Что образуется при заряде аккумулятора

Закипел аккумулятор при зарядке — почему и что делать

Аккумуляторная батарея – важная деталь транспорта, обеспечивающая запуск двигателя, и служащая источником питания для энергозависимых устройств в автомобиле, когда мотор выключен. Немало владельцев автомобилей сталкивались с ситуацией, когда во время зарядки АКБ начинает закипать электролит. Вообще, пузыри, образующиеся в кислотном растворе – это не кипение, но обычно это называют так. Само по себе явление не указывает на какие-то проблемы с батареей. Но если аккумулятор кипит при зарядке несвоевременно или неравномерно, это неполадка. А если допустить продолжительное и интенсивное выделение газов, источник питания и вовсе выйдет из строя.

Если аккумулятор кипит при зарядке несвоевременно или неравномерно — это неполадка.

Нормально ли кипение аккумулятора и почему оно возникает

Прежде чем рассматривать, что это может означать, надо разобраться, что происходит в батарее, если поставить ее на подзарядку.

Когда на электроды АКБ подается зарядный ток, сульфат свинца, образовавшийся при разрядке, «превращается» в свинец и диоксид свинца. Это естественная реакция. Вместе с этим образуется серная кислота, которая приводит к увеличению плотности электролита, заряда и напряжения аккумулятора. Когда основная масса сульфата распадается на кислоту, свинец и диоксид, и напряжение поднимется выше установленной точки, на электродах элемента питания начинает активно выделяться водород и кислород.

Процесс сопровождается тем, что наружу выходят эти газы в виде пузырьков, и кажется, что электролит закипел. А так раствор кислоты даже не приближен к температуре кипения, то есть физически он не закипает. Тогда что может значить газообразование – это электролиз воды.

Если электролит начинает кипеть в ходе зарядки через 5 – 8 часов – это нормально, процесс подходит к концу. О чем говорит интенсивное газообразование – уровень заряда АКБ достиг 70 – 80%, то есть через 2 – 3 часа можно отключать от зарядного устройства. Когда кипение начинается сразу после подключения – аккумулятор неисправен.

К слову, электролит «кипит» в свинцово-кислотных АКБ. В гелевых разновидностях газы, образуемые при зарядке, рекомбинируют в воду. И гелевые батареи преимущественно необслуживаемые, то есть визуально нельзя узнать, в каком состоянии кислота.

Почему кипит АКБ

Одни причины кипения связаны с зарядным устройством, другие – с самой батареей. Часть из них реально устранить, но все зависит от условий эксплуатации и запущенности.

Повышенное напряжение заряда

Напряжение на контактах АКБ в ходе зарядки – важнейший параметр, превышение которого не допускается. Стандартная батарея автомобиля на 12 В состоит из 6 так называемых «банок», соединенных последовательно. 1 банка, заряжаясь, должна получать максимум 2.4 В. Цифра для всей АКБ – до 14.4 В. При превышении начнется электролиз, то самое «кипение».

К слову, меньше тоже не рекомендуется – батарея или вовсе не заряжается, или не наберет 100%. Подобная проблема наблюдается в автомобилях с неисправным генератором. К примеру, если двигатель запущен, а напряжение бортовой сети 14.1 В – этого мало для зарядки батареи, и дополнительно надо использовать ЗУ.

Чтобы получить реальные цифры напряжения, мерить параметр надо на клеммах источника питания, воспользовавшись мультиметром. К слову, только подсоединив зарядку, напряжение будет куда ниже, чем 14.4 В – это норма. Вместе с накоплением энергии растет и напряжение, поэтому его отслеживать надо по ходу всего процесса.

Чтобы устранить кипение в этой ситуации, достаточно отрегулировать напряжение на зарядном приборе. Если доступна только регулировка тока – его снижают, а вместе с ним и напряжение. Если ЗУ не позволяет ничего регулировать – лучше взять новое.

Зарядный ток выше нормы

Напряжение связано с током. В случае с кипящим электролитом смотрят на соотношение зарядного тока к реальной емкости батареи. Реальная – текущая, а не та, что указана на корпусе новой АКБ. По ходу эксплуатации емкость то падает.

И учитывая емкость, выставляют силу тока заряда. Как высчитать: 10% от емкости – необходимая сила. К примеру, для батареи 60 Ач это 6 А. Но это только если она новая. Даже если придерживаться правил эксплуатации, за год потеряется 10 – 15% емкости, соответственно, ток зарядки нужен другой. А если выставлять повышенный, не удивительно, что батарея начинает кипеть.

Первый способ устранения проблемы – следить за реальной емкостью, и учитывая параметр, выставлять нужный зарядный ток. Но без подходящих приборов этого не сделаешь. Второй – приблизительно понижать ток по мере пользования АКБ. К примеру, через год эксплуатации ток смело снижают на 1 А.

Сульфатация АКБ

Это когда на пластинах аккумулятора образуется налет из сульфата свинца. В общем, проявляется он из-за недозаряда и недостаточного уровня электролита. Если дело в недозаряде, то налет не растворяется, а наоборот – увеличивается в размерах и твердеет. Если дело в нехватке электролита, то пластины и вовсе работаю «в сухую».

Из-за сульфатации резко падает емкость. Ведь чем она выше, тем большая площадь свинца «плавает» в электролите. Покрывшись сульфатами, он перестает участвовать в химической реакции. Учитывая сниженную емкость, при зарядке надо подавать малый ток, а так как многие упускают этот момент из виду – электролит начинает кипеть раньше положенного.

Если сульфатация только началась, делают десульфатацию – включают специальный режим зарядки, и тогда часть сульфатов распадается, «раскрывая» свинец. Для этого необходимо особое ЗУ. Если такого нет – используют стандартные зарядники и нагрузку.

Если сульфатация «укоренилась», исправить ситуацию не получится, в крайнем случае – заряжать аккумулятор малыми токами. Но это возможно только при использовании зарядного устройства, а под капотом автомобиля электролит будет кипеть. Отсюда рекомендация – замена АКБ.

Низкий уровень электролита

Ниже объем рабочей жидкости – быстрее наступает сульфатация. Еще один момент – из-за нехватки токопроводящей жидкости пластины «оголяются», и не принимают участия в зарядке. Получается, стандартные токи зарядки уже не подойдут – электролит начнет кипеть раньше положенного.

Если АКБ предполагает обслуживание – доливают электролит. Если нет – заменяют. Впрочем, есть умельцы, проделывающие в отсеках отверстия, но делать так не стоит – небезопасно.

Проверка уровня электролита.

Короткое замыкание

Кипеть электролит из-за КЗ начинает по ряду причин. Само по себе короткое замыкание – это когда в отдельном отсеке соприкасаются пластины, имеющие разную полярность. Такая банка становится проводником тока. И если пластины замкнут хотя-бы в одной, она «выпадает из строя». Как итог – работают не все банки из шести. Каждой требуется напряжение в 2.4 В, при последовательном соединении всего – 14.4 В. И если отсек «выпал», напряжение падает. Не изменив параметр, электролит начнет быстро кипеть.

Выявить КЗ в отсеке реально, но только в обслуживаемой АКБ. Для этого открывают крышку и наблюдают за поведением электролита. Если конкретный отсек не кипит – проблема в нем.

Другой способ – проверить под нагрузкой. Тогда прокручивают стартер и смотрят на токопроводящую жидкость. «Коротыш» сразу начнет кипеть. Аккумуляторную батарею, пережившую короткое замыкание, только заменять.

Аккумулятор должен кипеть при зарядке, но только ближе к концу. Если бурления нет, только пузыри сверху – вообще порядок. Если кипение начинается сразу после подсоединения ЗУ или в первые два часа – это проблема.

Источник

Химическая реакция в аккумуляторе

Ток в АКБ создает химическая реакция между электролитом и материалом электродов. В стандартных кислотно-свинцовых батареях отрицательный электрод сделан из пористого свинца, а положительный – из диоксида свинца. Электролит представляет собой раствор серной кислоты.

Процесс разрядки и зарядки АКБ

Когда аккумулятор разряжается, между свинцом, диоксидом свинца и серной кислотой происходит реакция: PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O. В результате этого процесса ионы перемещаются от одного электрода к другому, образуя электрический ток. В ходе этого процесса серная кислота присоединяется к активной массе пластин в виде сульфата свинца. В ответ на это концентрация воды в электролите повышается, а, следовательно, его плотность снижается. Когда раствор будет состоять только из воды, реакция остановится, а аккумулятор перестанет вырабатывать ток.

Чтобы аккумулятор снова получил заряд, на электроды нужно подать напряжение. Так ионы начнут движение в обратном направлении, из-за чего кристаллическая решетка сульфата свинца начнет разрушаться, а концентрация серной кислоты увеличиваться. Эта химическая реакция выглядит так: 2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + Pb + 2H2SO4. Она происходит в процессе зарядки аккумулятора.

На что влияет плотность электролита

От состава электролита зависит емкость батареи. Чем выше изначальная концентрация серной кислоты, тем быстрее проходят все процессы в аккумуляторе, а концентрация сульфата на пластинах повышается. Происходит процесс сульфатации. Это явление негативно сказывается на работе батареи. При слишком высокой плотности также ускоряется коррозия пластин, в итоге, электрод разрушается и осыпается на дно батареи.

Улучшение свойств электролита

Производители постоянно повышают качества электролита. Создается замкнутая система вентиляции-конденсации, электролит помещается в волокнистый сепаратор или создается в форме геля. За счет этого удается не допустить расслоения электролита и испарения из него воды. Подобные технологии применяются в аккумуляторах бренда Mutlu. Они позволяют увеличить срок службы батареи и избавляют от необходимости регулярного обслуживания.

Источник

Почему при зарядке аккумулятора кипит электролит?

Калькулятор расчета времени зарядки аккумулятора автомобиля

Онлайн расчет время зарядки АКБ. Калькулятор для подсчета, сколько нужно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством

Многим автовладельцам знакомо явление, когда при зарядке аккумулятора кипит электролит. Строго говоря, образование пузырьков газа в растворе кислоты — вовсе не кипение, но обычно его называют именно так. Этот процесс сам по себе не является признаком неисправности АКБ, однако несвоевременное и неравномерное кипение электролита может говорить о неполадках, а чрезмерно интенсивное и длительное газовыделение даже вывести батарею из строя.

О том, что будет, если закипит аккумулятор, что это за процесс, на какие неисправности он указывает и как узнать, что аккумулятор заряжен, по кипению электролита — читайте в нашей статье.

Почему при зарядке кипит электролит?

Для начала разберемся, что происходит при зарядке аккумулятора и из-за чего кипит электролит.

При подаче зарядного тока на электроды образовавшийся ранее при разрядке батареи сульфат свинца (PbSO4) в результате химических реакций восстанавливается до свинца (Pb) и диоксида свинца (PbO2). Одновременно происходит образование серной кислоты, в результате чего растет плотность электролита, заряд и напряжение АКБ. После того как большая часть сульфата превращается в кислоту, диоксид и свинец, а напряжение поляризации превысит определенную отметку, начинается активное выделение водорода и кислорода на электродах.

Почему кипит аккумулятор при зарядке: видео

Именно поднимающиеся на поверхность пузырьки этих газов создают впечатление, что при зарядке вскипает электролит. На самом деле водный раствор соляной кислоты не достигает температуры кипения и в физическом смысле не кипит, газообразование же происходит в результате электролиза воды.

Когда аккумулятор бурлит при зарядке спустя 5—8 часов после подключения зарядного устройства, это говорит о том, что процесс протекает нормально и близится к завершению. Интенсивное образование газов указывает на то, что батарея заряжена на 70—80% и через 2—3 часа ЗУ можно будет отключить.

Если электролит в АКБ начинает кипеть сразу после подключения ЗУ — это признак неисправности батареи. Причины могут быть следующими:

Проверка мультиметром банок аккумулятора на замыкание

Подробнее о симптомах, причинах проблем и способах их решения рассказано в разделе ниже.

“Кипение” электролита характерно в первую очередь для свинцово-кислотных батарей, а должен ли кипеть гелевый аккумулятор? В процессе зарядки гелевой батареи образующиеся в результате химических процессов газы рекомбинируют в воду. К тому же большинство гелевых АКБ являются необслуживаемыми и процесс газообразования визуально наблюдать не получится.

Что делать, если при зарядке аккумулятор закипает

Когда аккумулятор закипает спустя 5 и более часов после начала зарядки, а газообразование идёт равномерно во всех отсеках, достаточно лишь контролировать процесс и своевременно его остановить. Автоматическое зарядное устройство отрегулирует параметры и отключится само. При зарядке в ручном режиме нужно предотвратить чрезмерно интенсивное кипение, уменьшив ток заряда.

Если электролит при зарядке АКБ кипит интенсивно практически сразу или этот процесс наблюдается лишь в отдельных банках — это признак неисправности батареи либо неверного выбранного напряжения или тока заряда. Наиболее распространенные причины и способы устранения нежелательного кипения перечислены в таблице:

Ответы на популярные вопросы

Понимание того, почему при зарядке аккумулятора кипит электролит и как должен проходить этот процесс, позволит выявить неисправности батареи и генератора, выбрать оптимальное значение зарядного тока и своевременно отключить зарядное устройство. Ответы на самые популярные вопросы о кипении АКБ в процессе зарядки вы найдете в таблице.

Должен ли кипеть аккумулятор при зарядке?

Так называемое кипение — на самом деле выход гремучего газа (смеси кислорода и водорода), который образуется в результате электролиза содержащейся в электролите воды. Этот процесс начинается когда плотность электролита близка к максимальной. В исправном АКБ происходит интенсивное газообразование, внешне схожее с кипением, когда процесс зарядки близок к завершению. Исключение составляют лишь гелевые батареи, где этот процесс проходит менее интенсивно и незаметно для наблюдателя, так как в гелевых батареях газы рекомбинируют в воду, поэтому активно во внешнюю среду не выделяются. Если автомобильный аккумулятор «закипел» ранее чем через 5 часов спустя зарядки либо лишь в нескольких банках это говорит о его неисправности.

Почему аккумулятор начал сразу кипеть при подключении зарядки?

Преждевременное газообразование свидетельствует о нарушении электрохимических процессов в результате превышения тока зарядки. Это может произойти как по внешним причинам (неправильно выбраны параметры заряда, неисправно ЗУ или генератор), так и вследствие механических повреждений внутри АКБ, падения уровня электролита или уменьшения активной площади пластин.

Что нужно предпринять, если в процессе подзарядки кипение наблюдается не во всех банках?

Отсутствие газообразования в отдельной секции указывает на то, что в ней не происходит преобразование сульфата свинца в серную кислоту. Это означает, что напряжение в этой секции не достигнет необходимого значения около 2,1В, а общее напряжение АКБ будет пропорционально ниже и использовать его в автомобиле не получится.
Следует найти и устранить причину, из-за которой плотность электролита в отдельных секциях не растёт. В случае разрушения пластин восстановить батарею можно только путем их замены со вскрытием корпуса. Но так как это нецелесообразно, то аккумулятор подлежит утилизации. Если замыкание вызвано попаданием постороннего предмета, его можно попробовать извлечь с помощью пинцета или промывки секции.

Как проверить банку, которая не берет заряд?

Если даже после многочасовой зарядки плотность электролита остается низкой, значит секция не принимает заряд из-за замыкания, разрушения или сульфатации пластин. В этом случае АКБ будет либо сразу кипеть, либо образование газа не произойдет вовсе.
Нужно проверить уровень, прозрачность и плотность электролита. Уровень электролита должен достигать специальной отметки на корпусе и полностью покрывать пластины. Признаком разрушения пластин является сильное помутнение электролита. Налет сульфата на пластине можно увидеть визуально. Короткое замыкание определяется с помощью нагрузочной вилки — при её подключении напряжение АКБ будет ниже 9 В, а электролит в закороченной банке начнёт кипеть.

Почему не заряженный аккумулятор не кипит?

Газообразование начинается только после достижении определенного уровня заряда.
Электролиз воды под воздействием зарядного тока начнется только после того, как практически весь сульфат свинца будет преобразован в серную кислоту, свинец и диоксид свинца. До этого момента газы выделяются неактивно и визуально процесс почти незаметен.

Как долго должен кипеть АКБ в процессе подзарядки?

Продолжать зарядку нужно не больше трех часов после начала интенсивного закипания.
Продолжительное кипение приводит к перезаряду, уменьшению уровня электролита, повреждению пластин и деформации корпуса из-за перегрева.

Почему АКБ кипит на машине?

Закипание электролита в АКБ под капотом автомобиля происходит если неисправен аккумулятор или превышено напряжение заряда от генератора.
При исправном генераторе и реле-регуляторе напряжение на клеммах АКБ при запущенном двигателе обычно не превышает в 14,8 В (более высокое напряжение возможно на моделях, оснащенных кальциевыми батареями), а ток автоматически снижается по мере увеличения заряда, и не достигает значения, при котором начинается интенсивное выделение газов. Когда напряжение превышено в течение длительного времени, это приводит к переразряду и кипению.
Если аккумулятор кипит при езде, но напряжение в бортсети в пределах нормы, это указывает на неисправности самой батареи — КЗ, разрушение, сульфатацию пластин, низкий уровень электролита.

Почему при зарядке не закипает электролит?

Батарея ещё не достигла необходимого уровня заряда либо аккумулятор неисправен.
Исправный аккумулятор начнет активно кипеть, когда уровень заряда достигнет 80%. Обычно на это требуется не менее 5 часов.
Отсутствие газообразования в отдельных секциях является признаком разрушения, короткого замыкания или сильной сульфатации пластин. Если же бурления нет ни в одной из секций, — проверьте плотность электролита в каждой по отдельности и замерьте напряжение на клеммах АКБ, а на выходе с зарядного устройства проверьте силу тока, возможно, аккумулятор не заряжался вовсе.

Источник

Процесс заряда аккумуляторов различных типов

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?

Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO₂). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции.

Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением.

Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO₄). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

По мере эксплуатации аккумуляторной батареи сульфата свинца на пластинах после заряда остаётся всё больше. Процесс носит название сульфатации. Он является причиной выхода из строя большинства свинцово-кислотных аккумуляторов на транспортных средствах.

Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций.

Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.

Другой распространённой схемой является заряд постоянным током. Этот процесс включает в себя несколько этапов, на каждом из которых поддерживается постоянная сила тока.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора.

Обычно процесс выглядит следующим образом.

Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать.

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.

Происходящие процессы

Наиболее распространёнными электрохимическими системами щелочных аккумуляторов являются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные. Рассмотрим процесс заряда на их примере. Оба типа батарей имеют положительный электрод с активной массой из гидроокиси никеля (NiOOH). В ней присутствует графит и окись бария. Окись бария продлевает срок службы АКБ, а графит увеличивает электропроводность активной массы.

Активная масса на отрицательном электроде в никель─кадмиевых аккумуляторах представляет собой смесь порошков кадмия (Cd) и железа (Fe). У никель─металлогидридных аккумуляторов активная масса на минусовом электроде является смесью порошков железа и его окислов. В неё добавляют сернокислый никель (NiSO4) и сернистое железо (FeS).

Ниже представлены реакции, происходящие в щелочном аккумуляторе при заряде.

В процессе разряда активная масса на положительном электроде окисляется и 2Ni(OH)₂ превращается в гидроокись никеля. Одновременно с этим в активной массе отрицательного электрода происходит восстановление, в результате которого образуется железо и кадмий.

Режимы заряда

Если рассматривать заряд стандартного аккумуляторного элемента Ni-Cd, то рекомендуемый ток составляет 10─20% от номинальной ёмкости. Во время зарядки может доходить до 16 часов. Допустимый диапазон температур для зарядки щелочных аккумуляторов составляет от 0 до 50 по Цельсию. Наиболее эффективно процесс заряда происходит в диапазоне температур от 10 до 40 градусов Цельсия.

На практике конструкция щелочных аккумуляторов позволяет заряжать их током не менее 30% от номинальной ёмкости. Процесс заряда в этом случае занимает несколько часов. При заряде щелочных аккумуляторов есть один важный момент. Особенно это актуально для никель─кадмиевых батарей. Они имеют такую проблему, как «эффект памяти». Поэтому перед зарядом эти АКБ требуется разрядить. Подобным функционалом располагают многие зарядные устройства, предназначенные для работы со щелочными аккумуляторами.

Поэтому процесс зарядки щелочного аккумулятора чаще всего начинается с его разряда. При этом не должно допускаться снижение напряжения на выводах элемента ниже 1 вольта. После разряда запускается процесс заряда.

Различных схем заряда для щелочных батарей значительно больше, чем для свинцово-кислотных. Некоторые из них приведены на изображении ниже.

В процессе заряда напряжение на выводах щелочного аккумулятора постепенно увеличивается до 1,6─1,75 вольта. На заключительном этапе напряжение может подниматься до 1,8 вольта. В случае с герметичными щелочными АКБ бывает так, что окончание заряда определяется переданными ампер-часами. Чтобы зарядить батарею целиком иногда расходуется количество энергии, соответствующее 150 процентам от номинальной ёмкости. Напряжение полностью заряженного щелочного аккумулятора в разомкнутой цепи составляет 1,45 вольта.
Вернуться к содержанию

Литиевые

Процесс заряда будет рассмотрен на примере литий─ионных аккумуляторных батарей. В последнее время они получили широкое распространение в качестве источников питания для бытовой техники, потребительской электроники, электроинструмента, электромобилей, электровелосипедов, скутеров и т. п. По сравнению с вышеописанными свинцово-кислотными и щелочными АКБ литий─ионные модели имеют более высокую энергоёмкость.

Происходящие процессы

В литиевый электрохимической системе сейчас используются различные химические соединения и периодически разрабатываются новые. Мы рассмотрим реакции, происходящие при заряде в большинстве распространённых коммерческих Li─Ion батареях.

Отрицательный электрод выполняется из материала, содержащего углерод. Благодаря его природе и составу электролита происходит процесс интеркаляции ионов лития в углерод. Углеродная матрица обладает слоистой структурой, которая может быть упорядоченной или частично упорядоченной. Это уже зависит от конкретного углеродосодержащего материала.

Материалы, используемые для производства положительного электрода, могут отличаться для различных разновидностей литиевых батарей. Чаще всего для этих целей используются литированные оксиды кобальта или никеля. Используются также литий─марганцевые шпинели.

При заряде литий─ионного аккумулятора на электродах протекают следующие реакции.

В процессе интеркаляция ионы лития из электролита внедряются между слоями углерода. При этом объём углеродной матрицы меняется незначительно. Этими качествами был обусловлен выбор углерода в качестве материала анода. Помимо материала, содержащего углерод, в отрицательном электроде могут быть такие добавки, как олово, серебро и их сплавы. В некоторых моделях встречаются композитные материалы.

Режимы заряда

Процесс заряда литий─ионных аккумуляторов комбинированный и проходит в два этапа. На первой стадии ведётся зарядка током, величина которого составляет от 20 до 100% от номинальной емкости батареи. Этот этап продолжается до того, пока напряжение АКБ не достигнет 4,1 вольта. После этого начинается второй этап, во время которого заряд ведётся при постоянном напряжении. По времени вся зарядка продолжается около 3 часов (при максимально допустимом токе), из которых на первый этап отводится один час. Более подробно о процессе заряда литиевых аккумуляторов можно прочитать в этой статье.

Окончание заряда фиксируется в тот момент, когда напряжение достигло максимального (4,1─4,2 В), а ток уменьшился до 3% от своей величины в начале процесса. В некоторых случаях возможен третий этап, который представляет собой хранение. Этот этап представляет собой периодическую подзарядку для компенсации ёмкости, потерянной в результате саморазряда.

Если увеличивать ток заряда выше 0,2─1*С, это не приводит к уменьшению времени процесса. В этом случае просто сокращается первый и увеличивается второй этап.

Бывают зарядные устройства, которые обеспечивают только первый этап зарядки. При таком варианте степень заряженности батареи составляет около 70─80%.
Вернуться к содержанию

Источник