Вес акб 190 с электролитом: Сколько весит аккумулятор. Разберем автомобильные варианты от 55, 60 до 190 Ам*ч.

alexxlab | 27.03.2023 | 0 | Разное

Содержание

Вес аккумулятора 60 ач с элекролитом. Сколько весит автомобильный аккумулятор

Содержание

Из чего складывается вес аккумулятора
Оболочка
Свинец
Электролит
Размеры автомобильных аккумуляторов
Европейский типоразмер
Азиатский типоразмер
Американский типоразмер
Факторы, влияющие на вес АКБ
Сравнение массы заряжаемого и сухозаряженного источника
Масса АКБ в зависимости от типа
Где находится информация о весе
Таблица массы аккумуляторов в зависимости от мощности
60 а/ч
Таблица с электролитом и без
Сколько весит аккумулятор 190 ач

Из чего складывается вес аккумулятора

Стандартный аккумулятор стартерного типа представляет собой конструкцию, состоящую из пластикового моноблока, в котором располагаются свинцовые пластины и электролит.

Его масса складывается из нескольких составляющих:

пластикового корпуса;
объема электролита;
количества свинцового компонента, на который приходится около 60-70% веса батареи.

Вес корпуса АКБ в большинстве случаев составляет около 0,5 кг. Объем свинца в нем — в пределах 12-13 кг в зависимости от емкости и марки. Кроме того, в его конструкцию входит электролит, состоящий из серной кислоты и дистиллированной воды. Главные составляющие любого автомобильного аккумулятора.

Оболочка

Аккумуляторный моноблок, или оболочка, — это корпус из полипропилена или эбонита, который служит резервуаром для электролитического раствора. Внутри он разделен на несколько ячеек:

3 — у АКБ с напряжением 6 В;
6 — у батарей, имеющих напряжение 12 В.

В ячейках располагаются положительные и отрицательные электроды, имеющие форму свинцовых решеток, погруженных в электролит и разделенных между собой сепараторами, предохраняющими их от соприкосновения друг с другом и возникновения короткого замыкания.

Сверху корпус аккумулятора накрывается крышкой, приваренной к его основанию, предназначенной для его защиты от механических повреждений. Такая крышка часто снабжается специальными приспособлениями для отвода газов.

Свинец

Стартерные аккумуляторные батареи изготавливаются по различным технологиям, но наиболее распространенными являются АКБ свинцово-кислотного типа. Одним из их основных компонентов является свинец и сплавы на его основе. Этот металл подлежит вторичной переработке и применяется для изготовления пластин аккумуляторов.

Электролит

Электролитический раствор, заполняющий корпус аккумуляторной батареи, — это раствор серной кислоты, разбавленной дистиллированной водой в установленных пропорциях. В зависимости от степени ее заряженности плотность электролита может изменяться. В полностью заряженном аккумуляторе этот показатель находится в пределах 1,127-1,300 г/см³. В процессе разрядки происходит электрохимическая реакция, приводящая к расходованию серной кислоты и снижению плотности.

Плотность электролита замеряют при помощи ареометра в каждой банке батареи. Оптимально такую проверку проводить через каждые 15-20 тыс. км пробега авто.

Размеры автомобильных аккумуляторов

В отличие от веса размер автомобильного аккумулятора должен обязательно быть габаритные размеры при его покупке. Размеры аккумулятора не существуют сами по себе и не берутся производителями с потолка. Во многом они определяются основными параметрами, характеризующими работу АКБ: ёмкостью и пусковым током. Чем эти показатели больше, тем больше требуется электродов и объем активной массы. Соответственно, увеличивается размер корпуса батареи. Наверняка все обращали внимание, что аккумуляторные батареи для грузовых автомобилей с большими значениями ёмкости имеют более крупные размеры, чем у легковых. Именно потому, что они содержат больше пластин в своём составе.

Самый простой вариант при покупке АКБ выбрать с такими же размерами и показателями, как и прежний аккумулятор. Но чтобы вы ориентировались, рассмотрим основные типоразмеры батарей на современном рынке.

Европейский типоразмер

Размеры аккумуляторов европейского стандарта подходят для использования на автомобилях европейского и отечественного производства. По внешнему виду их сразу можно отличить по выводам, утопленных в крышке аккумулятора.

Азиатский типоразмер

Размеры и внешний вид аккумулятора азиатского заметно отличаются от европейских. Выводы аккумулятора находятся вровень с плоскостью крышки, а сам корпус имеет большую высоту и меньшую длину. Обратите внимание, что на большинстве автомобилей азиатских производителей стоят именно такие АКБ. Кроме различий в размерах, эти аккумуляторы по-другому закрепляются в подкапотном пространстве. У европейского типа крепление осуществляется за выступ внизу корпуса аккумулятора, а АКБ азиатского типа прижимается планкой сверху при помощи винтовых зажимов. Поэтому нужно покупать АКБ с размерами и типом, аналогичными старому. Иначе возникнут проблемы с установкой.

Американский типоразмер

Североамериканский аккумулятор близок по своим размерам к европейскому типу, но имеет другие размеры. Они расположены сбоку на длинной стороне аккумулятора. Выводы имеют внутреннюю резьбу и клеммы к ним крепятся при помощи болтов. Такая конструкция используется на автомобилях, которые поставляются на североамериканский рынок. В России аккумуляторы этого типа распространены мало.

Ниже вы можете посмотреть таблицу, где собраны вы аккумуляторов с различной ёмкостью. Возможно, она поможет вам сориентироваться при выборе АКБ.

Факторы, влияющие на вес АКБ

Масса автомобильной АКБ зависит от разных показателей. Больше всего влияет на эту характеристику ёмкость. Производительным моделям требуется большее число пластин, поэтому активная масса оборудования тоже растёт.

Влияет на вес и производитель автомобильного аккумулятора. У ряда зарубежных фирм значение показателя может отличаться от усреднённых табличных данных. Хотя таблицы с информацией о весе АКБ всё равно нужны – их точность получается достаточно высокой.

Примерную массу аккумуляторной батареи можно узнать по типу автомобиля. Для грузового транспорта и автобусов это значение находится в пределах 20–70 кг. На легковых авто и микроавтобусах обычно устанавливают батареи весом 12-20 кг. Машины премиум-класса, спортивные автомобили и внедорожники с двигателями объёмом больше 3,5 л комплектуются аккумуляторами ёмкостью до 120 А·ч, масса которых превышает 30 кг.

Сравнение массы заряжаемого и сухозаряженного источника

Сухозаряженными называют аккумуляторные батареи с отформованными на предприятии-изготовителе пластинами. После сборки такая батарея заряжается и герметично запечатывается, чтобы внутрь не попали воздух и влага. Преимуществом такого метода считается длительный эксплуатационный срок и простую транспортировку. АКБ без электролита можно хранить до 5 лет. А перевозить её допускается в любом положении.

Для определения массы источника, заполненного электролитом, требуется знать, как распределяется масса между разными частями:

Пластик. Занимает не самую большую часть АКБ и немного весит. Средняя доля пластиковых комплектующих (перегородок, перемычек, деталей корпуса) не превышает 5-7% от веса. Из-за этого пластик практически не учитывается при взвешивании аккумуляторной батареи в пункте приёма металлолома, куда рекомендуется отнести отработанный источник. Выбрасывать отработанные батареи не рекомендуется из-за высокой опасности их компонентов для окружающей среды.
Электролитическая жидкость. Её уровень можно определить по шкале из двух отметок (Min и Max), указанной на некоторых моделях батарей. Масса такого раствора серной кислоты в дистиллированной воде может достигать, в зависимости от заполнения аккумулятора, до 20% от веса заряженного источника. При взвешивании в пункте приёма батарея обычно остаётся заполненной электролитом, сливать который небезопасно.
Свинец и его соединения. Самая тяжёлая и ценная часть устройства. Доля свинцовых пластин в общей массе аккумулятора может достигать 73-79% от общего веса.

С учётом этой информации можно предположить, что у сухозаряженной батареи вес пластика будет в 11-15 раз меньше, чем у самого устройства. Масса электролита, который добавляют в АКБ при установке на автомобиль, примерно равна 1/4 от общего веса. Эти значения можно сравнить с реальными цифрами. У аккумулятора 6 СТ-55, на корпусе которого указано 11 кг, пластиковая часть весит около 0,8 кг, а электролит (при максимальном уровне заполнения) – 2,5 кг. Общий вес устройства – 14,3 кг, доля пластика – 5,6%, свинца – 77%, жидкости – 17,4%.

Масса АКБ в зависимости от типа

Рассчитать примерную массу электролита, пластиковых перемычек и свинцовых деталей получится только для самого популярного вида аккумуляторов – кислотно-свинцового. Определение тех же показателей у щелочных аккумуляторных батарей представляет собой более сложную задачу. Точные значения можно узнать только из технической документации.

С другой стороны, щелочные АКБ практически не применяются на автомобилях. Хотя у них есть немало преимуществ – минимальный процент саморазряда и испарения электролитической жидкости, высокое значение пускового тока. Причинами для отказа от таких источников являются их высокая цена и большие размеры.

Вес аккумулятора не является параметром, непосредственно определяющим потребительские качества свинцово-кислотного аккумулятора, поэтому не все производители указывают его на шильдике или в сопроводительной документации на АКБ. Но некоторые все же упоминают и эту характеристику – надо поискать ее среди остальных данных.

По выбору производителя, вес может быть указан для «сухого» аккумулятора (не заправленного электролитом), а может сообщаться для полностью снаряженного – с залитым раствором серной кислоты. Стандарты это не регламентируют.
Вес батареи может быть указан на шильдике.

Если производителем весовые характеристики не предоставлены, взвешивать источник питания придется самостоятельно. Существует и другой способ – определить массу по таблицам. Это бывает необходимо для проверки соответствия заявленных характеристик реальным — недобросовестные производители могут декларировать завышенные параметры, но законы физики не обмануть. Весовые параметры должны коррелировать с электрическими. Современные технологии пока не позволяют создавать емкие и мощные батареи с небольшим весом. А значит, чем выше энергетические характеристики АКБ, тем она должна быть тяжелее.

Таблица массы аккумуляторов в зависимости от мощности

В таблице приведен средний вес (точное значение определяется конструкцией аккумулятора) стартерных автомобильных батарей в зависимости от емкости в ампер*часах. Для каждого значения приведены две цифры – «сухой» вес (без жидкого реагента) и вес АКБ с электролитом. Небольшие колебания плотности раствора серной кислоты в воде в зависимости от уровня заряда никакого влияния не имеют – излишек при разряде уходит в сульфат свинца (закон сохранения массы действует неукоснительно). При испарении воды из электролита происходит увеличение плотности жидкости, но уменьшается объем реагента. На общем фоне эти колебания составляют доли процентов, поэтому на практике вряд ли понадобится их учитывать.

Мощность (Ач)	Масса без электролита (кг)	Масса заправленной (кг)
35	8.7	10.2
40	8.8	10.6
42	9.1	10.7
45	9.9	12.1
50	11.2	12.9
55	12.1	14.6
60	13.2	15.4
62	13.7	15.6
65	14.1	16.7
66	14.3	16.9
70	14.8	18.2
75	15.5	19.0
77	16.2	19.1
90	20.5	23.1
95	20.7	23.5
100	21.8	24.4
110	25. 6	25.9
135	33.6	37.5
190	47.9	49.1
225	51.2	61.8

Во многом конечный вес зависит от изготовителя. В России популярны батареи 12 Вольт следующих компаний:

Varta. Это источники питания для автомобилей с большим потреблением электроэнергии. Весят они в районе 15 кг;
Kraft. Необслуживаемые батареи немецкого производителя, которые весят 15.6 кг;
Topla. Их вес – 16 кг;
Exide Premium. Производит свинцово-кислотные АКБ, масса которых достигает 14.7 кг;
Baren (включая серию Profi). Источники питания австрийского производителя, характерные повышенной мощностью. Весят 17 кг;
Bosch. Средняя масса – 15 кг.

Также не стоит забывать, что помимо обычных автомобилей есть гибридные модели и электромобили, которые питаются от тяговых аккумуляторов. Они в 2 – 3 раза тяжелее обычных стартовых источников питания.

Встречаются и гелевые АКБ – подвид свинцово-кислотных необслуживаемых батарей. В них вместо электролита используется гель, созданный при помощи силиконового наполнителя. Масса гелевого источника питания обычно указывается на корпусе.

Знание веса батареи поможет решить и обратную задачу – рассчитать массу аккумулятора по известной емкости. Это может пригодиться при планировании перевозок партии батарей или при складировании АКБ на стеллажах. Также важен вес источника автономного питания в вопросах охраны труда – именно он определяет, можно ли снимать и переносить батареи в одиночку или вдвоем, надо ли применять специальные приспособления и т.п.

60 а/ч

Еще одна распространенная разновидность стартерных АКБ, которые устанавливаются на автомобили с объемом двигателя 1,6-2 л. С увеличением емкости их вес увеличивается примерно на 10% и составляет от 17 до 18 кг. Средние габаритные размеры: 242×175×190 мм

Таблица с электролитом и без

Узнать массу аккумулятора можно по маркировке на корпусе. Но в большинстве случаев там указывается, сколько он весит в «сухом» состоянии, без учета электролита. Разница между этими двумя состояниями может составлять до 20%.

Для точного определения веса АКБ с электролитическим раствором и без него можно воспользоваться справочной таблицей:

Емкость АКБ	Средний вес с электролитом	Средний вес без электролита
35 Ah	10,2	8,7
40 Ah	10,6	8,8
45 Ah	12,1	9,9
50 Ah	12,9	11,2
55 Ah	14,6	12,1
60 Ah	15,4	13,2
65 Ah	16,7	14,1
66 Ah	16,9	14,3
70 Ah	18,2	14,8
75 Ah	19,0	15,5
77 Ah	19,1	16,2
90 Ah	23,1	20,5
95 Ah	23,5	20,7
100 Ah	24,4	21,8
110 Ah	25,9	25,6
135 Ah	37,5	33,6
190 Ah	49,1	47,9
225 Ah	61,8	51,2

Сколько весит аккумулятор 190 ач

Пластины мощного аккумулятора изготавливаются из свинца, который имеет большой удельный вес. Этот факт не может не отражаться на массе изделия. В качестве электролита в таких изделиях применяются слабый раствор серной кислоты, но эта жидкость также тяжелее воды. Пластик является самым «безобидным» в этом смысле материалом, но учитывая относительно большие габариты изделия, корпус изделия добавляет в общую копилку несколько килограммов.

Полностью заправленный автомобильный аккумулятор, ёмкость которого равна 190 ah будет весить не менее 47 кг, поэтому изделие оснащается удобными ручками для переноски.

Источники

https://3batareiki.ru/akkumulyatory/avtomobilnye-akkumulyatory/skolko-vesit-akkumulyator
https://akbinfo.ru/ustrojstvo/skolko-vesit-avtomobilnyj-akkumuljator-i-ego-razmery.html
https://BatteryZone.ru/accumulator/ves-avtomobilnogo-akkumuljatora-srednij-ves-i-zavisimost-ot-emkosti
https://Zapitka.ru/akkumulyatory/skolko-vesit
https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/avtomobilnye/190-ach.html

Как вам статья?

на 190, 60, 55, 75Ач легковых и грузовых машин

Содержание

Какие аккумуляторы самые тяжелые
Соотношение веса составляющих АКБ
Где находится информация о весе
Таблица массы аккумуляторов в зависимости от мощности

При покупке аккумуляторной батареи пользователи обращают внимание лишь на энергетические характеристики аккумулятора, а также на расположение выводов. В этом есть резон, но дополнительное знание, сколько весит автомобильный аккумулятор, и небольшой опыт помогут сделать оптимальный выбор.

Какие аккумуляторы самые тяжелые

Вес аккумулятора зависит от материалов, из которых он изготовлен. Так, одними из самых тяжелых являются свинцово-кислотные аккумуляторы, ведь плотность чистого свинца составляет 11,37 г/см³. Из относительно распространенных материалов тяжелее свинца являются вольфрам, золото, платина, ртуть, тантал. Часть активной массы составляет оксид свинца PbO₂, его удельный вес чуть ниже (9,4 г/см³), но он составляет относительно небольшую долю по объему.

Плотность других материалов, применяемых для создания аккумуляторов:

никель – 8,9 г/см³;
кадмий – 8,64 г/см³;
литий – 0,53 г/см³ (почти вдвое легче воды!)

Конечно, в аккумуляторах металлы в чистом виде не применяются. Они используются в виде соединений или с легирующими добавками. Но все равно, общее представление об относительных весах батарей, изготовленных по разным технологиям, можно получить исходя из свойств этих материалов.

Почему для автомобилей применяются, в основном, свинцово-кислотные АКБ, несмотря на их большую массу? Основных причин две:

Батареи на основе свинца больше всего приспособлены для работы в составе бортсети автомобиля (большие пусковые токи, широкий диапазон температур, относительно низкая чувствительность к перезарядам и глубоким разрядам и т.п.) и имеют относительно низкую стоимость.
Выигрыш нескольких килограмм некритичен как для легковых, так и для грузовых автомобилей — тяга двигателя имеет запас, для которого такой небольшой излишек массы практически незаметен, и преимущества свинцовой АКБ перевешивают (и в буквальном смысле тоже).

«Камаз» — участник ралли.

Там, где масса имеет важное значение, обычно применяются литий-ионные аккумуляторы (с учетом прочих достоинств, присущим батареям этого типа). Например, в смартфонах, ноутбуках и других переносных устройствах.

Весовые показатели также зависят от электрических, вернее, определяют их. Емкость батареи, ее токоотдача и другие энергетические показатели зависят, при прочих равных условиях, от площади, на которой происходят электрохимические реакции, а эта площадь зависит от размера пластин.

Свинцовые пластины аккумулятора.

Чем больше пластины, тем они больше весят. И тем больше надо электролита, плотность которого, кстати, побольше, чем у воды. А еще аккумулятору нужен прочный пластиковый корпус, способный выдержать вес веществ, участвующих в реакции.

Удельный вес кислотного электролита составляет 1,27..1,28 г/см3

Современные аккумуляторы также производят по технологиям AGM, EFB и GEL. У батарей AGM электролита немного меньше, зато сепараторы изготовлены из стекловолокна, которое имеет плотность примерно 2,4..2,6 г/см³, то есть, примерно в два раза больше, чем у жидкого реагента. Поэтому такие АКБ еще тяжелее. Также немного больший вес имеют и аккумуляторы EFB (за счет пакетов из того же стекловолокна), а гелевые АКБ заметно тяжелее за счет большей плотности загущенного электролита.

Соотношение веса составляющих АКБ

Несмотря на то, что пластины и электролит занимают по объему сравнимое пространство, наибольшая часть веса аккумулятора приходится на свинец. Это объясняется разницей плотностей – удельный вес свинца примерно в 10 раз выше, чем у раствора серной кислоты в воде. Пластины, перемычки и клеммы в общей сложности составляют около 80% массы аккумулятора. Электролит обычно занимает 17..19% (до 20%) общего веса.

Корпус изготавливается из прочного, но относительно легкого пластика. На его долю приходится 1..3% от общей массы АКБ. Зная эти цифры, можно вычислить вес полного аккумулятора, взвесив сухой, или наоборот – сколько будет весить батарея после полного слива электролита.

Устройство АКБ и ее компоненты, влияющие на весовые характеристики.

Вес аккумулятора не является параметром, непосредственно определяющим потребительские качества свинцово-кислотного аккумулятора, поэтому не все производители указывают его на шильдике или в сопроводительной документации на АКБ. Но некоторые все же упоминают и эту характеристику – надо поискать ее среди остальных данных.

Вес батареи может быть указан на шильдике.

Таблица массы аккумуляторов в зависимости от мощности

Заявленная емкость, А*ч	«Сухая» масса, кг	Масса полностью заправленной батареи, кг
55	12,2	14,5
60	13,3	15,35
62	13,6	15,7
65	14,25	16,8
70	14,9	18,1
75	15,4	19,1
90	20,45	23,2
100	21,7	24,5
132	33,5	37,6
190	47,8	49,2
225	51,1	61,9

АКБ емкостью 220 А*ч весит более 50 кг.

Хотя весовые параметры и не являются характеристиками первой важности, все же знание их может оказаться полезным. Вопрос лишь в правильном использовании полученных данных.

Аккумуляторный электролит нового поколения — это все, на что он способен

Главная » Энергия » Новости » Новый аккумуляторный электролит — это все, чем он является

6 апреля 2021 г.

Снимки рентгеновской томографии, сделанные в Брукхейвенской национальной лаборатории, показывают растрескивание частицы в одном электроде элемента батареи, в котором использовался обычный электролит (слева).

Исследователи обнаружили, что новый электролит предотвратил большую часть этого растрескивания (справа). Изображение предоставлено исследователями.

Литий-ионные батареи сделали возможными легкие электронные устройства, мобильность которых мы теперь считаем само собой разумеющимся, а также быстрое распространение электромобилей. Но исследователи во всем мире продолжают раздвигать границы для достижения еще большей плотности энергии — количества энергии, которое может быть сохранено в заданной массе материала — для улучшения производительности существующих устройств и потенциального открытия новых приложений, таких как как дальнобойные дроны и роботы.

Одним из многообещающих подходов является замена обычного графитового катода металлическим сплавом, поскольку это обеспечивает более высокое зарядное напряжение. Однако этим усилиям препятствует множество нежелательных химических реакций, происходящих с электролитом, разделяющим электроды. Теперь группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) и других стран нашла новый электролит, который решает эти проблемы и может позволить значительно увеличить удельную мощность аккумуляторов следующего поколения без ущерба для срока службы.

Об исследовании сообщается в статье Nature Energy профессоров Массачусетского технологического института Джу Ли, Ян Шао-Хорна и Джереми Джонсона, постдока Вейцзяна 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 сейчас 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 дорого, поскольку используется ограниченно), а процесс его изготовления прост. Таким образом, это продвижение может быть реализовано 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 максимизации плотности энергии батареи. Но есть много препятствий, с которыми все еще сталкивается разработка таких батарей, до которых могут пройти еще годы. Между тем применение того же электролита в литий-ионных батареях с металлическими электродами оказывается гораздо более быстрым.

«На самом деле все еще нет ничего, что позволяло бы использовать хорошую перезаряжаемую литий-воздушную батарею», — говорит Джонсон. Однако «мы разработали эти органические молекулы, которые, как мы надеялись, могут обеспечить стабильность по сравнению с существующими используемыми жидкими электролитами». Они разработали три различных состава на основе сульфаниламидов, которые, как они обнаружили, были весьма устойчивы к окислению и другим эффектам разложения. Затем, работая с группой Ли, постдоктор Сюэ решил вместо этого 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 современной индустрии электромобилей», — говорит Ли, профессор ядерной науки и инженерии, а также материаловедения и инженерии. .

Поскольку материал электрода анизотропно расширяется и сжимается при зарядке и разрядке, это может привести к растрескиванию и снижению производительности при использовании обычных электролитов. Но в экспериментах, проведенных в сотрудничестве с Брукхейвенской национальной лабораторией, исследователи обнаружили, что использование нового электролита резко снижает эти разрушения, связанные с коррозионным растрескиванием под напряжением.

Стандартный жидкий электролит имеет тенденцию растворять атомы металла в сплаве, вызывая его потерю массы и растрескивание. Напротив, новый электролит чрезвычайно устойчив к такому растворению. Глядя на данные испытаний в Брукхейвене, говорит Ли, было «шокировано увидеть, что если вы просто замените электролит, все эти трещины исчезнут». Они обнаружили, что морфология материала электролита намного более надежна, а переходные металлы «просто не обладают такой большой растворимостью» в этих новых электролитах.

Это было удивительное сочетание, говорит он, потому что материал по-прежнему легко пропускает ионы лития — важный механизм, с помощью которого аккумуляторы заряжаются и разряжаются, — и блокирует 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 с высоким содержанием никеля, предотвращает разрушение частиц и стабилизирует положительный электрод во время циклирования», — объясняет Шао-Хорн, профессор машиностроения, материаловедения и инженерии. «Электролит также обеспечивает стабильную и обратимую зачистку и покрытие металлического лития, что является важным шагом на пути к созданию перезаряжаемых литий-металлических батарей с энергией, в два раза превышающей энергию современных литий-ионных батарей. Это открытие станет катализатором дальнейшего поиска электролитов и разработки жидких электролитов для литий-металлических аккумуляторов, конкурирующих с твердотельными электролитами».

Следующим шагом будет масштабирование производства, чтобы сделать его доступным. «Мы делаем это с помощью одной очень простой реакции из легко доступных коммерческих исходных материалов», — говорит Джонсон. Сейчас, добавляет он, прекурсорное соединение, используемое для синтеза электролита, стоит дорого, но «я думаю, что если мы сможем показать миру, что это отличный электролит для бытовой электроники, мотивация для дальнейшего расширения поможет снизить цену. ».

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

Эта история адаптирована из материалов Массачусетского технологического института с редакционными изменениями, внесенными Materials Today. Взгляды, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Elsevier. Ссылка на первоисточник.

Поделись этой новостью

Новости

Анод из нового сплава пропускает морскую воду в аккумуляторы

Анод, изготовленный из сплава на основе цинка и марганца, открывает двери для замены растворителей, обычно используемых в аккумуляторных электролитах, морской водой.

19 января 2021 г.

Обзор

Текущее исследование

PH-чувствительные двойные функциональные гидрогельные. , Страницы 71–97Юци Ду, Юцзе Ян, Шаоцзюань Сун, Цзяцзя Ци, Синь Ся, Сяопей Ху, Цяньмин Чен, Цзян Лю, Синь Цзэн, Ханг Чжао

Обзор

Платформы пероральной доставки лекарств для биомедицинских приложений

Том 62, страницы 296–326 Чжан Чжунъян, Бо Дэн, Лю Цзингун, Ван Лицян, Лю Хайцзюнь, Сэён Ку, Чен Шуин, Ли Юнцзян, Алексей В. Яременко, Сянган Хуан, Вэй Чен, Юхан Ли, Вэй Тао

Может ли свинцово-кислотный аккумулятор конкурировать в наше время?

Ответ ДА. Свинцово-кислотный аккумулятор — старейший из существующих аккумуляторов. Свинцово-кислотная батарея, изобретенная французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стала первой перезаряжаемой батареей для коммерческого использования. 150 лет спустя у нас все еще нет экономически эффективных альтернатив автомобилям, инвалидным коляскам, скутерам, тележкам для гольфа и системам бесперебойного питания. Свинцово-кислотные аккумуляторы сохранили долю рынка в приложениях, где новые химические составы аккумуляторов были бы слишком дорогими.
Свинцово-кислотные не поддаются быстрой зарядке. Типичное время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Периодическая полная зарядка необходима для предотвращения сульфатации, и аккумулятор всегда должен храниться в заряженном состоянии. Если оставить аккумулятор в разряженном состоянии, это приведет к сульфатации, и перезарядка может быть невозможна.

Очень важно найти идеальное предельное напряжение заряда. Высокое напряжение (выше 2,40 В на элемент) обеспечивает хорошие характеристики батареи, но сокращает срок службы из-за коррозии сетки на положительной пластине. Низкий предел напряжения подвержен сульфатации на отрицательной пластине. Если оставить батарею на подзарядке в течение длительного времени, это не приведет к ее повреждению.

Свинцово-кислотные не любят частые циклы. Полный разряд вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает батарею некоторого срока службы. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к другим химическим элементам аккумуляторов. Чтобы предотвратить нагрузку на аккумулятор из-за повторяющихся глубоких разрядов, рекомендуется использовать аккумулятор большего размера. Свинцово-кислотная система недорога, но эксплуатационные расходы могут быть выше, чем у системы на основе никеля, если требуются повторяющиеся полные циклы.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры герметичный свинцово-кислотный аккумулятор обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки/зарядки. Основной причиной его относительно короткого срока службы является коррозия решетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Велоспорт не предотвращает и не обращает вспять тенденцию.

Свинцово-кислотный аккумулятор имеет одну из самых низких плотностей энергии, что делает его непригодным для портативных устройств. Кроме того, производительность при низких температурах является маргинальной. Саморазряд составляет около 40% в год, один из лучших показателей на аккумуляторных батареях. Для сравнения, никель-кадмиевый аккумулятор саморазряжается за три месяца. Высокое содержание свинца делает свинцово-кислотные экологически безопасными.

Толщина пластины

Срок службы свинцово-кислотной батареи можно частично измерить толщиной положительных пластин. Чем толще пластины, тем дольше будет срок службы. При зарядке и разрядке свинец на пластинах постепенно выъедается и осадок выпадает на дно. Вес батареи является хорошим показателем содержания свинца и ожидаемого срока службы.

Пластины автомобильных стартерных аккумуляторов имеют толщину около 0,040 дюйма (1 мм), в то время как типичный аккумулятор для тележки для гольфа имеет толщину пластин от 0,07 до 0,11 дюйма (1,8–2,8 мм). Аккумуляторы для вилочных погрузчиков могут иметь пластины, толщина которых превышает 0,250 дюйма (6 мм). В большинстве промышленных затопленных аккумуляторов глубокого цикла используются пластины из свинца и сурьмы. Это увеличивает срок службы пластин, но увеличивает выделение газов и потери воды.

Герметичные свинцово-кислотные

, исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая может работать в любом положении. Жидкий электролит заливается во влажные сепараторы, а корпус герметизируется. Предохранительные клапаны обеспечивают вентиляцию во время заряда, разряда и изменения атмосферного давления.

В соответствии с различными потребностями рынка появились две свинцово-кислотные системы: небольшая герметичная свинцово-кислотная система (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и более крупная свинцово-кислотная система с регулируемым клапаном (VRLA). Обе батареи похожи. Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» является неправильным, потому что ни одна перезаряжаемая батарея не может быть полностью герметичной.

В отличие от залитых свинцово-кислотных аккумуляторов, как SLA, так и VRLA разработаны с низким потенциалом перенапряжения, чтобы предотвратить достижение аккумулятором своего газогенерирующего потенциала во время зарядки, поскольку избыточная зарядка может привести к выделению газа и истощению воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены. Чтобы уменьшить высыхание, в герметичных свинцово-кислотных батареях вместо свинцово-сурьмяных используется свинцово-кальциевый.

Оптимальная рабочая температура для свинцово-кислотного аккумулятора составляет 25*C (77*F). Повышенная температура снижает продолжительность жизни. Как правило, повышение температуры на каждые 8°C (15°F) сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, срок службы которого составляет 10 лет при температуре 25°C (77°F), будет годен только в течение 5 лет при эксплуатации при температуре 33°C (92°F). Та же батарея выветрится через 2,5 года, если будет храниться при постоянной температуре пустыни 41°C (106°F).

Рис. 1: Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор рассчитан на 5-часовой (0,2) и 20-часовой (0,05°C) разряд. Более длительное время разряда дает более высокие показания емкости из-за меньших потерь. Свинцово-кислотные хорошо работают при высоких токах нагрузки.

Аккумуляторы с абсорбированным стекловолокном (AGM)

AGM — это герметичный свинцово-кислотный аккумулятор нового типа, в котором между пластинами используются маты из абсорбированного стекла. Он герметичен, не требует технического обслуживания, а пластины жестко закреплены, чтобы выдерживать сильные удары и вибрацию. Почти все батареи AGM являются рекомбинантными, то есть они могут рекомбинировать 99% кислорода и водорода. Потерь воды почти нет.

Зарядное напряжение такое же, как и для других свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже в условиях сильного перезаряда выброс водорода ниже 4%, указанных для самолетов и закрытых помещений. Низкий саморазряд 1-3% в месяц позволяет длительное хранение без подзарядки. AGM стоит в два раза дороже залитой версии той же мощности. Из-за долговечности в немецких автомобилях с высокими характеристиками используются батареи AGM, а не залитые.

Преимущества

Недорогой и простой в изготовлении.
Проработанная, надежная и хорошо изученная технология. При правильном использовании свинцово-кислотные аккумуляторы долговечны и обеспечивают надежную работу.
Саморазряд является одним из самых низких среди аккумуляторных систем.
Высокая скорость разряда.

Ограничения

Низкая плотность энергии – плохое соотношение веса и энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.
Нельзя хранить в разряженном состоянии – напряжение элемента никогда не должно падать ниже 2,10 В.
Допускает только ограниченное количество циклов полной разрядки — хорошо подходит для резервных приложений, требующих лишь редких глубоких разрядов.

TOP HEADLINES