ელექტროლიტის სიმკვრივე ბატარეაში

2024 ავტორი: Trinity Chesterton | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-16 15:01

მანქანის ბატარეა, რომელიც ცნობილია როგორც აკუმულატორი, პასუხისმგებელია მანქანის გაშვებაზე, განათებაზე და აალებაზე. როგორც წესი, მანქანის ბატარეები არის ტყვიის მჟავა, რომელიც შედგება გალვანური უჯრედებისგან, რომლებიც უზრუნველყოფენ 12 ვოლტ სისტემას. თითოეული უჯრედი სრულად დატენვისას ქმნის 2.1 ვოლტს. ელექტროლიტების სიმკვრივე არის წყალმჟავას ხსნარის კონტროლირებადი თვისება, რომელიც უზრუნველყოფს ბატარეების ნორმალურ მუშაობას.

ტყვიმჟავა ბატარეის შემადგენლობა

ტყვია-მჟავა ბატარეის ელექტროლიტი არის გოგირდმჟავას და გამოხდილი წყლის ხსნარი. სუფთა გოგირდმჟავას ხვედრითი წონა არის დაახლოებით 1,84 გ/სმ³ და ეს სუფთა მჟავა განზავებულია გამოხდილი წყლით, სანამ ხსნარის ხვედრითი წონა არ იქნება 1,2-1,23 გ/სმ. 3^.

თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში ბატარეაში ელექტროლიტის სიმკვრივე რეკომენდებულია ბატარეის ტიპის, სეზონური და კლიმატური პირობების მიხედვით. სრულად დატენილი ბატარეის ხვედრითი წონა რუსეთში სამრეწველო სტანდარტის მიხედვით არის 1,25-1,27 გ/სმ³ ზაფხულში და მძიმე ზამთრისთვის - 1,27-1, 29 გ/სმ^3.

ელექტროლიტის სპეციფიკური წონა

ბატარეის ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრი ელექტროლიტის ხვედრითი წონაა. ეს არის ხსნარის (გოგირდმჟავას) წონის თანაფარდობა გარკვეულ ტემპერატურაზე წყლის თანაბარი მოცულობის წონასთან. ჩვეულებრივ იზომება ჰიდრომეტრით. ელექტროლიტის სიმკვრივე გამოიყენება როგორც უჯრედის ან ბატარეის დატენვის მდგომარეობის მაჩვენებელი, მაგრამ ვერ ახასიათებს ბატარეის სიმძლავრეს. განტვირთვისას ხვედრითი წონა წრფივად მცირდება.

ამის გათვალისწინებით, აუცილებელია დასაშვები სიმკვრივის ზომის დაზუსტება. ბატარეაში ელექტროლიტი არ უნდა აღემატებოდეს 1,44 გ/სმ³. სიმკვრივე შეიძლება იყოს 1,07-დან 1,3 გ/სმ-მდე^{3. ნარევის ტემპერატურა იქნება დაახლოებით +15 C.}

გაზრდილი სიმკვრივის ელექტროლიტი სუფთა სახით ხასიათდება ამ მაჩვენებლის საკმაოდ მაღალი მნიშვნელობით. მისი სიმკვრივეა 1,6 გ/სმ3.

დატენვის დონე

როდესაც სრულად დამუხტვა მდგრად მდგომარეობაში და გამონადენის დროს, ელექტროლიტის სპეციფიკური სიმძიმის გაზომვა იძლევა უხეშ მითითებას უჯრედის დატენვის მდგომარეობის შესახებ. სპეციფიკური სიმძიმე=ღია წრედის ძაბვა - 0,845.

მაგალითი: 2,13V - 0,845=1,285გ/სმ3.

სპეციფიკური სიმძიმე მცირდება ბატარეის დატენვისას სუფთა წყლის დონემდე და იზრდება დატენვისას. ბატარეა ითვლება სრულად დამუხტულად, როდესაც ბატარეაში ელექტროლიტის სიმკვრივე აღწევს მაქსიმალურ შესაძლო მნიშვნელობას. Კონკრეტულიწონა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და უჯრედში ელექტროლიტების რაოდენობაზე. როდესაც ელექტროლიტი დაბალ ნიშნულთან ახლოსაა, ხვედრითი წონა ნომინალურზე მაღალია, ის ეცემა და წყალი ემატება უჯრედს, რათა ელექტროლიტი საჭირო დონემდე მიიყვანოს.

ელექტროლიტის მოცულობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და იკუმშება ტემპერატურის დაცემისას, რაც გავლენას ახდენს სიმკვრივეზე ან სპეციფიკურ სიმძიმეზე. ელექტროლიტის მოცულობის გაფართოებასთან ერთად, მაჩვენებელი მცირდება და, პირიქით, ხვედრითი წონა იზრდება დაბალ ტემპერატურაზე.

ბატარეაში ელექტროლიტის სიმკვრივის ამაღლებამდე, თქვენ უნდა შეასრულოთ გაზომვები და გამოთვლები. ბატარეის სპეციფიკური სიმძიმე განისაზღვრება აპლიკაციით, რომელშიც ის გამოყენებული იქნება, სამუშაო ტემპერატურისა და ბატარეის მუშაობის გათვალისწინებით.

% გოგირდის მჟავა	% წყალი	სპეციფიკური სიმძიმე (20°C)
37, 52	62, 48	1, 285
48	52	1, 380
50	50	1, 400
60	40	+1, 500
68, 74	31, 26	1, 600
70	30	1, 616
77, 67	22, 33	1, 705
93	7	1, 835

ქიმიური რეაქცია ბატარეებში

როგორც კი დატვირთვა უკავშირდება ბატარეის ტერმინალებს, გამონადენი დენი იწყებს გადინებას დატვირთვის მეშვეობით და ბატარეა იწყებს განტვირთვას. განმუხტვის პროცესში ელექტროლიტური ხსნარის მჟავიანობა მცირდება და იწვევს სულფატის დეპოზიტების წარმოქმნას როგორც დადებით, ასევე უარყოფით ფირფიტებზე. ამ გამონადენის პროცესში, ელექტროლიტის ხსნარში წყლის რაოდენობა იზრდება, რაც ამცირებს მის სპეციფიკურ წონას.

ბატარეის უჯრედები შეიძლება განიტვირთოს მითითებულ მინიმალურ ძაბვამდე და სპეციფიკურ სიმძიმემდე. სრულად დამუხტულ ტყვიის მჟავას ბატარეას აქვს ძაბვა და ხვედრითი წონა, შესაბამისად, 2.2 ვ და 1.250 გ/სმ³, შესაბამისად, და ეს ელემენტი ჩვეულებრივ შეიძლება განიტვირთოს მანამ, სანამ შესაბამის მნიშვნელობებს არ მიაღწევს 1.8V და 1.1. გ/სმ^3.

ელექტროლიტური შემადგენლობა

ელექტროლიტი შეიცავს გოგირდმჟავას და გამოხდილ წყალს. მონაცემები არ იქნება ზუსტი გაზომვისას, თუ მძღოლმა ახლახან დაამატა წყალი. თქვენ უნდა დაელოდოთ ცოტა ხანს, რათა მტკნარ წყალს ჰქონდეს დრო, შეურიოს არსებულ ხსნარს. სანამ ელექტროლიტის სიმკვრივეს გაზრდით, უნდა გახსოვდეთ: რაც უფრო დიდია გოგირდმჟავას კონცენტრაცია, მით უფრო მკვრივი ხდება ელექტროლიტი. რაც უფრო მაღალია სიმკვრივე, მით უფრო მაღალია დამუხტვის დონე.

ელექტროლიტური ხსნარისთვის გამოხდილი წყალი საუკეთესო არჩევანია. ეს ამცირებს შესაძლებელსდამაბინძურებლები ხსნარში. ზოგიერთმა დამაბინძურებელმა შეიძლება რეაგირება მოახდინოს ელექტროლიტის იონებთან. მაგალითად, თუ ხსნარს შეურევთ NaCl მარილებთან, წარმოიქმნება ნალექი, რომელიც შეცვლის ხსნარის ხარისხს.

ტემპერატურის გავლენა ტევადობაზე

რა არის ელექტროლიტის სიმკვრივე - ეს დამოკიდებული იქნება ბატარეების შიგნით არსებულ ტემპერატურაზე. კონკრეტული ბატარეების მომხმარებლის სახელმძღვანელოში მითითებულია რომელი შესწორება უნდა მოხდეს. მაგალითად, Surrette/Rolls-ის სახელმძღვანელოში ტემპერატურის დიაპაზონში -17,8-დან -54,4^oC ქვემოთ 21^{oC, გამოკლეთ 0,04 ყოველ 6-ზე. გრადუსი.}

ბევრ ინვერტორს ან დამუხტვის კონტროლერს აქვს ბატარეის ტემპერატურის სენსორი, რომელიც მიმაგრებულია ბატარეაზე. მათ ჩვეულებრივ აქვთ LCD დისპლეი. ინფრაწითელი თერმომეტრის მითითება ასევე მოგცემთ საჭირო ინფორმაციას.

სიმკვრივის საზომი

ელექტროლიტების სიმკვრივის ჰიდრომეტრი გამოიყენება ელექტროლიტური ხსნარის სპეციფიკური სიმძიმის გასაზომად თითოეულ უჯრედში. მჟავა ბატარეა სრულად იტენება სპეციფიკური სიმძიმით 1,255 გ/სმ³ 26^oC-ზე. სპეციფიკური სიმძიმე არის სითხის გაზომვა, რომელიც შედარებულია ფუძესთან. ეს არის წყალი, რომელსაც ენიჭება საბაზისო რიცხვი 1000 გ/სმ^3.

გოგირდმჟავას კონცენტრაცია წყალში ახალ ბატარეაში არის 1,280 გ/სმ³, რაც ნიშნავს, რომ ელექტროლიტი იწონის 1,280 გ/სმ^{3.-ჯერ მეტია იმავე მოცულობის წყლის წონაზე. სრულად დატენილი ბატარეა შემოწმდება მდე1,280 გ/სმ}3^{, ხოლო გამონადენი დაითვლება 1,100 გ/სმ}3^..

ჰიდრომეტრის ტესტირების პროცედურა

ჰიდრომეტრის კითხვის ტემპერატურა უნდა დარეგულირდეს 27oC ტემპერატურაზე, განსაკუთრებით ელექტროლიტების სიმკვრივეს ზამთარში. მაღალი ხარისხის ჰიდრომეტრებს აქვთ შიდა თერმომეტრი, რომელიც გაზომავს ელექტროლიტის ტემპერატურას და მოიცავს კონვერტაციის სკალას ცურვის წაკითხვის გამოსასწორებლად. მნიშვნელოვანია იმის აღიარება, რომ ტემპერატურა მნიშვნელოვნად განსხვავდება გარემოსგან, თუ მანქანა მართავს. გაზომვის ბრძანება:

1. ჩაასხით ელექტროლიტი ჰიდრომეტრში რეზინის ნათურით რამდენჯერმე, რათა თერმომეტრმა შეძლოს ელექტროლიტის ტემპერატურის დარეგულირება და გაზომვების აღება.
2. შეისწავლეთ ელექტროლიტის ფერი. ყავისფერი ან ნაცრისფერი შეფერილობა მიუთითებს ბატარეასთან დაკავშირებულ პრობლემაზე და იმის ნიშანია, რომ ბატარეა სიცოცხლის ბოლომდე უახლოვდება.
3. მიმართეთ ელექტროლიტის მინიმალური რაოდენობა ჰიდრომეტრში ისე, რომ მოცურავი თავისუფლად იცუროს საზომი ცილინდრის ზედა ან ქვედა ნაწილთან შეხების გარეშე.
4. დაიჭირეთ ჰიდრომეტრი თვალის დონეზე ვერტიკალურად და ყურადღება მიაქციეთ იმ ჩვენებას, სადაც ელექტროლიტი ემთხვევა ცურვის მასშტაბს.
5. დაამატე ან გამოაკლო 0,004 ერთეული ყოველ 6^oC წასაკითხად, როცა ელექტროლიტის ტემპერატურა 27^{oC-ზე მეტია ან დაბალია.}
6. დაარეგულირეთ მაჩვენებელი, მაგალითად, თუ ხვედრითი წონა არის 1,250 გ/სმ³ და ელექტროლიტის ტემპერატურა არის32^oC, მნიშვნელობა 1,250 გ/სმ³ იძლევა შესწორებულ მნიშვნელობას 1,254 გ/სმ^{3. ანალოგიურად, თუ ტემპერატურა იყო 21}o^{C, გამოაკლეთ 1,246 გ/სმ}3^{. ოთხი ქულა (0,004) 1,250 გ/სმ-დან}3^.
7. გასინჯეთ თითოეული უჯრედი და შენიშვნის წაკითხვა შესწორებულია 27oC ელექტროლიტების სიმკვრივის შემოწმებამდე.

დატენვის გაზომვის მაგალითები

მაგალითი 1:

1. ჰიდრომეტრი აჩვენებს 1,333 გ/სმ3.
2. ტემპერატურა 17 გრადუსია, რეკომენდებული 10 გრადუსით დაბალი.
3. გამოვაკლოთ 0,007 1,333 გ/სმ-ს3.
4. შედეგი არის 1,263 გ/სმ3, ასე რომ, დამუხტვის მდგომარეობა დაახლოებით 100 პროცენტია.

მაგალითი 2:

1. სიმკვრივის მონაცემები - 1,178 გ/სმ3.
2. ელექტროლიტის ტემპერატურაა 43 გრადუსი C, რაც 16 გრადუსით აღემატება ნორმას.
3. დაამატე 0,016 1,178გ/სმ-ზე3.
4. შედეგი არის 1,194 გ/სმ3, დარიცხული 50 პროცენტი.

დამუხტვის სტატუსი	სპეციფიკური წონა გ/სმ3
100%	1, 265
75%	1, 225
50%	1, 190
25%	1, 155
0%	1, 120

ელექტროლიტების სიმკვრივის ცხრილი

შემდეგი ტემპერატურის კორექტირების ცხრილიეს არის ერთ-ერთი გზა ელექტროლიტების სიმკვრივის მკვეთრი ცვლილებების ასახსნელად სხვადასხვა ტემპერატურაზე.

ამ ცხრილის გამოსაყენებლად, თქვენ უნდა იცოდეთ ელექტროლიტის ტემპერატურა. თუ გაზომვა რაიმე მიზეზით შეუძლებელია, უმჯობესია გამოიყენოთ გარემო ტემპერატურა.

ელექტროლიტების სიმკვრივის ცხრილი ნაჩვენებია ქვემოთ. ეს მონაცემები ეფუძნება ტემპერატურას:

%	100	75	50	25	0
-18	1, 297	1, 257	1, 222	1, 187	1, 152
-12	1, 293	1, 253	1, 218	1, 183	1, 148
-6	1, 289	1, 249	1, 214	1, 179	1, 144
-1	1, 285	1, 245	1, 21	1, 175	1, 14
4	1, 281	1, 241	1, 206	1, 171	1, 136
10	1, 277	1, 237	1, 202	1, 167	1, 132
16	1, 273	1, 233	1, 198	1, 163	1, 128
22	1, 269	1, 229	1, 194	1, 159	1, 124
27	1, 265	1, 225	1, 19	1, 155	1, 12
32	1, 261	1, 221	1, 186	1, 151	1, 116
38	1, 257	1, 217	1, 182	1, 147	1, 112
43	1, 253	1, 213	1, 178	1, 143	1, 108
49	1, 249	1, 209	1, 174	1, 139	1, 104
54	1, 245	1, 205	1, 17	1, 135	1, 1

როგორც ამ ცხრილიდან ხედავთ, ელექტროლიტების სიმკვრივე ბატარეაში ზამთარში გაცილებით მაღალია, ვიდრე თბილ სეზონში.

ბატარეის მოვლა

ეს ბატარეები შეიცავს გოგირდის მჟავას. მათთან მუშაობისას ყოველთვის უნდა გამოიყენოთ უსაფრთხოების სათვალეები და რეზინის ხელთათმანები.

უჯრედების გადატვირთვის შემთხვევაში ტყვიის სულფატის ფიზიკური თვისებები თანდათან იცვლება და ნადგურდება, რაც არღვევს დამუხტვის პროცესს. ამრიგად, ელექტროლიტის სიმკვრივე მცირდება ქიმიური რეაქციის ნელი სიჩქარის გამო.

გოგირდმჟავას ხარისხი მაღალი უნდა იყოს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ბატარეა შეიძლება სწრაფად გახდეს უფუნქციო. ელექტროლიტების დაბალი დონე ხელს უწყობს მოწყობილობის შიდა ფირფიტების გაშრობას, რაც შეუძლებელს ხდის ბატარეის აღდგენას.

სულფატირებული ბატარეები ადვილად ამოიცნობთ ფირფიტების შეცვლილი ფერის დათვალიერებით. სულფატის ფირფიტის ფერი უფრო ღია ხდება და მისი ზედაპირი ყვითელი ხდება. ასეთი უჯრედები აჩვენებენ სიმძლავრის შემცირებას. თუ სულფონაცია დიდი ხნის განმავლობაში ხდება, შეუქცევადიაპროცესები.

ამ სიტუაციის თავიდან ასაცილებლად რეკომენდირებულია ტყვიის მჟავა ბატარეების დიდი ხნის განმავლობაში დამუხტვა დაბალი დენის სიჩქარით.

ყოველთვის არის ბატარეის უჯრედების ტერმინალის ბლოკების დაზიანების მაღალი შესაძლებლობა. კოროზია ძირითადად გავლენას ახდენს უჯრედებს შორის ჭანჭიკებულ კავშირებზე. ამის თავიდან აცილება მარტივად შეიძლება, თუ დარწმუნდით, რომ თითოეული ჭანჭიკი დალუქულია სპეციალური ცხიმის თხელი ფენით.

ბატარეის დატენვისას დიდია მჟავას შეფრქვევისა და გაზების ალბათობა. მათ შეუძლიათ დაბინძურონ ატმოსფერო ბატარეის გარშემო. ამიტომ საჭიროა კარგი ვენტილაცია ბატარეის განყოფილებასთან.

ეს აირები ფეთქებადია, ამიტომ ღია ცეცხლი არ უნდა შევიდეს იმ სივრცეში, სადაც ტყვიის ბატარეები იტენება.

ბატარეის აფეთქების თავიდან ასაცილებლად, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული დაზიანება ან სიკვდილი, არ ჩადოთ ლითონის თერმომეტრი ბატარეაში. თქვენ უნდა გამოიყენოთ ჰიდრომეტრი ჩაშენებული თერმომეტრით, რომელიც განკუთვნილია ბატარეების შესამოწმებლად.

ენერგიის მიწოდების ვადა

ბატარეის მუშაობა დროთა განმავლობაში მცირდება, გამოყენებული იქნება თუ არა, ის ასევე მცირდება ხშირი დამუხტვა-გამორთვის ციკლებით. სიცოცხლე არის დრო, როდესაც უმოქმედო ბატარეა შეიძლება ინახებოდეს, სანამ ის გამოუსადეგარი გახდება. ზოგადად ითვლება, რომ ეს არის მისი თავდაპირველი სიმძლავრის დაახლოებით 80%.

არის რამდენიმე ფაქტორი, რომელიც მნიშვნელოვნად მოქმედებს ბატარეის ხანგრძლივობაზე:

1. ციკლური ცხოვრება. დრობატარეის ხანგრძლივობა განისაზღვრება ძირითადად ბატარეის გამოყენების ციკლებით. როგორც წესი, 300-დან 700-მდე ციკლი ნორმალური გამოყენებისას.
2. გამონადენის სიღრმის (DOD) ეფექტი. მაღალ შესრულებაზე უარის თქმა გამოიწვევს მოკლე სასიცოცხლო ციკლს.
3. ტემპერატურული ეფექტი. ეს არის ძირითადი ფაქტორი ბატარეის მუშაობის, შენახვის ვადის, დატენვისა და ძაბვის კონტროლში. მაღალ ტემპერატურაზე ბატარეაში უფრო მეტი ქიმიური აქტივობა ხდება, ვიდრე დაბალ ტემპერატურაზე. ბატარეების უმეტესობისთვის რეკომენდებული ტემპერატურის დიაპაზონი არის -17-დან 35oC.
4. ძაბვა და დატენვის სიჩქარე. ყველა ტყვიის მჟავა ბატარეა ათავისუფლებს წყალბადს უარყოფითი ფირფიტიდან და ჟანგბადი დადებითი ფირფიტიდან დამუხტვის დროს. ბატარეას შეუძლია შეინახოს მხოლოდ გარკვეული რაოდენობის ელექტროენერგია. როგორც წესი, ბატარეა იტენება 90%-მდე 60%-ში. და დარჩენილი ბატარეის 10% იტენება მთლიანი დროის დაახლოებით 40%.

კარგი ბატარეის ხანგრძლივობაა 500-დან 1200 ციკლამდე. ფაქტობრივი დაბერების პროცესი იწვევს ტევადობის თანდათანობით შემცირებას. როდესაც უჯრედი მიაღწევს გარკვეულ სიცოცხლეს, ის უცებ არ წყვეტს მუშაობას, ეს პროცესი დროთა განმავლობაში გრძელდება, საჭიროა მისი მონიტორინგი, რათა დროულად მოემზადოს ბატარეის ჩანაცვლებისთვის.