Нормальная плотность аккумулятора: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Какая плотность должна быть в аккумуляторе зимой: оптимальные значения

Плотность электролита – главный параметр всех свинцово-кислотных электрических аккумуляторов, потому что он оказывает влияние на срок эксплуатации и ёмкость прибора.

Необходимо удерживать оптимальное значение показателя, чтобы гарантировать правильную работу АКБ. Оно зависит не только от климатических характеристик региона, в котором находится автомобиль, но и от времени года. К примеру, если плотность аккумулятора в зимний период составляет 1,25 г/см3, то это свидетельствует о критическом уровне, при котором транспортное средство не сможет завестись. Особенно речь идёт о районах, в которых температура может опускаться до -50 градусов. Однако при умеренном климате такое значение соответствует заявленным требованиям нормы. Следовательно, считается, что показатели в разные временные сезоны должны отличаться друг от друга.

Перед многими автовладельцами встаёт дилемма: разная или одинаковая должна быть плотность аккумулятора зимой и летом? Давайте разбираться.

Зима

Плотность электролита на зиму в аккумуляторе транспортного средства должна составлять около 1,27 г/см3. Но такое значение оптимально лишь для центральных районов России. В регионах, в которых температурный режим ниже -35 градусов, показатель изменяется в диапазоне от 1,28 г/см3 до 1,35 г/см3. Например, если автомобиль работает в условиях Крайнего Севера, то величина колеблется в пределах 1,31–1,35 г/см3. Возникает вопрос: почему плотность электролита в аккумуляторе зимой должна иметь такое значение? Существует две причины, дающих ответ на поставленный вопрос:

  1. Жидкость с большой вероятностью превратится в лёд при минусовой температуре, так как в ней доля воды превышает допустимую норму.
  2. Механизмы автомобиля замерзают в мороз и требуют увеличения электродвижущей силы, чтобы осуществить запуск двигателя. Даже лучшие модели автомобилей не смогут работать без дополнительной энергии. Уменьшение значения показателя вплоть до 1,1 г/см3 приведёт к замерзанию электрического аккумулятора.

Зимняя плотность аккумулятора находится на низком уровне. Следовательно, при разрядке она упадёт до критических значений. Чтобы решить эту проблему, желательно постоянно следить за состоянием АКБ. Чтобы проследить взаимосвязь между уровнем заряда и водным соотношением в составе электролита, можно рассмотреть различные сценарии при уменьшении АКБ на 25 % и 50 %:

  1. При первоначальной плотности в 1,30 г/см3 она сократится до 1,26 г/см3 и 1,22 г/см3.
  2. При начальном значении показателя в 1,27 г/см3 объём уменьшится до 1,23 г/см3 и 1,19 г/см3.
  3. При исходной величине в 1,23 г/см3 диапазон упадёт до 1,19 г/см3 и 1,15 г/см3.

Следовательно, плотность аккумулятора на зиму не должна опускаться ниже 1,27 г/см3. Однако нужно помнить, что электролит не может прогреться в результате ежедневных поездок от дома на работу, которые составляют менее получаса. Это в свою очередь влияет на АКБ, который получает необходимый уровень заряда только после осуществления разогрева. Значение показателя стремительно падает по причине того, что аккумуляторная батарея разряжается.

Таким образом, отвечая на вопрос, какая плотность аккумулятора должна быть зимой, можно привести таблицу оптимальных значений. Однако данные показатели характерны исключительно для полностью заряженной батареи. В случае если заряд находится на недостаточном уровне, то они будут больше.

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3
Южные регионы1,25
Центральные регионы1,27
Северные регионы1,29
Регионы Крайнего Севера1,31

Лето

В летний период аккумуляторная батарея имеет проблему, связанную с потерей большого количества жидкости. Плотность рекомендуется держать на 0,02 г/см3 ниже значения, которое требуется по стандартам. В первую очередь такое замечание относится к регионам, расположенным на юге России.

Летом температурный режим под капотом, в котором располагается аккумулятор, повышен. Это влечёт за собой следующие моменты:

  1. Улетучивание жидкости из состава кислоты.
  2. Активное прохождение процессов превращения электрической энергии в химическую, протекающих в аккумуляторных кислотных батареях.

Всё это обеспечивает сильную отдачу тока, осуществляющуюся даже при минимальных допустимых показателях плотности электролита. Например, значение 1,22 г/см3 характерно для местности с тёплым и влажным климатом. Если уровень электролита систематически опускается, то это приводит к увеличению значения. Такой взаимосвязанный процесс является причиной химического разрушения проводников электрического тока. Поэтому контроль количества воды в АКБ – важная задача, выполнение которой является залогом грамотного ухода за автомобилем. Решение заключается в добавлении дистиллированной жидкости при понижении уровня электролита. Если данное действие опустить, то могут возникнуть проблемы с перезарядом и сульфацией.

Рассеянность автолюбителей – главный фактор, который лежит в основе разрядки аккумулятора. Другими словами, если водитель не уследил за состоянием АКБ, то нужно предпринять определённые меры. Они заключаются в обеспечении батареи зарядом при помощи специального устройства. Однако перед этим необходимо обратить внимание на уровень жидкости, которая могла испариться в процессе функционирования. Если это произошло, требуется долить очищенную воду без содержания каких-либо примесей.

Следовательно, рассмотрев, какая плотность должна быть в аккумуляторе зимой в зависимости от региона, нельзя не привести значения для летнего сезона.

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3
Южные регионы1,25
Центральные регионы1,27
Северные регионы1,27
Регионы Крайнего Севера1,27

Как правильно откорректировать плотность электролита?

Автовладельцы часто сталкиваются с необходимостью поднять плотность в аккумуляторной батарее, что объясняется двумя причинами. Во-первых, периодическим регулированием количества дистиллированной жидкости. Во-вторых, частой зарядкой устройства, так как уменьшение интервала осуществления данного действия – первый признак того, что желательно провести процедуру повышения величины. Выделяют два способа корректировки значения показателя:

  • применение электролита, обладающего высокой концентрацией;
  • использование дополнительных кислот.

Чтобы изменить в нужном направлении плотность в аккумуляторной батарее, следует приобрести следующие предметы:

  • специализированный стакан с делениями, применяемыми для измерения объёма;
  • цистерна для создания нового раствора;
  • электролит или кислота корректирующего содержания;
  • очищенная жидкость.

Алгоритм действий по изменению значения включает в себя 5 этапов:

  1. Взять небольшое количество электролита с банки аккумуляторной батареи.
  2. Добавить корректирующий раствор в количестве, которое соответствует взятому на предыдущем этапе. Такое действие осуществляется при условии, что поставлена задача поднять плотность. Если необходимо получить противоположный результат, то регулирующий раствор заменяют на дистиллированную жидкость.
  3. Аккумулятор следует подзарядить с помощью специального устройства, так как номинальный ток даст возможность поступившей воде смешаться.
  4. После отключения АКБ от батареи целесообразно выждать в районе 2 часов. Это позволит плотности во всех банках встать на один уровень, что сделает вероятность возникновения погрешности при контрольном тестировании минимальной.
  5. Вторично осмотреть значение электролита. Если оно осталось на прежнем уровне, то повторно осуществить предыдущие этапы.

Плотность электролита изменяется в результате понижения в определённом отсеке аккумулятора. Причём предварительно полезно изучить номинальный объём, который в нём находится. Например, в классической стартерной батарее 6СТ-55 величина электролита равна 633 см3, а в 6СТ-45 – 500 см3. Если рассматривать его состав, то в него входят серная кислота и очищенная вода в процентном соотношении 40 на 60. Достичь необходимой плотности показателя можно, опираясь на представленные данные в следующей таблице:

Плотность аккумулятора, г/см3Обязательная величина параметра, г/см3
1,241,251,26
Забор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкости
1,246062120125
1,2544256570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30

Продолжение таблицы

Плотность аккумулятора, г/см3Обязательная величина параметра, г/см3
1,271,281,30
Забор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкости
1,24173175252256
1,25118120215220
1,268566177180290294
1,27122126246250
1,28404363658198202
1,297578143146
1,3010911336387981

Отметим, что представленные данные соответствуют корректирующему электролиту с плотностью 1,40 г/см3. Если жидкость будет иметь другое значение, то возникает необходимость использовать следующую формулу расчёта для рассматриваемого показателя:

Представленные вычисления можно заменить методом золотого сечения, который гораздо проще применить на практике:

  1. Откачать больший объём воды из банки аккумулятора.
  2. Вылить полученную воду в специальный стакан с делениями, чтобы получить информацию о величине.
  3. Заполнить половину освободившегося объёма банки необходимым количеством электролита.
  4. Если значение ещё не соответствует требуемому, то долить ¼ от откаченной величины.
  5. Продолжать добавлять раствор до достижения оптимального результата.

Кислотная среда небезопасна для человека при неграмотном обращении. Целесообразно соблюдать все меры предосторожности, чтобы раствор электролита не попал на кожу или в дыхательные пути. Осуществлять корректировку рассматриваемой величины рекомендуется в помещениях с хорошей вентиляцией.

Возникают ситуации, в которых значение показателя опускается ниже 1,18 г/см3. В таких случаях использование электролита должно сопровождаться применением кислоты. Причём алгоритм действий изменения плотности включает в себя аналогичные этапы с одной поправкой: шаг разбавления при таком значении должен быть небольшим. Это связано с тем фактом, что плотность электролита имеет очень большую концентрацию, и возникает вероятность пропустить нужную отметку.

В процессе приготовления раствора в жидкость нужно вливать кислоту, а не наоборот.

При определённых обстоятельствах не представляется возможным исправить плотность электролита. Поэтому есть только один выход: купить новый аккумулятор. Возникает вопрос: как определить такие случаи? Очень просто: электролит становится коричневого оттенка, что свидетельствует об осыпании активной массы, принимающей участие в реакции электрохимического плана. Следовательно, это приводит к постепенной поломке аккумуляторной батареи.

Чтобы такая ситуация не застала врасплох, необходимо знать, что хороший АКБ будет служить в течение 5 лет при следовании всем эксплуатационным правилам. Следовательно, если данный срок истёк, то нет смысла проводить манипуляции по ремонту батареи. Если вы хотите, чтобы ваш прибор прослужил положенный срок, то следуйте следующим указаниям:

  • контролируйте плотность с помощью ареометра;
  • обеспечивайте грамотное обслуживание;
  • проверять уровень заряда.

Чем грозит завышенная или заниженная плотность электролита?

Оптимальный уровень плотности находится в пределах от 1,27 до 1,35 г/см3 в соответствии с сезоном и температурным режимом региона. Если значение рассматриваемого показателя выше нормы, то это свидетельствует о завышении, что отрицательно влияет на функционирование автомобиля. Данный процесс может привести к повреждениям аккумуляторной батареи. В ситуациях, при которых наблюдается противоположная картина, существует вероятность того, что автомобиль не заведётся. Главная причина в том, что АКБ замёрзнет при низких температурах.

Следовательно, необходимо контролировать значение, чтобы плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом соответствовала оптимальной. Это поможет избежать возникновения непредвиденных обстоятельств. Однако сделать подобное проблематично, так как плотность изменяется при разных уровнях заряда аккумулятора. Например, при её уменьшении происходит поглощение дистиллированной жидкости батареей, что приводит к увеличению концентрации показателя. В обратных ситуациях возникает процесс сульфатации, ведущий к снижению уровня плотности. В результате этой химической реакции пластины наглухо закрываются и теряют возможность правильно заряжаться. Главный исход – выход из строя АКБ.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Многим этот вопрос кажется простым, а ответ очевидным. Слить электролит с низкой плотностью и залить с более высокой. Или слить только часть, а вместо неё добавить концентрированный раствор. Но перед тем как это делать, стоит задуматься, а надо ли? Такой подход требуется в единичных случаях. Есть ещё один более правильный вариант – это поднятие плотности электролита с помощью зарядки. Чаще всего именно так и следует повышать плотность. В этой заметке речь пойдёт о том, как правильно поднять плотность электролита, зарядкой или заменой. Рассмотрим, что более уместно в той или иной ситуации.

 

Содержание статьи

А какая плотность нормальная?

Как известно, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе является раствором серной кислоты (H2SO4) в воде (используется дистиллированная вода без примесей). В рамках этого материала мы не будет рассказывать о сортах серной кислоты, её плотности и т. п. Если интересно, можете прочитать это в отдельном материале про электролит.



Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора должна быть на отметке 1,27 гр/см3. Обычно в разных банках она лежит в интервале 1,25─1,27 гр/см3. При этом ЭДС на выводах аккумуляторной батареи 12,6─12,9 вольта. В таблице ниже можно посмотреть зависимость плотности, напряжения, степени заряженности и температуры замерзания электролита.
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94 925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Падение плотности ниже 1,15 гр/см3 (ЭДС ниже 12 В) рекомендуется не допускать. Это приводит к необратимым последствиям для аккумулятора. Если автомобиль эксплуатируется в холодном климате, то плотность допускается увеличивать до 1,29─1,3 гр/см3. От себя могу добавить, что в последнее время часто встречаю новые аккумуляторы типа Ca/Ca, у которых электролит в заряженном состоянии (ЭДС > 12,6 В) имеет плотность 1,24─1,25 гр/см3. Об таких фактах можно найти немало отзывов в сети. С чем это связано? Мне кажется, причина может быть только в сульфатации во время хранения.



Вернуться к содержанию
 

А нужно ли поднимать плотность?

Если коротко, то далеко не всех случаях требуется повышение плотности. Точнее не требуется её повышение неестественными способами. Чтобы пояснить мысль, нужно обратиться к процессам, происходящим в свинцово-кислотной электрохимической системе.

Аккумуляторная батарея состоит из наборов положительных и отрицательных электродов, погруженных в раствор серной кислоты. Чтобы исключить замыкание, электроды помещены в изолирующие конверт-сепараторы. Электрод состоит из решётки и обмазки.

Решётки изготавливаются по различным технологиям из разных сплавов и это тема отдельного разговора. А в качестве обмазки на отрицательных электродах присутствует порошкообразный свинец (Pb), а на положительных – паста диоксида свинца (PbO2). Последний имеет красно-коричневый цвет.



В процессе разряда АКБ на электродах протекают следующие реакции при непосредственном участии электролита.

Положительный электрод (анод)

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e => PbSO4 + 2H2O

Отрицательный электрод (катод)

Pb + SO42- — 2e => PbSO4

Общая реакция в электрохимической системе описывается уравнением

Pb + 2H2SO4 + PbO2 => 2PbSO4 + 2H2O

Как видите, в процессе разряда серная кислота из электролита взаимодействует как с диоксидом свинца на аноде и металлическим свинцом на катоде с образованием сульфата свинца (PbSO4) и воды (H2O). Ток течёт от анода к катоду. В результате реакции постепенно падает плотность электролита. Обычно нижний предел 1,1─1,15 гр/см3. К этому моменту поры обмазки забиваются сульфатом свинца и реакция сходит на нет. Напряжение на выводах к этому моменту падает до 12 вольт и ниже.



При заряде указанные реакции идут в обратном направлении. То есть, сульфат свинца растворяется с расходом воды и образованием Pb, PbO2 и серной кислоты. Концентрация электролита растёт и плотность увеличивается.

К чему все это было сказано? Дело в том, что плотность электролита должна повышаться «естественным путём» в результате зарядки. Если к моменту окончания заряда плотность не достигла 1,27 гр/см3, то причина проблемы не электролит, а система в целом. Конечно, это условии, что зарядное устройство (ЗУ) работает исправно и плотность вы измеряете исправным ареометром.

Итак, в чём причина пониженной плотности к моменту окончания заряда? Это процесс сульфатации, подробнее о котором можно прочитать здесь. Постепенно в процессе эксплуатации часть PbSO4 не растворяется до конца во время зарядки и накапливается на активной массе электродов. Это значит (см. реакции выше), что процессы при зарядке прошли не до конца. Поскольку растворился не весь сульфат свинца, то восстановилась не вся серная кислота и осталось больше воды. Результат – концентрация электролита меньше, как и его плотность.



Отсюда вывод. Чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно в первую очередь заниматься десульфатацией и максимально полной зарядкой АКБ. Если пониженная плотность вызвана сульфатацией, то не следует повышать её увеличением концентрации электролита. Это только усугубит ситуацию.

Даже если плотность ниже 1,27 гр/см3, все вещества остаются в электрохимической системе. Если вы искусственно увеличиваете плотность электролита, то равновесие нарушается и концентрация PbSO4 будет ещё больше. При разряде из электролита выделится сульфат свинца, который уже точно не растворится при заряде, поскольку теперь он в избытке. А плотность по окончании заряда снова будет ниже нормы. И так далее.



Что делать? Никому не навязываю своё мнение, но, мне кажется замена электролита (или изменение его плотности «вручную») для увеличения плотности уместна в следующих случаях.
  • Перелили воды или она попала туда в результате ЧП. В результате этого снизилась плотность.
  • Нужно повысить плотность электролита для использования в холодном климате.

Я менял электролит в АКБ только один раз из-за непредвиденной ситуации. Заряжал его как-то даче рядом с домом под открытым небом. Зарядил, отключил, но пробки закрывать не стал, чтобы газы вышли он отстоялся немного. Занялся другими делами и забыл про него. Пошёл ливень и все залило с верхом. Пришлось выбирать оттуда старый и заливать новый покупной электролит с нормальной плотностью. Если же просто упала плотность в результате эксплуатации, это не повод увеличивать его концентрацию.



Вернуться к содержанию
 

Как повысить плотность электролита в Pb аккумуляторе?

Итак, вы всё же решили поднять плотность раствора в аккумуляторной батарее. Как это сделать? Вам потребуется электролит (продаётся в автомобильных магазинах с плотностью 1,27─1,29 гр/см3), ёмкость для откачиваемого электролита, резиновая «груша», длинная гибкая трубка из материала стойкого к серной кислоте, пластиковая воронка (удобно заливать электролит обратно в банки), зарядное устройство.


Внимание! Электролит является едким веществом! При попадании на кожу и слизистые вызывает сильный химический ожог! Поэтому при работе обязательно используйте очки для защиты глаз, а также резиновые перчатки для защиты рук. Если будете разводить концентрированную кислоту, помните, что нужно наливать кислоту в воду, а не наоборот. При падании электролита на кожу или слизистые нужно обратиться в больницу.

Процесс выглядит примерно так.

  • Зарядили аккумулятор по максимуму.
  • Выбрали старый электролит. Именно так, выбрали, откачали и т. п. С помощью гибкой трубки из материала, стойкого к кислоте и обычной резиновой «груши». Не допускается переворачивать АКБ для слива. В этом случае осыпавшиеся частицы со дна могут замкнуть пластины. Или электроды деформируются, порвут сепаратор и будет замыкание. В случае замыкания банки аккумулятор можно смело идти сдавать в приёмку.
  • Затем заливаете покупной или самостоятельно приготовленный электролит с плотностью 1,27─1,29 гр/см3.
  • Даёте отстояться немного. При необходимости заряжаете.



Это если нужна полная замена электролита, когда он испорчен. Если же нужно увеличить концентрацию, то можно частично отобрать электролит из банок. Я для этого использую колбу от старого ареометра. Поплавок давно разбился, а колбу я оставил и использую вместо «груши».



Затем в банки заливаете такое же по объёму количество раствора более высокой концентрации. Можно использовать аккумуляторную кислоту (92─94%) плотностью 1,835 гр/см3. После этого можно поставить АКБ на зарядку для выравнивания концентрации. Не нужно трясти и бултыхать батарею для перемешивания. Иначе могут быть те же последствия, что и при переворачивании.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о повышении плотности электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию

Плотность электролита зимой и летом

Всем привет! С Вами аккумуляторщик. Сегодня я бы хотел развеять миф про плотность электролита зимой и летом. Многие люди, особенно старой «советской» закалки, которые приходят в магазин или просто приходят со своим аккумулятором и просят им сделать зимнюю или летнюю плотность. Сразу скажу, сейчас это уже не актуально.

Сейчас во все аккумуляторные батареи, в частности для наших широт заливают электролит плотностью 1,27- 1,28 г/см3. И менять её не требуется, это запрещено вообще! Коррекцию электролита самостоятельно тоже нельзя делать ни в коем случае. Это может сделать только специалист по ремонту аккумуляторов, и то в крайнем случае, например, при восстановлении АКБ.

Если Вы измерите плотность на новом полностью заряженном аккумуляторе, то плотность в нем будет 1,27 ровно. Ничего подливать туда не надо! Дело в том, что многие люди думают что на зиму надо сделать поядрёнее такой покрепче электролит. На самом деле, этого не требуется. При плотности 1,27 г/см3  электролит замерзает при температуре -60 0С. Подробнее об этом Вы можете прочитать тут. В редких городах можно встретить такие экстремальные температуры воздуха, но тем не менее можно. Для таких редких случаев плотность подымают, но это скорее исключение.

Слишком большая плотность делает среду чрезмерно агрессивной. И соответственно, идет быстрее осыпания пластин аккумулятора. Потому что аккумуляторная батарея на автомобиле – это сбалансированное устройство, вмешиваться в его электролит значит выводить из баланса АКБ. Как некоторые делают по старинке: доливают дистиллированную воду на лето, а зимой доливают электролит. Ничего этого делать не нужно!

Лучше позаботьтесь о другом. Например, качественно зарядите аккумулятор перед холодами хорошим зарядным устройством. Для того, чтобы плотность выровнялась по банкам АКБ и вышла у Вас к номинальной 1,27- 1,28 г/см3. С такой плотностью электролита можно ездить и летом и зимой, так скажем всесезонный аккумулятор.

Вот поэтому никогда не проводите самостоятельно манипуляций с электролитом. Только корректируем уровень дистиллированной водой. То есть, подливая воду в банки до номинального уровня. Напомню, для легковых АКБ это полтора сантиметра над свинцовыми пластинами аккумулятора, для грузовых 2-3 см. Вот и все! Ну и соответственно, заряжаем для того, чтоб достигнуть рабочей плотности.

Надеюсь наши советы по эксплуатации автомобильного аккумулятора помогут Вам в жизни. Не совершайте ошибок.

Также на эту тему:

Плотность электролита в аккумуляторе (АКБ)

Концентрация серной кислоты в электролите характеризуется плотностью электролита. Плотность любой жидкости определяется как отношение ее удельного веса к удельному весу воды. Иными словами, чем удельный вес вещества (жидкости) больше, тем выше ее плотность. Эталоном плотности выбрана дистиллированная вода, плотность которой принята равной 1,000 при температуре 80°Ф (27°С). Плотность чистой серной кислоты составляет 1,835. Нормальная концентрация водного раствора серной кислоты (раствора, состоящего на 64% из воды и на 36% из серной кислоты, называемого электролитом) характеризуется плотностью электролита в пределах от 1,260 до 1,280 при температуре 80°Ф (27°С). Чем выше плотность электролита в аккумуляторной батарее, тем выше степень ее заряженности.

Рис. В процессе разряда аккумуляторной батареи плотность электролита снижается

Индикаторы степени заряженности аккумулятора

Некоторые типы аккумуляторных батарей оснащены встроенным индикатором степени заряженности. Такой индикатор представляет собой просто небольшой ареометр шарикового типа, вмонтированный в одну из ячеек аккумуляторной батареи. В этом ареометре используется пластмассовый шарик, который всплывает в электролите нормальной плотности (когда аккумулятор заряжен примерно на 65%). Когда шарик всплывает, он появляется в окошке ареометра, изменяя его цвет.

Рис. Типичный индикатор степени заряженности аккумуляторной батареи. При низкой плотности электролита (разряженная аккумуляторная батарея) шарик-поплавок тонет, соскальзывая с отражательной призмы. При достаточной степени заряженности аккумуляторной батареи шарик всплывает, и его цвет (обычно зеленый) приводит к изменению света, отражаемого призмой в сторону окошка индикатора, — оно темнеет

Рис. Аккумуляторная батарея с частично удаленным корпусом, в котором виден вмонтированный индикатор степени заряженности аккумулятора. Если уровень электролита опускается ниже дна призмы, окошко индикатора становится прозрачным (светлым). Производители аккумуляторных батарей предупреждают о том, что в случае снижения уровня электролита в герметизированной аккумуляторной батарее, такая аккумуляторная батарея подлежит немедленной замене. Попытка зарядить аккумуляторную батарею, имеющую недостаточный уровень электролита, может привести к скоплению в ней газов и закончиться взрывом аккумуляторной батареи

Поскольку ареометр контролирует плотность электролита только в одной из ячеек аккумуляторной батареи (а в 12-вольтовой аккумуляторной батарее их — шесть), и поскольку шарик ареометра может легко застрять в одном положении, полагаться на его показания, как на достоверную информацию о степени заряженности аккумуляторной батареи, не следует.

Связь между плотностью электролита, степенью заряженности и напряжением аккумуляторной батареи

Ниже в таблице приведены значения плотности электролита и соответствующие им значения степени заряженности и напряжения аккумуляторной батареи при температуре 80°Ф (27°С).

Плотность электролита Степень заряженности аккумуляторной батареи Напряжение аккумуляторной батареи (В)
1,265 Полностью заряжена Не ниже 12,6
1,225 Заряжена на 75% 12,04
1,19 Заряжена на 50% 12,2
1.155 Заряжена на 25% 12
Ниже 1.120 Разряжена 11,9 и ниже

Крепление аккумуляторной батареи в автомобиле

Аккумуляторная батарея, во избежание ее повреждения, должна быть обязательно надежно закреплена в автомобиле. Под действием нормальной вибрации автомобиля активная масса может осыпаться с пластин аккумуляторной батареи. Зажимы и кронштейны крепления аккумуляторной батареи обеспечивают ослабление ее вибрации, которая может стать причиной значительного снижения емкости и ресурса любой аккумуляторной батареи.


Плотность электролита в аккумуляторе зимой: значения, как поднять?

Автомобилю, постоянно находящемуся в использовании, требуется надежный АКБ, который позволит быстро запустить двигатель вне зависимости от внешних факторов. Плотность электролита в аккумуляторе зимой необходимо держать в определенных рамках, чтобы жидкость не замерзла. Данный параметр является основным и оказывает существенное влияние на длительность службы источника питания.

При правильной и своевременной корректировке значений кислотности жидкости можно значительно увеличить срок службы АКБ. Ведь плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом должна отличаться, чтобы компенсировать влияние температуры, влажности и других климатических условий на химические процессы.

Что такое плотность электролита и от чего она зависит?

Если говорить простым языком, то плотность — это кислотность жидкости в АКБ. В роли электролита сурьмянистые аккумуляторы используют смесь воды и серной кислоты. Количество последней по отношению к общему объему раствора и называют плотностью. Измеряют ее в граммах на сантиметр кубический (г/см3).

На степень закисленности основное влияние оказывают факторы, способные изменить количество воды в растворе: мороз, жара, влажность. Также на нее влияет степень заряда аккумуляторной батареи. Измерение показателей производятся специальным прибором — ареометром. Процедуру необходимо проводить с полностью заряженным аккумулятором. Особенно это важно делать перед зимой, чтобы выявить проблему заранее и уменьшить риск порчи АКБ, вследствие замерзания воды в ней. Если были выявлены низкие значение, то, скорее всего, проблема кроется в одной из следующих причин:

  • дефект ячейки;
  • обрыв внутренней цепи батарей;
  • глубокий разряд АКБ или одной из его секций.

Почему замерзает аккумулятор?

Все дело в плотности: чем она меньше (воды в растворе больше), тем быстрее замерзнет электролит при понижении температуры. Умеренный климат требует, чтобы этот параметр был в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой и в северных регионах рекомендуемая плотность увеличивается на 0,01 г/см3.

Многих автолюбителей интересует: «При какой температуре замерзает электролит в аккумуляторе?». Получить ответ на этот вопрос поможет следующая таблица:

 

Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С
1,09 -7 1,22 -40
1,1 -8 1,23 -42
1,11 -9 1,24 -50
1,12 -10 1,25 -54
1,13 -12 1,26 -58
1,14 -14 1,27 -68
1,15 -16 1,28 -74
1,16 -18 1,29 -68
1,17 -20 1,3 -66
1,18 -22 1,31 -64
1,19 -25 1,32 -57
1,2 -28 1,33 -54
1,21 -34 1,4 -37

Таблица 1. Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля зимой.

Как повысить плотность если она низкая?

Поднимать эту характеристику приходится после неоднократного корректирования уровня жидкости в АКБ дистиллированной водой или в случае нехватки параметра для эксплуатации батареи в зимой. Явным признаком недостаточной концентрации серной кислоты является оледенение ячеек. Что делать если замерз электролит в аккумуляторе? Потребуется отогреть АКБ при комнатной температуре, после чего поставить на зарядку.

Внимание! Замерять плотность нужно только в полностью заряженной аккумуляторной батарее.

Помимо правильно проведенной полной зарядки существует еще такие способы поднятия плотности, как добавление концентрированного (корректирующего) электролита или кислоты.

Для корректировки понадобится:

  • ареометр;
  • мерная емкость;
  • посуда для приготовления смеси;
  • спринцовка;
  • серная кислота или корректирующий электролит;
  • дистиллированная вода.

Процедура проводится следующим образом:

  1. Из ячеек батареи отбирается немного кислотного раствора и измеряются показатели кислотности.
  2. Если надо увеличить плотность — доливается столько же корректирующего электролита, если уменьшить —добавляется дистиллированная вода.
  3. После проведения процедуры со всеми ячейками АКБ ставится на зарядку стационарным устройством для смешивания жидкости.
  4. По окончании зарядки надо подождать не меньше часа, чтобы плотность во всех секциях батареи выровнялась.
  5. Проводится проверка показателей и в случае необходимости процедура повторяется с уменьшением шага разбавления вдвое.

Плотность между ячейками не должна отличаться сильнее, чем на 0,01 г/см3. Если добиться этого не вышло — необходимо провести выравнивающую зарядку малым током.

Что делать, когда плотность ниже 1,18 г/см

3

Чтобы зимой не замерзла вода в аккумуляторе нужно не допускать снижения плотности электролита. Если это значение преодолело критический минимум в 1,18 г/см3, то требуется добавление кислоты. Сама процедура проводится в том же порядке, что был описан ранее, только количество отбираемой и добавляемой жидкости необходимо сократить, чтобы не превысить значение первым доливом.

Важно! При изготовлении электролита нужно вливать кислоту в воду, и ни в коем случае не наоборот.

Что делать если электролит в аккумуляторе замерз, а после отогрева приобрел багровый цвет? К сожалению, такая батарея уже не сможет нормально работать зимой при температуре ниже 5°C. Скорее всего у такого АКБ осыпалась активная масса, что уменьшило рабочую поверхность пластин. Восстановить нормальные показатели у такого АКБ невозможно.

Поддержание количества электролита и его плотности на должном уровне существенно продлевает срок службы батареи, а также ее способность сопротивляться морозу и безпроблемно запускать двигатель автомобиля.

Причина замерзания электролита в АКБ

О состоянии заряженности стартерной АКБ однозначно можно судить по величине плотности электролита и НРЦ в состоянии покоя.

НРЦ заряженной батареи равно 12,7-12,9 В, а в разряженном не более 12,0 В.

Глубокий разряд батареи при эксплуатации может произойти при наличии неисправности в системе электрооборудования. При этом напряжение 12-вольтовой батареи может снизиться до 6 В и даже ниже. Чем глубже разряд, тем ниже плотность электролита. Количество активной массы и электролита сбалансированы для получения заданной емкости АКБ. Поэтому в конце разряда плотность электролита снижается до значения 1,08-1,10 г/см3. Из рис. 1 видно, что электролит полностью заряженной батареи (1,28 г/см3) замерзнет при температуре минус 65°С, а полностью разряженной (1,10 г/см3) уже при минус 7°С. Это значит, что при нормальной для России зимней погоде (до минус 30°С) может замерзнуть электролит у батареи, разряженной на 45-50% (1,19— 1,20 г/см3). Поэтому изготовители батарей считают недопустимой эксплуатацию батарей со степенью заряженности ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см3 или НРЦ 12,6 В).

Рис.1 Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности

Поэтому можно однозначно утверждать, что образование льда во всех или нескольких ячейках батареи говорит о том, что АКБ в процессе эксплуатации разрядилась значительно ниже уровня, допустимого согласно инструкции по эксплуатации. Причинами низкой заряженности могут быть:

— неисправности генератора, регулятора напряжения,

— замыкания в проводке,

— большой отбор мощности нештатным оборудованием и т.п.

Если же замерзает электролит только в одной из шести ячеек АКБ, это говорит о том, что именно в этой ячейке, вероятно, имеется короткое замыкание разноименных пластин, которое приводит к саморазряду данного аккумулятора. При этом в остальных ячейках электролит не замерзает, его плотность остается нормальной. Если это происходит во время гарантийного срока, значит, причиной замыкания является дефект. Поэтому такая батарея должна быть предъявлена в сервисный центр или продавцу для установления вида дефекта с целью замены на новую исправную батарею. При холодной погоде (температура значительно ниже нуля) доливать дистиллированную воду в АКБ для восстановления уровня электролита в ячейках следует только перед выездом автомобиля или во время заряда от стационарного устройства. Это исключит замерзание доливаемой воды до того как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

самый подробный обзор ?, какие должны быть в заряженном АКБ или при разрядке зимой и летом (таблицы с показателями и видео)

Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля представляет собой соотношение химически активного вещества и дистилированной воды, залитых в банки АКБ в определенной пропорции. Данный параметр устанавливается в зависимости от условий использования транспортного средства и совокупности требований к автомобилю.

Какие должны быть плотность и уровень электролита

В регионах с умеренным климатом рабочий параметр плотности электролита должен составлять от 1,25 до 1,27 г/см3 ±0,01 г/см3.

Важно знать

Следует учитывать, что чем ниже плотность электролита в полностью заряженной батарее авто, тем дольше она прослужит.

Плотность кислоты с водой в банках автомобильного аккумулятора разная, и зависит от нескольких параметров:

  • заряженность батареи;
  • процентного содержания серы — чем больше концентрация раствора, тем более высокая плотность жидкости;
  • температуры раствора — чем больше это значение, тем ниже уровень плотности.

Оптимальный уровень электролита в аккумуляторе машины должен быть таким, чтобы в каждой банке раствор покрывал пластины с запасом 10-15 мм.

Таблица: плотность в зависимости от климатической зоны

Климатический район (среднемесячная температура воздуха в январе, °C) Время года Заливаемого Полностью заряженная батарея Батарея разряжена
на 25% на 50%
Очень холодный (от -50 до -30) Зима 1,28-1,29 1,30 1,26 1,22
Лето 1,27 1,28 1,24 1,20
Холодный (от -30 до -15) Круглый год 1,26 1,27 1,24 1,20
Умеренный (от -15 до -8) Круглый год 1,24 1,27 1,24 1,20
Теплый влажный (от 0 до +4) Круглый год 1,22 1,23 1,19 1,05
Жаркий сухой (от +4 до +15) Круглый год 1,20 1,23 1,19 1,15

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

В странах, где зимой температура воздуха опускается до -30 градусов данное значение должно быть на 0,01 г/см3 больше, а в областях с жарким климатом — на 0,01 г/см меньше. Если в зимнее время года температура воздуха опускается до -50 °C, то уровень плотности рекомендуется увеличивать до 1,29 г/см3. Если данный показатель будет меньше, это станет причиной снижения электродвижущей силы и возможного замерзания рабочего раствора.

Важно знать

Слишком высокий уровень плотности раствора электролита в банках аккумуляторной батареи повлияет на ее срок службы. Пониженный параметр становится причиной падения напряжения и трудному пуску силового агрегата.

Если плотность рабочего раствора в холодное время года снизится до 1,09 г/см3, это станет причиной замерзания аккумуляторной батареи уже при -7 градусах. Надо учитывать, что кратковременные поездки на транспортном средстве, составляющие менее 30 минут, не дают возможности рабочей жидкости полностью прогреться и эффективно заряжаться. Поэтому разряд электролита при низких температурах ежедневно растет, что серьезно влияет на уровень плотности.

Полезно знать

Для нового и исправного аккумулятора нормальная величина изменения плотности рабочей жидкости при полном заряде и разряжении составляет в диапазоне от 0,15 до 0,16 г/см3.

Таблица: температура замерзания электролита в зависимости от его плотности
Плотность электролита (г/см3) Степень заряженности (%) Температура замерзания, °C
1,11 0,0 -7
1,12 6 -8
1,13 12,56 -9
1,14 19 -11
1,15 25 -13
1,16 31 -14
1,17 37,5 -16
1,18 44 -18
1,19 50 -24
1,2 56 -27
1,21 62,5 -32
1,22 69 -37
1,23 75 -42
1,24 81 -46
1,25 87,5 -50
1,26 94 -55
1,27 100 -60

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Важно знать

Данный параметр для теплых и влажных климатических регионов должен составить не менее 1,22 г/см3 (эта величина является критической).

В конце весны и летом температура в моторном отсеке более высокая, что приводит к испарению воды из кислотного раствора и более активному протеканию электрохимических процессов в аккумуляторе. Это становится причиной повышенной токоотдачи.

В жаркое время года из-за высокой температуры особо остро стоит проблема обезвоживания для аккумулятора. Поскольку высокий уровень плотности негативно влияет на свинцовые пластины обслуживаемых и необслуживаемых батарей, рекомендуется, чтобы этот параметр имел отклонение на 0,02 г/см3 меньше номинального. В частности, если речь идет о южных регионах, где используется устройство. При снижении объема или количества рабочей жидкости и увеличения параметра плотности коррозийные процессы на электродных выходах могут увеличиться.

Причины изменения плотности

Список причин, которые приводят к изменению уровня плотности аккумулятора:

  1. Снижение уровня электролита в АКБ (приводит к повышению плотности).
  2. Уменьшение концентрации серной кислоты в аккумуляторе или так называемая сульфатация пластин. Сульфат свинца кристаллизуется, теряя способность участвовать в химических реакциях. В результате такого процесса аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства, поскольку не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений.
  3. Разряд батареи. Данная проблема особо актуальна для зимы и тех автомобилей, которые редко используются или где замена аккумулятора производилась давно.
  4. Неоднократная зарядка аккумулятора. Это приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости.
  5. Не осуществляется контроль за уровнем концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости.

Как самостоятельно проверить плотность электролита и степень разряженности батареи?

Прежде чем измерить плотность электролита нужно провести проверку и подготовку аккумулятора, затем произвести замер с помощью:

  1. Ареометра (денсиметра). Для этого на отключенном аккумуляторе откручиваются все банки, прибор погружается в жидкость, и делается забор небольшого количества электролита. Определение уровня плотности производится в соответствии с показаниями на шкале тестера.
  2. Тестера (мультиметра). Прибор переводится в режим вольтметра, производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными.
  3. Самодельным устройством. Способ аналогичен проверке ареометром, однако в данному случае в качестве резервуара используют стеклянную пробирку, в которую помещают какой-нибудь грузик (пшено, кусок свинца). Затем нужно будет самостоятельно произвести градуировку ареометра.

Важно знать

Если батарея необслуживаемая и на ней нет индикатора для проверки уровня и плотности, то для измерения ареометром потребуется высверлить отверстия в банках, которые после выполнения задачи необходимо запаять.

Видео: проверка плотности электролита в автомобильной батарее

Канал «videostar» в своем видео подробно рассказал о том, сколько должно быть электролита в банках аккумулятора и как проверять его плотность.

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Температура рабочего раствора при измерении величины плотности, °С Поправка к показаниям ареометра, полученным в ходе проверки, г/см3
от -55 до -41 -0,05
от -40 до -26 -0,04
от -25 до -11 -0,03
от -10 до +4 -0,02
от +5 до +19 -0,01
от +20 до +30 0,00
от +31 до +45 +0,01
от +46 до +60 +0,02

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Температура воздуха Степень заряженности аккумуляторной батареи
На 100% заряжена Заряжена на 70% Полностью разряжена
+25 градусов и выше 1,21 — 1,23 1,17 — 1,19 1,05 — 1,07
менее +25 градусов 1,27 — 1,29 1,23 — 1,25 1,11 — 1,13

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Степень заряженности аккумулятора Плотность рабочего раствора электролита, г/см3 Напряжение аккумуляторной батареи, В
100% 1,28 12,7
80% 1,245 12,5
60% 1,21 12,3
40% 1,175 12,1
20% 1,14 11,9
0% 1,1 11,7

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

Полезно знать

Стабилизация плотности электролита производится с помощью добавления раствора рабочей жидкости и зарядки. Однако, чтобы поднять данный параметр, недостаточно просто долить дистиллированную воду в банки и тем самым увеличить или уменьшить плотность.

Таблица: корректировка плотности электролита

Плотность электролита в батарее, г/см3 Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,24 1,25 1,26
Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята
1,24 60 62 120 125
1,25 44 45 65 70
1,26 85 88 39 40
1,27 122 126 78 80 40 43
1,28 156 162 117 120 80 86
1,29 190 200 158 162 123 127
1,30
Плотность электролита в батарее, г/см3 Уровень плотности по стандарту, г/см3
Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята Отсос рабочей жидкости Добавление раствора 1,40 г/см3 Добавление дистиллята
1,24 173 175 252 256
1,25 118 120 215 220
1,26 65 66 177 180 290 294
1,27 122 126 246 250
1,28 40 43 63 65 198 202
1,29 75 78 143 146
1,30 109 113 36 38 79 81

Видео: руководство по увеличению параметра плотности в АКБ

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видео подробно рассказал о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторной батарее автомобиля.

Задняя страница

Батарейный пузырь лопнул?

Фред Шлахтер Фото Роя Калшмидта/Berkeley Lab

Подключаемый гибрид Ford Energi 2013 года, на заднем плане виден мост Золотые Ворота.

Три года назад на симпозиуме по литий-воздушным батареям в IBM Almaden царил большой оптимизм. На симпозиуме «Масштабируемое хранение энергии: помимо ионно-литиевых» было рабочее сообщение: «Нет фундаментальных научных препятствий для создания батарей с десятикратным запасом энергии — при данном весе — лучших современных батарей.

Оптимизм почти исчез в этом году на пятой конференции из серии масштабируемых накопителей энергии в Беркли, Калифорния. Объявление о симпозиуме гласит: «Несмотря на то, что вводятся новые электромобили с передовыми литий-ионными батареями, необходимы дальнейшие прорывы в масштабируемом хранении энергии, помимо нынешних современных литий-ионных батарей, прежде чем можно будет использовать все преимущества электрификации транспортных средств. осуществленный.» Настроение было осторожным, так как ясно, что литий-ионные батареи развиваются медленно, а их ограниченная плотность энергии и высокая стоимость не позволят производить полностью электрические автомобили для замены основных американских семейных автомобилей в обозримом будущем.«Будущее туманно», — так резюмировал конференцию Венкат Шринивасан, возглавляющий программу исследований аккумуляторов в лаборатории Беркли.

Электромобили имеют долгую историю. Они были популярны на заре автомобильной эры: 28 процентов автомобилей, произведенных в Соединенных Штатах в 1900 году, приводились в движение электричеством. Однако ранняя популярность электромобилей сошла на нет, когда Генри Форд в 1908 году представил серийные автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Бензин был быстро признан идеальным природным топливом для автомобилей: он имеет очень и объем — примерно в 500 раз больше, чем у свинцово-кислотной батареи — и это было в изобилии, недорого и, казалось бы, неограниченным запасом.К 1920-м годам электромобили перестали быть коммерчески жизнеспособными и исчезли со сцены. Они не появлялись снова до конца 20-го века, когда бензин стал дорогим, поставки больше не казались неограниченными, а общественность узнала о возможном влиянии сжигания ископаемого топлива на глобальный климат.

Электрические автомобили возвращаются с появлением аккумуляторов, которые более эффективны, чем старые свинцово-кислотные аккумуляторы. Новое поколение электромобилей появилось в виде гибридных электромобилей (HEV), подключаемых гибридных автомобилей (PHEV) и полностью электрических или аккумуляторных электромобилей (BEV).Большинство электромобилей последнего поколения питаются от литий-ионных аккумуляторов с использованием технологий, впервые примененных в портативных компьютерах и мобильных телефонах.

Приведение автомобилей в действие электричеством, а не бензином, дает двойное преимущество: в конечном итоге мы избавляемся от зависимости от импортного ископаемого топлива и эксплуатируем автомобили с использованием возобновляемых источников энергии. Устранение зависимости от нефти, импортируемой из часто недружественных стран, значительно улучшит нашу энергетическую безопасность, а питание автомобилей от зеленой сети с использованием солнечных и ветровых ресурсов значительно сократит количество CO 2 , выбрасываемого в атмосферу.

Основным препятствием для замены основного американского семейного автомобиля электромобилями является производительность аккумулятора. Наиболее важным вопросом является плотность хранения энергии как по массе, так и по объему. Современные технологии требуют, чтобы электромобиль имел большую и тяжелую батарею, но при этом обеспечивал меньший запас хода, чем автомобиль, работающий на бензине.

Аккумуляторы стоят дорого, в результате чего электромобили обычно намного дороже, чем автомобили аналогичного размера, работающие на бензине. Существует разумный предел затрат, когда стоимость электромобиля и электроэнергии, потребляемой за срок службы автомобиля, значительно превышает стоимость автомобиля с двигателем внутреннего сгорания с учетом бензина за срок службы автомобиля.

Вопрос безопасности широко обсуждается в прессе. Хотя в Америке ежегодно происходит более 200 000 пожаров в автомобилях, работающих на бензине, широко распространен страх перед электричеством. Аккумуляторы в автомобилях, работающих от электричества, обязательно сгорят при некоторых сценариях аварий; риск возгорания, вероятно, будет аналогичен автомобилям с бензиновым двигателем.

Энергия, запасенная в топливе, значительна: чемпионом является бензин с показателями 47,5 МДж/кг и 34,6 МДж/литр; бензин в полностью заправленном автомобиле имеет такое же содержание энергии, как тысяча динамитных шашек.Литий-ионный аккумулятор имеет около 0,3 МДж/кг и около 0,4 МДж/литр (Chevy VOLT). Таким образом, плотность энергии бензина примерно в 100 раз выше, чем у литий-ионного аккумулятора. Эта разница в плотности энергии частично компенсируется очень высокой эффективностью электродвигателя в преобразовании энергии, хранящейся в аккумуляторе, в движение автомобиля: обычно его эффективность составляет 60-80 процентов. Эффективность двигателя внутреннего сгорания при преобразовании энергии, запасенной в бензине, в движение автомобиля обычно составляет 15 процентов (EPA 2012).При соотношении около 5 батарея с плотностью накопления энергии, равной 1/5 плотности бензина, будет иметь такой же запас хода, как автомобиль с бензиновым двигателем. В настоящее время мы даже близко к этому не подошли.

Приведение автомобиля в действие электричеством значительно эффективнее, чем приведение автомобиля в действие бензином с точки зрения потребления первичной энергии. В то время как эффективность использования энергии электромобилем очень высока, большинство электростанций, производящих электроэнергию, имеют эффективность преобразования первичной энергии в электроэнергию, поставляемую пользователю, всего на 30 процентов.Преобразование нефти в бензин очень эффективно. Это приводит к тому, что электричество в 1,6 раза лучше использует первичную энергию по сравнению с бензином, и является важным моментом в его пользу.

В отчете APS за 2008 год об эффективности использования энергии изучалась статистика того, сколько миль американцы проезжают в день. Вывод этого исследования заключался в том, что полный парк PHEV с запасом хода на электротяге в 40 миль (60 км) может снизить потребление бензина более чем на 60 процентов. Таким образом, Америке может не понадобиться полный парк электромобилей для значительного сокращения потребления бензина.

Насущный вопрос заключается в том, могут ли электрические автомобили обеспечить удобство, стоимость и запас хода, необходимые для замены своих бензиновых аналогов в качестве основного стандартного американского семейного автомобиля. И это почти полностью зависит от состояния развития аккумуляторов в сочетании с вопросами озеленения энергосистемы и обеспечения широкой инфраструктуры для подзарядки электромобилей.

Сегодня ответ неоднозначный:

  • HEV уже популярны, хотя сегодня они составляют лишь небольшую часть автомобилей на дорогах.Нынешнее поколение аккумуляторов подходит для HEV, а запас хода не является проблемой, поскольку 100 процентов энергии для питания автомобиля поступает от бензина. Стоимость покупки выше, чем у обычного автомобиля; преимуществом является снижение расхода топлива на 40 и более процентов (EPA 2012).
  • PHEV теперь выходят на рынок (рис. 1). Электрическая дальность действия ограничена, а имеющиеся в настоящее время аккумуляторы лишь незначительно подходят. Полный запас хода не является проблемой, так как бензин хранится на борту как «удлинитель запаса хода».
  • Электромобили, поступающие на рынок, дороги, а запас хода слишком мал для многих американских водителей, по крайней мере, в качестве основного семейного автомобиля. Аккумуляторы с гораздо более высокой плотностью хранения энергии и более низкой стоимостью необходимы для того, чтобы электромобили стали популярными за пределами ограниченного рынка высококлассных городских жителей в качестве второго автомобиля, который будет использоваться для местных перевозок, где возможна подзарядка дома, а время зарядки ограничено. проблема.

Требования к батареям различаются для HEV, PHEV и BEV.Аккумулятору для HEV не нужно хранить много энергии, но он должен иметь возможность быстро накапливать энергию от рекуперативного торможения. Поскольку он работает в ограниченном диапазоне заряда/разряда, его срок службы может быть очень долгим. Аккумулятор PHEV должен иметь гораздо большую емкость для хранения энергии, чтобы обеспечить разумный запас хода на электротяге, и будет работать со значительно большим диапазоном заряда/разряда, что ограничивает срок службы аккумулятора. Аккумулятор для BEV должен поставлять всю энергию для питания автомобиля на всем его диапазоне — скажем, 150–300 км — и должен использовать большую часть своего диапазона заряда/разряда.Эти требования означают, что батарея для BEV будет большой, тяжелой, дорогой и будет иметь ограниченный срок службы. Замена батареи для BEV может повлечь за собой затраты, превышающие десять тысяч долларов, которые, разделенные на пройденные мили, вероятно, значительно превысят стоимость электроэнергии для питания автомобиля.

Симпозиум в Беркли в 2012 г. был посвящен двум альтернативным химическим реакциям: литий/кислород (литий/воздух) и литий/сера. Оба теоретически предлагают гораздо более высокую плотность энергии, чем это возможно даже на теоретическом пределе развития литий-ионных аккумуляторов.Тем не менее, технические трудности в создании практичной батареи с хорошей способностью к перезарядке с использованием любого из этих химикатов значительны.

Существуют серьезные исследовательские проблемы, касающиеся всех аспектов батареи: катода, анода и электролита, а также взаимодействия материалов и потенциальных производственных проблем. Литий-воздушная батарея (Li/O 2 ) требует охлажденного сжатого воздуха без водяного пара или CO 2 , что значительно усложнило бы систему литий-воздушной батареи.Литий-воздушная батарея будет больше и тяжелее, чем литий-ионная батарея, что сделает маловероятными перспективы использования в автомобилях в ближайшем будущем. Однако ведущая группа по разработке аккумуляторов в IBM написала в статье 2010 года о литий-воздушных аккумуляторах; «Автомобильные силовые батареи только начинают переход от никель-металлогидридных к литий-ионным батареям после почти 35 лет исследований и разработок последних. Переход на Li-air батареи (в случае успеха) следует рассматривать с точки зрения аналогичного цикла развития.Возможно, нам нужно набраться терпения.

Для разработки и улучшения характеристик аккумуляторов используется множество подходов, включая исследования с использованием нанотрубок, нанопроволок, наносфер и других наноматериалов. Однако ни один из исследователей не сообщил о прогрессе до такой степени, что можно было бы представить практическую батарею, использующую Li / Air или Li / S.

Томас Греслер, менеджер группы проектирования элементов в лаборатории электрохимических энергетических исследований General Motors, пессимистично оценивает перспективы новых химических элементов аккумуляторов: «Мы не инвестируем в технологии литий-воздушных и литий-серных аккумуляторов, потому что мы не думаем от автомобильная точка зрения, что это обеспечивает существенную выгоду в обозримом будущем.”

Серьезной инфраструктурной проблемой является создание сети для подзарядки батареи электромобиля. В США более 120 000 заправочных станций. Поскольку запас хода современного электромобиля составляет менее трети запаса хода автомобиля с бензиновым двигателем, потребуется очень большое количество станций подзарядки в дополнение к домашней зарядке, которая может быть осуществима только для тех, кто живет в частные дома или многоквартирные дома с выделенной парковкой.

Зарядка электромобиля занимает несколько часов, и даже быстрая зарядка займет больше времени, чем большинство людей готовы ждать. А зарядку следует производить ночью, когда выработка электроэнергии и пропускная способность сети наиболее доступны.

Исследования аккумуляторов финансируются на скромном уровне, поскольку среди общественности и политиков существует ложное представление о том, что нынешние характеристики аккумуляторов достаточны для широкого распространения аккумуляторных электромобилей. Национальное внимание было сосредоточено на возобновляемых источниках энергии.Соединенные Штаты не станут независимыми от иностранной нефти и сжигания ископаемого топлива, пока не будут разработаны новые аккумуляторные технологии. Это потребует согласованных национальных усилий в области науки и техники, что потребует значительных затрат.

Фред Шлахтер недавно вышел на пенсию с должности физика в области передовых источников света Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Он является соавтором отчета APS за 2008 год Energy Future: Think Efficiency, для которого он написал главу о транспорте.

«Закон Мура» для батарей?

Разве для аккумуляторов не существует какого-то «закона Мура»? Почему прогресс в повышении емкости аккумуляторов идет так медленно по сравнению с увеличением вычислительной мощности компьютера? Основной ответ заключается в том, что электроны не занимают места в процессоре, поэтому их размер не ограничивает вычислительную мощность; пределы задаются литографическими ограничениями.Однако ионы в батарее занимают место, а потенциалы диктуются термодинамикой соответствующих химических реакций, поэтому значительное улучшение емкости батареи может быть достигнуто только за счет перехода на другой химический состав.

материалы, плотность энергии и цена

Электрические транспортные средства могут значительно сократить выбросы углерода, связанные с транспортом, а внедрение литий-ионных аккумуляторов способствовало их внедрению – как в прямом, так и в переносном смысле.

Ключом к массовому внедрению является снижение цены, а это, в свою очередь, означает необходимость улучшения материалов и плотности энергии.Но это был долгий путь.

Ранние попытки Exxon в 1970-х годах использовать металлический литий в анодах были отвергнуты, потому что дендриты, которые будут расти каждый раз, когда аккумулятор заряжается и разряжается, продолжают вызывать пожары.

Сэр Джон Гуденаф выяснил, что при использовании катодов из кобальта батареи становятся более безопасными (меньше дендритов) и в них можно хранить больше энергии. Марокканский ученый Рашид Язами обнаружил, что использование графита в анодных батареях также продлит срок службы.

Эти открытия позволили Sony коммерциализировать литий-ионный аккумулятор в 1990-х годах, но кобальт, ключевой материал, необходимый для обеспечения большого количества циклов зарядки и разрядки, был дорог — хорошо для небольших перезаряжаемых устройств, но слишком дорог для крупных приложений, таких как электрические легковые автомобили.

Столкнувшись с высокими производственными затратами (в 2010 году производство аккумуляторов все еще превышало 1000 долларов США за киловатт-час), производители автомобилей начали использовать литий-ионные аккумуляторы менее десяти лет назад, поскольку исследователи обнаружили, что они могут заменить кобальт другими компонентами. более дешевые материалы.

Цены на батареи для некоторых электрических автобусов в Китае были зафиксированы на уровне менее 100 долларов США за кВтч, но они еще не упали до этого «волшебного числа», необходимого для паритета цен на легковые автомобили. Сейчас это ожидается примерно в 2023 году.

Окончательный массовый успех электромобилей будет зависеть от постоянного совершенствования литий-ионных аккумуляторов, поскольку исследователи и производители работают над снижением цены.

Связано это с увеличением плотности энергии батарей, поэтому требуется меньше материалов для достижения той же дальности действия или для упаковки того же количества батарей и увеличения дальности действия.

Также целью является сокращение количества дорогостоящих материалов в батареях независимо от изменения плотности энергии.

Новая серия инфографики от Bloomberg Green рассказывает об изменениях в аккумуляторных батареях за последнее десятилетие.

Аккумуляторы NMC

Аккумулятор NMC 2012 использовался в ранних электрических моделях, таких как Renault Zoe. Кобальт был заменен марганцем и никелем, что позволило достичь плотности энергии 490 Втч/литр по данным Bloomberg Green.

Источник: Bloomberg Green

. К 2019 году химический состав NMC был скорректирован таким образом, чтобы аноды и катоды могли быть толще и использовать меньше кобальта и больше никеля.Эта химия использовалась в Nio ES6 и имеет плотность энергии 737 Втч/литр.

Источник: Bloomberg Green

Батарейки NCA

Примерно в то же время, когда появился NMC 2012, Tesla и Panasonic начали использовать алюминий вместо марганца. Батарея NCA была произведена и, согласно Bloomberg Green, окупилась, поскольку она была дешевле марганцевой и имела плотность энергии 688 Втч / литр.

Источник: Bloomberg Green

. К 2019 году Тесла понял, что добавление небольшого количества оксида кремния будет означать, что потребуется меньше графита.Преимущество этого открытия заключалось в том, что батареи стали легче, а значит, увеличился и радиус действия. Это химия, которая позволила Model 3 стать самой доступной электрической моделью Tesla… до появления литий-железо-фосфатной батареи.

Источник: Bloomberg Green

Батарейки LFP

В литий-железо-фосфатных (LFP) батареях полностью отсутствует кобальт. Впервые он был представлен в 2010 году, и, хотя его плотность энергии сравнительно ниже, чем у всех других вариантов (299 Втч/литр), поскольку в нем используется дешевое железо, он стал доступным вариантом для крупных приложений, таких как автобусы.

Источник: Bloomberg Green

Спустя десятилетие химия LFP улучшилась до такой степени, благодаря более толстым электродам, что теперь она используется в произведенной в Шанхае модели 3. Эта батарея LFP имеет плотность энергии 359 Втч/литр.

Источник: Bloomberg Green

Что дальше?

Современные батареи по-прежнему подвержены образованию дендритов, хотя и меньше, чем три десятилетия назад. Твердотельные батареи обещают гораздо более высокую плотность энергии, а также гораздо более безопасную форму перезаряжаемой батареи.Согласно теории, при замене жидких электролитов твердыми электролитами образование дендритов будет подавлено.

Многие компании говорят, что работают над созданием «твердотельной батареи», например, китайская CATL, японская Toyota и южнокорейская компания SK Innovation, которая работает с Goodenough.

Некоторые говорят, что они решили важные головоломки, например, компания Quantumscape, поддерживаемая Volkswagen и Samsung.

Bloomberg Green сообщает, что к 2025 году может быть достигнута плотность энергии 1044 Вт⋅ч/литр, что увеличит запас хода на целых 50%.

Бриди Шмидт — помощник редактора The Driven, дочернего сайта Renew Economy. Она пишет об электромобилях с 2018 года и очень интересуется той ролью, которую транспорт с нулевым уровнем выбросов должен играть в устойчивом развитии. Она участвовала в таких подкастах, как Download This Show с Марком Феннеллом и Shirtloads of Science с Карлом Крузельницки, а также является соорганизатором форума электромобилей Northern Rivers. У Брайди также есть Tesla Model 3, которую можно взять напрокат накануне.com.au.

Что такое твердотельная батарея для электромобиля?

Твердотельная батарея представляет собой перезаряжаемую систему накопления энергии, аналогичную по общей структуре и работе более привычной литий-ионной батарее. Они отличаются тем, что литий-ионный аккумулятор содержит жидкий электролит, а твердотельный аккумулятор, как следует из названия, имеет твердый электролит. Это позволяет твердотельным батареям быть легче, иметь большую плотность энергии, обеспечивать больший запас хода и быстрее заряжаться.Задача сделать твердотельные батареи жизнеспособными заключается в разработке технологии, обычно используемой в небольших устройствах, и применении ее в крупномасштабных приложениях, таких как электромобили (EV).

Какой тип батареи в электромобиле?

Первым серийным электромобилем был EV1, выпущенный General Motors в 1996 году. Специализированный электромобиль, созданный с нуля, двухместное купе имел запас хода 78 миль, разгоняясь до 50 миль в час за 6,3 секунды. секунд, а для полной зарядки потребовалось более 5 часов.Его питала свинцово-кислотная батарея.

Когда всего три года спустя появилось второе поколение EV1, его источник питания переключился на никель-металлогидридный аккумулятор, а запас хода почти удвоился до 142 миль.

Как раз когда выпуск EV1 постепенно прекращался, Tesla Motors вышла на автомобильный рынок со своим Tesla Roadster, первым серийным электромобилем с литий-ионными батареями. Как говорится, остальное уже история.

Что такое литий-ионный аккумулятор и как он работает?

Литий-ионные аккумуляторы стали стандартом для питания многих устройств, от бытовой электроники, такой как мобильные телефоны и ноутбуки, до транспортных средств, таких как велосипеды и автомобили.

В отличие от свинцово-кислотных и никель-металлгидридных аккумуляторов прошлого, литий-ионные аккумуляторы содержат жидкий электролит для управления потоком энергии между катодом и анодом. Преимущества литий-ионных аккумуляторов включают более длительный срок службы, лучшую производительность при различных температурах, перерабатываемые компоненты и более высокую плотность энергии. Плотность энергии — это количество энергии, которое батарея может хранить на единицу веса. Проще говоря, чем выше плотность, тем выше выходная мощность.

Несмотря на множество преимуществ, у литий-ионных аккумуляторов есть и недостатки. Несмотря на то, что он легче, чем батареи старых технологий, его жидкие внутренности по-прежнему делают литий-ионы довольно тяжелыми. Они также лучше работают в штабелируемых упаковках, что увеличивает их вес. Кроме того, электролиты легко воспламеняются, могут быть нестабильны при экстремальных температурах и приводить к взрывам или пожарам в случае повреждения или неправильной зарядки. Нет недостатка в новостных сообщениях, охватывающих все: от мобильных телефонов до самолетов, загорающихся из-за проблем с батареями.

Что такое твердотельная батарея и как она работает?

Благодаря отказу от выплескивания легковоспламеняющегося жидкого электролита твердотельные батареи по умолчанию более стабильны и компактны. Твердый электролит может состоять из любого количества повседневных материалов, таких как керамика и стекло.

Твердотельные батареи уже много лет используются в небольших устройствах, таких как кардиостимуляторы, а также в RFID-устройствах и носимых устройствах. Меньше деталей означает, что меньше вещей может пойти не так.В дополнение к повышенной безопасности, размеру и стабильности, твердотельные батареи в электромобилях также будут обеспечивать более быстрое время зарядки, большую дальность поездки и еще большую плотность энергии.

Твердотельные аккумуляторы могут достичь 80-процентного заряда в течение 15 минут и подвергаются меньшей нагрузке после нескольких циклов зарядки. Литий-ионный аккумулятор начнет разлагаться и терять емкость после 1000 циклов. С другой стороны, твердотельная батарея сохранит 90 процентов своей емкости после 5000 циклов.

Когда твердотельные батареи будут использоваться в электромобилях?

При всех своих преимуществах масштабирование производства до уровня, необходимого для использования в электромобилях, остается дорогостоящим мероприятием. Помните, твердотельные батареи претендуют на известность как умные часы и регулятор сердцебиения.

Затраты на разработку и производственные трудности являются ключевыми недостатками производства твердотельных аккумуляторов для массовых электромобилей. Но точно так же, как литий-ионные батареи стали более доступными, твердотельная версия тоже будет доступной.И автопроизводители вкладывают огромные средства в эту технологию, особенно в стратегии брендов с нулевым уровнем выбросов и предлагаются линейки только для электромобилей.

BMW и Ford инвестируют 130 миллионов долларов в Solid Power, стартап по производству твердотельных аккумуляторов в Колорадо. Hyundai вкладывает 100 миллионов долларов в SolidEnergy Systems, дочернюю компанию Массачусетского технологического института. Toyota, которая сотрудничает с Panasonic, объявила, что в этом году дебютирует прототип внедорожника с твердотельной батареей.Также вкладывают средства General Motors и Volkswagen.

Резюме

Audi, Bentley, Dodge, Jaguar, Jeep, Land Rover, Lotus, Mazda, MINI, Nissan, Volvo — практически каждый автопроизводитель от A до V обнародовал свои планы электрификации и сроки достижения нулевого уровня выбросов. Некоторые пошли еще дальше и объявили, что к 2050 году бензиновые и дизельные двигатели исчезнут из их модельного ряда. с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).Тем не менее, даже с большим количеством вариантов электромобилей, чем когда-либо, автомобили с бензиновым двигателем продолжают занимать долю рынка. В конце концов, ископаемое топливо дешево, выбор автомобилей по-прежнему велик, а дозаправка занимает минуты.

Тем не менее, привлекательность твердотельных батарей само собой разумеется, и их потенциал может заставить автопроизводителей выполнить свои производственные обещания. Электромобили уже не уступают своим аналогам с ДВС или превосходят их в конструкторском отделе. Избавьтесь от опасений по поводу запаса хода, обеспечив паритет цен и привлекательную производительность, и, возможно, потребители искренне купятся на будущее полностью электромобилей.

Характеристики батареи

ПредыдущийСледующий

При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

1) Тип

См. страницу первичных и вторичных батарей.

 

2) Напряжение

Теоретическое стандартное напряжение ячейки можно определить из электрохимического ряда, используя значения E или :

E o (катодный) – E o (анодный) = E o (ячейка)

Это стандартное теоретическое напряжение. Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, учитывающим нестандартное состояние реагирующего компонента. Нернстовский потенциал будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, при котором изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в клетке.Таким образом, номинальное напряжение определяется химическим составом элемента в любой момент времени.

Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь на сопротивление (падение IR) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента. Эти факторы зависят от кинетики электрода и, таким образом, меняются в зависимости от температуры, состояния заряда и возраста клетки. Фактическое напряжение, появляющееся на клемме, должно быть достаточным для предполагаемого применения.

Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевой батареи до 3,7 В для литий-ионной батареи.

На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжением для различных аккумуляторных систем:

 

3) Кривая нагнетания

Кривая разрядки представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах. Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разрядки батареи.

 

4) Емкость

Теоретическая емкость батареи — это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Он обозначается Q и задается как:

$$Q = xnF$$

, где x = количество молей реакции, n = количество электронов, переданных на моль реакции, и F = постоянная Фарадея

Емкость обычно указывается в единицах массы, а не числа молей:

\[Q = {{nF} \over {{M_r}}}\]

, где M r = молекулярная масса.Это дает емкость в ампер-часах на грамм (Ач/г).

На практике полная емкость батареи никогда не может быть реализована, так как значительный вклад в вес вносят нереакционноспособные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения находятся в диапазоне от 0,26 Ач/г для Pb до 26,59 Ач/г для H 2 .

 

5) Плотность энергии

Плотность энергии – это энергия, которая может быть получена равной единице объема веса клетки.

 

6) Удельная плотность энергии

Удельная плотность энергии — это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса материала активного электрода). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разрядки. И ток, и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, поэтому удельная полученная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и/или предотвращения необратимого состояния перезаряжаемой батареи.

 

7) Удельная мощность

Плотность мощности — это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт/кг).

 

8) Зависимость от температуры

Скорость реакции в клетке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к более низкому напряжению, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для запуска нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
Скорость снижения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость — это показано на следующем графике:

 

9) Срок службы

Срок службы перезаряжаемой батареи определяется как количество циклов зарядки/перезарядки, которые может выполнить вторичная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от исходной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.

Срок хранения батареи — это время, в течение которого батарея может храниться в неактивном состоянии до того, как ее емкость упадет до 80 %. Снижение емкости со временем вызвано истощением активных материалов в результате нежелательных реакций внутри клетки.

Аккумуляторы также могут быть подвергнуты преждевременной разрядке:

  • Перезарядка
  • Чрезмерная разрядка
  • Короткое замыкание
  • Потребляет больше тока, чем было рассчитано
  • Экстремальные температуры
  • Воздействие физического удара или вибрации

Задержка напряжения

Выход из строя батареи из-за старения

 

10) Физические требования

Сюда входят геометрия ячейки, ее размер, вес и форма, а также расположение выводов.

 

11) Цикл зарядки/разрядки

Есть много аспектов цикла, которые необходимо учитывать, например:

  • Напряжение, необходимое для зарядки
  • Время, необходимое для зарядки
  • Наличие источника зарядки
  • Потенциальные угрозы безопасности во время зарядки/разрядки

 

12) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи — это количество циклов разрядки/зарядки, которое она может выдержать, прежде чем ее емкость упадет до 80%.

 

13) Стоимость

Сюда входят первоначальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.

 

14) Возможность глубокой разрядки

Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, поэтому срок службы батареи можно значительно увеличить, если она не полностью разряжена; например, батарея мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед зарядкой ее разряжать только на 80%.

Специальные батареи глубокого разряда доступны для приложений, где это может быть необходимо.

Никель-кадмиевые батареи

 

15) Требования к применению

Аккумулятора должно быть достаточно для предполагаемого применения. Это означает, что он должен быть в состоянии производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен иметь достаточную мощность, энергию и мощность. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным затратам; он должен обеспечивать достаточную производительность по минимально возможной цене.

 

Полное руководство по литиевым и свинцово-кислотным батареям

Когда дело доходит до выбора правильной батареи для вашего приложения у вас, вероятно, есть список условий, которые необходимо выполнить. Какое напряжение необходимо, какова потребность в мощности, циклическая или резервная, и т.д.

Как только вы сузите детали Вы можете задаться вопросом: «Нужна ли мне литиевая батарея или традиционная герметичная свинцовая батарея? кислотная батарея? Или, что более важно, «в чем разница между литием и герметичный свинцово-кислотный? Есть несколько факторов, которые следует учитывать перед выбором химия батареи, так как у обоих есть сильные и слабые стороны.

Для целей этого блога литий относится только к литий-железо-фосфатным (LiFePO4) батареям, а SLA относится к свинцово-кислотным/герметичным свинцово-кислотным батареям.

Здесь мы рассмотрим разницу в производительности между литиевыми и свинцово-кислотными батареями.

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЛИТИЯ VS SLA

Наиболее заметным отличием литий-железо-фосфата от свинцово-кислотного является тот факт, что емкость литиевой батареи не зависит от скорости разряда. На приведенном ниже рисунке сравнивается фактическая емкость в процентах от номинальной емкости батареи со скоростью разряда, выраженной в C (C равно разрядному току, деленному на номинальную емкость).При очень высоких скоростях разряда, например, 0,8°С, емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет всего 60% от номинальной емкости. Узнайте больше о рейтинге C аккумуляторов.

Емкость литиевой батареи по сравнению с различными типами свинцово-кислотных батарей при различных токах разряда

Таким образом, в циклических приложениях, где скорость разряда часто превышает 0,1C, литиевая батарея с более низким номиналом часто будет иметь более высокую фактическую емкость, чем сопоставимая свинцово-кислотная батарея. Это означает, что при той же номинальной емкости литий будет стоить дороже, но вы можете использовать литий меньшей емкости для того же приложения по более низкой цене.Стоимость владения с учетом цикла еще больше увеличивает ценность литиевой батареи по сравнению со свинцово-кислотной батареей.

Второе наиболее заметное различие между SLA и литием заключается в циклических характеристиках лития. Срок службы лития в десять раз больше, чем у SLA в большинстве условий. Это снижает стоимость цикла лития по сравнению с SLA, а это означает, что вам придется заменять литиевую батарею реже, чем по SLA, в циклическом приложении.

Сравнение срока службы батареи LiFePO4 и батареи SLA

ПОСТОЯННАЯ ПОДАЧА МОЩНОСТИ ЛИТИЙ ПРОТИВ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ

Литий

обеспечивает одинаковое количество энергии на протяжении всего цикла разрядки, в то время как подача энергии SLA начинается с высокой мощности, но рассеивается.Преимущество лития в постоянной мощности показано на графике ниже, на котором показано напряжение в зависимости от состояния заряда.

Здесь мы видим постоянное преимущество лития по мощности перед свинцово-кислотным.

Литиевая батарея, показанная оранжевым цветом, имеет постоянное напряжение, поскольку она разряжается на протяжении всего разряда. Мощность является функцией напряжения, умноженного на ток. Текущий спрос будет постоянным, и, таким образом, отдаваемая мощность, мощность, умноженная на ток, будет постоянной. Итак, давайте представим это на реальном примере.

Вы когда-нибудь включали фонарик и заметили, что он тусклее, чем в последний раз, когда вы его включали? Это потому что батарея внутри фонарика умирает, но еще не полностью. Он отдает немного энергии, но недостаточно, чтобы полностью зажечь лампочку.

Если бы это была литиевая батарея, лампочка была бы такой же яркой от начала и до конца жизни. Вместо того, чтобы гаснуть, лампочка просто не включалась бы вообще, если бы батарея была мертва.

ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ ЛИТИЯ И SLA

Зарядка аккумуляторов SLA, как известно, медленная.В большинстве циклических приложений вам необходимо иметь дополнительные батареи SLA, чтобы вы могли продолжать использовать свое приложение, пока заряжается другая батарея. В резервных приложениях батарея SLA должна поддерживаться в состоянии плавающего заряда.

Литиевые батареи заряжаются в четыре раза быстрее, чем SLA. Более быстрая зарядка означает, что батарея используется дольше, и, следовательно, требуется меньше батарей. Они также быстро восстанавливаются после события (например, в резервном или резервном приложении). В качестве бонуса нет необходимости держать литий на подзарядке для хранения.Для получения дополнительной информации о том, как заряжать литиевую батарею, ознакомьтесь с нашим Руководством по зарядке литиевых батарей.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Производительность

Lithium намного выше, чем у SLA в высокотемпературных приложениях. На самом деле литий при 55°C по-прежнему имеет в два раза больший срок службы, чем SLA при комнатной температуре. Литий превосходит свинец в большинстве условий, но особенно прочен при повышенных температурах.

Зависимость срока службы от различных температур для батарей LiFePO4

ХОЛОДНАЯ ТЕМПЕРАТУРА АККУМУЛЯТОРНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Низкие температуры могут привести к значительному снижению емкости аккумуляторов любого химического состава.Зная это, при оценке аккумулятора для использования при низких температурах необходимо учитывать две вещи: зарядку и разрядку. Литиевая батарея не будет заряжаться при низкой температуре (ниже 32° F). Тем не менее, SLA может принимать заряды слабым током при низкой температуре.

И наоборот, литиевая батарея имеет более высокий разряд емкость при низких температурах, чем SLA. Это означает, что литиевые батареи не должны быть рассчитаны на низкие температуры, но зарядка может быть ограничивающий фактор.При 0°F литий разряжается на 70% своей номинальной емкости, но SLA составляет 45%.

Одна вещь, которую следует учитывать при низких температурах, — это состояние литиевой батареи, когда вы хотите ее зарядить. Если батарея только что закончила разрядку, батарея выработала достаточно тепла, чтобы принять заряд. Если батарея успела остыть, она может не принять заряд, если температура ниже 32°F.

УСТАНОВКА БАТАРЕИ

Если вы когда-либо пытались установить свинцово-кислотный аккумулятор, вы знаете, как важно не устанавливать его в перевернутом положении, чтобы предотвратить возможные проблемы с вентиляцией.В то время как SLA спроектирован так, чтобы не было утечек, вентиляционные отверстия допускают некоторое остаточное выделение газов.

В конструкции литиевой батареи все элементы герметизированы по отдельности и не могут протекать. Это означает, что нет никаких ограничений в ориентации установки литиевой батареи. Его можно без проблем установить на бок, вверх ногами или стоя.

СРАВНЕНИЕ ВЕСА АККУМУЛЯТОРА

Lithium в среднем на 55% легче, чем SLA. В велосипедных приложениях это особенно важно, когда аккумулятор устанавливается в мобильное приложение (аккумуляторы для мотоциклов или скутеров) или когда вес может влиять на производительность (например, в робототехнике).При использовании в режиме ожидания вес является важным фактором в удаленных приложениях (солнечные поля) и там, где установка затруднена (например, высоко в системах аварийного освещения).

Сравнение веса литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов

SLA VS ЛИТИЕВАЯ БАТАРЕЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ

Литий

нельзя хранить при 100% заряде (SOC), тогда как SLA необходимо хранить при 100%. Это связано с тем, что скорость саморазряда батареи SLA в 5 раз или больше, чем у литиевой батареи.На самом деле, многие клиенты хранят свинцово-кислотные аккумуляторы с помощью подзарядного устройства, чтобы постоянно поддерживать заряд аккумулятора на 100%, чтобы срок службы аккумулятора не уменьшался из-за хранения.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРОВ

Быстрое и важное примечание: при последовательной и параллельной установке аккумуляторов важно, чтобы они соответствовали всем параметрам, включая емкость, напряжение, сопротивление, состояние заряда и химический состав. SLA и литиевые батареи нельзя использовать вместе в одной цепочке.

Поскольку батарея SLA считается «тупой» батареей по сравнению с литиевой (у которой есть печатная плата, которая контролирует и защищает батарею), она может работать с гораздо большим количеством батарей в цепочке, чем литиевая.

Длина цепочки лития ограничена компонентами на печатной плате. Компоненты печатной платы могут иметь ограничения по току и напряжению, которые превышают длинные последовательные цепочки. Например, последовательная цепочка из четырех литиевых батарей будет иметь максимальное напряжение 51.2 вольта. Вторым фактором является защита аккумуляторов. Одна батарея, превышающая пределы защиты, может нарушить зарядку и разрядку всей цепочки батарей. Большинство литиевых струн ограничены 6 или менее (зависит от модели), но более длинные струны могут быть достигнуты с помощью дополнительных инженерных разработок.

Существует много различий между SLA и производительностью литиевых батарей. В большинстве случаев литиевая батарея является более прочной. Тем не менее, SLA не следует сбрасывать со счетов, так как он по-прежнему имеет преимущество перед литием в некоторых приложениях, таких как длинные цепочки, чрезвычайно высокая скорость разряда и зарядка при низких температурах.Если есть приложение, не описанное выше, или если у вас есть дополнительные вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Аккумулятор электромобиля с запасом хода 600 миль? Этот стартап утверждает, что сделал это

Производители электромобилей уже давно добиваются прорыва в области батарей, который улучшит запас хода их автомобилей, а также продлит срок их службы. Innolith, швейцарский стартап, заявляет, что его новые литий-ионные батареи высокой плотности могут сделать именно это.

Компания утверждает, что изготовила первую в мире перезаряжаемую батарею емкостью 1000 Втч/кг.(Ватт-часы на килограмм — это единица измерения, обычно используемая для описания плотности энергии в батареях). ; компания планирует в конечном итоге довести этот показатель до 330 Втч/кг. Между тем, Министерство энергетики США финансирует программу по созданию аккумуляторных элементов емкостью 500 Втч/кг. Если утверждения Innolith окажутся правдой, ее батарея высокой плотности, возможно, просто перепрыгнула через эти цели.

«Это большой скачок», — сказал председатель Innolith Алан Гриншилдс в интервью The Verge .«По сути, в приблизительных цифрах это в четыре раза больше, чем нынешнее состояние литий-иона… Примерно в три раза больше, чем принято считать следующим улучшением лития. И это в два раза больше целевого показателя плотности энергии, установленного такими организациями, как Министерство энергетики США. Так что это большое дело».

Аккумулятор с такой плотностью способен обеспечить питание электромобиля на 1000 километров (621 милю) на одном заряде. Это намного больше, чем у нынешних литий-ионных аккумуляторов, представленных сегодня на рынке.Аккумуляторы Tesla, которые производит Panasonic, в самых дорогих моделях могут обеспечить дальность действия 330 миль. Большинство крупных автопроизводителей стремятся к аналогичному диапазону в своих электромобилях.

Другие, такие как производитель электромобилей Хенрик Фискер, возлагают надежды на технологию твердотельных аккумуляторов, которая, по их утверждениям, может обеспечить запас хода до 500 миль. Большинство современных электромобилей питаются от «мокрых» литий-ионных аккумуляторов, которые используют жидкие электролиты для перемещения энергии.Твердотельные батареи имеют элементы, изготовленные из твердого и «сухого» проводящего материала, но эта технология все еще застряла в лаборатории и не запущена в производство.

Innolith по-прежнему использует «мокрые» жидкие электролиты в своих литий-ионных батареях, но есть одно существенное отличие: компания заменяет органический (и легковоспламеняющийся) растворитель, содержащий электролиты, неорганическим веществом, более стабильным и менее воспламеняющимся.

«Вы можете вложить много энергии без того, чтобы вещь стала нестабильной.

«Мы удаляем органические материалы и заменяем их неорганическими или в основном солеподобными материалами, и это дает вам две вещи», — говорит Гриншилдс. «Во-первых, это избавляет вас от риска возгорания, так что, конечно, нечему гореть. А вторая часть заключается в том, что вы также избавились от наиболее реактивных компонентов в системе, что упрощает создание батареи, в которую вы можете вложить много энергии без того, чтобы она стала нестабильной».

Органические материалы, содержащиеся в большинстве литий-ионных аккумуляторов, являются «основным источником побочных реакций», которые со временем могут поглощать активные материалы в аккумуляторе и превращать всю замкнутую систему во что-то «непродуктивное». он добавляет.Innolith утверждает, что новая батарея решила эту проблему.

Компания Innolith заявляет, что выведет на рынок свою новую инновационную батарею посредством первоначального пилотного производства в Германии, после чего будет заключено лицензионное партнерство с крупными аккумуляторными и автомобильными компаниями. (Greenshields назвал Индию одной из стран, которая может быть заинтересована в технологии Innolith.) Разработка и коммерциализация, вероятно, займут от трех до пяти лет, а это означает, что батарея компании не будет готова к выходу на рынок не ранее 2022 года.

Innolith восстала из пепла банкротства Alevo

За прошедшее время многое может случиться, как прекрасно понимают Greenshields и генеральный директор Innolith Сергей Бучин. Ранее эти двое были главным техническим директором и главным операционным директором соответственно швейцарского производителя аккумуляторов Alevo. Эта компания объявила о банкротстве в 2017 году после того, как сделала большую ставку на производственные мощности в Шарлотте, Северная Каролина. Даже инвестиции российского миллиардера, связанного с президентом Трампом, не смогли в конечном итоге спасти компанию.

После подачи заявки по главе 11 Greenshields и Buchin организовали покупку интеллектуальной собственности Alevo и открыли штаб-квартиру в Базеле, Швейцария. Они также купили его научно-исследовательский центр в Брухзале, Германия, где они намерены запустить свое опытное производство.

Компания не полностью теоретическая. Компания предоставила лицензию на свою аккумуляторную технологию компании PJM Grid, которая, согласно ее веб-сайту, «координирует движение оптовой электроэнергии во всех или некоторых частях Делавэра, Иллинойса, Индианы, Кентукки, Мэриленда, Мичигана, Нью-Джерси, Северной Каролины, Огайо, Пенсильвании, Теннесси, Вирджиния, Западная Вирджиния и округ Колумбия.Компания PJM проводит масштабные испытания батареи Innolith «GridBank» в Хагерстауне, штат Мэриленд.

«Это первый случай коммерческого использования перезаряжаемой литиевой батареи с использованием неорганических электролитов», — сказал Гриншилдс. Мы надеемся, что это поможет укрепить репутацию Innolith, поскольку она готовится запустить в производство свою высокоэнергетическую батарею с высокой плотностью. В прошлом были заявления о крупных прорывах в аккумуляторных технологиях, но мало что можно показать. Руководители компании осознают, что им необходимо будет самостоятельно проверить свои заявления, прежде чем кто-либо выстроится в очередь за их продуктами.

«Я думаю, что Томас Эдисон сказал, что величайший негодяй — это человек, который утверждает, что у них есть прорыв в области батарей», — сказал Джулиан Таннер, директор по маркетингу Innolith. [ Примечание: я не смог найти эту точную цитату, но это интервью 1883 с Эдисоном , похоже, затрагивает более широкие вопросы о прорывах в области аккумуляторов. ]

Тем не менее, Innolith не боится показаться негодяем, если это означает изменение будущего аккумуляторной технологии. «У нас действительно прорыв в области аккумуляторов, который навсегда изменит мир», — сказал Таннер.

Конкурентные технологии для литий-ионных аккумуляторов с высоким содержанием никеля – плюсы и минусы

Баланс плотности энергии и стоимости

OEM-производители автомобилей обращают внимание на семь основных атрибутов: стоимость; плотность энергии, удельная энергия, удельная мощность, как объемная, так и гравиметрическая; цикл жизни; безопасность; Устойчивость к низким и высоким температурам и производительность. Приоритетом для OEM-производителей является плотность энергии , поскольку она определяет диапазон на одной зарядке, который может проехать транспортное средство, и стоимость батареи, поскольку электромобиль должен быть доступным для обычного потребителя.

Технологии

на основе никеля отвечают обоим этим критериям. За последнее десятилетие смесь оксидов никеля, кобальта и марганца или алюминия (NMC/NCA) была лучшей технологией.

Чем выше содержание никеля, тем выше плотность энергии, а поскольку никель заменяет кобальт, стоимость снижается. NCA, который преимущественно используется только Tesla, содержит примерно 80% Ni, 15% Co, 5% Al, тогда как наиболее распространенной батареей для электромобилей, используемой всеми другими OEM-производителями, является NMC622, который состоит из 60% Ni, 20% Mn, 20% Co. .Недавно был разработан NMC811 (80% Ni, 10% Mn, 10% Co), который считается технологией ближайшего будущего.

Конкуренты этой технологии с высоким содержанием никеля получили широкую огласку. По большей части то, что мы видим в журналах, газетах и ​​журналах, представляет собой отчеты об улучшениях старых технологий. Но реальность такова, что многим из них не хватает одного или нескольких атрибутов производительности, что затрудняет их поиск на широком рынке. Технологии на основе никеля — это батареи , которые будут предпочтительны для электромобилей в обозримом будущем.

Феррофосфат лития (LFP)

LFP был одной из первых коммерциализированных литий-ионных технологий, в первую очередь из-за ее долговечности и безопасности. Однако из-за низкой плотности энергии он постепенно выводится из аккумуляторов электромобилей и заменяется более мощными NMC.

Недавно была разработана новая форма LFP, которая включает марганец ( LFMP ), что значительно повышает плотность энергии. Этот новый катод вместе с кремниево-углеродным анодом демонстрирует примерно 200 Втч/кг на уровне ячейки.Это намного выше, чем в прошлом, но по-прежнему не конкурирует с NMC811/NCA при 300 Втч/кг на уровне ячейки.

По оценкам, по сравнению с NMC/NCA с высоким содержанием никеля, LFMP на 20-25 % дешевле, чем NMC/NCA, но более низкая плотность энергии на 30 % по-прежнему является значительным барьером для электромобилей.

Ожидается, что LFMP будет доминировать в областях, где важны длительный срок службы и долговечность. Эти рынки включают коммерческие автомобили, автобусы и паромы.

Литий-оксид марганца (ЖМО)

Как и LFP, LMO- (со специальной кубической молекулярной структурой, которая должна быть создана для оксида марганца, чтобы ионы лития могли перемещаться внутрь и наружу) была одной из первых технологий, получивших коммерческое распространение в первую очередь из-за ее высокой мощности и хорошая безопасность.Но, как и LFP, его обогнал NMC из-за низкой плотности энергии. Для OEM-производителей необычно использовать LMO, но Mitsubishi использует смесь LMO и NMC в своем i-MiEV.

Недавно ЖМО был модифицирован, чтобы включить в структуру 30% никеля ( LNMO ). Это увеличивает плотность энергии, а поскольку марганец также допускает более высокое напряжение (4,7 В), теоретическая энергия значительно улучшается.

Ожидается, что новый LNMO будет на 30–50 % дешевле NMC811, но практическая плотность энергии также составляет всего 65 % от NMC811.Маловероятно, что LNMO будет использоваться в полноразмерных электромобилях, но может подойти для электровелосипедов и скутеров.

Литий-марганцево-обогащенный (LMR)

LMR — это технология обогащения марганца без использования шпинели, которая также может включать никель в небольших количествах. Теоретически это материал с очень высокой плотностью энергии из-за использования двухэлектронного переноса и возможности потенциала 5 В. К сожалению, эти две крайности противоречат долговечности, а циклическая стабильность очень плоха, поэтому ожидается, что эта технология не будет приемлемой для рынка электромобилей.

Сера лития (Li-S)

Li-S — это коммерческая технология, которая используется почти исключительно в метеозондах и дронах. По сути, это батарея с самой высокой удельной плотностью энергии, которая почти на 50% выше, чем у NMC811. Проблема заключается в сохранении структурной целостности серного катода и предотвращении его растворения в электролите. Результатом является чрезвычайно плохая езда на велосипеде, которая страдает от серьезного снижения мощности и не является технологией, которую можно использовать в электромобилях.

Твердотельные технологии

Твердотельный литий-ионный аккумулятор в последние несколько лет находится в стадии разработки. Термин «твердое состояние» просто означает, что электролит не является жидким, а представляет собой твердый или желеобразный материал с ионной проводимостью. Идея состоит в том, чтобы создать систему хранения энергии с повышенной безопасностью за счет негорючести электролита. Из-за значительного преимущества безопасности твердотельных элементов анод также может быть изготовлен из металлического лития, что приводит к значительному увеличению энергии.К сожалению, циклируемость литиевого анода зависит от используемого избытка лития, что, в свою очередь, снижает плотность энергии. Следовательно, для электромобиля должен быть компромисс между плотностью энергии и сроком службы.

Независимо от количества лития в системе материал катода не меняется. При самой высокой плотности энергии по-прежнему будет использоваться катод с высоким содержанием никеля, а отличаются только электролит и анод.

Твердотельные аккумуляторы рассматриваются многими как будущая технология для электромобилей, потому что в автокатастрофе этот тип литий-ионных аккумуляторов не должен гореть.Недостатком является то, что кинетика системы ниже, чем у обычной литий-ионной, и, следовательно, удельная мощность не так хороша, что отрицательно сказывается на ускорении электромобиля и времени зарядки аккумулятора. Тем не менее, Toyota сообщила, что в этом году они представят электромобиль с твердотельной батареей.

Кремниевая технология

Кремниевая технология также успешно развивалась в течение нескольких лет. Эта технология использует кремний в качестве компонента анода, заменяя часть обычно используемого графита.Кремний имеет теоретическую плотность энергии в десять раз больше, чем графит, и поэтому является чрезвычайно привлекательным материалом. Проблемой использования кремния является значительное физическое расширение материала при зарядке аккумулятора. Это расширение, а затем сжатие при разряде вызывает образование трещин в материале, увеличивая импеданс и снижая емкость.

Была проделана большая работа по конструктивной поддержке этого анодного материала, и сегодня он широко используется в качестве небольшой процентной добавки к графиту в электромобилях.Как и в случае твердотельных технологий, коммерциализация электромобилей будет зависеть от приемлемого компромисса между плотностью энергии и сроком службы.

Как и в твердотельной технологии, катод не меняется с анодом кремниевой технологии. Материал катода с высоким содержанием никеля будет использоваться с кремнием для достижения очень высокой плотности энергии. Коммерциализация батареи емкостью 350 Втч/кг с катодом с высоким содержанием никеля и анодом с достаточно высоким содержанием кремния очень близка к реальности.

Водородные топливные элементы

Топливные элементы — это не батареи, а система накопления энергии.Топливные элементы работают, комбинируя водородное топливо, хранящееся в баке, с кислородом из воздуха через тонко спроектированную микропористую мембрану. Развитие технологии топливных элементов было медленным из-за проблем со стоимостью, надежностью и эффективностью эксплуатации, но были сделаны значительные улучшения. Гравиметрическая плотность энергии для топливных элементов очень хороша, но объемная плотность энергии (учитывая бортовой водородный бак, насосы и технологические трубопроводы) — нет. Во-вторых, удельная мощность низкая, поэтому транспортному средству, требующему хорошего ускорения (например, пассажирскому электромобилю), требуется дополнительная литий-ионная батарея или модуль ультраконденсатора для приемлемой производительности.

Адаптация топливных элементов, вероятно, произойдет в парках коммерческих транспортных средств, таких как грузовики для доставки и автобусы, потому что центральное депо сможет поддерживать водородную заправочную станцию, но необходимая инфраструктура означает, что адаптация для частных легковых автомобилей маловероятна.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.