проверку проводить с максимальной осторожностью. Результат будет тоже аналогичным – закороченная банка под нагрузкой моментально закипит.

Более безопасный метод проверки без помощника – тест аккумуляторной батареи при помощи нагрузочной вилки. Если короткое замыкание между пластинами есть, то оно проявит себя абсолютно так же, как описано выше – вы увидите кипение одной из банок. Такого в исправной батарее происходить не должно.

Разбалансировка

Разбалансировка аккумуляторной батареи – это когда ячейки заряжены неодинаково. В результате во время зарядки стационарным устройством, к примеру, 5 отсеков уже кипят, а один, как бы, отстает. То есть не кипит вместе с остальными. Если это случай с разбалансировкой, то отстающая ячейка, в отличие от остальных, просто еще не зарядилась, потому и не кипит.

Диагностировать разбалансированную аккумуляторную батарею тоже можно несколькими способами. В том числе, методом проверки «банок» по-отдельности, который описан ниже. Косвенно о незначительной разбалансировке можно судить и по плотности электролита, измеренного поочередно во всех отсеках. Если на завершающем этапе зарядки во всех «банках» она в норме (1,26-1,27), а в не кипящей, например, 1,24-1,25, то батарея разбалансирована.

Как можно сбалансировать отсеки аккумуляторной батареи? Раньше это делалось очень просто – АКБ разряжали в ноль, чем автоматически выравнивали уровень заряда в ячейках. После этого батарею заряжали, и при определенном везении (если АКБ «живая») ячейки начинали кипеть одновременно.

Сейчас же делать такую процедуру крайне не рекомендуется, так как для современных аккумуляторов глубокий разряд означает мгновенную потерю емкости. Сбалансировать АКБ можно при помощи так называемого тренировочного цикла заряда. Проводить его умеют те самые умные зарядные устройства. Цель тренировочного цикла – разрушение сульфата свинца, который «мешает» ячейкам нормально принимать заряд синхронно с остальными.

Некоторые умельцы балансируют АКБ путем дополнительной зарядки отстающей ячейки. Теоретически это вполне реально. Но найти зарядное устройство, способное при нужном токе выдавать 2,4 В – крайне сложно. А еще сложнее подключить его к отдельной отстающей ячейке. Для этого надо сверлить корпус, изготавливать свинцовые щупы, не перепутать плюс с минусом и так далее.

Переполюсовка

Этот дефект возникает по все той же причине – из-за разбалансировки. Только при более запущенных случаях. А происходит следующее. Допустим, вы зарядили аккумуляторную батарею с так называемой отстающей «банкой». Это значит, что отстающий отсек накопил энергии меньше, чем остальные. Говоря другими словами, у этой банки меньшая емкость.

Теперь, если разряжать такую аккумуляторную батарею, «банка» с меньшей емкостью разрядится что называется в ноль раньше остальных. Если после этого продолжать разряжать АКБ, то ток из еще «живых» ячеек пойдет через полностью севшую «банку», и начнет ее заряжать. И вроде бы ничего страшного, подумают многие. Но дело в том, что заряжаться эта ячейка будет уже в обратном направлении. То есть, грубо говоря, ее выводы изменят свою полярность – минус станет плюсом, и наоборот.

АКБ с такой ячейкой при нормальной зарядке кипеть вместе с остальными не будет. Более того, ее общая емкость резко снизится. Вместе с тем понизятся показатели пускового тока. Живут батареи с такой «банкой» недолго.

Выявить переполюсовку тоже можно во время проверки «банок» по-отдельности (см. ниже).

Сульфатация

То же самое. Из-за нерастворимого налета сульфата свинца на пластинах ухудшается способность ячейки принимать заряд. Она, как следствие, постоянно отстает от остальных, и потому не кипит. Выявить сульфатацию одного отсека можно визуально. Для этого достаточно сравнить цвет свинцовых электродов внутри «банок» на заряженной батарее. Чрезмерно засульфатировавшийся свинец будет иметь более светлый оттенок, чем в соседних отсеках.

Нарушение свойств электролита

Происходит как по причине естественного износа АКБ, так и по вине эксплуатирующего батарею. Показателями «неправильного» электролита являются два основных критерия – плотность и цвет. Нарушение плотности довольно часто происходит из-за попыток выровнять этот показатель путем доливки корректирующего электролита или, что еще хуже, его полной заменой. Как правило, подобные процедуры ни к чему хорошему не приводят, потому подробно их описывать не стоит.

Что касается цвета, то у нормального электролита его быть не должно. В исправном аккумуляторе он полностью прозрачный и бесцветный. Если же в одной из банок наблюдается мутный, коричневый или даже черный электролит – кипеть она, скорее всего, не будет. Как и выполнять свою непосредственную работу тоже.

Как можно проверить «банки» АКБ по-отдельности?

В завершение рассмотрим достаточно простую методику, позволяющую наглядно оценить состояние каждой ячейки аккумуляторной батареи. Заключается она в замере напряжения каждой «банки» по-отдельности, и позволяет установить вышеописанные дефекты – короткое замыкание, переполюсовку, сульфатацию и разбалансировку.

Для проверки понадобится достаточно точный мультиметр и щуп, изготовленный из свинца. В качестве отличной альтернативы можно использовать применяемый для пайки радиодеталей припой в виде проволочки (без флюса внутри). Перед проверкой следует полностью зарядить аккумуляторную батарею. Далее один из щупов мультиметра закрепляется на плюсовой клемме аккумуляторной батареи, а второй (свинцовый) аккуратно опускается в электролит каждого отсека. Показания прибора записываются для дальнейшего анализа.

Важно! Свинцовый щуп необходимо опускать только в электролит, без касания к пластинам. В противном случае есть риск устроить между разно заряженными электродами короткое замыкание. В некоторых АКБ непосредственно под пробками находятся не пластины, а массивные свинцовые мостики. К ним прикасаться щупом – безопасно.

В результате проверки «здорового» аккумулятора должна получиться примерно следующая картина.

Как видно на изображении, на каждой последующей ячейке напряжение добавляется с вполне определенной закономерностью. Это происходит потому, что каждая ячейка в заряженном состоянии выдает напряжение примерно 2.1 В, а в аккумуляторной батарее все они соединены последовательно. Соответственно, в исправной батарее в каждой последующем отсеке при измерении напряжения будет добавляться примерно 2.1 В.

Если какая-то из «банок» засульфатирована или разбалансирована, то при измерении напряжения на ней прибавится не 2.1 В, а меньше. В каждом последующем отсеке цифры тоже будут меньшими, чем показано на схеме выше. Если же ячейка и вовсе закорочена, то при измерении она покажет такое же напряжение, как и в предыдущей «банке». То есть, по сути, если взять ее отдельно, то она выдаст ноль вольт.

Чтобы получить более точные цифры, необходимо брать в расчет так называемую дельту разности потенциалов между щупом и электролитом. Этот показатель крайне мал (около 0.09 В), и при измерении дешевым мультиметром особо погоды не испортит. Кстати, именно из-за этой дельты на схеме напряжение между плюсовой и минусовой клеммой отличается от напряжения между плюсовой клеммой и электролитом последней ячейки (как раз на 0.09 В).

Видео. В АКБ при зарядке банка не кипит

Схожий материал

5 возможных причин почему аккумулятор быстро разряжается на авто

Плохо крутит стартер: диагностика и устранение причин

Простые способы проверки высоковольтных проводов зажигания

Зачем нужно менять тормозную жидкость

5 способов проверить амортизаторы автомобиля

Вибрация при торможении авто: диагностика своими силами

Правила эксплуатации и мойка машины после покраски кузова

Кипит аккумулятор: причины и мифы

Просадки напряжения ВАЗ и на других автомобилях

Подготовка автомобиля к продаже

Как лучше настроить магнитолу в автомобиле

10 возможных причин почему хрипят динамики в машине

Советы как снизить расход топлива на автомобиле

Как правильно подключить любую автомагнитолу к чему угодно

Как починить магнитолу своими руками

Неравномерный износ шин

Можно ли не снимая клеммы заряжать аккумулятор – мифы и реальность

Как в машине сделать 220 вольт

Почему глохнет машина при снятии клеммы с аккумулятора и можно ли так делать

Нужно ли отключать аккумулятор? 10 случаев, когда реально не помешает.

Подключение амперметра в автомобиле

Как правильно отключать и подключать аккумулятор на машине

Плохо ловит радио в машине: возможные причины и способы улучшить прием

Можно ли доливать воду в антифриз: мифы и реальность

7 способов как подключить телефон к штатной магнитоле автомобиля

10 причин почему могут греться колеса автомобиля

Можно ли подкрашивать номера на автомобиле

Принцип работы датчиков давления в шинах и их основные разновидности

Срок службы автомобильной резины и как его продлить

Как правильно обкатать автомобиль: мифы и реальность

Разница между 92-м и 95-м бензином – какой лучше заправлять и почему

Как правильно устанавливать светодиоды на машину

Гудит ГУР: причины

Какая самая экономичная скорость на автомобиле и почему

Почему окисляются клеммы на аккумуляторе и как правильно с этим бороться

Почему плохо играет магнитола и как улучшить музыку в машине

Что выбрать – шипованную резину или липучки

Как заряжать кальциевый аккумулятор – мифы и реальность

10 причин почему машину уводит в сторону

Как и сколько можно хранить бензин в домашних условиях

Обкатка шин – мифы и реальность

Где установить видеорегистратор в машине

Какие диски лучше – литые или штампованные

Полировка кузова своими руками без машинки

Нужно ли заряжать новый автомобильный аккумулятор и как правильно это делать

Установка и подключение второго аккумулятора в машину

История шин Dunlop / Данлоп

Самые большие шины Michelin / Мишлен для карьерных самосвалов

Плотность энергии в батареях и ее значение

Плотность энергии — это количество энергии на единицу объема в определенном пространстве. Однако это включает только то количество энергии, к которому мы действительно можем получить доступ. Мы не можем использовать потенциальную энергию валуна, балансирующего на скале, для зарядки наших телефонов. Таким образом, плотность энергии в батареях — это их доступная мощность при полной зарядке, хотя мы выражаем ее в единицах объема.

Дальнейшее увеличение плотности энергии в батареях

Исследование литий-ионных аккумуляторов высокой мощности: Аргонн: U.S. Gov.

Литий-ионные батареи

являются лучшими по химическому составу с точки зрения плотности и способности к переработке, а также размера и веса. Эта комбинация открыла двери для новых технологий, включая электромобили, персональные устройства и носимые устройства.

Однако нам нужно продолжать улучшать их удельную энергию, потому что их время между циклами подзарядки все еще не соответствует нашим требованиям. Нам нужны электромобили с пробегом в тысячу миль и смартфоны, которые прослужат неделю.Но мы также хотим более тонкие и компактные батареи, при этом их цена должна еще больше снизиться.

Производители аккумуляторов ищут лучшие решения

Производители аккумуляторов знают, что потребители непостоянны. Мы следим за брендами, у которых лучшая плотность энергии в батареях. Литиевые батареи открыли двери для портативной электроники, аккумуляторных электроинструментов и электротранспорта. Тем не менее, их плотность энергии или время между подзарядками остается неуловимой проблемой.

Ультраконденсаторы литий-ионных аккумуляторов: U.S. DOE: Правительство США

Возможно, это правда, что мы продвинулись в химии литий-ионных ионов так далеко, как только смогли, с точки зрения плотности. Графитовые аноды долговечны, но их способность поглощать больше ионов по-прежнему представляет собой серьезную проблему. Ученые продолжают поиск более эффективных анодных материалов.

Мы сообщили о многообещающих лабораторных экспериментах в наномасштабе. Однако мы не видим серьезных свидетельств коммерческого желания вывести их на рынок. Другой пример — закрытие бензиновых автомобилей.Инвесторы вложили слишком много капитала, чтобы отказаться от нефти.

Связанные

Улучшенная литий-ионная батарея на водной основе

Литий-ионный оксид марганца Долговечность

Изображение для предварительного просмотра: Защита литий-ионных батарей

Преимущества и ограничения различных типов батарей

Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и тонкие как бумага.Они настоящие? Возможно — но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и преждевременно изнашивается. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.

Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и отреагировали, предложив пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений.Индустрия мобильных телефонов — пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте — долголетие.

Надпись NiMH на батарейном блоке автоматически не гарантирует высокой плотности энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму. Такой пакет обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH аккумулятор обеспечивает плотность энергии 80 Втч / кг и выше.Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.

Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, плотность энергии которых намного превышает их коммерческий эквивалент. К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения плотности энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов. Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравнивают другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.

Никель-кадмий (NiCd) — зрелый и хорошо изученный, но с относительно низкой плотностью энергии. NiCd используется там, где важны долгий срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH) — имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы.NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.

Свинцово-кислотный — наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет большого значения. Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.

Lithium Ion (Li ‑ ion) — самая быстрорастущая аккумуляторная система. Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты.Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.

Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) — предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке. Основные приложения — мобильные телефоны.

На рисунке 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости. Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.

никель-кадмиевый никель-металлгидридный Свинцово-кислотный Литий-ионный Литий-ионный полимерный Многоразовые
Щелочные
Гравиметрическая плотность энергии (Втч / кг) 45-80 60-120 30-50 110–160 100–130 80 (начальная)
Внутреннее сопротивление
(включая периферийные цепи) в мОм
От 100 до 200 1
, упаковка 6 В
От 200 до 300 1
, упаковка 6 В
<100 1
12В в упаковке
От 150 до 250 1
7.Пакет 2V
От 200 до 300 1
Пакет 7,2 В
От 200 до 2000 1
, упаковка 6 В
Срок службы (до 80% от начальной емкости) 1500 2 От 300 до 500 2,3 200 к
300 2
От 500 до 1000 3 От 300 до
500
50 3
(до 50%)
Время быстрой зарядки 1 час типично 2-4ч 8-16ч 2-4ч 2-4ч 2-3 часа
Допуск перегрузки умеренный низкий высокий очень низкий низкий умеренный
Саморазряд / месяц (комнатная температура) 20% 4 30% 4 5% 10% 5 ~ 10% 5 0.3%
Напряжение элемента (номинальное) 1,25 В 6 1,25 В 6 3,6 В 3,6 В 1,5 В
Ток нагрузки
— пик
— лучший результат

20C
1C

5C
0,5C или ниже

7
0.2C

> 2C
1C или ниже

> 2C
1C или ниже

0,5C
0,2C или ниже
Рабочая температура (только нагнетание) От -40 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От 0 до
60 ° C
От 0 до
65 ° C
Требования к техническому обслуживанию От 30 до 60 дней От 60 до 90 дней От 3 до 6 месяцев 9 не требуется не требуется не требуется
Стандартная стоимость батареи
(в долларах США, только для справки)
50 долларов США
(7,2 В)
$ 60
(7,2 В)
25 долларов США
(6 В)
100 долларов США
(7,2 В)
100 долларов США
(7,2 В)
$ 5
(9 В)
Стоимость цикла (долл. США) 11 $ 0.04 0,12 долл. США 0,10 долл. США 0,14 долл. США 0,29 долл. США 0,10–0,50 долл. США
Коммерческое использование с 1950 1990 1970 (герметичный свинцово-кислотный) 1991 1999 1992

Рисунок 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей

  1. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала ячеек, типа схемы защиты и количества ячеек.Схема защиты из литий-ионных и литий-полимерных добавляет около 100 мОм.
  2. Срок службы зависит от регулярного обслуживания аккумулятора. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
  3. Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
  4. Разряд достигает максимума сразу после зарядки, затем спадает. Емкость NiCd уменьшается на 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Саморазряд увеличивается с повышением температуры.
  5. Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
  6. 1,25 В — напряжение открытой ячейки. Обычно используется значение 1,2 В. Между ячейками нет разницы; это просто метод оценки.
  7. Способен к сильноточным импульсам.
  8. Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.
  9. Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающего» или «дополнительного» заряда.
  10. Стоимость аккумулятора для имеющихся в продаже портативных устройств.
  11. Рассчитывается из цены батареи, разделенной на срок службы. Не включает стоимость электричества и зарядных устройств.

Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

NiCd предпочитает быструю зарядку медленной зарядке и импульсную зарядку постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd — сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd — единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют, сидя в зарядных устройствах в течение нескольких дней и используя лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах элементов образуются большие кристаллы (также называемые памятью), и NiCd постепенно теряет свои характеристики.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых аккумуляторов к более новым технологиям.

Преимущества и ограничения никель-кадмиевых аккумуляторов

Преимущества

Быстрая и простая зарядка — даже после длительного хранения.

Большое количество циклов заряда / разряда — при правильном обслуживании NiCd обеспечивает более 1000 циклов заряда / разряда.

Хорошие нагрузочные характеристики — NiCd позволяет заряжаться при низких температурах.

Длительный срок хранения — в любом состоянии заряда.

Простое хранение и транспортировка — большинство авиагрузов принимают NiCd без особых условий.

Хорошие низкотемпературные характеристики.

Простите, если злоупотребляли — NiCd — одна из самых прочных аккумуляторных батарей.

Экономичная цена — NiCd — это самый дешевый аккумулятор с точки зрения затрат на цикл.

Доступен широкий диапазон размеров и характеристик — большинство никель-кадмиевых элементов имеют цилиндрическую форму.

Ограничения

Относительно низкая плотность энергии — по сравнению с более новыми системами.

Эффект памяти — необходимо периодически тренировать NiCd, чтобы предотвратить запоминание.

Экологичность — NiCd содержит токсичные металлы. Некоторые страны ограничивают использование никель-кадмиевых батарей.

Имеет относительно высокий саморазряд — после хранения требует подзарядки.

Рисунок 2: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

Никель-металлогидридный (NiMH) аккумулятор

Исследование системы NiMH началось в 1970-х годах как средство обнаружения того, как хранить водород для никель-водородной батареи.Сегодня никель-водородные батареи используются в основном для спутниковой связи. Они громоздкие, содержат стальные баллончики высокого давления и стоят тысячи долларов за элемент.

В первые дни экспериментов с NiMH батареями металлогидридные сплавы были нестабильны в окружающей среде элемента, и желаемые рабочие характеристики не могли быть достигнуты. В результате разработка NiMH замедлилась. В 1980-х годах были разработаны новые гидридные сплавы, которые были достаточно стабильны для использования в электролизере.С конца 1980-х годов NiMH неуклонно совершенствовалась.

Успех NiMH обусловлен его высокой плотностью энергии и использованием экологически чистых металлов. Современные никель-металлгидридные аккумуляторы обеспечивают на 40 процентов более высокую плотность энергии по сравнению с никель-кадмиевыми сплавами. Есть потенциал для еще более высоких возможностей, но не без некоторых отрицательных побочных эффектов.

NiMH менее долговечен, чем NiCd. Езда на велосипеде под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от сильного саморазряда, который значительно больше, чем у NiCd.

NiMH заменяет NiCd на таких рынках, как беспроводная связь и мобильные вычисления. Во многих частях мира покупателю рекомендуется использовать никель-металлогидридные, а не никель-кадмиевые батареи. Это связано с заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации использованной батареи.

Эксперты сходятся во мнении, что NiMH значительно улучшился за эти годы, но ограничения остаются. Большинство недостатков присущи никелевой технологии и присущи никель-кадмиевым батареям.Широко признано, что NiMH — это промежуточный этап в технологии литиевых батарей.

Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Преимущества

Емкость на 30-40% выше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава.NiMH обладает потенциалом для еще более высокой плотности энергии.

Менее подвержен памяти, чем NiCd. Периодические циклы упражнений требуются реже.

Простое хранение и транспортировка — условия транспортировки не подлежат нормативному контролю.

Экологичность — содержит только легкие токсины; выгодно для вторичной переработки.

Ограничения

Ограниченный срок службы — при многократном глубоком цикле, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200–300 циклов.Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы разряда.

Ограниченный ток разряда — хотя никель-металлгидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторные разряды с высокими токами нагрузки сокращают срок службы батареи. Наилучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0,2 до 0,5 ° C (от одной пятой до половины номинальной мощности).

Требуется более сложный алгоритм зарядки — NiMH выделяет больше тепла во время зарядки и требует более длительного времени зарядки, чем NiCd.Капельный заряд имеет решающее значение и требует тщательного контроля.

Высокий саморазряд — саморазряд NiMH примерно на 50 процентов выше, чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет более низкой плотности энергии.

При хранении при повышенных температурах характеристики ухудшаются — NiMH следует хранить в прохладном месте и при уровне заряда около 40 процентов.

Высокие эксплуатационные расходы — аккумулятор требует регулярной полной разрядки для предотвращения образования кристаллов.

Примерно на 20 процентов дороже, чем NiCd — NiMH аккумуляторы, рассчитанные на большой ток, дороже, чем обычная версия.

Рисунок 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стал первым перезаряжаемым аккумулятором для коммерческого использования.Сегодня залитые свинцово-кислотные батареи используются в автомобилях, вилочных погрузчиках и крупных системах бесперебойного питания (ИБП).

В середине 1970-х годов исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая могла работать в любом положении. Жидкий электролит был преобразован в увлажненные сепараторы, и корпус был герметизирован. Были добавлены предохранительные клапаны, позволяющие выпускать газ во время зарядки и разрядки.

Под влиянием разных приложений появилось два обозначения батарей.Это небольшая герметичная свинцово-кислотная система (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и свинцово-кислотная кислота с большим клапаном (VRLA). Технически обе батареи одинаковые. (Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметизирована.) Из-за того, что мы делаем упор на портативные батареи, мы ориентируемся на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы не дать аккумулятору достичь своего газогенерирующего потенциала во время зарядки.Избыточная зарядка вызовет газообразование и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены.

Свинцово-кислотный не подлежит памяти. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению. У аккумулятора лучше всего сохраняется заряд среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd саморазряжается примерно на 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжает такое же количество за один год. SLA относительно недорого купить, но эксплуатационные расходы могут быть дороже, чем у NiCd, если полные циклы требуются на повторяющейся основе.

SLA не предусматривает быстрой зарядки — типичное время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Соглашение об уровне обслуживания должно всегда храниться в заряженном состоянии. Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, состояние, при котором аккумулятор трудно, а то и невозможно перезарядить.

В отличие от NiCd, SLA не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает аккумулятор небольшой емкости. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава.Чтобы предотвратить перегрузку аккумулятора из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать более крупный аккумулятор SLA.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки / зарядки. Основная причина относительно короткого срока службы — это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Оптимальная рабочая температура для батарей SLA и VRLA составляет 25 ° C (77 ° F). Как показывает практика, повышение температуры на 8 ° C (15 ° F) сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, который прослужит 10 лет при 25 ° C, будет годен только 5 лет при эксплуатации при 33 ° C (95 ° F). Та же батарея проработает чуть больше одного года при температуре 42 ° C (107 ° F).

Среди современных аккумуляторных батарей семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, что делает их непригодными для портативных устройств, требующих компактных размеров.К тому же производительность при низких температурах оставляет желать лучшего.

SLA рассчитан на 5-часовую разрядку или 0,2 ° C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленную 20-часовую разрядку. Чем больше время разряда, тем выше показания емкости. SLA хорошо работает при высоких импульсных токах. Во время этих импульсов может быть достигнута скорость разряда, значительно превышающая 1С.

С точки зрения утилизации SLA менее опасен, чем NiCd аккумулятор, но высокое содержание свинца делает SLA экологически вредным.

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

Преимущества

Недорого и просто в изготовлении — с точки зрения стоимости ватт-часов SLA является наименее дорогим.

Зрелая, надежная и хорошо изученная технология — при правильном использовании соглашение об уровне обслуживания является долговечным и обеспечивает надежное обслуживание.

Низкий саморазряд — скорость саморазряда одна из самых низких среди аккумуляторных систем.

Низкие требования к обслуживанию — нет памяти; нет электролита для заполнения.

Способен к высокой скорости разряда.

Ограничения

Нельзя хранить в разряженном состоянии.

Низкая плотность энергии — плохое соотношение веса и плотности энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.

Допускает лишь ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов.

Не наносит вред окружающей среде — электролит и содержащийся в нем свинец могут нанести вред окружающей среде.

Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты — существуют экологические проблемы, связанные с утечкой в ​​случае аварии.

При неправильной зарядке может произойти тепловой пробой.

Рисунок 4: Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов первые неперезаряжаемые литиевые батареи стали коммерчески доступными.Литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию на вес.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи последовали в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке.В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Плотность энергии литий-ионных аккумуляторов обычно вдвое больше, чем у стандартных никель-кадмиевых аккумуляторов. Улучшение электродных активных материалов может увеличить плотность энергии почти в три раза по сравнению с NiCd. В дополнение к высокой емкости, нагрузочные характеристики достаточно хороши и ведут себя аналогично NiCd с точки зрения разрядных характеристик (аналогичная форма профиля разряда, но другое напряжение).Плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной мощности в желаемом спектре напряжения.

Высокое напряжение ячеек позволяет использовать аккумуляторные блоки только с одной ячейкой. Большинство современных мобильных телефонов работают от одной ячейки, что упрощает конструкцию батарей. Для поддержания той же мощности потребляются более высокие токи. Низкое сопротивление элемента важно для обеспечения неограниченного протекания тока во время импульсов нагрузки.

Литий-ионная аккумуляторная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химикатов.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется никаких плановых циклов. Кроме того, саморазряд менее чем наполовину по сравнению с NiCd, что делает литий-ионный аккумулятор хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный аккумулятор также имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет. Через два или, возможно, три года батарея часто выходит из строя.Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно актуально для NiMH при воздействии высоких температур окружающей среды.

Хранение батареи в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических компонентов). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен.

Производители постоянно улучшают химический состав литий-ионных аккумуляторов.Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения соотношения стоимости и энергии — это цилиндрический аккумулятор 18650. Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется более тонкий блок (менее 18 мм), призматический литий-ионный элемент является лучшим выбором. По сравнению с 18650 нет увеличения плотности энергии, однако стоимость получения той же энергии может удвоиться.

Для сверхтонкой геометрии (менее 4 мм) единственным выбором является литий-ионный полимер. Это самая дорогая система по соотношению затрат и энергии. Нет никакого выигрыша в плотности энергии, а долговечность уступает прочному элементу 18560.

Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Преимущества

Высокая плотность энергии — потенциал для еще более высоких мощностей.

Относительно низкий саморазряд — саморазряд вдвое меньше, чем у NiCd и NiMH.

Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.

Ограничения

Требуется схема защиты — схема защиты ограничивает напряжение и ток. Батарея безопасна, если ее не спровоцировать.

Подвержен старению, даже если он не используется — хранение аккумулятора в прохладном месте и при 40-процентном уровне заряда снижает эффект старения.

Умеренный ток разряда.

В соответствии с правилами транспортировки — отправка больших партий литий-ионных аккумуляторов может подлежать нормативному контролю. Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.

Дороговизна в производстве — примерно на 40% дороже, чем NiCd. Более совершенные технологии производства и замена редких металлов более дешевыми альтернативами, вероятно, снизят цену.

Не до конца зрелые — изменения в комбинациях металлов и химикатов влияют на результаты тестирования батарей, особенно с некоторыми быстрыми методами тестирования.

Рисунок 5: Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор отличается от других аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и геометрии тонкого профиля. Нет опасности воспламенения, поскольку не используется жидкий или гелеобразный электролит. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость.Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, но это требование не подходит для портативных приложений.

Чтобы сделать небольшую литий-полимерную батарею проводящей, было добавлено немного гелеобразного электролита. Большинство коммерческих литий-полимерных аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, являются гибридными и содержат гелеобразный электролит.Правильный термин для этой системы — литий-ионный полимер. В рекламных целях большинство производителей аккумуляторов маркируют их просто как литий-полимерные. Поскольку гибридный литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является единственным действующим полимерным аккумулятором для портативного использования, мы сосредоточимся на этой химии.

В чем же тогда разница между классическим литий-ионным и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? Хотя характеристики и производительность этих двух систем очень похожи, литий-ионный полимер уникален тем, что твердый электролит заменяет пористый сепаратор.Гелеобразный электролит просто добавляют для повышения ионной проводимости.

Технические трудности и задержки в массовом производстве задержали внедрение литий-ионных полимерных батарей. Кроме того, обещанное превосходство литий-ионного полимера еще не реализовано. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается — фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В настоящее время нет преимущества в стоимости. Основная причина перехода на литий-ионный полимер — это форм-фактор.Он позволяет использовать тонкую пластину с геометрической формой, которая востребована в высококонкурентной индустрии мобильных телефонов.

Преимущества и ограничения литий-ионных полимерных аккумуляторов

Преимущества

Очень низкий профиль — возможны батареи, которые напоминают профиль кредитной карты.

Гибкий форм-фактор — производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.

Легкий вес — гелеобразные, а не жидкие электролиты позволяют упростить упаковку, в некоторых случаях исключая металлическую оболочку.

Повышенная безопасность — более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионными батареями — потенциал для улучшений существует.

Дороговизна в производстве — после массового производства литий-ионный полимер может иметь более низкую стоимость. Уменьшение схемы управления компенсирует более высокие производственные затраты.

Последнее обновление 21.03.2017

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

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

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

Или перейти к другому архиву

Преимущества и ограничения литий-ионной батареи

В течение многих лет никель-кадмиевый аккумулятор был единственным подходящим аккумулятором для портативного оборудования от беспроводной связи до мобильных компьютеров. В начале 1990-х появились металлогидридные никель-металлогидридные и литий-ионные продукты, которые боролись лицом к лицу за признание потребителей. Сегодня литий-ионные аккумуляторы — это наиболее быстро развивающаяся и многообещающая химия для аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов, когда в продажу поступили первые неперезаряжаемые литиевые батареи. литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию для веса.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи не увенчались успехом из-за проблем с безопасностью.Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке. В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру.

Плотность энергии литий-иона обычно вдвое больше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава.Есть потенциал для более высоких плотностей энергии. Нагрузочные характеристики достаточно хорошие и с точки зрения разряда ведут себя так же, как никель-кадмиевые. Высокое напряжение ячеек 3,6 В позволяет создавать аккумуляторные батареи только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают на одной соте. Для блока на основе никеля потребуются три последовательно соединенных 1,2-вольтовых элемента.

Литий-ионная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не могут претендовать другие химические компании. Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется регулярных циклов.Кроме того, саморазряд меньше чем наполовину по сравнению с никель-кадмиевым, что делает литий-ионные аккумуляторы хорошо подходящими для современных датчиков уровня топлива. литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда на большинстве блоков ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет.Батарея часто выходит из строя через два-три года. Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно верно для никель-металлогидрида при воздействии высоких температур окружающей среды. В то же время известно, что литий-ионные аккумуляторы в некоторых приложениях служат пять лет.

Производители постоянно совершенствуют литий-ионные. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Хранение в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических веществ). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен. Производитель рекомендует заряд 40%.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения удельной стоимости — это цилиндрический 18650 (размер 18 мм x 65,2 мм). Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии.Если требуется тонкий корпус, лучшим выбором будет призматический литий-ионный элемент. Эти клетки имеют более высокую стоимость с точки зрения накопленной энергии.

Преимущества

  • Высокая плотность энергии — потенциал для еще более высоких мощностей.
  • В новом состоянии не требует длительного грунтования. Достаточно одной регулярной зарядки.
  • Относительно низкий саморазряд — саморазряд в два раза меньше, чем у никелевых аккумуляторов.
  • Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.
  • Специальные элементы могут обеспечивать очень высокий ток для таких приложений, как электроинструменты.

Ограничения

  • Требуется схема защиты для поддержания напряжения и тока в безопасных пределах.
  • Подвержены старению, даже если они не используются — хранение в прохладном месте при 40% -ном заряде снижает эффект старения.
  • Ограничения на транспортировку — отгрузка больших объемов может подлежать регулирующему контролю.Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.
  • Дороговизна в производстве — примерно на 40 процентов дороже, чем никель-кадмиевые.
  • Не до конца зрелые — металлы и химия постоянно меняются.

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный отличается от обычных аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит.Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера упрощает изготовление, надежность, безопасность и тонкую геометрию профиля. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость. Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для питания современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, что не подходит для портативных приложений.

Для компромисса было добавлено немного гелеобразного электролита. В коммерческих элементах используется мембрана сепаратор / электролит, изготовленная из того же традиционного пористого полиэтилена или полипропиленового сепаратора, заполненного полимером, который гелеобразуется при заполнении жидким электролитом.Таким образом, коммерческие литий-ионные полимерные элементы очень похожи по химическому составу и материалам на их аналоги с жидким электролитом.

Литий-ионный полимер не прижился так быстро, как ожидали некоторые аналитики. Его превосходство над другими системами и низкие производственные затраты не были реализованы. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается — фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. Литий-ионный полимер находит свою рыночную нишу в тонких пластинах, таких как батареи для кредитных карт и другие подобные приложения.

Преимущества

  • Очень низкий профиль — возможны батареи, напоминающие профиль кредитной карты.
  • Гибкий форм-фактор — производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.
  • Легкие гелеобразные электролиты позволяют упростить упаковку за счет отсутствия металлической оболочки.
  • Повышенная безопасность — более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

  • Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионным.
  • Дорого в производстве.
  • Стандартных размеров нет. Большинство ячеек производится для массовых потребительских рынков.
  • Более высокое соотношение стоимости и энергии, чем у литий-ионного

Ограничения по содержанию лития для авиаперевозок

Авиапутешественники задают вопрос: «Сколько лития в батарее мне разрешено брать с собой на борт?» Мы различаем два типа аккумуляторов: литий-металлические и литий-ионные.
Большинство литий-металлических батарей не подлежат перезарядке и используются в пленочных фотоаппаратах. Литий-ионные аккумуляторы служат для питания ноутбуков, сотовых телефонов и видеокамер. Батареи обоих типов, включая запасные, разрешены в ручной клади, но не могут превышать следующего содержания лития:
— 2 грамма для литий-металлических или литиевых батарей
— 8 граммов для литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы весом более 8 граммов, но не более 25 граммов могут перевозиться в ручной клади, если они имеют индивидуальную защиту от короткого замыкания и ограничены двумя запасными батареями на человека.

Как узнать содержание лития в литий-ионной батарее? С теоретической точки зрения, в типичной литий-ионной батарее нет металлического лития. Однако необходимо учитывать эквивалентное содержание лития. Для литий-ионного элемента это рассчитывается как 0,3 номинальной емкости (в ампер-часах).

Пример: Литий-ионный аккумулятор емкостью 2 Ач 18650 содержит 0,6 грамма лития. На типичном аккумуляторе 60 Вт · ч для ноутбука с 8 ячейками (4 последовательно и 2 параллельно) это в сумме дает 4.8г. Максимальный аккумулятор, который вы можете взять с собой, — 96 Вт · ч, чтобы не превышать 8-граммовый предел ООН. Этот пакет может включать ячейки 2,2 Ач в структуре из 12 ячеек (4s3p). Если бы вместо этого использовалась ячейка 2,4 Ач, необходимо было бы ограничить батарею 9 ячейками (3s3p).

Ограничения на отгрузку литий-ионных аккумуляторов

  • Любой, кто отправляет литий-ионные аккумуляторы оптом, несет ответственность за соблюдение правил перевозки. Это касается внутренних и международных перевозок по суше, морю и воздуху.
  • Литий-ионные элементы, эквивалентное содержание лития которых превышает 1,5 грамма или 8 граммов на аккумуляторную батарею, должны транспортироваться как «прочие опасные материалы класса 9». Емкость элементов и количество элементов в упаковке определяют содержание лития.
  • Исключение составляют упаковки, содержащие менее 8 граммов лития. Однако, если посылка содержит более 24 литиевых элементов или 12 литий-ионных аккумуляторных батарей, потребуются специальная маркировка и отгрузочные документы.На каждой упаковке должно быть указано, что она содержит литиевые батареи.
  • Все литий-ионные батареи должны быть испытаны в соответствии со спецификациями, указанными в UN 3090, независимо от содержания лития (Руководство ООН по испытаниям и критериям, часть III, подраздел 38.3). Эта мера предосторожности защищает от транспортировки неисправных батарей.
  • Элементы и батареи должны быть разделены во избежание короткого замыкания и упакованы в прочные коробки.

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

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

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

Или перейти к другому архиву

Знание аккумуляторов

О аккумуляторной батарее

В продаже имеется пять типов аккумуляторных батарей. В следующей таблице сравниваются их производительность и применение. В настоящее время наиболее популярными аккумуляторными батареями являются никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и литий-ионные батареи в индустрии бытовой электроники, которые входят в число наших основных продуктов.

Использование перезаряжаемой батареи может сэкономить окружающую среду и сэкономить ваши деньги.Например, одну никель-металлгидридную батарею размера AA можно использовать не менее 500 раз, что эквивалентно 500 щелочным батареям AA, это будет стоить вам менее 0,002 доллара за каждый раз.

Сравнение характеристик различных аккумуляторных батарей

Параметры

Свинцово-кислотный

никель-кадмиевый

Ni-M-H

Жидкость

литий-ионный

Полимер

литий-ионный

Напряжение (В)

2

1.2

1,2

3,6

3,6

Весовая плотность энергии (Втч / кг)

35

50

80

125

170

Объемная энергия Плотность (Втч / л)

80

150

200

320

400

Срок службы (раз)

300

500

500

800

1000

Саморазряд
(% / мес)

0

25-30

30-35

6-9

2-5

Состояние электролита

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Полимерный гель

мин.толщина

> 10 мм

> 3 мм

> 3 мм

> 3 мм

<1 мм

Эффект памяти

да

Загрязнение

да

да

Себестоимость

самый низкий

Низкая

средний

Высокая

Средний

Преимущества

Большой ток стока и низкая стоимость

Средний ток стока и низкая стоимость, меньший объем

Средний ток стока и стоимость, большая емкость

большая емкость и меньший вес

Максимальная вместимость, меньший вес и гибкая форма

Недостатки

Слишком тяжелый

Экологичность не безопасна

Высший саморазряд и вес

Низкий ток стока и более высокая стоимость

Низкий ток стока и очень высокая стоимость

приложений

Автомобиль и освещение

Электроинструмент, беспроводной телефон, аварийное освещение и т. Д.

Игрушка, КПК, MP3, цифровая камера и т. Д.

Сотовый телефон и портативный компьютер

Портативные компьютеры


Промышленные стандартные размеры цилиндрических батарей

Размер элемента Диаметр (мм) Длина (мм) NiCad Вес (граммы) NiMH Вес (граммы)
Размер A Аккумуляторы
AAAA 8.4 40,2 10 10
4/3 AAAA 8,4 67 12-13 13
1/4 AAA 10,5 14 2,5–3,5 2,5–4
1/3 AAA 10,5 16 5,5 5,5
1/2 AAA 10.5 22 7
2/3 AAA 10,5 30 6-8 8-9
AAA36 10,5 36 11
4/5 AAA 10,5 37 11
AAA38 10.5 38 11
3/4 AAA 10,5 39,5 12 12
AAA42 10,5 42 12
AAA 10,5 44,5 10 13
5/4 AAA 10.5 50 14 15
L-AAA 10,5 50 13 14
4/3 AAA 10,5 67 17 18
5/3 AAA 10,5 67 19 19
LL-AAA 10.5 67 17 18
3/2 AAA 10,5 67 19 20
6/4 AAA 10,5 67 20 20
7/5 AAA 10,5 66,5 15 15
7/4 AAA 10.5 76 19 20–21
7/3 AAA 10,5 80 23
SL AAA 10,5 80 23
1/3 AA 14,2 17,5 6,5 7
1/2 AA 14.2 30 12 15
2/3 AA 14,2 28,7 13-15 13-16
4/5 AA 14,2 43 20 22
AA 14,2 50 21 27
AA с плоским верхом 14.2 48 21 27

5/4 AA

14,2

64,5 29
L-AA 14,2 65 29 30
4/3 AA 14,2 65,2 30 30
7/5 AA 14.2 70 29 39
1/3 А 17 21
1/2 А 17 25 17 21
2/3 А 17 28,5 18-20 20-23
4/5 А 17 43 26-31 32-35
А 17 50 32 40
4/3 А 17 67 50 55
Л-А 17 67 48 53
7/5 А 17 70 44.8 56
жир A 18 50 38 42
4/3 жира A 18 67 56 60
L-жир A 18 67 55 60

Батареи размера Sub C

1/2 SC 23 26 30
2/3 SC 23 28 25 28
4/5 SC 23 34 38 42
SC (суб-C) 23 43 52 55
5/4 Sub C 23 49.5 65-67 70
4/3 SC 23 50 60 66
L-SC 23 50 57 63

Размер C Батареи

1/2 С 26 24 31 34
3/5 С 26 30 40 44
2/3 К 26 31 45 50
С 26 46 72 80
5/4 С 26 58 90 100

Размер D Батареи

1/2 Д ​​ 33 37 81-84 81
2/3 Д 33 43.4 98-105 115
Д 33 58 105-145 105-160
4/3 Д 33 89 140-190 175
3/2 D 33 90,3 195-236 240

F Батареи

F 33 91.2 231 255
SF (супер F) 41,4 89,1 393 425
  • Диаметр и длина могут варьироваться от 0,1 мм до 1 мм у разных производителей
  • Вес ячейки зависит от производителя. Цель столбца веса — дать представление о том, насколько тяжелой будет ячейка. Ваши результаты могут отличаться.

Каков срок службы аккумуляторной батареи?

Когда батарея заряжается и разряжается, мы называем цикл или период.В заявленных принципах зарядки и разрядки и снижении емкости до достижения установленного стандарта общее количество циклов, которые она может пройти, называется сроком службы аккумуляторной батареи.


Что такое саморазряд аккумуляторной батареи?

Первичная батарея или полностью заряженная вторичная батарея, если отложить ее на время, ее емкость снизится или потеряется, это явление вызывает саморазряд, то есть утечку электричества. Это определяется внутренней электрохимической системой, подобно утечке воды из пруда или водоема.


Какое внутреннее сопротивление батареи?

Импеданс батареи — это сопротивление при протекании тока через рабочую ячейку, как правило, внутреннее сопротивление учитывается как постоянный ток. и переменного тока сопротивление. Поскольку сопротивление перезаряжаемого элемента невелико, электрод легко поляризовать, создавая поляризационное сопротивление при измерении постоянного тока. сопротивление, точное значение не может быть измерено.


Что такое эффект памяти?

Эффект памяти возникает только на никель-кадмиевых батареях.Как и в традиционной технологии, отрицательным элементом никель-кадмиевых аккумуляторов является спекание с толстым кристаллом никеля, если никель-кадмиевые аккумуляторы заряжать до того, как они полностью разрядятся, кристаллы никеля легко собираются, образуя агломерацию, в результате чего возникает платформа первичного разряда. Батарея сохраняет платформу, что будет считаться окончанием разряда для следующего цикла, даже если емкость решает, что аккумулятор может быть разряжен на более низкую платформу. Аккумулятор сохранит этот процесс в своей памяти, поэтому во время следующей разрядки аккумулятор запоминает только эту уменьшенную емкость.Точно так же любая дальнейшая неполная разрядка при каждом использовании усугубит эффект снижения емкости. Эффект Существует два метода устранения эффекта: во-первых, глубокий разряд при слабом токе (например, от 0,1 ° C до 0 В), во-вторых, несколько циклов при высоких токах (например, 1C).


Как температура окружающей среды влияет на работу аккумулятора?

Низкие температуры (например, -15 ° C), очевидно, уменьшат скорость разряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. При -20? электролит в точке замерзания, скорость заряда сильно замедлится.При низкой температуре (ниже -15 ° C) заряд поднимет внутреннее давление газа и, возможно, откроет предохранительный клапан. Температура окружающей среды от 5? До 30? лучший диапазон для эффективного заряда. Обычно с повышением температуры эффективность заряда повышается. Но когда температура поднимется до 45? или выше, качество материалов в батарее ухудшится, а срок службы батареи значительно сократится.


Как «перезаряд» влияет на производительность аккумулятора?

«Избыточный заряд» описывается как непрерывная зарядка после полной зарядки аккумулятора определенным методом зарядки.Поскольку уровень емкости при положительной полярности выше, чем при отрицательной полярности, при положительной полярности будет генерироваться кислород, который может быть составлен из кадмия, полученного при отрицательной полярности через сепаратор. В общем случае внутреннее давление не увеличивается значительно, однако, если ток зарядки, применяемый для аккумулятора, слишком велик, время зарядки очень велико и, наконец, кислород не может быть израсходован вовремя, аккумулятор будет поврежден. из-за повышения давления, деформации батареи, утечки и т. д.Однозначно снизится и производительность аккумулятора


Как «чрезмерная разрядка» влияет на производительность аккумулятора?

Если напряжение элемента достигает расчетного значения, это означает, что аккумулятор разрядил сохраненную емкость, но, тем не менее, действие разряда является непрерывным, что приведет к чрезмерной разрядке. Обычно конечное напряжение можно определить по току разряда, например, конечное напряжение установлено на уровне 1,0 В / элемент при разряде 0,2–2 ° C и 0,8 В / элемент при 3 ° C или более, например.грамм. 5C или 10C. Чрезмерный разряд может вызвать катастрофу, особенно при сильном токе или многократном чрезмерном разряде. Обычно чрезмерный разряд может вызвать повышение внутреннего давления в ячейке, и обратимость материалов активности как в положительном, так и в отрицательном смысле будет нарушена. Даже при зарядке восстанавливается только часть, и емкость явно уменьшается.


Как короткое замыкание влияет на работу аккумулятора?

Шунтирование любых проводящих материалов с внешними клеммами батареи приведет к короткому замыканию.В зависимости от аккумуляторной системы короткое замыкание может иметь серьезные последствия, например повышение температуры электролита или повышение внутреннего давления газа. Если значение внутреннего давления газа превышает ограничение срока службы крышки элемента, электролит вытечет, что серьезно повредит батарею. Если безопасная вентиляция не сработает, произойдет даже взрыв. Поэтому не замыкайтесь.


Каковы характеристики никель-кадмиевого аккумулятора?

      • Низкая стоимость;
      • Отличная выносливость при перезарядке;
      • Отличная быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Саморазряд средней степени;
      • Хорошие показатели безопасности.

Каковы характеристики никель-металлогидридной батареи?

      • Низкая стоимость;
      • Хорошая быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Нет накопления в памяти;
      • Зеленые источники энергии, без загрязнения;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Хорошие показатели безопасности.


Каковы характеристики литий-ионного аккумулятора?

      • Высокая плотность энергии;
      • Высокое рабочее напряжение;
      • Нет накопления в памяти;
      • Длительный срок службы;
      • Без загрязнения;
      • Легкий вес;
      • Очень низкая скорость саморазряда.


Каковы характеристики литий-ионного полимерного аккумулятора?

      • Нет жидкого электролита, поэтому никогда не протекайте;
      • Может иметь различную форму;
      • Может быть изготовлен в виде тонкой батареи, например, 3,6 В, 400 мАч, толщина может уменьшиться до 0,5 мм;
      • Высокое напряжение в батарее: несколько батарей с жидким электролитом могут быть соединены последовательно для получения только высокого напряжения; литий-полимерный аккумулятор может получать высокое напряжение в ячейке за счет многопользовательской комбинации;
      • Емкость литий-полимерных аккумуляторов того же объема в два раза больше, чем у литий-ионных.


Каковы характеристики литиевой батареи MnO2 и Li-SOCL2?

      • Высокая плотность энергии;
      • Длительный срок хранения;
      • Широкий диапазон рабочих температур;
      • Хорошая герметичность;
      • Постоянное напряжение разряда


Почему аккумуляторы с нулевым или низким напряжением?

(1) Напряжение одной из ячеек равно 0 В;

(2) Свечи имеют короткое замыкание, обрыв или плохое прикосновение;

(3) Провода отведены от пайки или плохо припаяны;

(4) Неправильное соединение аккумулятора или контакты соединительных пластин отсутствуют, плохо приварены или сломаны.


Меры предосторожности:

1. Внимательно прочтите спецификацию или проконсультируйтесь, как правильно использовать.
2. В соответствии с индикацией электроприбора правильно установите положительный и отрицательный полюсы аккумулятора.
3. Не используйте вместе новую и старую батареи, а также батареи разных типов и моделей.
4. Не заряжайте основную батарею.
5. Не нагревайте и не разбирайте аккумулятор, даже не бросайте его в огонь или воду.
6. Не допускайте короткого замыкания в случае взрыва батареи, утечки или других травм.
7. При обнаружении исключительных условий, таких как ужасный запах, протечка, трещины и деформация корки батареи, немедленно прекратите использование батареи.
8. Поместите аккумулятор в недоступном для детей месте.
9. Если вытекшая жидкость попала в глаза, тщательно промойте глаза чистой водой не менее 15 минут, приподнимая верхние и нижние веки, пока не исчезнут следы химического вещества. Обратитесь за медицинской помощью.
10. Если электрический прибор не будет использоваться в течение длительного времени, извлеките аккумулятор и храните его в прохладном, хорошо вентилируемом месте.


Почему литий-ионный аккумулятор имеет нулевое напряжение?

В целях безопасности наш литий-ионный аккумулятор имеет защиту печатной платы, которая защищает аккумуляторные блоки от чрезмерной зарядки и разрядки. Когда литий-ионный аккумулятор перезаряжается или разряжается, печатная плата автоматически отключается. Тогда вы можете обнаружить, что аккумулятор имеет нулевое напряжение. Это не означает, что аккумулятор разряжен. Вы можете просто зарядить его с помощью нашего зарядного устройства, и все вернется в норму. Обязательно используйте рекомендованные зарядные устройства batteryspace.Мы не несем ответственности за зарядные устройства других производителей. Однако это не относится к батарее, которая не заряжалась более двух месяцев. Вы должны заряжать аккумулятор каждые 2 месяца, чтобы он оставался свежим, если вы не используете его.


Как восстановить низкое напряжение аккумуляторной батареи 7,2–9,6 В NMh (уровень 0,5 В на элемент) методом электрошока?

Если напряжение NiMH аккумулятора меньше 1,0 В на элемент, это не означает, что аккумулятор неисправен или зарядное устройство не может распознать аккумулятор.Ударьте аккумулятор или батарею через адаптер переменного тока 12 В постоянного тока 0,5 А в течение 1 минуты. Тогда ваше зарядное устройство распознает элемент или батарею и сможет заряжаться номинальным зарядным током. Дополнительная информация, пожалуйста, загрузите инструкцию, как восстановить NiMH элемент / NiMH блок.


Как ухаживать за аккумуляторной батареей Powerizer Nimh / Nicd:

Все перезаряжаемые никель-кадмиевые / никель-металлгидридные аккумуляторы, которые мы отправляем, имеют , а не полностью заряженные. Это связано с соображениями безопасности при транспортировке.Чтобы аккумулятор (аккумулятор) прослужил вам долгое время, вам необходимо выполнить следующие действия, когда вы получите нашу аккумуляторную батарею (аккумулятор).

Для никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов (упаковка):

  1. Перед использованием полностью зарядите аккумулятор (блок).
  2. Полностью разрядите аккумулятор (блок) (до 1,0 В на элемент) перед повторной зарядкой или до тех пор, пока он не перестанет работать с вашим устройством.
  3. Повторите шаги 1 и 2 четыре (4) раза, чтобы подготовить аккумулятор к полной емкости
  4. Мы рекомендуем заряжать аккумулятор (блок) не реже одного раза в 2 месяца для поддержания емкости аккумулятора.

Как ухаживать за литиевой аккумуляторной батареей Powerizer?

Загрузите литий-ионный аккумулятор Take Care.pdf


Какой аккумулятор самый лучший?

Ниже приводится сводная информация о силе и ограничениях популярных сегодня аккумуляторных систем. Хотя плотность энергии имеет первостепенное значение, другими важными атрибутами являются срок службы, характеристики нагрузки, требования к техническому обслуживанию, затраты на саморазряд и безопасность.Никель-кадмиевый аккумулятор — это первая аккумуляторная батарея небольшого формата, которая является стандартом, с которым обычно сравнивают другие химические вещества. Тенденция — к системам на основе лития.

Никель-кадмиевый — зрелый, но с умеренной плотностью энергии. Никель-кадмиевые используются там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и расширенный температурный диапазон. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование и электроинструменты. Никель-кадмий содержит токсичные металлы.

Металлогидрид никеля — имеет более высокую удельную энергию по сравнению с никель-кадмиевым за счет сокращения срока службы.Нет токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры. NiMH рассматривается как ступенька к системам на основе лития.

Свинцово-кислотный — наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет значения. Свинцово-кислотный — предпочтительный выбор для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП. Свинцово-кислотный недорогой и прочный. Он занимает уникальную нишу, которую сложно заменить другими системами.

Литий-ионный — самая быстрорастущая аккумуляторная система; предлагает высокую плотность энергии и малый вес.Схема защиты необходима для ограничения напряжения и тока по соображениям безопасности. Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны. Доступны сильноточные версии для электроинструментов и медицинских устройств.

В таблице 1 приведены характеристики обычных батарей. Цифры основаны на средних рейтингах на момент публикации. Литий-ионный делится на три версии: традиционный кобальт, который обычно используется в сотовых телефонах, фотоаппаратах и ​​ноутбуках; марганец (шпинель), которым питаются высокопроизводительные электроинструменты, и новый фосфат, который прямо конкурирует со шпинелью.Литий-ионный полимер не выделен в отдельную систему. Его уникальная конструкция работает так же, как и литий-ионный на основе кобальта.

Таблица 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей.

1) Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала мАч, проводки и количества ячеек. Схема защиты литий-ионная добавляет около 100 мВт.
2) На основе размера ячейки 18650. Размер и конструкция ячейки определяют внутреннее сопротивление. Элементы большего размера могут иметь импеданс <15 мОм,
3) Срок службы зависит от регулярного обслуживания батареи.Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
4) Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
5) Саморазряд максимален сразу после зарядки, а затем спадает. Потеря емкости никель-кадмий составляет 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней. Высокая температура увеличивает саморазряд.
6) Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
7) Традиционное номинальное напряжение 1,25 В; 1,2 В чаще используется для согласования с литий-ионным (3 последовательно = 3,6 В).
8) Литий-ионный аккумулятор часто имеет номинальное напряжение 3,6 В. На основе среднего напряжения под нагрузкой.
9) Возможность сильноточных импульсов; нужно время, чтобы восстановить силы.
10) Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен. Обеспечивает меньшую производительность при более низких температурах.
11) Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающего» или «добавочного» заряда для предотвращения сульфатации.

Источник: Исидор Бухманн, генеральный директор Cadex Electronics Inc., Ванкувер, Британская Колумбия.


Как заменить новый указатель уровня топлива в литий-ионном аккумуляторе?

Нажмите здесь, чтобы загрузить инструкцию


Как мы добираемся до следующего крупного прорыва в области аккумуляторных батарей — Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную всем читателям в течение ограниченного времени.
Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Электрические самолеты могут быть будущим авиации. Теоретически они будут намного тише, дешевле и чище, чем те самолеты, которые есть у нас сегодня. Электрические самолеты с дальностью полета 1000 км (620 миль) на одной зарядке могут использоваться сегодня для половины всех рейсов коммерческих самолетов, сокращая глобальные выбросы углерода в авиации примерно на 15%.

То же самое и с электромобилями. Электромобиль — это не просто более чистая версия своего кузена, извергающего загрязнения. По сути, это лучший автомобиль: его электродвигатель мало шумит и молниеносно реагирует на решения водителя.Зарядка электромобиля обходится намного дешевле, чем оплата эквивалентного количества бензина. Электромобили могут быть построены с небольшим количеством движущихся частей, что удешевляет их обслуживание.

Так почему же электромобили уже не повсюду? Это связано с тем, что батареи дороги, поэтому первоначальная стоимость электромобиля намного выше, чем стоимость аналогичной модели с бензиновым двигателем. И если вы не водите много, экономия на бензине не всегда компенсирует более высокие первоначальные затраты. Короче говоря, электромобили по-прежнему не экономичны.

Точно так же современные батареи не обладают достаточной энергией по весу или объему для питания пассажирских самолетов. Нам все еще нужны фундаментальные прорывы в аккумуляторных технологиях, прежде чем это станет реальностью.

Портативные устройства с батарейным питанием изменили нашу жизнь. Но есть еще много вещей, которые могут вывести из строя батареи, если бы только более безопасные, более мощные и энергоемкие батареи могли быть сделаны дешево. Никакой закон физики не исключает их существования.

И все же, несмотря на более чем два века тщательного изучения с момента изобретения первой батареи в 1799 году, ученые до сих пор не до конца понимают многие основы того, что именно происходит внутри этих устройств.Что мы действительно знаем, так это то, что, по сути, есть три проблемы, которые необходимо решить, чтобы батареи снова действительно изменили нашу жизнь: мощность, энергия и безопасность.

Не существует универсальной литий-ионной батареи

Каждая батарея имеет два электрода: катод и анод. Большинство анодов литий-ионных батарей изготовлено из графита, но катоды изготавливаются из различных материалов, в зависимости от того, для чего будет использоваться батарея. Ниже вы можете увидеть, как различные материалы катода меняют работу типов батарей по шести параметрам.

Проблема питания

В просторечии люди используют термины «энергия» и «мощность» как синонимы, но при разговоре об аккумуляторах важно различать их. Мощность — это скорость, с которой может высвобождаться энергия.

Батарея, достаточно сильная, чтобы запустить и удержать в воздухе коммерческий самолет на расстояние 1000 км, требует большого количества энергии, чтобы высвободиться за очень короткое время, особенно во время взлета. Так что дело не только в накоплении большого количества энергии, но и в способности очень быстро извлекать эту энергию.

Решение проблемы энергоснабжения требует от нас заглянуть в черный ящик коммерческих аккумуляторов. Будет немного занудно, но терпи меня. Новые аккумуляторные технологии часто преувеличиваются, потому что большинство людей не уделяют должного внимания деталям.

Самая современная химия батарей, которая у нас есть в настоящее время, — это литий-ионные. Большинство экспертов сходятся во мнении, что никакая другая химия не сможет подорвать ионно-литиевый сплав как минимум еще десять лет или больше. Литий-ионный аккумулятор имеет два электрода (катод и анод) с сепаратором (материал, который проводит ионы, но не электроны, предназначен для предотвращения короткого замыкания) в середине и электролит (обычно жидкий) для обеспечения обратного потока ионов лития и вперед между электродами.Когда батарея заряжается, ионы перемещаются от катода к аноду; когда батарея питает что-то, ионы движутся в противоположном направлении.

Представьте себе две буханки нарезанного хлеба. Каждая буханка — это электрод: левый — катод, а правый — анод. Предположим, что катод состоит из пластин никеля, марганца и кобальта (NMC) — одного из лучших в своем классе — и что анод состоит из графита, который по сути представляет собой слоистые листы или пластинки атомов углерода. .

В разряженном состоянии, то есть после того, как энергия была истощена, в буханке NMC между каждым ломтиком находятся ионы лития. Когда батарея заряжается, каждый ион лития извлекается из промежутков между пластинами и вынужден проходить через жидкий электролит. Сепаратор действует как контрольно-пропускной пункт, гарантирующий, что только ионы лития проходят через графитовую буханку. При полной зарядке в катодной буханке батареи не останется ионов лития; все они будут аккуратно зажаты между ломтиками графитового хлеба.По мере того, как энергия батареи расходуется, ионы лития возвращаются к катоду, пока на аноде не останется ни одного. Вот тогда и нужно снова зарядить аккумулятор.

Емкость аккумулятора в основном определяется скоростью этого процесса. Но не так-то просто увеличить скорость. Слишком быстрое извлечение ионов лития из катодной буханки может привести к появлению дефектов на ломтиках и, в конечном итоге, к их разрушению. Это одна из причин, почему чем дольше мы пользуемся смартфоном, ноутбуком или электромобилем, тем хуже время автономной работы.Каждая зарядка и разрядка заставляют буханку немного ослабевать.

Над решением проблемы работают разные компании. Одна из идей — заменить слоистые электроды чем-то более прочным. Например, швейцарская компания по производству аккумуляторов Leclanché со 100-летней историей работает над технологией, в которой используется фосфат лития-железа (LFP), имеющий структуру «оливина», в качестве катода, и оксид титаната лития (LTO), который имеет Структура «шпинель», как анод. Эти структуры лучше справляются с потоком ионов лития в материал и из него.

Leclanché в настоящее время использует свои аккумуляторные элементы в автономных складских вилочных погрузчиках, которые можно полностью зарядить за девять минут. Для сравнения: лучший нагнетатель Tesla может зарядить автомобильный аккумулятор Tesla примерно до 50% за 10 минут. Leclanché также внедряет свои батареи в Великобритании для быстрой зарядки электромобилей. Эти батареи находятся на зарядной станции, медленно потребляя небольшое количество энергии в течение длительного периода времени из сети, пока они не будут полностью заряжены. Затем, когда автомобиль стыкуется, аккумуляторы док-станции быстро заряжают аккумулятор автомобиля.Когда машина уезжает, аккумулятор станции снова начинает заряжаться.

Такие усилия, как шоу Лекланше, можно изменить с химическим составом батарей, чтобы увеличить их мощность. Тем не менее, никто еще не построил батарею, достаточно мощную, чтобы быстро доставить энергию, необходимую коммерческому самолету для преодоления гравитации. Стартапы стремятся строить самолеты меньшего размера (вмещающие до 12 человек), которые могли бы летать на относительно менее энергоемких батареях, или электрические гибридные самолеты, где реактивное топливо выполняет тяжелую работу, а батареи — накатом.

Но на самом деле в этой сфере нет ни одной компании, которая могла бы даже приблизиться к коммерциализации. Кроме того, технический скачок, необходимый для полностью электрического коммерческого самолета, вероятно, займет десятилетия, — говорит Венкат Вишванатан, эксперт по аккумуляторным батареям из Университета Карнеги-Меллона.

Reuters / Alister Doyle

Двухместный электрический самолет, сделанный словенской фирмой Pipistrel, стоит у ангара в аэропорту Осло, Норвегия.

Энергетическая проблема

Tesla Model 3, самая доступная модель компании, стоит от 35 000 долларов.Он работает от батареи на 50 кВтч, что стоит примерно 8750 долларов, или 25% от общей стоимости автомобиля.

Это все еще удивительно доступно по сравнению с тем, что было не так давно. По данным Bloomberg New Energy Finance, средняя мировая стоимость литий-ионных аккумуляторов в 2018 году составила около 175 долларов за кВт · ч, что ниже почти 1200 долларов за кВт · ч в 2010 году.

Министерство энергетики США подсчитало, что как только стоимость аккумуляторов упадет ниже 125 долларов за кВт · ч. владение и эксплуатация электромобиля будет дешевле, чем бензиновый в большинстве стран мира.Это не означает, что электромобили победят автомобили с бензиновым двигателем во всех нишах и сферах — например, для грузовиков дальнего следования еще нет электрического решения. Но это переломный момент, когда люди начнут отдавать предпочтение электромобилям просто потому, что в большинстве случаев они будут иметь более экономичный смысл.

Один из способов добиться этого — увеличить удельную энергию батарей — втиснуть в аккумуляторную батарею больше киловатт-часов без снижения ее цены. Теоретически это может сделать специалист по производству аккумуляторов, увеличив удельную энергию катода или анода, либо того и другого.

Катод с наибольшей энергоемкостью на пути к коммерческой доступности — это NMC 811 (каждая цифра в номере представляет собой соотношение никеля, марганца и кобальта, соответственно, в смеси). Это еще не идеально. Самая большая проблема заключается в том, что он может выдержать только относительно небольшое количество жизненных циклов заряда-разряда, прежде чем он перестанет работать. Но эксперты прогнозируют, что отраслевые исследования и разработки должны решить проблемы NMC 811 в течение следующих пяти лет. Когда это произойдет, батареи, использующие NMC 811, будут иметь более высокую плотность энергии на 10% или более.

Однако увеличение на 10% — это не так уж и много в общей картине.
И хотя серия инноваций за последние несколько десятилетий подтолкнула энергетическую плотность катодов еще выше, аноды — это то, где открываются самые большие возможности в области плотности энергии.

Графит был и остается доминирующим анодным материалом. Он дешевый, надежный и относительно энергоемкий, особенно по сравнению с современными катодными материалами. Но он довольно слаб, если сравнивать его с другими потенциальными анодными материалами, такими как кремний и литий.

Кремний, например, теоретически намного лучше поглощает ионы лития в виде графита. Вот почему ряд производителей аккумуляторов пытаются добавить кремний вместе с графитом в свои конструкции анодов; Генеральный директор Tesla Илон Маск сказал, что его компания уже делает это в своих литий-ионных батареях.

Большим шагом была бы разработка коммерчески жизнеспособного анода, полностью сделанного из кремния. Но у этого элемента есть черты, которые затрудняют это. Когда графит поглощает ионы лития, его объем не сильно меняется.Однако кремниевый анод по тому же сценарию набухает в четыре раза по сравнению с исходным объемом.

К сожалению, вы не можете просто увеличить корпус, чтобы приспособиться к этому набуханию, потому что расширение разрушает так называемую «межфазную поверхность твердого электролита», или SEI, кремниевого анода.

SEI можно рассматривать как своего рода защитный слой, который анод создает для себя, подобно тому, как железо образует ржавчину, также известную как оксид железа, для защиты от элементов: когда вы оставляете кусок недавно кованое железо снаружи, оно медленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя ржавчину.Под слоем ржавчины остальная часть железа не постигает та же участь и, таким образом, сохраняет структурную целостность.

В конце первого заряда батареи электрод образует собственный слой «ржавчины» — SEI, отделяющий неэродированную часть электрода от электролита. SEI предотвращает потребление электрода дополнительными химическими реакциями, гарантируя, что ионы лития могут течь как можно более плавно.

Но с кремниевым анодом SEI ломается каждый раз, когда батарея используется для питания чего-либо, и восстанавливается каждый раз, когда батарея заряжается.И во время каждого цикла зарядки расходуется немного кремния. В конце концов, силикон рассасывается до такой степени, что батарея перестает работать.

За последнее десятилетие несколько стартапов Кремниевой долины работали над решением этой проблемы. Например, подход Sila Nano состоит в том, чтобы заключить атомы кремния в наноразмерную оболочку с большим количеством пустого места внутри. Таким образом, SEI формируется снаружи оболочки, и расширение атомов кремния происходит внутри нее, не разрушая SEI после каждого цикла заряда-разряда.Компания, оцениваемая в 350 миллионов долларов, заявляет, что ее технология будет использоваться в устройствах уже в 2020 году.

Enovix, с другой стороны, применяет особую технологию производства, чтобы подвергнуть 100% кремний анод огромному физическому давлению, заставляя его поглощать меньше ион лития и, таким образом, ограничивает расширение анода и предотвращает разрушение SEI. У компании есть инвестиции от Intel и Qualcomm, и она также ожидает, что к 2020 году ее батареи будут в устройствах.

Эти компромиссы означают, что кремниевый анод не может достичь своей теоретической высокой плотности энергии.Однако обе компании заявляют, что их аноды работают лучше, чем графитовые. Третьи стороны в настоящее время тестируют аккумуляторы обеих фирм.

Tesla

В 2020 году новый Tesla Roadster должен стать первым электромобилем, который может проехать 1000 км (620 миль) без подзарядки.

Проблема безопасности

Все молекулярные переделки, предпринятые для накопления большего количества энергии в батареях, могут происходить за счет безопасности. С момента своего изобретения литий-ионный аккумулятор вызывает головные боли из-за того, как часто он воспламеняется.Например, в 1990-х годах канадская компания Moli Energy начала продавать литий-металлические батареи для использования в телефонах. Но в реальном мире его батареи начали воспламеняться, и Moli был вынужден отозвать свой заказ и, в конечном итоге, объявить о банкротстве. (Некоторые из его активов были куплены тайваньской компанией, и она по-прежнему продает литий-ионные батареи под торговой маркой E-One Moli Energy.) Совсем недавно смартфоны Samsung Galaxy Note 7, которые были сделаны с современными литий-ионными батареями, начали взрываться. в карманах людей.В результате отзыв продукции в 2016 году обошелся южнокорейскому гиганту в 5,3 миллиарда долларов.

Современные литий-ионные батареи по-прежнему сопряжены с рисками, поскольку в них почти всегда используются легковоспламеняющиеся жидкости в качестве электролита. Одна из прискорбных (для нас, людей) причуд природы заключается в том, что жидкости, способные легко переносить ионы, также имеют более низкий порог воспламенения. Одно из решений — использовать твердые электролиты. Но это означает другие компромиссы. Конструкция батареи может легко включать жидкий электролит, который контактирует с каждым битом электродов, что позволяет эффективно переносить ионы.С твердыми телами намного сложнее. Представьте, что вы бросаете пару кубиков в чашку с водой. А теперь представьте, что те же самые кости бросают в чашку с песком. Очевидно, что вода будет касаться гораздо большей площади поверхности игральных костей, чем песок.

До сих пор коммерческое использование литий-ионных батарей с твердыми электролитами ограничивалось приложениями с низким энергопотреблением, такими как датчики, подключенные к Интернету. Усилия по расширению масштабов твердотельных батарей, то есть не содержащих жидкий электролит, можно в общих чертах разделить на две категории: твердые полимеры при высоких температурах и керамика при комнатной температуре.

Твердые полимеры при высоких температурах

Полимеры представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе. Они очень распространены в повседневном использовании — например, одноразовые пластиковые пакеты делают из полимеров. Когда некоторые типы полимеров нагреваются, они ведут себя как жидкости, но без воспламеняемости жидких электролитов, используемых в большинстве батарей. Другими словами, они обладают высокой ионной проводимостью, как жидкий электролит, без каких-либо рисков.

Но у них есть ограничения.Они могут работать только при температуре выше 105 ° C (220 ° F), что означает, что они не подходят, например, для смартфонов. Но их можно использовать, например, для хранения энергии от сети в домашних батареях. По крайней мере, две компании — SEEO (США) и Bolloré (Франция) — разрабатывают твердотельные батареи, в которых в качестве электролита используются высокотемпературные полимеры.

Керамика при комнатной температуре

За последнее десятилетие два класса керамики — LLZO (оксид лития, лантана и циркония) и LGPS (литий, германий, сульфид фосфора) — показали почти такие же хорошие проводящие ионы при комнатной температуре. как жидкости.

Toyota, а также стартап из Кремниевой долины QuantumScape (который в прошлом году привлек 100 млн долларов от Volkswagen) работают над внедрением керамики в литий-ионные батареи. Включение крупных игроков в пространство указывает на то, что прорыв может быть ближе, чем многие думают.

«Мы очень близки к тому, чтобы увидеть что-то реальное [с использованием керамики] через два или три года», — говорит Вишванатан из Карнеги-Меллона.

Закон о балансе

Аккумуляторы — это уже большой бизнес, и их рынок продолжает расти.Все эти деньги привлекают множество предпринимателей с еще большим количеством идей. Но стартап с батарейками — это трудная ставка — они терпят неудачу даже чаще, чем компании-разработчики программного обеспечения, которые известны своим высоким уровнем отказов. Это потому, что инновации в области материаловедения — это сложно.

На данный момент химики, занимающиеся аккумуляторными батареями, обнаружили, что, когда они пытаются улучшить одну характеристику (скажем, плотность энергии), им приходится идти на компромисс в отношении другой характеристики (например, безопасности). Такой баланс означает, что прогресс на каждом фронте был медленным и чреват проблемами.

Но если внимательнее присмотреться к проблеме — Йет-Мин Чан из Массачусетского технологического института считает, что сегодня в США в три раза больше ученых, занимающихся аккумуляторными батареями, чем всего 10 лет назад — шансы на успех возрастают. Потенциал аккумуляторов остается огромным, но, учитывая предстоящие задачи, лучше относиться к каждому заявлению о новых аккумуляторах с хорошей долей скептицизма.

Емкость аккумулятора — обзор

20.2.3 Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора соответствует количеству электрического заряда, который может накапливаться во время зарядки, сохраняться во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобождаться во время разрядки в реверсивном манера.Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процессом разряда при определенном пороговом напряжении, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигаемом в момент t cut_off . В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

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

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения 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 нескольким циклам заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки.Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении. Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. можно было бы компенсировать испытанием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению 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], тогда как 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

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

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS также должен полагаться на набор параметров n и K, измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, то есть 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, соответствующего заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).

Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C n .Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с 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.

Почему Tesla по-прежнему идет намного дальше, чем другие электромобили

Tesla лидирует в гонке электромобилей, потому что у нее более мощные аккумуляторные технологии — и она сопряжена с большим риском. Более десяти лет Tesla разрабатывает автомобили с батарейным питанием с нуля и использует программное обеспечение, чтобы сделать батареи более эффективными. Он отказался от многих тяжелых, традиционных роскошных функций в пользу аэродинамики, принял такие меры, как отказ от многоступенчатой ​​трансмиссии в пользу сдвоенных двигателей, запрограммированных на передачу различных передаточных чисел на передние и задние колеса.

История продолжается под рекламой

Но эксперты автомобильной промышленности также говорят, что компания пошла на больший риск, чем традиционные автопроизводители, делая свои батареи более плотными и из других материалов, чем у конкурентов. Некоторые указывают на несколько спонтанных возгораний батарей, расследуемых федеральными регулирующими органами, как на возможные последствия. И еще слишком рано знать, как и в случае с любым новым автомобилем, какую долговечность они могут предложить в долгосрочной перспективе. Даже самые старые седаны Tesla ездят на дорогах менее восьми лет.

Линейка аккумуляторов помогла Tesla сохранить свои позиции на рынке электромобилей, обеспечив почти 60 процентов новых продаж за первые девять месяцев 2019 года, согласно данным веб-сайта InsideEVs, в виде новых моделей электромобилей как минимум четырех крупных автомобильных компаний. вышли на рынок США за последний год или около того, и компания готовится принять свой первый настоящий вызов.

«Я считаю, что Tesla более склонна рисковать своей батареей, срок службы которой не прослужит 8–10 лет, и просто справляется с последствиями на сервере», — сказал Майкл Рэмси, старший директор и аналитик, специализирующийся на эволюции автомобилей. отрасли с исследовательской группой Gartner по информационным технологиям.«Отчасти их успех связан с их желанием пойти дальше того, что обычно делала бы отрасль», — сказал он.

История продолжается под рекламой

Tesla не ответила на неоднократные запросы о комментариях.

Tesla — не единственная компания по производству электромобилей, которая проверяет свои аккумуляторы. Nissan пришлось изменить химический состав батарей на своей ранней модели Leaf из-за значительного износа батареи за короткий период времени, особенно в более теплом климате.А Audi отозвала свой внедорожник e-tron в прошлом году из-за того, что влага может проникнуть в аккумуляторные батареи и создать опасность пожара, сообщает Bloomberg News. Audi сказала, что это из-за сбоя в жгуте проводов.

Федеральные регулирующие органы также исследовали General Motors на предмет опасности возгорания аккумуляторной батареи в автомобилях, включая его подключаемый гибрид Chevrolet Volt в 2011 году, который GM согласился исправить.

История продолжается под рекламой

Nissan отказался комментировать свои первые проблемы с аккумулятором Leaf.General Motors не ответила на запросы о комментариях. Представитель Audi Марк Данке заявил, что проблема полностью решена.

Tesla — это компания, которая представила электромобиль в массы, впервые представив свой спортивный родстер в 2008 году, когда традиционные производители автомобилей все еще в значительной степени ориентировались на гибриды. В 2012 году компания выпустила свою флагманскую модель S, а в 2017 году — более доступную модель 3. Рыночная капитализация компании недавно достигла 87 миллиардов долларов, что превышает совокупную стоимость Ford и General Motors.И он расширяется на важнейшем рынке Китая, где генеральный директор Илон Маск исполнил разоблачительный танец, который на этой неделе стал вирусным.

Люди покупают Teslas не только из-за их диапазона аккумуляторов. Он имеет такие функции, как автопилот, который управляет автомобилем на шоссе и выполняет смену полосы движения. Автомобили также визуально менее резкие, чем у многих конкурентов, некоторые из которых отказались от традиционного дизайна, работая над аэродинамикой.

История продолжается под рекламой

Но в одном ключевом усовершенствовании это помогло устранить беспокойство по поводу дальности полета, помогая снизить вероятность того, что у его автомобилей закончится заряд в середине поездки.Батареи спрятаны под полом основного корпуса автомобиля.

Компания из Пало-Альто, Калифорния, вложила значительные средства в аккумуляторные технологии и исследования. В прошлом году Tesla объявила, что купит Maxwell Technologies, фирму, специализирующуюся на плотности энергии и передовых технологиях хранения данных, за которые выступает Маск. В 2015 году компания заключила соглашение с профессором Канадского университета Далхаузи Джеффом Даном, всемирно известным исследователем аккумуляторов, о создании более дешевых литий-ионных аккумуляторов, которые служат дольше и имеют более высокую плотность энергии.

Усовершенствования Tesla позволили достичь лидирующих в отрасли показателей плотности энергии, относящихся к количеству энергии, которое хранится в конкретном аккумуляторном блоке, сказал Логан Голди-Скот, руководитель отдела исследований чистой энергии в BloombergNEF.

История продолжается под рекламой

Большинство других крупных производителей электромобилей заключают контракты на производство аккумуляторов с такими компаниями, как южнокорейская LG Chem, которая в декабре объявила о создании совместного предприятия с General Motors для строительства завода по производству аккумуляторов на северо-востоке Огайо.

Рич Бенуа, управляющий Electrified Garage, независимой ремонтной мастерской Tesla в Нью-Гэмпшире, сказал, что постепенные улучшения со временем привели к значительному преимуществу для Tesla. Одним из примеров является решение Tesla сделать выбор в пользу сдвоенных двигателей для передних и задних колес вместо использования многоскоростной трансмиссии для увеличения мощности.

История продолжается под рекламой

Он сказал, что Tesla узнала, как повысить эффективность взаимодействия этих двух двигателей — например, какое соотношение мощности должно быть между передними и задними колесами для лучшего контроля, ускорения, мощности и диапазона. .Его подключенные к Интернету автомобили собирают данные, чтобы способствовать этим улучшениям.

«У них было самое долгое время выполнения заказа, чем у кого-либо другого — любого другого производителя», — сказал Бенуа, который разобрал десятки Tesla, чтобы посмотреть, как они работают для своего канала на YouTube «Rich Rebuilds». «Когда Porsche еще производил Caymans и Boxster, появился Tesla Roadster, — ссылаясь на дебютный спортивный автомобиль Tesla в 2008 году, — у них были годы [исследований] и разработок, а также поиска различных поставщиков для улучшения своих технологий.”

По мнению аналитиков и исследователей аккумуляторов, в электромобилях более высокая плотность энергии означает больший потенциальный диапазон от меньшего размера упаковки, снижение веса и повышение эффективности.

История продолжается под рекламой

Tesla Model 3 имеет примерно на 24 процента более высокую удельную энергоемкость по сравнению с Nissan Leaf 2018 года, согласно данным, собранным BloombergNEF. Это привело к увеличению запаса хода примерно на 90 миль, хотя учитываются также соображения веса и меньший размер аккумулятора Nissan.

Tesla также использует другой химический состав батарей — алюминий в дополнение к стандартным никелевым и кобальтовым — по сравнению с другими крупными автопроизводителями. Исследователи аккумуляторов заявили, что выбор привел к максимальному радиусу действия из-за химического состава аккумуляторов с большей емкостью, хотя к недостаткам можно отнести более высокий риск возгорания и более короткий срок службы или срок службы после сотен зарядок.

Другие автопроизводители выбрали марганец вместо алюминия с меньшей емкостью, что означает меньший запас хода, но потенциально более длительный жизненный цикл, говорят исследователи.

Компромисс для Tesla: более высокая плотность энергии и материалы с большей емкостью, как правило, выделяют больше тепла, что требует более совершенных систем охлаждения и систем управления температурой для сохранения заряда батареи, заявили исследователи и аналитики.

История продолжается под рекламой

Уилл Чуэ, профессор факультета материаловедения и инженерии Стэнфордского университета, специализирующийся на литий-ионных батареях, сказал, что выбор материала батареи Tesla также представляет собой еще одну ставку: больший диапазон означает меньшую зарядку, что устраняет некоторые опасения по поводу цикл жизни.Потребителям не придется заряжать свои автомобили так сильно, если у них есть доступный запас хода 300 миль, поэтому Tesla может позволить себе использовать аккумулятор с более коротким сроком службы, в дополнение к принятию упреждающих мер, таких как активное охлаждение, для продления срока службы. аккумулятор. «Чем больше батарея, тем меньше раз вам придется ее циклировать», — добавил он.

Однако по мере старения аккумуляторов они становятся менее мощными, что может повлиять на качество вождения. «По мере разряда аккумулятора вы не сможете уметь делать 2.Быстрое ускорение за 5 секунд, потому что за это время аккумулятор не может обеспечить столько энергии, как раньше », — сказал он. По его словам, запас хода уменьшается, время зарядки увеличивается, а доступная мощность уменьшается, что может сказаться на ощущениях от вождения.

И некоторые владельцы Tesla уже сообщают о проблемах с аккумулятором по мере старения автомобилей.

Харприт Сингх купил подержанную модель S 2013 года, сертифицированную Tesla, с пробегом около 34000 миль год назад почти за 46000 долларов. 32-летний ИТ-инженер говорит, что диапазон его батарей упал, поскольку время зарядки увеличилось.

Изначально автомобиль имел запас хода в 265 миль, сказал он. Но в апреле Tesla выпустила обновление программного обеспечения, направленное на защиту батареи от неуказанной проблемы и увеличение ее общего срока службы. Сингх сказал, что обновления уменьшили дальность действия около 40 миль.

Национальная администрация безопасности дорожного движения подтвердила осенью, что расследует седаны Tesla Model S и внедорожники Model X после того, как владельцы Tesla подали петицию о неисправности аккумуляторной батареи в Управление по расследованию дефектов.В петиции NHTSA утверждалось, что обновления сокращают дальность движения затронутых транспортных средств.

Адвокат, представляющий этих владельцев, также подал коллективный иск против Tesla в отношении изменений программного обеспечения 2019 года. В петиции NHTSA утверждалось, что изменение программного обеспечения было ответом на «потенциальный дефект, который мог привести к неаварийным возгоранию поврежденных аккумуляторных блоков», что должно было привести к отзыву о безопасности, ссылаясь на «тревожное количество автомобильных пожаров» в 2012 году. через автомобили 2019 модельного года.

Большинство из этих пожаров оказались спонтанными — некоторые из них были широко освещены и задокументированы в социальных сетях. В одном случае припаркованная Tesla Model S взорвалась в гараже в Шанхае. Согласно сообщениям новостей, в другом случае во время движения по Лос-Анджелесу загорелся автомобиль Model S.

Транспортные средства также загорелись при ударе. Например, в Южной Флориде водитель Tesla был убит после того, как автомобиль свернул в транспортном потоке и ударился о середину дороги и деревья, а затем загорелся.Другое крушение в Южной Флориде побудило семью подать в суд на компанию, утверждая, что аккумулятор неисправен. Фирма, представляющая их, утверждала, что было по крайней мере дюжина случаев возгорания батарей Model S либо после столкновения, либо во время стоянки.

Tesla заявила, что в то время ее автомобили в 10 раз реже загорались, чем автомобили, работающие на газе, хотя с возгоранием труднее бороться из-за концентрированного накопления тепла.

После смертельной аварии в Южной Флориде Тесла сообщил СМИ, что автомобили спроектированы так, чтобы быть самыми безопасными в мире, и, во-вторых, что ни один автомобиль не смог бы выдержать столь скоростную аварию.Tesla также ранее заявляла, что расследовала спонтанные возгорания батарей. В одном случае Тесла сказал CNN, что пожар был «чрезвычайно необычным явлением» и что кабина была защищена от огня благодаря конструкции батареи.

Агентство по охране окружающей среды произвело фурор в декабре, когда объявило, что долгожданный полностью электрический спортивный автомобиль Porsche Taycan Turbo сможет проехать всего 201 милю с до по цене 150 000 долларов. Первоначально оценка запаса хода Porsche составляла около 280 миль.

Представитель Porsche Кэлвин Ким сказал, что Taycan уделяет приоритетное внимание производительности, но компания считает, что его запас хода достаточно для большинства водителей, которые, как ожидается, будут использовать домашнюю и офисную зарядку, а также зарядную сеть Volkswagen.

Многие традиционные конкуренты запускают электрические внедорожники, делая ставку на удовлетворение потребительского спроса на более крупные и экологичные автомобили. По мнению экспертов, поскольку они больше и тяжелее, они сталкиваются с большими проблемами на дальности. Тем не менее, базовая модель внедорожника Tesla Model X с меньшим аккумулятором, чем у конкурентов, обеспечивает запас хода в 238 миль по рейтингу EPA.Кроссовер Tesla Model Y, который должен прибыть в конце этого года, как ожидается, будет иметь пробег от 280 до 300 миль, хотя автопроизводитель также пообещал более дешевую версию со стандартным диапазоном на 230 миль .

Ближайший конкурент Model Y, грядущий кроссовер Ford Mustang Mach-E, нацелен на те же расстояния, что и у Model Y, что представляет собой верхний предел того, что могут производить конкуренты Tesla, на конец 2020 года. комментарий.

Принадлежащий BMW MINI, который планирует вскоре представить свой электрический MINI Cooper SE в Соединенных Штатах, сообщил в прошлом году, что его запас хода составит всего 110 миль.BMW не ответила на запрос о комментарии.

Внедорожник Jaguar I-Pace является одним из ближайших к нему, его запас хода составляет около 240 миль. Представитель Jaguar Тейлор Хоэл сказал, что компания решила использовать аккумуляторные батареи другого типа, чтобы гарантировать, что автомобили могут эксплуатироваться в тяжелых условиях в течение более длительных периодов времени, сославшись на то, что он назвал преимуществами управления температурой. (Hyundai Kona EV имеет запас хода в 258 миль по рейтингу EPA, но он был доступен только на ограниченных рынках, ориентированных на электричество.) сосредоточены на увеличении срока службы батарей, а не на дальности действия, что подтверждается предпочтением менее энергоемких марганцевых батарей.Audi также ограничила количество используемой батареи до 88 процентов, чтобы лучше ее сохранить, и пожертвовала некоторой аэродинамикой, чтобы сохранить традиционную форму внедорожника, знакомую покупателям.

Голди-Скот, аналитик BloombergNEF, говорит, что он ожидает, что разрыв в диапазоне в ближайшие годы сократится, поскольку традиционные конкуренты наверстают упущенное, а инновации Tesla неизбежно замедлятся.