Знаете ли вы, что температура — убийца аккумуляторов №1
Аккумуляторы — это инвестиция времени и денег. Они часто довольно дороги для обычного человека, поэтому в идеале они должны служить как можно дольше. Кроме того, разряд батареи в неподходящий момент может поставить вас в неудобную или опасную ситуацию.
В жару или в холод температура может существенно повлиять на срок службы батареи и ее производительность. Есть также много вопросов безопасности, которые следует учитывать, когда дело доходит до температуры.
Прежде чем мы углубимся в то, как температура влияет на батареи, мы должны сначала установить основы того, что происходит внутри батареи, когда она производит электрический ток.
Что происходит внутри батареи? Батарея преобразует химическую потенциальную энергию в электрическую.
Все батареи состоят из электролитов и электродов (подключенных к клеммам батареи) из различных материалов.
Электролит — это раствор внутри аккумулятора.
В зависимости от типа батареи это может быть жидкость, паста или гель, состоящий из различных соединений. Его цель состоит в том, чтобы транспортировать положительно заряженные ионы между положительным и отрицательным электродами батареи и в конечном итоге производить ток.
То, что происходит внутри батареи для создания заряда, является электрохимической реакцией. Добавление тепла ускорит реакцию, а удаление тепла замедлит реакцию. Это дает нам представление о том, почему температура оказывает такое сильное влияние на батареи.
Влияние более высоких температур на батареи Чрезмерное тепло является одной из наиболее распространенных причин сокращения срока службы батарей. Поскольку тепло ускоряет химическую реакцию в батарее, электрический ток также вырабатывается с большей скоростью.
Из этого можно наблюдать кратковременное увеличение производительности батареи. Однако скорость нежелательных химических реакций также будет увеличиваться.
Это может привести к некоторому повреждению внутренней структуры батареи, что в конечном итоге помешает ее работе должным образом.
В свинцово-кислотных батареях вода в растворе электролита начинает испаряться гораздо быстрее, чем при нормальной рабочей температуре. Также произойдет газообразование, когда соединения в электролите начнут превращаться из жидкости в газ. Пластины и электроды начнут подвергаться коррозии, и на электродах образуется пленка в процессе, называемом пассивацией.
Тепло также может деформировать и согнуть внутренние и внешние компоненты батареи, что приведет к ее структурной непрочности. По мере увеличения испарения и газообразования внутри батареи будет расти давление. При экстремальных температурах даже герметичные батареи, рассчитанные на более высокие температуры, могут протечь или взорваться.
Как мы видим, в лучшем случае длительное воздействие тепла начинает увеличивать износ компонентов вашей батареи. Все это в конечном итоге сократит срок службы батареи. В худшем случае есть серьезные последствия для безопасности, о которых следует беспокоиться.
Влияние более низких температур на батареиПри более низких температурах мы можем ожидать противоположное тому, что происходит с батареями в жаркую погоду. Более низкие температуры означают, что на химическую реакцию внутри батареи уходит меньше тепла, поэтому реакции будут происходить гораздо медленнее.
Из-за этого ток, вырабатываемый аккумулятором, также будет уменьшен (а значит, и емкость аккумулятора). При выборе аккумулятора его емкость должна соответствовать требованиям двигателя и электроники автомобиля. К сожалению, в холодную погоду падение емкости может также означать, что аккумулятор больше не соответствует требованиям стартера.
Что еще хуже, моторное масло также имеет тенденцию становиться более густым (более вязким) в холодную погоду.
Это может затруднить проворачивание двигателя, в результате чего для запуска автомобиля потребуется ток, превышающий нормальный.
Зимнее вождение также увеличивает нагрузку на батареи, так как стеклоочистителям, фарам и вентиляторам автомобильных обогревателей требуется ток для работы. Эти операции увеличивают количество тока, потребляемого от батареи.
При рассмотрении характеристик вашей батареи CCA (Cold Cranking Amps) представляет собой число, показывающее, какой ток ваша батарея может выдать в холодную погоду. В спецификациях также будет указан диапазон температур, к которому относится это число. Более высокий CCA означает, что ваша батарея лучше приспособлена для работы в холодную погоду. Тем не менее, даже батареи с высоким CCA будут плохо работать при очень низких температурах.
Старые батареи также будут работать хуже в холодную погоду, так что об этом нужно помнить, отправляясь в зимние месяцы.
Идеальная температура для аккумуляторов Оптимальная температура хранения для большинства аккумуляторов составляет от 25°C до 27°C (приблизительно комнатная температура).
Однако большинство аккумуляторов имеют довольно широкий диапазон рабочих температур.
Как правило, большинство качественных свинцово-кислотных аккумуляторов надежно работают при рабочих температурах от -5°C до 50°C. Эти критерии применимы ко всем свинцово-кислотным аккумуляторам и применимы к традиционным технологиям, технологиям EFB, AGM и GEL. Литиевые батареи могут безопасно работать при температуре от -20°C до 60°C. Однако идеальные рабочие условия для большинства батарей находятся в диапазоне от 10°C до 30°C.
Важно помнить, что тепловые повреждения и снижение производительности из-за холодной погоды не являются дефектами продукта. Скорее, они являются результатом использования батареи не в идеальных рабочих условиях.
Если вы когда-либо сомневались в том, эксплуатируется ли ваша батарея или хранится ли она при безопасной температуре, в большинстве технических характеристик батарей и руководств по эксплуатации есть раздел, посвященный хранению и контролю температуры.
Различные аккумуляторные технологии по-разному справляются с нагревом, поэтому всегда важно быть в курсе правильной процедуры обслуживания аккумулятора.
Одна из самых важных вещей, которые вы можете сделать, — это регулярно заряжать аккумулятор. Это предотвращает повреждение из-за сульфатации и поддерживает оптимальную работу аккумулятора. Большинство зарядных устройств не имеют интеллектуальных функций, а это означает, что они не могут определить состояние заряда, температуру и другие важные условия вашей батареи.
Эти зарядные устройства просто заряжают аккумулятор. Тем не менее, другой основной причиной сокращения срока службы батареи является перезарядка. Обычные зарядные устройства не могут определить, когда батарея достигла нужной емкости, что со временем может привести к ее повреждению.
Battery Power-Zone рекомендует ряд высокоинтеллектуальных зарядных устройств CTEK, поскольку они способны обнаруживать и реагировать на состояние вашей батареи.
Вы также сможете следить за состоянием и состоянием заряда батареи в приложении CTEK, что позволит вам контролировать обслуживание батареи.
В летние месяцы также можно принять некоторые основные профилактические меры, чтобы предотвратить перегрев моторного отсека. Это важно, потому что перегретый моторный отсек также повысит температуру окружающей среды вокруг аккумулятора.
Периодическая проверка охлаждающей жидкости двигателя, чтобы убедиться, что она доливается, снизит вероятность перегрева моторного отсека. В жаркие дни всегда рекомендуется припарковать свой автомобиль в тени или на крытой парковке, если она доступна. Наряду с этим, регулярное обслуживание системы охлаждения вашего автомобиля будет поддерживать ее в отличной форме.
Доливка моторного масла при необходимости также имеет важное значение, так как низкий уровень масла может привести к перегреву двигателя.
Кроме того, батареи можно изолировать от колебаний температуры.
Изоляционная оболочка батареи может предотвратить экстремальные колебания температуры как в жару, так и в холод, снимая с вас часть бремени контроля температуры батареи.
Также важно следить за тем, чтобы неиспользованные батареи хранились в прохладном темном месте, а также регулярно их заряжать.
Аккумулятор Общие советы по обслуживанию аккумулятора Power-Zone для продления срока службы аккумулятора в холодные месяцы из самых простых способов уменьшить падение мощности, наблюдаемое в более холодных условиях. Полностью заряженный аккумулятор с гораздо меньшей вероятностью не сможет удовлетворить электрические потребности вашего автомобиля.
Аккумуляторы, которые не часто заряжаются, подвержены более экстремальным реакциям на падение температуры. На самом деле аккумуляторы с низким уровнем заряда могут замерзнуть при температуре -1°C. Это может привести к расширению воды в аккумуляторной жидкости, что приведет к непоправимому повреждению аккумуляторных элементов.
Проведение технического обслуживания аккумулятора перед началом зимнего сезона также поможет выявить любые проблемы, которые могут усугубить проблемы, связанные с холодной погодой, что может предотвратить выход стареющего аккумулятора из строя из-за холода.
Как обсуждалось ранее, изоляция аккумулятора изоляционной оболочкой также предотвратит резкие колебания температуры.
Хотя все эти соображения могут показаться дорогостоящими и трудоемкими, они необходимы для обеспечения максимальной отдачи от аккумулятора. Battery Power-Zone избавляет вас от догадок при обслуживании аккумуляторов благодаря бесплатному тестированию аккумулятора, бесплатной установке аккумулятора и бесплатному вызову специалиста.
С приближением зимы вы можете просмотреть нашу страницу контактов, чтобы найти ближайший к вам филиал. Позвольте нам помочь вам поддерживать оптимальную работу вашего аккумулятора в этом сезоне.
Эти энергонасыщенные аккумуляторы хорошо работают в условиях экстремального холода и жары
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают при морозе и палящем зное.
энергия. Исследователи совершили этот подвиг, разработав электролит, который не только универсален и надежен в широком диапазоне температур, но также совместим с высокоэнергетическими анодом и катодом.
Термостойкие батареи описаны в статье, опубликованной 4 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
Такие аккумуляторы могут позволить электромобилям в холодном климате проехать большее расстояние без подзарядки; они также могут уменьшить потребность в системах охлаждения, чтобы аккумуляторы транспортных средств не перегревались в жарком климате, сказал Чжэн Чен, профессор наноинженерии в Инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор исследования.
«Вам нужна высокотемпературная эксплуатация в районах, где температура окружающей среды может достигать трехзначных цифр, а на дорогах становится еще жарче. В электромобилях аккумуляторы обычно находятся под полом, недалеко от этих горячих дорог», — пояснил Чен, который также является преподавателем Центра устойчивой энергетики и энергетики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Кроме того, батареи нагреваются просто от того, что во время работы проходит ток. Если аккумуляторы не выдержат такой прогрев при высокой температуре, их производительность быстро ухудшится».
В ходе испытаний экспериментальные батареи сохранили 87,5 % и 115,9 % своей емкости при температуре -40 и 50 C (-40 и 122 F) соответственно. У них также был высокий кулоновский КПД 98,2% и 98,7% при этих температурах соответственно, что означает, что батареи могут подвергаться большему количеству циклов зарядки и разрядки, прежде чем они перестанут работать.
Высокотемпературные характеристики аккумуляторных ячеек, испытываемые в печи, нагретой до 50°С.
Аккумуляторы, разработанные Ченом и его коллегами, устойчивы как к холоду, так и к жаре благодаря своему электролиту. Он изготовлен из жидкого раствора дибутилового эфира, смешанного с солью лития. Особенностью дибутилового эфира является то, что его молекулы слабо связываются с ионами лития. Другими словами, молекулы электролита могут легко отдавать ионы лития во время работы батареи.
Это слабое молекулярное взаимодействие, как обнаружили исследователи в ходе предыдущего исследования, повышает производительность батареи при отрицательных температурах. Кроме того, дибутиловый эфир может легко выдерживать тепло, потому что он остается жидким при высоких температурах (его температура кипения составляет 141 C или 286 F).
Стабилизирующие литий-серные химические вещества
Особенностью этого электролита является то, что он совместим с литий-серной батареей, которая представляет собой тип перезаряжаемой батареи с анодом из металлического лития и катодом из серы. Литий-серные батареи являются неотъемлемой частью аккумуляторных технологий следующего поколения, поскольку они обещают более высокую плотность энергии и более низкую стоимость. Они могут хранить в два раза больше энергии на килограмм, чем современные литий-ионные батареи — это может удвоить запас хода электромобилей без увеличения веса аккумуляторной батареи. Кроме того, сера является более распространенной и менее проблематичной для получения, чем кобальт, используемый в катодах традиционных литий-ионных аккумуляторов.
Но есть проблемы с литий-серными батареями. И катод, и анод сверхреактивны. Серные катоды настолько реактивны, что растворяются во время работы батареи. Эта проблема усугубляется при высоких температурах. А литий-металлические аноды склонны к образованию игольчатых структур, называемых дендритами, которые могут пробивать части батареи, вызывая ее короткое замыкание. В результате литий-серные батареи работают только до десятков циклов.
Чжэн Чен, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Если вам нужна батарея с высокой плотностью энергии, вам, как правило, нужно использовать очень жесткую и сложную химию», — сказал Чен. «Высокая энергия означает, что происходит больше реакций, что означает меньшую стабильность, большую деградацию. Создание стабильной высокоэнергетической батареи само по себе является сложной задачей, а попытка сделать это в широком диапазоне температур еще сложнее».
Электролит на основе дибутилового эфира, разработанный командой Калифорнийского университета в Сан-Диего, предотвращает эти проблемы даже при высоких и низких температурах.
Команда также разработала серный катод, чтобы сделать его более стабильным, привив его к полимеру. Это предотвращает растворение большего количества серы в электролите.
Следующие шаги включают масштабирование химического состава батареи, ее оптимизацию для работы при еще более высоких температурах и дальнейшее увеличение срока службы.
Бумага: «Критерии выбора растворителя для устойчивых к температуре литий-серных аккумуляторов». Соавторами являются Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal и Ping Liu, все из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Эта работа была поддержана грантом факультета ранней карьеры от Программы грантов для исследований космических технологий НАСА (ECF 80NSSC18K1512), Национального научного фонда через Центр материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего (MRSEC, грант DMR-2011924) и Управление транспортных технологий Министерства энергетики США в рамках Программы перспективных исследований аккумуляторных материалов (Battery500 Consortium, контракт DE-EE0007764).