Электролит щелочной с литием для аккумуляторов

Пару слов о щелочном электролите

Ни для кого не секрет, что современные аккумуляторы работают на электролите. Данное вещество позволяет накапливать батареям заряд и выдавать его в виде конечной электроэнергии при работе. Одними из часто встречаемых электролитов является щелочной, который активно используется в одноименных аккумуляторных батареях. Подобная субстанция отлично проявляет себя в работе аккумулятора, но также имеет некоторые недостатки. Более подробно о них, сущности щелочного электролита и принципах его эксплуатации поговорим в сегодняшней статье.

Щелочной электролит – одна из основных составляющих одноименных аккумуляторных батарей. На сегодняшний день подобная субстанция используется во многих АКБ, поэтому актуальность её рассмотрения довольно-таки высока. Типовой состав электролита для щелочных аккумуляторов состоит:

• либо из едкого калия и литиевых соединений;
• либо из едкого натрия и едкого калия, а также того же лития.

Любое из отмеченных выше соединений в определенной концентрации разбавляется с дистиллированной водой, что и формирует раствор-электролит для щёлочи. По формации он жидкий и представляется, на первый взгляд, обычной водой.

На данный момент в сфере аккумуляторных батарей существуют два типовых, борющихся между собой видов электролитов, а именно:

• рассматриваемые нами – щелочные;
• и кислотные.

Первые по сравнению со вторыми более надёжные и долговечные составляющие АКБ. Помимо этого, щелочные электролиты превосходят кислотные во многих параметрах, за исключением одного НО — они не способны выдавать стартовый ток. Этот момент всерьёз подорвал использование «щелочи» в АКБ для автомобилей, поэтому на современных машинах намного чаще встречаются именно кислотные электролиты и соответствующие аккумуляторы.

Срок службы

Калиево-литиевый щелочной электролит при грамотной эксплуатации и качественном приготовлении является одним из самых долго служащих в своей сфере. Экспериментально доказано, что данная жидкость способна выдержать более 1000 циклов «заряд-разряд», что представляет собой просто огромное количество таких процедур. Однако при использовании щелочных электролитов стоит держать в уме факторы, уменьшающие срок их службы. Наиболее важные из таковых следующие:

• Частая неполноценная зарядка аккумулятора;
• Систематический глубокий разряд АКБ;
• Недостаточное количество электролита в сепараторе;
• Долгое использование электролита при высоких температурах окружающей среды;
• Слишком высокие и частые рабочие температуры жидкости.

Не допуская наличия данных факторов конкретно в вашей ситуации, продлить срок службы аккумулятора и щелочного электролита в отдельности можно в разы. Отметим, что при использовании подобных жидкостей также важно постоянно заправлять АКБ однотипным видом электролитов. В ином случае ресурс батареи уменьшается.

Порядок заливки электролита в щелочной аккумулятор

Допустим, щелочной аккумулятор перестал держать заряд или вовсе вышел строя. Что делать в такой ситуации? Скорее всего, придётся менять калиево-литиевый щелочной электролит, однако перед осуществлением его замены или доливки важно удостовериться в том, что:

• электроды аккумуляторной батареи целы;
• сепараторы и их пластины не обсыпались;
• аккумулятор не работает именно потому, что он разряжен.

Если данные моменты успешно подтвердились, то в необходимости заливки электролита можно не сомневаться. Порядок такой процедуры следующий:

1. Демонтируйте аккумуляторную батарею с автомобиля;
2. Поставьте её в месте, защищённом от сторонних лиц, детей и источников тока, огня, воды, а также удобном для работы с АКБ;
3. Подготовьте себе защитную одежду в полном комплекте (как минимум, защитные очки и перчатки), инструмент для открытия крышки аккумулятора и щелочной электролит для залива. Последний, к слову, можно купить как в магазине (стоимость такового начинается от 30 рублей), так и приготовить в домашних условиях;
4. Затем аккуратно демонтируйте крышку АКБ и начните заливать электролит, ориентируясь по соответствующим меткам;
5. После того как жидкость долита до нужно уровня приведите аккумулятор в первоначальный вид и установите его обратно на машину.

Примечание! Перед началом работ убедитесь, что у вас именно щелочной аккумулятор и электролит, используемый в нём, основан на щелочи. Отметим, что, неправильно залив электролит, можно привести АКБ в негодность.

При полной или частичной смене электролита в щелочном аккумуляторе обязательно зарядите его в усиленном режиме (порядка 12 часов) или нормальном (6 часов). В остальных случаях допустимо проведение ускоренной зарядке (около 3 часов) с повышением нормальной силы тока в 2 раза.

Правила зарядки щелочной батареи

Так как функционирование щелочного электролита во многом зависит от того, как именно будет заряжаться батарея, в которую он залит, не лишним будет рассмотреть базовые правила зарядки соответствующих АКБ. В общем случае их перечень таков:

1. Заряжайте аккумулятор исключительно на средних и высоких показателях силы тока, так как подобная практика положительно сказывается и на состоянии щелочного электролита, и на состоянии аккумулятора;
2. В процессе заряда обязательно следите за тем, чтобы электролит с наличием в составе лития не превышал по температуре более 45 градусов по Цельсию и 35 – для электролитов без лития;
3. Утеплять щелочные АКБ в процессе зарядки требуется лишь в том случае, если температура окружающей среды менее минус 30 градусов по Цельсию. В остальных случаях батареи заряжаются в обычном режиме;
4. При зарядке аккумулятора следите за отсутствием выплёскивания электролита, ибо это не допустимо;
5. После 10 циклов «заряд-разряд» всегда проверяйте уровень электролита и, при необходимости, доливайте его.

Явным признаком того, что аккумуляторная батарея на щёлочи заряжалась верно, будет наличие 1,4-1,45 Вольт напряжения в начале зарядке на АКБ и 1,75-1,85 Вольт в конце.

Учимся готовить щелочной электролит

В завершение сегодняшнего материала о щелочных электролитах для АКБ не лишним будет обратить внимание на то, как сделать таковые дома. Для достижения подобной цели, в первую очередь, необходимо подготовить:

• исходные материалы для приготовления электролита: дистиллированная вода (ГОСТ 6709-72), кали едкое КОН сорта А,В (ГОСТ 9285-69) и гидрат окиси лития Li(OH)3 (ГОСТ 8595-75);
• железная, чугунная или пластмассовая тара с наличием плотных крышек;
• аналогичные предметы для размешивания раствора;
• ареометр – прибор, который требуется для измерения плотности приготовленного электролита.

Непосредственно приготовление щелочного электролита осуществляется так:

1. В сосуд вливается необходимое количество дистиллированной воды;
2. Аккуратными движениями в жидкость либо наливается щёлочь, либо кладётся стальными шпицами;
3. После этого раствор размешивается специальными приспособлениями, и его плотность корректируется под необходимые показатели посредством использования ареометра, а также добавления тех или иных веществ в электролит.

Важно! Плотность щелочного электролита определяется по специальным таблицам с учётом температуры использования батареи и конкретных особенностей АКБ. Как правило, она составляет около 1,25-1,27 граммов на кубический сантиметр.

Приготовленный электролит разливается в стеклянные тары, которые закрываются плотными резиновыми пробками. Хранить щелочной электролит желательно вдалеке от детей и солнца. Помимо этого, ёмкости с субстанцией стоит соответствующе пометить.

На этом, пожалуй, по рассматриваемому сегодня вопросу наиболее важные положения подошли к концу. Как видите, щелочной электролит – важнейшая составляющая одноименных аккумуляторов, требующая систематичной проверки и замены. Надеемся, представленный выше материал был для вас полезен. Удачи в ремонте автомобиля и на дорогах!

Источник

Подробно о щелочных аккумуляторах

Щелочные аккумуляторы получили своё название по электролиту, который в них работает. В большинстве случаев это водный раствор КОН (едкий калий) или NaOH (едкий натрий). Этот вид аккумуляторов имеет ряд преимуществ перед кислотным типом батарей, но не лишён и недостатков. В некоторых областях народного хозяйства применение щелочных аккумуляторов более оправдано. Поэтому сегодня мы рассмотрим характеристики и устройство щелочных аккумуляторов, а также сферы их применения.

Устройство щелочных аккумуляторов

Самыми распространёнными видами щелочных батарей являются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные (ещё их называют никель─железные). У обоих типов аккумуляторов в заряженном состоянии активная масса положительного электрода состоит из NiOOH (гидроокись никеля) с добавлением окиси бария и графита. Графит предназначен для увеличения электропроводности активной массы. Добавка окиси бария увеличивает срок эксплуатации щелочного аккумулятора.

Давайте рассмотрим конструкцию и устройство щелочного аккумулятора на примере моделей батарей, используемых в тепловозах и пассажирских вагонах. Там применяются как никель─металлогидридные (Ni─MH), так и никель─кадмиевые аккумуляторы (Ni─Cd). На предприятиях выпускаются никель─железные и никель─кадмиевые батареи, в которых электроды выполнены в виде рамок из стали, покрытой никелем. В пазы этих рамок запрессованы ламели.

Ламель представляет собой пакет, заполненный активной массой. Ламели выполнены из никелированной жести с большим количеством отверстий. Это делается для того, чтобы электролит мог поступать к активной массе.

На изображении ниже представлено устройство щелочного аккумулятора Ni-MH. На схеме можно видеть полублоки электродов и аккумулятор в сборе.

Полублоки и никель─железный аккумулятор в сборе. На примере тепловозного аккумулятора ТПНЖ

Полублоки и никель─кадмиевый аккумулятор в сборе. На примере аккумулятора НКН-100

В таких разновидностях аккумуляторных батарей, как ТПНЖК и ТПНЖ используются панцирные положительные пластины. Эти пластины помещаются в специальные чехлы или панцири. Электроды находятся в корпусе из никелированной жести. У корпуса имеется приваренная крышка с отверстиями под выводные штыри. Также предусмотрено отверстие для заправки электролитом и вывода газов. Чтобы придать корпусу механическую прочность, стенки делаются гофрированными. Сверху корпус закрыт резиновым чехлом, который обеспечивает изоляцию элементов от ящика, где установлена батарея. Теперь немного о том, за счёт чего обеспечивается работа щелочного аккумулятора.
Вернуться к содержанию

Принцип работы щелочных аккумуляторов

Когда происходит разряд батареи, на положительном электроде идёт реакция гидроокиси никеля (NiOOH) с ионами электролита. В результате образуется гидрат закиси никеля Ni(OH)₂. На отрицательном электроде кадмий и железо превращаются в гидрат окиси кадмия (Cd(OН)₂) и железа (Fe(ОН)₂). Протекание тока по внешней и внутренней сети обеспечивает разность потенциалов (примерно 1,45 вольта) щелочного аккумулятора. Таким образом, обеспечивается работа щелочного аккумулятора.
Когда происходит заряд щелочной АКБ, то под воздействие тока активная масса положительных пластин окисляется. Гидрат закиси никеля Ni(ОН)₂ переходит в гидроокись никеля (NiOOH). В активной массе отрицательных электродов при заряде идёт восстановление с образованием кадмия и железа.

Ниже представлены реакции, происходящие в процессе разряда-заряда, представлены следующими уравнениями:

Щелочная АКБ Ni─MH:

2Ni(OOH) + 2KOH + Fe ⇒ 2Ni(OH)₂ + 2KOH + Fe(OH)₂

Щелочная АКБ Ni─Cd:

2Ni(OOH) + 2KOH + Cd ⇒ 2Ni(OH)₂ + 2KOH + Cd(OH)₂

Работа щелочного аккумулятора такова, что номинальное значение разрядного тока составляет 0,2*С. Величина «С» обозначает номинальную ёмкость аккумуляторной батареи. Максимальный разрядный ток, к примеру, при запуске дизельного двигателя, составляет до 4*С. Штатный ток заряда щелочных АКБ равен 0,25*С.

Стоит отметить, что вещества, которые образуются во время работы щелочного аккумулятора и протекания электрохимических реакций, почти не растворяются в электролите и не реагируют друг с другом. За счёт того, что электролит для щелочного аккумулятора с ними не взаимодействует, отсутствует его расход и плотность не меняется. В результате требуется меньший объём, чем в кислотной батарее.

Напряжение щелочного аккумулятора при полной зарядке составляет примерно 1,45 вольта. Из-за существенного внутреннего сопротивления этого типа батарей, напряжение щелочного аккумулятора существенного меньше номинала при разряде и существенно больше при заряде.

Когда выводам батареи подключается нагрузка и начинается разряд, то напряжение быстро снижается до 1,3 вольта, а затем медленно уменьшается до одного вольта. При достижении этой отметки разряд нужно останавливать. Среднее значение расчётного напряжения при разряде равно 1,25 вольта. Ниже напряжения 1 вольт разряжать щелочной элемент не рекомендуется. Это может приводить к потере ёмкости и уменьшению срока эксплуатации.

Кривые напряжения щелочного аккумулятора при заряде и разряде

Кислотные и щелочные аккумуляторы схожи в том, что при зарядке у обоих типов батарей выделяется газ. Однако в случае герметичных щелочных аккумуляторов газовыделение не является признаком окончания зарядки. Но здесь также рекомендуется снижать ток, если выделение газов идёт слишком бурно.

Особенности эксплуатации и срок службы щелочных аккумуляторов

В принципе, уход при эксплуатации щелочных аккумуляторных батарей примерно такой же, как и в случае кислотных. Нужно периодически контролировать уровень электролита, а также проводить зарядку АКБ. Герметичные щелочные аккумуляторы должны регулярно подзаряжаться и находиться в чистоте.

Герметичные щелочные аккумуляторы могут при хранении находиться в полузаряженном или разряженном состоянии достаточно длительное время. Также стоит отметить, что аккумуляторы щелочного типа менее чувствительные к действию отрицательных температур. Кроме того, герметичные щелочные аккумуляторы способны работать при разряде большими токами (высокая перегрузочная способность).

Благодаря тому, что герметичный щелочной аккумулятор имеет большое внутреннее сопротивление, сильный разряд и кратковременные короткие замыкания не вредят этим батареям. Щелочные АКБ устойчивы к воздействию вибрации, тряски, ударов благодаря высокой прочности. По сравнению с кислотными они имеют большую удельную энергию, больший срок эксплуатации и могут храниться дольше.

Саморазряд герметичных щелочных аккумуляторов при разомкнутой цепи составляет 20 процентов ёмкости за 9 месяцев. Это немного, если сравнивать с кислотными АКБ. У последних такой уровень саморазряда наблюдается за месяц. Немаловажно отметить, что при эксплуатации герметичных щелочных аккумуляторов нет вредных газовыделений и они достаточно надёжны.

Виды щелочных аккумуляторов и области их применения

Ламельные щелочные АКБ, конструкция которых была рассмотрена выше, широко используются в качестве тяговых щелочных аккумуляторов. Кроме того, они используются и в качестве стартерных. Ниже приведены области применения таких аккумуляторных батарей:

• локомотивы и пассажирские вагоны;
• сигнализации и системы аварийного энергоснабжения;
• рудничные электровозы;
• всевозможная напольная электротехника (различные погрузчики на складах и производствах. Например, щелочной аккумулятор ТНЖ);
• для запуска двигателей внутреннего сгорания.

Аккумулятор для пассажирских вагонов

Аккумулятор для погрузчика

Маркировка щелочных аккумуляторов

Рассмотрим маркировку тяговых батарей российского производства. У нас в стране производством таких батарей занимается Великолукский завод щелочных аккумуляторов и Курский завод «Аккумулятор». При поставке продукции на внутренний рынок они маркируют свою продукцию следующим образом (буквы и цифры поясняются по мере их следования слева направо):

• Если в маркировке перед цифрами стоят буквы, то они показывают число элементов в батарее;
• Затем следуют буквы, показывающие область применения (Т – тяговый, ТП ─ тепловозный, В ─ вагонный);
• Далее идут буквы, обозначающие тип. Например, НЖ — никель─железная АКБ;
• Если присутствует буква К, то это значит, что конструкция блока электродов комбинированная (при этом положительный электрод ламельного типа, отрицательный ─ безламельного);
• Если в маркировке присутствует Ш, то это АКБ для шахтных электровозов;
• Если в маркировке после букв есть цифры, то это величина номинальной ёмкости батареи, выраженная в А-ч;
• После значения ёмкости могут присутствовать буквы: П (пластмассовый корпус), В (высокий вариант), М (модернизированный), У (исполнение для умеренного климата), Т (исполнение для тропического климата);
• Далее цифры обозначающие категорию размещения в соответствии с ГОСТ 15150-69 (2 обозначает размещение над землей, 5 ─ под землей).

• цифры перед буквами показывают число элементов в батарее;
• Буква F говорит о том, что это никель─железный аккумулятор;
• Далее идут буквы, которые обозначают токи в режиме разряда (L ─ до 0,5*С, M ─ (0,5─3,5)*С, H ─ (3,5─7)*С, X ─ больше 7*С);
• Следующие цифры показывают ёмкость батареи в А-ч;
• Следующие буквы показывают материал корпуса (к примеру, Р ─ пластический материал). Затем идёт дефис и далее указываются различные особенности конструкции АКБ по системе обозначений производителя. Ещё через дефис могут указываться категория размещения и климатическое исполнение в соответствии с ГОСТ 16150-69.

Сдача и утилизация щелочных аккумуляторов

В последние годы повсюду появились пункты приёма свинцово─кислотных автомобильных аккумуляторов. Это стало очень выгодно, поскольку производители АКБ платят за них хорошие деньги и забирают аккумуляторы на утилизацию. В большинстве таких пунктов приёма можно сдать и щелочные батареи. Но ещё не везде. Дело в том, что у населения таких АКБ меньше и пунктам приёма приходится долго их накапливать, чтобы сдать на предприятие.

Помните, что нельзя просто так выкидывать щелочные АКБ на помойку. В их составе присутствуют опасные вещества. Это едкий калий и натрий, соединения щелочных металлов и другие вещества, которые необходимо грамотно обезвреживать. Просто складировать их дома или в гараже то же небезопасно.

Плюсы и минусы щелочных аккумуляторов

Плюсы

• Длительный срок службы при правильной эксплуатации;
• Возможность глубокого разряда;
• Работа при отрицательных температурах без потери свойств;
• Небольшой саморазряд;
• Небольшой удельный вес.

При снижении температуры с 25 градусов Цельсия ёмкость щелочного аккумулятора понижается с каждым градусом на 0,5 процента. Показатель лучше, чем у свинцово-кислотных практически в два раза. Но стоит отметить, что при низкой температуре возрастает и скорость уменьшения ёмкости.
Вернуться к содержанию

Источник