Míchá se elektrolyt v baterii, když se auto pohybuje? / Habr

Ahoj, Habre! Kyselina sírová je téměř dvakrát těžší než voda a její vodné roztoky, včetně elektrolytu v baterii, mají tendenci se stratifikovat: těžká kyselina vytlačuje lehkou vodu nahoru a klesá dolů. Jak to ovlivňuje provoz baterie a jak efektivně míchá elektrolyt třesení během pohybu vozidla? Proveďme experiment s videem a údaji z přístrojů.

▍Před zahájením experimentu si připomeňme známá fakta o stratifikaci elektrolytů:

❒ Hlavní reakce generující proud v olověné baterii, Gladstone-Tribeova dvojitá sulfatace, vyžaduje pro nabíjení vodu, která se spotřebovává z elektrolytu s uvolňováním kyseliny, a při vybíjení se naopak kyselina spotřebovává a voda se uvolňuje.

❒ Povinnými podmínkami pro nabití úseku aktivní hmoty jsou přítomnost vody v tomto úseku a také elektrický potenciál ne nižší než potenciál potřebný k překonání termodynamické elektromotorické síly – EMF – v tomto úseku. Čím vyšší je koncentrace kyseliny, tím vyšší je EMF.

❒ Zvýšená koncentrace elektrolytu ve spodní části baterií a hloubka povlaků desek baterie v důsledku toho vedou k tomu, že k překonání termodynamického elektromotorického pole je na svorkách zapotřebí vyšší napětí. Při nedostatečném napětí nikdy nedojde k nabití sekce s aktivní hmotou (AM) se zvýšenou koncentrací kyseliny. Nedostatek vody v této sekci AM také brání nabíjení.

❒ Jak nabíjení, tak vybíjení aktivních hmot vede ke stratifikaci elektrolytu, protože kyselina uvolňovaná během nabíjení má tendenci klesat a voda vzniklá během vybíjení má tendenci klesat. Pokud tedy nejsou přijata zvláštní opatření, při jakékoli hloubce cyklování nebo pouhém samovybíjení baterie dochází k postupnému rozvrstvení elektrolytu.

❒ Moderní typy baterií se vyznačují hustými separátory, které zabraňují toku aktivních hmot a zkratům. Zvyšují spolehlivost, odolnost proti vibracím a životnost baterie, ale také zabraňují míšení elektrolytu, což zhoršuje tendenci ke stratifikaci.

❒ Čím více postupuje stratifikace elektrolytu, tím větší podíl aktivních hmot při standardním nabíjecím napětí se nenabíjí, tj. zůstává ve formě síranu olovnatého, který má tendenci přecházet do špatně rozpustné formy. Tento jev se nazývá sulfatace. Neměla by se zaměňovat s dvojitou sulfatací, str. 1 – normální reakcí tvořící proud. Sírany mají nižší hustotu než nabité AM – houbovité olovo záporných desek a oxid olovnatý kladných, proto sulfátované povlaky zvětšují svůj objem, což vede k destrukci struktury baterie a zkratům. Str. 5 tomu brání, ale při absenci periodického vyrovnávacího nabíjení baterie se stratifikací a sulfatací ztrácí kapacitu, proudový výstup a koncentraci kyseliny v horních vrstvách elektrolytu.

❒ Elektrolyt s nízkou koncentrací kyseliny mrzne při vyšší („méně záporné“) teplotě, proto stratifikace elektrolytu vede v zimě k selhání baterie.

Od starověku koluje po rozlohách celosvětové sítě mnoho mýtů. o škodlivosti „vaření“ , — nabíjení přepětím a uvolňování vodíku a kyslíku, jejichž bublinky mísí elektrolyt, u autobaterií. Mnozí se těmito mýty řídí při nabíjení baterií a výběru nabíječek pro toto.

Částečně z tohoto důvodu v mnoha modelech nabíječek výrobci omezují napětí na úroveň, která neumožňuje „vaření“ elektrolytu, zatímco v jiných modelech má uživatel možnost volby maximálního nabíjecího napětí pomocí krokového přepínání nebo plynulého nastavení, a to i v případě, že nabíječka není jen zdrojem energie se stabilizací proudu a napětí (CC/CV), ale má algoritmy pro automatickou regulaci napětí a proudu podle tabulkových hodnot profilu nebo na základě měření charakteristik baterie.

Přečtěte si více

Tipy pro nákup štěněte Biewer nebo Biro Yorkshire Terrier - Majennie

Vodík, aerosol kyseliny sírové a sirovodík, které se mohou uvolňovat při nabíjení baterie, jsou skutečně nebezpečné, proto byste ji měli nabíjet ve větraném prostoru, dostatečně regulovat proud, napětí a dobu nabíjení a prostudovat a dodržovat bezpečnostní opatření.

V dnešním experimentu uvidíme, kolik elektrolytu se promíchá v dvojici moderních domácích nabíječek a kolik je to obecně od nabíječky vyžadováno ve vztahu ke startovací baterii. Koneckonců je namontována na autě (motocyklu, sněžném skútru, lodi) a při pohybu dochází k zrychlení a vibracím. Někteří autoři se domnívají, že při jízdě dochází k promíchávání elektrolytu, takže to není součástí funkcí nabíječky. Zkusme to zjistit.

Testovaným subjektem bude baterie AKOM +EFB 6ST-60VL Od předchozího servisu na stacionárním voze byl vůz používán 4 měsíce. Pracovní režim majitele byl 20 hodin zapnuto a 3 dny volno, každá cesta trvala XNUMX minut. Startér a alarm spotřebovaly během tří dnů odstávky v každém takovém cyklu přibližně XNUMX ampérhodiny.

Začněme měřením parametrů aktuálního stavu. A jako vždy, nejdříve si umyjeme pouzdro a očistíme svorky.

Napětí naprázdno – OCV, také známé jako EMF bez zátěže, podle údajů ze tří zařízení 12.48, 12.50, 12.52 V.

Hustota elektrolytu v pouzdrech se pohybuje od 1.22 do 1.23. Ve vnějších pouzdrech je hustota nižší, ve středních vyšší. To je tendence běžná u olověných baterií.

Takže vidíme rozpor: NRC odpovídá úrovni nabití nad 80 %, hustota elektrolytu by při tom měla být 1.24, a podle hustoty, tedy úrovně nabití 75 %, by NRC mělo být 12.4 V. Důvodem této nesrovnalosti je právě stratifikace elektrolytu během 4 měsíců provozu pod kapotou. Zvýšená koncentrace kyseliny ve spodní části plechovek vytváří nadhodnocenou hodnotu NRC. Baterie v tomto stavu vyžaduje stacionární nabíjení.

Napětí pod zátěžovou zástrčkou neklesne pod 10 voltů, baterie je schopna otáčet startérem. Pokud si ale přečtete pokyny výrobce, je tam jasně napsáno: pokud je hustota pod 1.25, musí se baterie nabít na hustotu 1.28. V pokynech se také píše, že stupeň nabití lze odhadnout napětím a doporučuje se provádět stacionární nabíjení při NRC pod 12.5, ale pokud máte přístup k elektrolytu, je lepší zkontrolovat jeho hustotu.

Začněme nabíjet nabíječkou BL1204 v programu 2.

Nabíjení trvalo 9 hodin. Hustota plechovek byla od 1.23 do 1.24.

Podle grafu napětí na svorkách je zřejmé, že nabíječka produkuje hlavní nabíjení s různě dlouhými dobíjecími napájecími napětími a pauzami a poté tři fáze nepřetržitého dobíjecího nabíjení, následované testem baterie a vyrovnávacím režimem 13.65 V. U vápníkové baterie do 14.8 voltů však dochází pouze k hlavnímu nabíjení, takže budeme pokračovat v nabíjení na programu 4.

Doba nabíjení byla 1 hodina 16 minut plus 20 hodin v režimu vyrovnávací paměti. Hustota se zvýšila o další setinu a byla z 1.24 na 1.25. Pojďme se znovu podívat na 4. program.

Přečtěte si více

Vlastnosti rostlin třídy Dvouděložné a třídy Jednoděložné. 6. třída

Doba nabíjení je opět 1 hodina 16 minut. Hustota se zvýšila pouze o 0.005. Spusťme program 4 potřetí.

Třetí průchod trval stejnou 1 hodinu a 16 minut. Hustota opět vzrostla o 0.005. Odpojíme nabíječku od baterie. Po 18 hodinách a 20 minutách stání je NRC 13.20 V. Při hustotě 1.25 to naznačuje velmi silnou stratifikaci elektrolytu. Spusťme znovu program 4.

Nabíjení tentokrát trvalo asi 50 minut. Hustota elektrolytu se nezvýšila. Zkusme použít jinou nabíječku.

Vezměme si Berezhok-V, nastavme ho na 15.9 V – stejné maximální napětí jako u BL1204.

Proud se pohybuje od -0.2 do 4.5 ampéru. Záporná hodnota proudu není chybou proudových kleští, ale vybíjecími impulzy v asymetrickém (reverzibilním) náboji.

Nabíjení trvalo 4 hodiny, během kterých nabíječka udělala dvě dlouhé pauzy a poté přešla do režimu ukládání – neudržovala vyrovnávací napětí, jako BL1204, ale periodicky dobíjela.
Ve špičkách napětí dosahuje stejných 15.9.

Hustota v 5 plechovkách byla 1.26 nebo o něco vyšší a v jedné 1.255. Nechme baterii přes noc nabít v režimu skladování.

Po 15 hodinách dosáhnou proudové impulsy 5 A a za méně než sekundu klesnou na 1 A.
Pro odběr vzorků elektrolytu z hlubin nádob použijeme prodlouženou pipetu, jejíž ohebný hrot může procházet po straně destiček. Krátkou pipetou budeme odebírat, jako obvykle, z horní vrstvy.

Hustota horní vrstvy byla 1.26, spodní téměř 1.31. Jedná se o velmi výraznou delaminaci, která způsobuje vysoké napětí naprázdno s podbitými a sulfátovanými spodními částmi desek. Žádná z použitých nabíječek si s delaminací neporadila při nabíjení naší baterie na 15.9 V.

Odstraní cestování tuto stratifikaci? Pro přímou kontrolu nainstalujeme baterii pod kapotu, pro kterou jsme museli prodloužit zemnící vodič.

Pro lepší míchání zvýšíme napětí palubní sítě ze 14.3 na 14.8 V, protože to je možné s třístupňovým regulátorem napětí.

Řídicí panel Gamma GF-618 umožňuje zaznamenávat data o cestě, což bude v našem experimentu také velmi užitečné.

Třídenní ujetá vzdálenost v městském režimu byla 143.7 kilometrů. K promíchání elektrolytu by mělo přispět velké množství akcelerací a brzdění.

Spotřebovalo se 12.8 litru benzínu.

Po takových cestách byla hustota v hloubce 1.29.

Hustota nahoře je 1.27. Hodnoty 1.28 předepsané v návodu se nikdy nedosáhlo. Stratifikace stále přetrvává. Pojedeme ještě tři dny, tentokrát nejen ve městě, ale i po dálnici.

Celkem za 6 dní auto jelo osm a půl hodiny.

Celkový počet najetých kilometrů za tuto dobu je 377.8 km.

Spotřebováno bylo 28.8 litru benzínu.

Hustota elektrolytu nahoře a dole se nakonec vyrovnala a byla těsně pod 1.27.

Takže k odstranění stratifikace v baterii Ca/Ca EFB po několika restartech stacionárního nabíjení na 15.9 voltů bylo zapotřebí téměř 378 kilometrů cesty a 29 litrů benzínu s palubním napětím 14.8 V. Vyvodme závěry:

Q: Je to smíšené? elektrolyt v moderní vápenaté baterii s vysokohustotními separátory a deskovým balením při řízení vozidlo?

– Ano , to se opravdu mísí.

Q: Kolik je tam míchání? efektivní?

– Mírně řečeno, spíš ne. S nižším palubním napětím a kratšími cestami by se stratifikace elektrolytu dále prohlubovala.

Q: Zbylo po veškerém úsilí v testované baterii ještě něco? nedostatečné nabíjení a sulfatace?

– Ano, zůstali. Abychom mohli tuto baterii považovat za nabitou, musíme dosáhnout hustoty horních vrstev alespoň 1.28.

Q: Vykazují baterie EFB spolu s jejich tendencí ke stratifikaci elektrolytu uvedené. houževnatost dlouhodobě účtovat méně (PSoC, částečný stav nabití) a cyklování s hluboké výboje?

– Ano, Jak ukazuje náš další probíhající výzkum, několik videí již bylo zveřejněno a další videa a články se připravují.

Q: Bude však kapacita, proudový výstup a odolnost proti zamrznutí elektrolytu. degradovat Pokud neprovádíte pravidelnou údržbu za účelem nabití celého stacionárního zařízení?

– Bude tam, U jakékoli olověné baterie je užitečná kapacita zajištěna množstvím nabitých (desulfátovaných) aktivních hmot, protože koncentrace kyseliny v roztoku zabraňuje zamrznutí, a schopnost dodávat proud do užitečné zátěže a rychle doplňovat energii vynaloženou z generátoru automobilu nebo jiné nabíječky – efektivní plochou aktivních hmot. Kapacita a proudový výstup jsou ovlivněny dostupností vody pro nabíjení a kyseliny pro vybíjení, tj. stratifikace elektrolytu přímo poškozuje tyto klíčové parametry chemického zdroje proudu.
Nyní pokračujme v nabíjení této baterie. Tentokrát se spustí Berezhok-V se stejným koncovým nabíjecím napětím 15.9 V.

Přečtěte si více

Stephanotis: péče doma. Transplantace a množení stephanotisu. Prořezávání.

Nabíjení vydrželo přibližně 4 hodiny, plus 4 hodiny skladování.

Hustota obyvatelstva vzrostla z necelých 1.27 na 1.275. Předávání štafety BL1204.

Nabíjení trvalo asi hodinu a poté 14 hodin v režimu skladování.

Hustota zůstala 1.275.

Nastavíme napěťový limit na Berezhka-V na 16.7 voltů a začneme nabíjet.

Po 4 hodinách se nabíječka automaticky přepnula do režimu skladování. Hustota jak nad deskami, tak i v hloubce mírně nad 1.28. Elektrolyt se promíchá, stratifikace je eliminována.

Dostatečné stacionární nabití nejenže promíchává elektrolyt efektivněji než zrychlení a vibrace během pohybu vozidla, ale také umožňuje úplnější nabití baterie, eliminaci sulfatace a zlepšení výkonových charakteristik.

Po 24 hodinách máme následující hodnoty testeru:
Zdraví 100% , vnitřní odpor 4.81 mOhm , proud za studena 574 z 560 A dle normy EN. NRC 12.80 V odpovídá hustotě 1.28 Nedochází k delaminaci, baterie je v v naprostém pořádku , lze umístit pod kapotu.

Článek byl sestaven ve spolupráci s bateriový technik Victor VECTOR , kteří provedli popsané experimenty.