В аккумулятор электролит: Почему нельзя доливать в аккумулятор электролит.

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.

Какой плотности залить электролит в аккумулятор? — 2 ответа

В автомобильных аккумуляторах обычно шесть банок для электролита. И этот электролит между собой не сообщается (если конечно не перевернуть аккумулятор, тогда электролит сможет перетекать например через вентиляционные отверстия).

Некоторые владельцы автомобилей называют банкой весь аккумулятор.

У вас как лопнуло? Трещина небольшая или через всю батарею? Вытек электролит только из одной банки или из всех шести?

Если пострадала только одна банка, а в других электролит имеется, то можно ареометром сделать замер плотности в соседней банке и ориентироваться на ту плотность, то есть заливать такой же электролит (в автомагазинах он продаётся, и дистиллированную воду тоже продают).

Необслуживаемый аккумулятор, это чаще всего батарея без пробок, и у вас нет возможности проверить плотность и уровень электролита (глазки не в счёт пока). Но… если возникла всё-таки необходимость проверки и доливки (как в вашем случае), тогда можно это сделать.

Опишу один из способов, однажды самостоятельно проверял и доливал в неослуживаемый аккумумулятор (глазок постоянно показывал низкий заряд и низкий уровень, вот я и решил проверить электролит).

Нужна дрель, сверло диаметром примерно на 4 или 5мм, заглушки пластиковые, лучше если они резьбовые (я когда в первый раз такую работу провёл, то заткнул латунными винтами, других затычек на тот момент не было в гараже, через месяц проверил — их чуть не полностью съела кислота). Потом пластиковых разных винтов набрал в отделе где продают клипсы (пистоны) для крепления различных чаще пластмассовых частей в машине. Если поставить пробочки без резьбы, то их могут вытолкнуть газы, образующиеся при подзарядке аккумулятора, поэтому надёжней будут пробки с резьбой. Ещё пригодился тонкий шланг от медицинской капельницы, его я надел на наконечник ареометра. Сам наконечник и толстоват и коротковат, а шланг от капельницы как раз годился для узкого просверлённого отверстия в аккумуляторе.

Сверху иногда видно в каком месте располагаются перегородки между банками в батарее аккумулятора. Если этого нет, тогда разметить на шесть частей длину аккумулятора, сверху конечно, ну как бы нарисовать те шесть банок которые есть там внутри. И вот посредине каждой банки я просверлил отверстия, через них делал отсос электролита ареометром для замера плотности и проверил уровень. Тогда плотность в заряженном аккумуляторе оказалась низкой, и я усиливал электролитом плотностью 1.4, который тоже продаётся в автомагазине, доводил плотность до 1,28 (в моих краях зима бывает морозная).

Если живёте и эксплуатируете автомобиль в южных регионах, то плотность электролита достаточна 1,25-1,27. Если же наоборот, вы в северных краях, тогда плотность нужна 1,27-1,29.

Выше 1,30 делать электролит не имеет смысла, потому что эта плотность уже рассчитана на очень сильный мороз, и большое повышение плотности электролита приводит к быстрому разрушению активной массы пластин аккумулятора. То есть с большой плотностью аккумулятор быстрее выйдет из строя.

Ну может и эта информация пригодится Ремонт трещин корпуса автомобильного аккумулятора ….

Добавлю, трещину в аккумуляторной батарее можно заделать растворенным в скипидаре пенопластом. Либо, тоже кусок пенопласта бросить в емкость с ацетоном, дождаться когда этот кусок превратиться в сгусток, достать его, проветрить малость на воздухе и потом этим как бы куском «пластилина», замазать трещину, втирая его в рассщелину.

состав и свойства — Информация

Пластиковый корпус и два контакта для подключения проводов. Именно так представляется автомобильный аккумулятор большинству из современных владельцев авто. Однако чтобы эксплуатировать его максимально эффективно, безопасно и без неожиданных сюрпризов, о батарее стоит знать немного больше.

Сегодня речь пойдет о столь важной составляющей конструкции авто и мото аккумуляторов, как электролит. Он представляет собой раствор серной кислоты, которая считается, пожалуй, одним из ключевых химических соединений в мире. Это обусловлено широким спектром ее применения. Раствор серной кислоты продается под различными наименованиями, которые зависят от степени крепости, а также уровня чистоты. Приведем несколько распространенных примеров:

• Камерная кислота – раствор серной кислоты с водой в пропорции от 60:40 до 70:30.
• Башенная кислота – раствор с соотношением от 75:25 до 82:18.
• Купоросное масло с содержанием серной кислоты до 97%.
• 100% серная кислота – моногидрат.

Если говорить о максимальной крепости, получаемой способом выпаривания, то этот параметр может достигать 98,5%. Однако для заправки аккумуляторных батарей ключевое значение приобретает чистота растворов купоросного масла с химической точки зрения.

Отметим также, что концентрированной серной кислотой называется совершенно прозрачная жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Она обладает консистенцию легкого масла. Ее удельный вес составляет 1б84 при температуре 15°С. В ней содержится примерно 95% серной кислоты. Концентрат может смешиваться с водой в любой пропорции. Изготавливая электролит в бытовых условиях, следует помнить, что смешивание воды и кислоты вызывает выделение значительного количества тепла. Температура кипения концентрированной серной кислоты составляет 338 градусов Цельсия.

Интересным фактом из курса химии является сокращение объема раствора. Примечательно то, что при смешении двух объемов серной кислоты и воды, соответственно, их итоговый объем будет меньше, чем суммарный.

Также обратите внимание на то, что удельный вес или плотность электролита авто или мото аккумулятора имеет непосредственную зависимость от тех температур, при которых работают аккумуляторы. Так, при эксплуатации в условиях низких температур нужен более плотный электролит. А в жарких странах – напротив – плотность электролита сознательно снижается. Это объясняется тем, что при таких температурах существенно повышается химическая активность раствора.

В заключение отметим, что плотность электролита также зависит от того, в каких режимах эксплуатируется батарея. Так, данный параметр для тяговых аккумуляторов обычно составляет 1.26 кг\с м³ , пусковые и осветительные источники питания имеют плотность до 1.3 кг\с м³ и т.д. Для автомобильных аккумуляторных батарей эта характеристика читается нормой, когда составляет 1.28 кг\с м³ .

23.08.2013, 70785 просмотров.

Батареи с твердым электролитом

Компания Toyota Motor Corp объявила о планах вывести на рынок первый в мире аккумулятор с твердым электролитом уже в начале 2020-го года. Такое заявление сделал член правления и исполнительный вице-президент Toyota Дидье Леруа (Didier Leroy) на выставке Tokyo Motor Show 2017, которая состоялась в конце октября — начале ноября этого года.

 Напомним, что аккумуляторы с твердым электролитом (all-solid battery или solid-state battery) отличаются от традиционных литий-ионных значительно более высокой плотностью энергии: около 300-800 кВт*ч/л. Это примерно в 3 раза выше, чем у тех, что применяются сейчас. Т.е. аккумуляторы с твердым электролитом лучше «держат заряд» и являются более энергоэффективными. Автомобильные компании нуждаются в таких аккумуляторах, чтобы многократно увеличить радиус использования электромобилей. Именно отсутствие аккумуляторов с повышенной плотностью энергии является главным сдерживающим фактором популярности электромобилей.

Однако плотность энергии не может быть улучшена только за счет использования твердого электролита. Также необходимо использовать материалы нового поколения для создания положительного и отрицательного электродов внутри аккумулятора. Одним из перспективных вариантов улучшения плотности энергии — примерно на 200% от уровня существующих устройств — считается «твердый» аккумулятор Li-S, который использует серу (S) как материал положительного электрода и металлический литий (или литиевый сплав) в качестве отрицательного электрода. В этом случае твердый электролит, скорее всего, будет сульфидным материалом.

 Разработки такого типа аккумуляторов в настоящее время ведет Группа Samsung, которая планирует создать коммерческий «твердый» аккумулятор к 2025 году. Как видно, в Toyota планируют прийти к результату на 5 лет раньше. Оптимизм японских производителей можно понять, если принять во внимание, что внутри корпорации над созданием «твердого аккумулятора» уже работает целое исследовательское подразделение в составе 200 специалистов. И что именно Toyota принадлежит наибольшее количество патентов, связанных с появлением аккумулятора с твердым электролитом.

Основным недостатком «твердых» аккумуляторов типа Li-S считается их пожароопасность. Поэтому в Toyota рассматривают разные варианты аккумуляторов с твердым электролитом. Одним из возможных вариантов является использование в качестве твердого электролита оксидных материалов. Такие аккумуляторы безопасны, но имеют проблемы с энергоемкостью и плотностью энергии. Можно предполагать, что, если в Toyota рассчитывают запустить в производство «твердые» аккумуляторы уже через 2 года, то, видимо решение они уже нашли.

 Источник: topclimat.ru

Можно ли доливать электролит в аккумулятор: мнение экспертов

Когда автомобиль отказывается заводиться, первое, что приходит на ум, — всё ли в порядке с аккумулятором? Вероятно, он разрядился. Можно ли доливать электролит в аккумулятор или лучше воду?

Из чего состоит аккумулятор

Аккумуляторная батарея в автомобиле отвечает за запуск двигателя, исправную работу всей электрики автомобиля, а также «сглаживает» скачки напряжения. Внутри корпуса она представляет собой 6 последовательно соединённых элементов, состоящих из положительных и отрицательных токопроводящих пластин. Эти элементы залиты электролитом, взаимодействие с которым и обеспечивает результат работы.

Сама же жидкость состоит из дистиллированной воды и кислоты, смешанной в определённой пропорции. Нормы пропорций изменяются в зависимости от необходимой плотности смеси, а нормы плотности смеси, в свою очередь, зависят от температурных и климатических особенностей местности использования автомобиля.

Немного теории

Норма плотности электролита в АКБ для средней полосы России — 1,25—1,30 г/см. куб. Идеально, если показатель равен 1,28г/куб. см. Если, например, батарея перемёрзла или закипела, то плотность электролита изменится в одну или другую сторону, что приведёт к той самой быстрой разрядке аккумулятора. В таком случае необходимо найти причину проблемы и устранить её.

В поисках главным помощником будет ареометр — специальный прибор, с помощью которого и определяется плотность электролита.

Ареометр, определяющий плотность электролита

Чтобы воспользоваться им, в первую очередь откручивают круглую заглушку с каждого из отсеков аккумулятора, опускают прибор в жидкость и смотрят получившиеся показания.

Важно проверить каждый из отсеков!

Стоит также помнить, что эти манипуляции проводятся на не работающем в момент проверки устройстве.

Ещё один момент — жидкость должна на 1–1,5см закрывать элементы батареи. Если уровень жидкости меньше, то её доливка срочно необходима.

Ближе к практике

Если с определением проблемы всё понятно, то назревает вопрос: что доливается в аккумулятор – вода или электролит? С ответом поможет результат измерений ареометром: если раствор слишком плотный, то долив воды решит проблему. Если же раствор обладает слишком низкой плотностью, то без электролита не обойтись.

Разберёмся с водой. Почему так важно доливать дистиллированную или, на крайний случай, талую воду? Дело в том, что в бутилированной воде или воде из крана содержатся примеси, которые при взаимодействии с электричеством будут давать как минимум осадок, а в худших случаях приведут к полной негодности АКБ. Поэтому необходима максимально очищенная вода.

Для долива воды понадобится обыкновенная воронка, последующая зарядка аккумулятора и повторная проверка плотности получившейся смеси.

Жидкие подробности

Если говорить о доливе электролита, то здесь последовательность действий длиннее.

Стоит начать с изготовления необходимой смеси в домашних условиях:

1. Берётся неметаллическая тара, в которую выливается 1 литр дистиллированной воды.
2. Затем в неё, медленно и частями, не забывая перемешивать, вливают 0,36 литра аккумуляторной кислоты.
3. Не стоит вливать жидкости наоборот, так как это чревато последствиями химической реакции.
4. Затем стоит дать отстояться пару часов получившейся смеси – и необходимая жидкость готова.

Следующий этап — проверка текущего уровня электролита. Возьмите стеклянную трубочку, опустите её в жидкость и закройте верхний конец пальцем. Вытащите трубочку: количество жидкости в колбе показывает уровень электролита в аккумуляторе.

Если плотность недостаточная, то электролитическую жидкость доливают в каждый отсек АКБ, так, чтобы её уровень в каждом отсеке был одинаковым. В случае, если возникают трудности – излишки удаляются при помощи медицинской «груши».

Однако в ситуациях, когда доливкой не обойтись, — например, в случае, когда плотность электролита близка к 1г/куб. см. или даже меньше, — совершаются действия по восстановлению батареи. Из батареи удаляется старая жидкость, тщательно промывается каждая колба дистиллированной водой, затем заливается новый электролит с необходимой плотностью до нужного уровня (5–7мм выше пластин).

Затем, не закручивая колпачки, стоит дать постоять свежезалитому аккумулятору около 3-х часов, чтобы вышли пузырьки воздуха. Стоит ещё раз проверить плотность электролита, долить воды, если это необходимо. Далее аккумулятор полностью заряжается при помощи низкого тока — около 0,1 А. Процесс будет не слишком быстрым, но позволит продлить срок службы устройства.

Необслуживаемый АКБ — на выброс

Встречаются аккумуляторные батареи в цельной оболочке — ни о каком обслуживании вроде долива жидкостей не может быть и речи. Или может?

Если такая батарея работает уже свыше четырёх лет, то, скорее всего, в негодность пришли уже сами пластины, и даже замена электролита не спасёт положения. Но «свежие» АКБ не так безнадёжны. Для выявления их внутреннего мира высверливаются небольшие отверстия в корпусе, через которые получится как выяснить плотность жидкости, так и произвести её замену.

Технология действий останется такой же, как и в случае с обслуживаемым аккумулятором, с той разницей, что в конце отверстия необходимо будет закрыть эпоксидным клеем или любым другим материалом, который хорошо подойдёт для пластика и не боится высоких температур.

Стоит также отметить, что у необслуживаемых аккумуляторов зачастую есть возможность визуально отслеживать уровень жидкости.

Когда что-то идёт не так

Что обычно доливают в аккумулятор при понижении в нём уровня электролита? Всё зависит от плотности имеющейся жидкости, возможных вариантов всего два. При этом стоит понимать, по какой причине уровень понижается: возможно, происходит постоянное закипание электролита и из него выкипает вода? В таком случае нужно доливать дистиллированную воду и искать причину закипания.

Или же уровень электролита понизился потому, что АКБ перевернулся с неплотно закрученными шайбами и жидкость просто вылилась? Тогда однозначно необходимо долитие электролита.

В любом случае необходимо искать причины «неправильного» поведения жидкости. Если их вовремя не обнаружить и не устранить, то не исключены и возможные последствия — вплоть до произвольного нарушения целостности пластикового короба аккумулятора.

Важно помнить, что после полной смены электролита батарея не сможет служить верой и правдой очень долго — из-за контакта с воздухом повышается риск развития процессов коррозии на пластинах.

О многом может поведать и состояние сливаемого электролита: если в жидкости есть какие-то примеси, она имеет мутный или явно тёмный цвет, то не исключён факт того, что именно металлические элементы уже пришли в негодность и пластины разрушаются от времени эксплуатации. Конечно, замена электролита поможет и тут, но ненадолго. При этом может понадобиться и очистка самих пластин.

Подводя итоги

Изучив подробнее работу штатного АКБ автомобиля, вопрос «Можно ли доливать электролит в аккумулятор?» отпадает сам собой: можно, если нужно! Главное в этом процессе – внимательно следить за показателем плотности электролита, его уровнем, а также цветом и прозрачностью, так как это может быть признаком куда более серьёзных проблем.

Особенно важно всегда помнить, что вода обязательно должна быть именно дистиллированной, то есть очищенной ото всех примесей. В противном случае существует вероятность скорой порчи аккумулятора, а то и некоторых деталей автомобиля.

К слову, бутилированная вода также не может считаться достаточно чистой, так как содержит достаточное количество примесей. Не стоит забывать и о зарядке аккумулятора после любых манипуляций, лучше всего малым током, но дольше.

При встрече с гелевым аккумулятором повышение уровня электролита производится при помощи воды — она добавляется под каждый колпачок примерно по 1–1,2 мл, аккумулятор оставляется на несколько часов, чтобы впиталось недостающее до нормы количество влаги, а затем оставшиеся излишки удаляются.

Помните, что исправный аккумулятор автомобиля предотвращает возможность возникновения неприятностей в дороге.

Электролит особо чистый (ОСЧ) для тяговых панцирных аккумуляторов в канистре 10 л

Мы не рекомендуем использовать обычный электролит даже если он высшего сорта, поскольку содержащиеся в нем примеси существенно влияют на общий срок службы. Работать аккумулятор будет, и быстро из строя не выйдет, но срок службы упадет значительно. Так например, в электролите высшего сорта нормируются параметры — доля железа (Fe) не более 30 мг/л, хлористых соединений (Cl) не более 1,5 мг/л.

В ОСЧ электролите эти два параметра — доля железа (Fe) не более 0,01 мг/л, хлористых соединений (Cl) не более 1,0000 мг/л. Кроме того, в ОСЧ электролите нормируется на низком уровне и содержание всех остальных примесей.

Для более безопасной и лёгкой заливки электролита в аккумуляторы рекомендуем использовать насос ручной (устойчивый к электролиту).

Иногда случается что совершенно новая АКБ ранее работавшая нормально, начинает «капризничать» и в течении суток ее напряжение резко падает. Еще бывает про это говорят что АКБ «не держит заряд».
Если при этом вами не будет обнаружено утечки тока или КЗ (внешнего или внутреннего) то потеря емкости гарантированно лежит в «местных хим. реакциях» АКБ.
Наиболее четкий и ясный признак наличия побочных реакций — это значительное газообразование в течении всего периода разряда(или бездействия) АКБ.
В нормальных АКБ «кипение» электролита заканчивается сразу-же после выключения зарядного тока. (В AGM АКБ это можно при желании услышать как «белый шум», приложив медицинский стетоскоп к корпусу).
Следует помнить что не всегда можно судить о степени саморазряда АКБ по величине газообразования, так как очень вредные действующие примеси железа , например, не дают обильного газообразования из-за собственных побочных реакций с выделяющимися газами.
Особенно опасны для АКБ примеси в электролите солей более благородных металлов чем свинец. Эти металлы при заряде выделяются из электролита на электродах АКБ, чем образуют мелкие короткозамкнутые элементы (области) которые и при разомкнутой внешней цепи АКБ (АКБ просто стоит у вас на полке) производят разряд АКБ, переводя губчатый свинец в сульфат с выделением водорода, который проникает даже сквозь материал баков.

Очень вредно действует хлор, соляная, уксусная кислота, алкоголь, все соединения азота, аммиака, азотная кислота и т.п.
Железо — одна из самых вредных примесей. оно почти всегда имеется в электролите . Превышение концентрации ионов железа свыше 0.1 грамма на 1 литр электролита приводит к пропорционально резкому увеличению саморазряда. Так, 0.5% железа в электролите полностью разрядит АКБ за 8-10 дней. Главное зло железа в электролите в том что его невозможно удалить.
Соляная кислота и другие хлористые соединения (кальция, магния, натрия) в количестве более 0.1 грамм на 1 литр оказывает уже заметное действие на емкость. Особенно при этом разрушаются катоды потому что при каждом заряде мы получаем порцию газообразного хлора.
Удаление большинства примесей очень затруднительно, а железо и уксусную кислоту извлечь совершенно невозможно.
Именно поэтому в стационарных очень дорогих АКБ типа OPzS (срок службы 20 лет) применяют только ОСЧ электролит, именно поэтому мы предлагаем заливать такой же ОСЧ электролит и в тяговые панцирные АКБ. Это должно существенно продлить срок их службы в условиях альтернативной энергетики.

Виды, Составы и Как приготовить

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом  можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Виды электролита

Электролиты бывают двух основных видов:

• Кислотный.
• Щелочной.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

Кислотный электролит

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:

• Кислота.
• Дистиллированная вода.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:

• Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
• Дистиллированную воду.
• Аккумуляторную серную кислоту.

Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:

• Защитные очки.
• Устойчивый к кислоте фартук.
• Резиновые перчатки.
• Соду для нейтрализации действия кислоты.

Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:

• В ёмкость наливают необходимое количество воды.
• Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
• Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
• Дать отстояться смеси в течение 12 часов.

Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.

Щелочной электролит

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:

• В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
• В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
• Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
• Отстаивается раствор в течение 3 часов.
• Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.

Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.

Корректирующий электролит

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.

Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

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

Новый аккумуляторный электролит может расширить линейку электромобилей

Марк Шварц

Новый электролит на основе лития, изобретенный учеными Стэнфордского университета, может проложить путь для следующего поколения электромобилей с батарейным питанием.

В исследовании, опубликованном 22 июня в журнале Nature Energy , исследователи из Стэнфорда демонстрируют, как их новая конструкция электролита повышает производительность литий-металлических батарей — многообещающей технологии для питания электромобилей, ноутбуков и других устройств.

Обычный (прозрачный) электролит слева и новый электролит Стэнфордского стандарта
справа. (Изображение предоставлено: Чжиао Юй)

«Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях, которые быстро приближаются к своему теоретическому пределу по плотности энергии», — сказал соавтор исследования И Цуй, профессор материаловедения и инженерии, а также фотоники в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. «Наше исследование было сосредоточено на литий-металлических батареях, которые легче, чем литий-ионные, и потенциально могут обеспечивать больше энергии на единицу веса и объема.”

Литий-ионные в сравнении с металлическим литием

Литий-ионные батареи, используемые во всем, от смартфонов до электромобилей, имеют два электрода — положительно заряженный катод, содержащий литий, и отрицательно заряженный анод, обычно сделанный из графита. Раствор электролита позволяет ионам лития перемещаться между анодом и катодом, когда батарея используется и когда она заряжается.

Литий-металлический аккумулятор может содержать примерно вдвое больше электроэнергии на килограмм, чем современные литий-ионные аккумуляторы.Литий-металлические батареи делают это путем замены графитового анода металлическим литием, который может хранить значительно больше энергии.

«Литий-металлические батареи очень перспективны для электромобилей, где вес и объем имеют большое значение», — сказал соавтор исследования Женан Бао, K.K. Ли Профессор инженерной школы. «Но во время работы анод из металлического лития вступает в реакцию с жидким электролитом. Это вызывает рост микроструктур лития, называемых дендритами, на поверхности анода, что может привести к возгоранию батареи и ее выходу из строя.”

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь решить проблему дендритов.

«Электролит был ахиллесовой пятой литий-металлических батарей», — сказал соавтор исследования Чжао Юй, аспирант по химии. «В нашем исследовании мы используем органическую химию для рационального проектирования и создания новых стабильных электролитов для этих батарей».

Электролит новый

Для исследования Ю и его коллеги выяснили, могут ли они решить проблемы стабильности с помощью обычного, коммерчески доступного жидкого электролита.

«Мы предположили, что добавление атомов фтора к молекуле электролита сделает жидкость более стабильной», — сказал Ю. «Фтор — широко используемый элемент в электролитах для литиевых батарей. Мы использовали его способность притягивать электроны, чтобы создать новую молекулу, которая позволяет аноду из металлического лития хорошо работать в электролите ».

В результате получилось новое синтетическое соединение, сокращенно FDMB, которое можно легко производить в больших объемах.

«Конструкции электролитов становятся очень экзотичными, — сказал Бао.«Некоторые из них оказались многообещающими, но их производство очень дорогое. Молекула FDMB, которую придумал Чжиао, легко производить в больших количествах и довольно дешево ».

«Невероятная производительность»

Команда Стэнфорда провела испытания нового электролита в литий-металлической батарее.

Результаты были впечатляющими. Экспериментальная батарея сохранила 90 процентов своего первоначального заряда после 420 циклов зарядки и разрядки. В лабораториях типичные литий-металлические батареи перестают работать примерно через 30 циклов.

Докторанты и ведущие авторы Хансен Ван (слева) и Чжиао Ю (справа) тестируют
экспериментальную ячейку в своей лаборатории. (Изображение предоставлено Hongxia Wang.)

Исследователи также измерили, насколько эффективно ионы лития переносятся между анодом и катодом во время зарядки и разрядки, это свойство известно как «кулоновская эффективность».

«Если вы зарядите 1000 ионов лития, сколько вы получите обратно после разрядки?» — сказал Цуй. «В идеале вы хотите 1000 из 1000 для 100-процентного кулоновского КПД.Чтобы быть коммерчески жизнеспособным, элемент батареи должен иметь кулоновский КПД не менее 99,9%. В нашем исследовании мы получили 99,52 процента в половинных ячейках и 99,98 процентов в полных ячейках; невероятная производительность ».

Безанодный аккумулятор

Для потенциального использования в бытовой электронике команда Стэнфордского университета также провела испытания электролита FDMB в безанодных литий-металлических ячейках — коммерчески доступных батареях с катодами, которые поставляют литий на анод.

«Идея состоит в том, чтобы использовать литий только на катодной стороне для снижения веса», — сказал со-ведущий автор исследования Хансен Ван, аспирант в области материаловедения и инженерии.«Безанодная батарея проработала 100 циклов, прежде чем ее емкость упала до 80 процентов — не так хорошо, как эквивалентная литий-ионная батарея, которая может выдерживать от 500 до 1000 циклов, но все же одна из самых эффективных безанодных ячеек».

«Эти результаты показывают многообещающие результаты для широкого диапазона устройств», — добавил Бао. «Легкие безанодные батареи станут привлекательным элементом для дронов и другой бытовой электроники».

Аккумулятор 500

Министерство энергетики США (DOE) финансирует большой исследовательский консорциум под названием Battery500, чтобы сделать литий-металлические батареи жизнеспособными, что позволит производителям автомобилей создавать более легкие электромобили, способные преодолевать гораздо большие расстояния между зарядками.Это исследование было частично поддержано грантом консорциума, в который входят Стэнфорд и SLAC.

За счет улучшения анодов, электролитов и других компонентов Battery500 стремится почти в три раза увеличить количество электроэнергии, которое может обеспечить литий-металлический аккумулятор, с примерно 180 ватт-часов на килограмм, когда программа стартовала в 2016 году, до 500 ватт-часов на килограмм. Более высокое отношение энергии к весу, или «удельная энергия», является ключом к решению опасения по поводу запаса хода, которое часто испытывают потенциальные покупатели электромобилей.

«Безанодная батарея в нашей лаборатории показала около 325 ватт-часов на килограмм удельной энергии, приличное число», — сказал Цуй. «Нашим следующим шагом могла бы стать совместная работа с другими исследователями Battery500 над созданием ячеек, которые приблизятся к цели консорциума — 500 ватт-часов на килограмм».

Испытание на воспламеняемость обычного карбонатного электролита (слева) и нового электролита FDMB (справа), разработанное
в Стэнфорде. Обычный карбонатный электролит воспламеняется сразу после контакта с пламенем, но электролит
FDMB может выдерживать прямое пламя в течение как минимум трех секунд.(Кредит Чжиао Ю)

Помимо более длительного срока службы и лучшей стабильности, электролит FDMB также гораздо менее воспламеняем, чем обычные электролиты, как исследователи продемонстрировали во встроенном видео.

«Наше исследование в основном обеспечивает принцип конструкции, который люди могут применять для создания более качественных электролитов», — добавил Бао. «Мы только что показали один пример, но есть много других возможностей».

Среди других соавторов Стэнфордского университета Цзянь Цинь , доцент кафедры химического машиностроения; докторанты Сянь Конг, Кеченг Ван, Вэньсяо Хуанг, Снехашис Чоудхури и Чибуезе Аманчукву; аспиранты Уильям Хуанг, Ючи Цао, Дэвид Маканич, Ю Чжэн и Саманта Хунг; и студенты Ютинг Ма и Эдер Ломели.Синьчан Ван из Университета Сямэнь также является соавтором. Чжэнань Бао и И Цуй — старшие научные сотрудники Стэнфордского Института энергетики прекурс . Цуй также является главным исследователем в Стэнфордском институте материаловедения и энергетики , совместной исследовательской программе SLAC / Стэнфорд.

Эта работа также была поддержана программой исследования материалов для аккумуляторов Департамента транспортных технологий Министерства энергетики США. Двое соавторов поддерживаются Программой стипендий для аспирантов Национального научного фонда и стипендиями Центра TomKat в области устойчивой энергетики в Стэнфорде.Средство, используемое в Стэнфорде, поддерживается Национальным научным фондом.

Startup изобретает революционный нетоксичный электролит для аккумуляторов, который дешевле «в 100 раз» — pv magazine USA

Это прорыв настолько простой, что австралийскому патентному ведомству потребовалось убедить его в том, что он считается изобретением.

28 июля 2021 г. Bella Peacock

Из журнала pv Australia

Около десяти лет назад профессор Томас Нанн осознал, что ключом к достижению нулевой углеродной экономики является не возобновляемая выработка электроэнергии, которая уже постепенно сокращается. , а скорее накопление энергии — выяснение того, как сделать эти чистые электроны управляемыми, чтобы их можно было вызывать по запросу.

Профессор Нанн сегодня возглавляет Школу математических и физических наук в Университете Ньюкасла, но стал химиком на своей родине, в Германии.

В апреле он вместе с двумя своими бывшими учениками, Фрейзером Хьюсоном и Роханом Бора, запустил стартап Allegro Energy. Стартап стремится коммерциализировать свой электролит для микроэмульсионных аккумуляторов, который, хотя по массе состоит в основном из воды, преодолел ограничения по напряжению, которые обычно препятствуют получению растворов на водной основе.

Электролит батареи

Электролит находится между анодами и катодами батареи, позволяя ионам проходить между двумя проводниками.В аккумуляторах электролиты обычно либо на водной основе, либо используют органический растворитель. Обе эти формы представляют свои собственные проблемы. Например, растворы на основе органических растворителей, как правило, обладают хорошей электрохимической стабильностью, но являются дорогостоящими и потенциально токсичными. С водными электролитами или водными электролитами проблема заключается в том, что раствор остается стабильным только до 1,23 вольт, после чего вода распадается на отдельные молекулы водорода и кислорода.

Итак, когда профессор Нанн начал уделять внимание хранению батарей, он столкнулся именно с этими проблемами, которые десятилетиями озадачивали исследователей.«В какой-то момент я просто подумал:« Почему бы не сделать и то, и другое? »- сказал профессор Нанн журналу pv Australia . Таким образом, почему бы не сделать электролит, содержащий как воду, так и компоненты растворителя в виде микроэмульсии. «Мы были совершенно потрясены тем, насколько хорошо это сработало».

Микроэмульсии

Конечно, микроэмульсии не так просты, как добавление жидкости для мытья посуды и масла в воду — это скорее сочетание молекул воды с гидрофобной жидкостью в сочетании с поверхностно-активным веществом, которое позволяет двум обычно репеллентным растворителям действовать. связь.В основном комбинация происходит на таком «микро» уровне, что ее невозможно разделить. «Он термодинамически стабилен, — сказал профессор Нанн. «Это делает их особенными, и поэтому мы можем использовать их в батарее».

Когда я спросил, почему эта концепция никогда не применялась к аккумулятору, профессор Нанн засмеялся: «Это действительно хороший вопрос!»

«На самом деле, когда мы впервые подали патент, патентообладатели вернулись к нам и сказали:« Ну, это слишком тривиально », и мы привели именно этот аргумент — почему тогда никто другой этого не сделал?» он помощь.«Я думаю, что об этом никто не подумал».

Суть открытия профессора Нанна и его соучредителей заключается в том, что если вы используете микроэмульсию в качестве электролита батареи, вы можете преодолеть неприятный водный барьер в 1,2 вольта. «Это своего рода секретный соус, — сказал профессор Нанн.

«Это очень необычно — обычно, когда вы проводите исследования, вы терпите неудачу в 99% случаев, но это сразу сработало», — добавил он. «Это открыло целый новый мир исследований».

(Подробнее.)

Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения pv magazine .

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected].

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Деревянный электролит для батарей нового поколения обеспечивает рекордную проводимость

В современных литиевых батареях обычно используется жидкий электролит для переноса ионов между двумя электродами, но ученые, ищущие твердые альтернативы, видят впереди некоторые интересные возможности.Среди них есть авторы нового исследования, которые использовали целлюлозу, полученную из дерева, в качестве основы для одного из этих твердых электролитов, который имеет толщину как бумага и может сгибаться и сгибаться, поглощая напряжение во время цикла батареи.

Одним из недостатков электролитов, используемых в сегодняшних литиевых батареях, является то, что они содержат летучие жидкости, которые несут риск возгорания при коротком замыкании устройства и могут способствовать образованию щупальцевидных наростов, называемых дендритами, которые снижают производительность. Между тем твердые электролиты могут быть изготовлены из негорючих материалов, что снижает склонность устройства к образованию дендритов и может открыть совершенно новые возможности в архитектуре батарей.

Одна из этих возможностей связана с анодом, одним из двух электродов, который в современных батареях сделан из смеси графита и меди. Некоторые ученые рассматривают твердые электролиты как ключевой шаг к тому, чтобы батареи работали с анодом, сделанным из чистого металлического лития, который мог бы помочь преодолеть узкое место в плотности энергии и позволить электромобилям и самолетам путешествовать намного дальше без зарядки.

Многие из твердых электролитов, разработанных к настоящему времени, были изготовлены из керамических материалов, которые очень эффективны в отношении проводимости ионов, но не так хорошо выдерживают нагрузки во время зарядки и разрядки из-за своей хрупкости.Ученые из Университета Брауна и Университета Мэриленда искали альтернативу этому и использовали нанофибриллы целлюлозы, обнаруженные в древесине, в качестве отправной точки.

Эти полимерные трубки из дерева были объединены с медью для образования твердого ионного проводника, имеющего проводимость, аналогичную керамической, и в 10-100 раз лучше, чем другие полимерные ионные проводники. По словам команды, это связано с тем, что добавление меди создает пространство между цепями полимера целлюлозы для образования «ионных супермагистралей», позволяя ионам лития перемещаться с рекордной эффективностью.

«Объединив медь с одномерными нанофибриллами целлюлозы, мы продемонстрировали, что обычно изолирующая целлюлоза обеспечивает более быстрый перенос ионов лития в полимерных цепях», — сказал автор исследования Лянбинг Ху. «Фактически, мы обнаружили, что этот ионный проводник обладает рекордно высокой ионной проводимостью среди всех твердых полимерных электролитов».

А поскольку этот материал тонкий и гибкий, ученые считают, что он лучше выдержит нагрузки при циклическом переключении батарей.Они также говорят, что он обладает электрохимической стабильностью для размещения литий-металлического анода и катодов высокого напряжения или может действовать как связующий материал, который покрывает сверхтолстые катоды в батареях высокой плотности.

«Ионы лития перемещаются в этом твердом органическом электролите с помощью механизмов, которые мы обычно обнаруживаем в неорганической керамике, обеспечивая рекордно высокую ионную проводимость», — говорит автор исследования Юэ Ци. «Использование материалов, которые предоставляет природа, снизит общее воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду.”

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник: Университет Брауна

Новый электролит аккумуляторной батареи — это все, что он взломал до

На снимках рентгеновской томографии, сделанных в Брукхейвенской национальной лаборатории, видно растрескивание частицы на одном электроде аккумуляторной батареи, в которой использовался обычный электролит (слева). Исследователи обнаружили, что новый электролит предотвратил большую часть этого растрескивания (справа). Изображение предоставлено исследователями.Литий-ионные аккумуляторы

сделали возможным создание легких электронных устройств, портативность которых мы сейчас считаем само собой разумеющейся, а также быстрое распространение электромобилей. Но исследователи во всем мире продолжают раздвигать границы для достижения все большей плотности энергии — количества энергии, которое может храниться в данной массе материала, — чтобы улучшить производительность существующих устройств и потенциально открыть новые приложения, такие как как дроны дальнего действия и роботы.

Одним из многообещающих подходов является замена обычного графитового катода металлическим сплавом, так как это обеспечивает более высокое зарядное напряжение.Однако этим усилиям препятствуют различные нежелательные химические реакции, которые происходят с электролитом, разделяющим электроды. Теперь группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) и других организаций нашла новый электролит, который преодолевает эти проблемы и может позволить значительно увеличить удельную мощность батарей следующего поколения без ущерба для срока службы.

Об исследовании сообщается в статье Nature Energy профессоров Массачусетского технологического института Цзюй Ли, Ян Шао-Хорн и Иеремии Джонсона, постдока Вэйцзян Сюэ и 19 других сотрудников Массачусетского технологического института, двух национальных лабораторий и других организаций.Исследователи говорят, что их открытие может позволить литий-ионным батареям, которые теперь обычно могут хранить около 260 ватт-часов на килограмм, хранить около 420 ватт-часов на килограмм. Это приведет к увеличению пробега электромобилей и более длительным изменениям портативных устройств.

Основное сырье для этого электролита недорогое (хотя одно из промежуточных соединений по-прежнему является дорогостоящим из-за ограниченного использования), а процесс его получения прост.Таким образом, этот прогресс может быть реализован относительно быстро, говорят исследователи.

Электролит сам по себе не нов, объясняет Джонсон, профессор химии, поскольку он был разработан несколько лет назад некоторыми членами исследовательской группы для другого применения. Это было частью усилий по разработке литий-воздушных батарей, которые рассматриваются как окончательное долгосрочное решение для максимального увеличения удельной энергии батарей. Но есть еще много препятствий, стоящих перед разработкой таких аккумуляторов, до которой, возможно, еще потребуются годы.Между тем, применение того же электролита к литий-ионным батареям с металлическими электродами оказывается тем, чего можно добиться гораздо быстрее.

«По-прежнему нет ничего, что позволяло бы создать хорошую перезаряжаемую литий-воздушную батарею», — говорит Джонсон. Однако «мы разработали эти органические молекулы, которые, как мы надеялись, могут обеспечить стабильность по сравнению с существующими жидкими электролитами, которые используются». Они разработали три различных состава на основе сульфонамида, которые, как они обнаружили, достаточно устойчивы к окислению и другим эффектам разложения.Затем, работая с группой Ли, постдок Сюэ решил попробовать этот материал с более стандартными катодами.

Тип аккумуляторного электрода, который они использовали с этим электролитом, оксид никеля, содержащий некоторое количество кобальта и марганца, «является рабочей лошадкой в ​​современной индустрии электромобилей», — говорит Ли, профессор ядерной науки и техники, материаловедения и инженерии.

Поскольку материал электрода анизотропно расширяется и сжимается при заряде и разряде, это может привести к растрескиванию и ухудшению рабочих характеристик при использовании с обычными электролитами.Но в экспериментах, проведенных в сотрудничестве с Брукхейвенской национальной лабораторией, исследователи обнаружили, что использование нового электролита резко снизило эти деградации коррозионного растрескивания под напряжением.

Стандартный жидкий электролит растворяет атомы металла в сплаве, что приводит к потере массы и растрескиванию. Напротив, новый электролит чрезвычайно устойчив к такому растворению. Глядя на данные испытаний в Брукхейвене, Ли говорит, что «было шоком увидеть, что если вы просто замените электролит, то все эти трещины исчезнут».Они обнаружили, что морфология материала электролита намного более надежна, а переходные металлы «просто не обладают такой высокой растворимостью» в этих новых электролитах.

Это была удивительная комбинация, говорит он, потому что этот материал по-прежнему легко пропускает ионы лития — важный механизм, с помощью которого батареи заряжаются и разряжаются — при этом блокируя проникновение других катионов, известных как переходные металлы. Накопление нежелательных соединений на поверхности электрода после многих циклов зарядки-разрядки уменьшилось более чем в десять раз по сравнению со стандартным электролитом.

«Электролит химически устойчив к окислению высокоэнергетических материалов, богатых никелем, предотвращая разрушение частиц и стабилизируя положительный электрод во время цикла», — объясняет Шао-Хорн, профессор машиностроения, материаловедения и инженерии. «Электролит также обеспечивает стабильную и обратимую очистку и покрытие металлического лития, что является важным шагом на пути создания перезаряжаемых литий-металлических батарей с энергией, вдвое превышающей энергию современных литий-ионных батарей.Это открытие будет способствовать дальнейшему поиску электролитов и разработке жидких электролитов для литий-металлических батарей, способных конкурировать с батареями с твердотельными электролитами ».

Следующим шагом будет масштабирование производства, чтобы сделать его доступным. «Мы делаем это за одну очень простую реакцию из легко доступных коммерческих исходных материалов», — говорит Джонсон. Прямо сейчас, добавляет он, соединение-предшественник, используемое для синтеза электролита, дорого, но «я думаю, что если мы сможем показать миру, что это отличный электролит для бытовой электроники, мотивация к дальнейшему увеличению масштабов производства поможет снизить цену». .”

Поскольку это, по сути, «прямая» замена существующего электролита и не требует перепроектирования всей аккумуляторной системы, ее можно было бы быстро внедрить и ввести в продажу в течение пары лет. «Нет никаких дорогих элементов, это только углерод и фтор. Так что это не ограничено ресурсами, это просто процесс, — говорит Ли.

Этот рассказ адаптирован из материала MIT с редакционными изменениями, внесенными Materials Today. Взгляды, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Elsevier.Ссылка на первоисточник.

Стратегия разработки электролита для изготовления двухвалентных металлических батарей

Аккумуляторные электролиты, в которых используются хелатирующие агенты на основе амина, сольватирующие двухвалентные катионы, продемонстрировали стабильное и очень обратимое нанесение покрытия / удаление металлического Mg, как показано на изображении с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) циклического анода Mg, показанного слева вместе с типичной сольватной оболочкой Mg2 +. катион. Тот же самый электролит показал обратимую интеркаляцию / деинтеркаляцию в высоковольтные катоды из оксида металла, такие как Mg0.15MnO2 (показано справа). Батареи, состоящие из металлического магния, соединенного с катодом Mg0.15MnO2, достигли плотности энергии 420 Вт · ч · кг-1 на уровне электрода. Предоставлено: Нина Бородина, Сингюк Хоу, Сяо Цзи.

Группа исследователей, работающих в Университете Мэриленда, разработала стратегию проектирования электролита для изготовления двухвалентных металлических батарей. В своей статье, опубликованной в журнале Science , группа описывает решение проблем, связанных с двухвалентными перезаряжаемыми металлическими батареями, и стратегию, которую они разработали для их решения.Пэнцзян Цзо и Гепин Инь из Харбинского технологического института обрисовывают в общих чертах проблемы, связанные с разработкой батарей из двухвалентного металла, и описывают работу, проделанную командой из Мэриленда, в статье, опубликованной в том же номере журнала.

Атомы двухвалентных металлов могут соединяться с двойными атомами водорода. Некоторые из наиболее известных — это кальций и магний — два металла, которых гораздо больше, и к ним легче получить доступ, чем литий, который обычно используется в батареях.Поэтому исследователи искали способ использовать их в аккумуляторных батареях. Низкое рабочее напряжение и меньшая, чем желаемая, циклическая характеристика являются препятствиями из-за отсутствия электролита, который не образует слоев на аноде. Также были проблемы с миграцией металла в катод. В этом новом усилии исследователи разработали стратегию дизайна, которая преодолевает эти проблемы для магния.

Стратегия заключалась в использовании универсальной конструкции электролита, в которой хелатирующие агенты взаимодействуют с катионами, что улучшило обратимость батареи и ее кинетику переноса заряда.Исследователи отметили, что граница раздела растворителя магния в целом стабильна по сравнению с литием. Это побудило их искать и находить группу хелатирующих агентов метоксиэтиламина, которые имеют тенденцию способствовать переносу заряда без побочных реакций, поскольку лиганды прикрепляются к атомам металла в нескольких местах. При тестировании батареи, в которых использовались хеланты, были способны к стабильному, обратимому циклическому циклу как RCB, так и RMB ячеек, а также имели как высокую плотность, так и высокую эффективность. Исследователи предполагают, что их работа обеспечивает стратегию разработки для использования двухвалентных металлов для создания работоспособных перезаряжаемых батарей.

Ученые разработали новую литий-металлическую батарею с высокой плотностью энергии

Дополнительная информация:
Сингюк Хоу и др., Батареи из двухвалентных металлов с возможностью реорганизации сольватной оболочки с быстрой кинетикой межфазного переноса заряда, Science (2021).DOI: 10.1126 / science.abg3954. www.science.org/doi/10.1126/science.abg3954

Pengjian Zuo et al., Хелатные электролиты для ионов двухвалентных металлов, Science (2021). DOI: 10.1126 / science.abi6643. www.science.org/doi/10.1126/science.abi6643

© 2021 Сеть Science X

Ссылка :
Стратегия разработки электролита для изготовления двухвалентных металлических батарей (2021 г., 8 октября)
получено 10 декабря 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2021-10-electrolyte-strategy-divalent-metal -atteries.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Поддержание уровня электролита в батарее

Поддержание уровня электролита в батарееss

Применение и технология аккумуляторов

При нормальной работе вода теряется из
свинцово-кислотный аккумулятор залитый в результате испарения и
электролиз на водород и кислород, которые уходят в
Атмосфера.Один Фарадей перезарядки приведет к убыткам.
примерно 18 г воды. Испарение — относительно небольшой
часть потерь, за исключением очень жаркого и сухого климата. С
полностью заряженный аккумулятор, электролиз потребляет воду со скоростью
0,336 см на перезарядку в ампер-часах. Аккумулятор на 5000 Ач
перезарядка 10% может, таким образом, привести к потере 16,8 см, или около 0,3%,
его вода каждый цикл. Важно, чтобы электролит
поддерживаться на должном уровне в батарее.В
электролит не только служит ионным проводником, но и
основной фактор передачи тепла от пластин. Если
электролит ниже уровня пластины, затем область
пластина не является электрохимически эффективной; это вызывает
концентрация тепла в других частях батареи.
Периодическая проверка расхода воды также может служить
грубая проверка эффективности зарядки и может предупредить, когда
требуется регулировка зарядного устройства.

Поскольку замена воды может быть серьезной
стоимость обслуживания, потери воды можно уменьшить, контролируя
количество перезарядки и за счет использования водорода и кислорода
рекомбинирование устройств в каждой ячейке, где это возможно. Добавление
воду лучше всего выполнять после подзарядки и до
уравнительный заряд. Вода добавляется в конце заряда
чтобы достичь линии высокого уровня.Газообразование во время перезарядки будет
равномерно перемешайте воду с кислотой. В морозную погоду,
воду нельзя добавлять без перемешивания, так как она может замерзнуть
до того, как произойдет газообразование. Добавляйте только дистиллированную воду.
к батареям. Хотя деминерализованная или водопроводная вода может быть
одобрено для некоторых аккумуляторов, низкая стоимость дистиллированной воды
делает его лучшим выбором. Устройства автоматического полива и
проверка надежности может снизить затраты на техническое обслуживание
дальше.Следует избегать переполнения, поскольку в результате
перелив кислотного электролита вызовет коррозию поддона,
пути заземления и потеря емкости ячеек.