Измерение плотности электролита в аккумуляторе: Плотность электролита в аккумуляторе — какая плотность должна быть и как проверить


0
Categories : Разное

Содержание

Плотность электролита в аккумуляторе — какая плотность должна быть и как проверить

Автор Milavlad На чтение 6 мин. Просмотров 12 Опубликовано


Большинство автолюбителей не раз были знакомы с низкой плотью электролита. Проще говоря, проблема разряженного аккумулятора касалась практически каждого второго автовладельца.

Нормальное показание плотности электролита

Электролит проводит электрический ток и имеет в своём составе дистиллированную воду и серную кислоту. Данные вещества находятся приблизительно в одинаковых долях. На одну часть приходится дистиллированная вода и 1,25 части серной кислоты. Таким образом нормальная плотность аккумулятора составляет 1,25.

Постоянно полуразряженный или полностью разряженный аккумулятор приводит к сульфатации пластин. Это бесповоротно убивает АКБ, снижая его ёмкость и увеличивая внутреннее сопротивление. В процессе сульфатации, пластины аккумулятора покрываются сернокислым крупнокристаллическим свинцом.

Всегда следует:

  1. Делать периодическую профилактику вашего аккумулятора.
  2. Взять за правило поддерживать заряд и чистоту аккумуляторной батареи.
  3. Устранять наличие окислов на клеммах и грязи.

Почему необходим полноценный заряд аккумулятора

  1. Чем чаще происходит разреженность свинцовых пластин в аккумуляторе, тем быстрее наступает процесс сульфатации.
  2. Качественная работа АКБ прямо пропорциональна плотности электролита.

Примечания:

  1. Профилактику АКБ следует проводить каждый сезон. Особенно в период осенне-зимней эксплуатации.
  2. АКБ приходит в негодность по разным причинам. Зачастую длительными запусками двигателя стартером.
    Зимой стартер потребляет повышенный ток и может привести к короблению пластин.
  3. Заряд аккумулятора прямо пропорционален плотности электролита степени заряда.

Как проверить плотность электролита аккумулятора

  • Надеть перчатки и выкрутить все пластиковые крышки герметичных банок аккумулятора. Ареометр аккуратно опустить в первую банку и извлечь резиновой грушей электролит. Поплавок прибора должен находиться в свободном положении и не задевать дно и стенки банки.
  • Жидкость в приборе наглядно укажет показания плотности.
  • Этот процесс провести поочерёдно с каждой банкой. При разнице плотности в 0,01 г-на куб. см, необходимо долить дистиллированную воду.
  • При пониженной плотности до показателя 1,22 г-на куб. см и ниже необходимо поставить АКБ на зарядку.

Важно! При повышении температуры плотность электролита прямо пропорционально уменьшается на 0.01 г/см3. И, с точностью до наоборот увеличивается при понижении температуры.

Краткий инструктаж предварительной подготовки:

  1. Соблюдая меры безопасности подготовить необходимые ниже перечисленные инструменты и материалы.
  2. Самостоятельное изготовление электролита требует внимательности и аккуратности. Кислоту медленно добавляют в воду, а не наоборот. При добавлении в воду кислота реагирует не агрессивно, исключив ожоги и испарения. Кислота погружается в толщу воды и разбрызгивания не происходит из-за определенной реакции. Рекомендация: Аккуратно вливая кислоту в дистиллированную воду, непрерывно перемешивайте раствор стеклянной палочкой. Растворение серной кислоты в воде выделяет большое количество тепла. Выливая воду в кислоту, вы подвергните себя большой опасности. Кислота имеет по сравнению с водой высокую плотность (практически в два раза). Следовательно, вода растекается на поверхности кислоты. Преобразуясь в быстро нагревающуюся агрессивную среду, образуя пары и кислотные брызги.
    Будьте внимательны!
  3. Ни в коем случае не переворачивайте аккумулятор! Это ведет к осыпанию пластин и может вызвать короткое замыкание.
  4. Специальную посуду и инструменты для приготовления электролита следует подготовить заранее:
    1. Защитная одежда (брезентовые рукавицы, фартук прорезиненный, кислотно-щелочестойкие перчатки, защитные очки).
    2. В свободном доступе бак с чистой холодной водой.
    3. В аптечку стоит добавить пищевую соду и нашатырный спирт.
    4. Различные приспособления для работы с реагентами (мензурку, резиновую грушу и воронку).
    5. Учесть и определенные приборы (ареометр, трубку для измерения уровня, паяльник и дрель).

Инструктаж по увеличению плотности электролита

Показатель плотности решает всё. Например, хорошее состояние определяет значение 1,25-1,28, и профилактика не нужна. Низкий показатель плотности (1,18-1,20) говорит о доливке электролита с плотностью 1,25.

Итак, приступаем:

  • Откачиваем старый электролит резиновой грушей в одной из банок АКБ. Делаем необходимые замеры плотности.
  • Новый раствор, объёмом вполовину от откачанного следует долить и медленными движениями прокачать АКБ для перемешивания.
  • Измерьте плотность. Если показания неутешительны, добавьте еще часть электролита. Повторять процесс, пока не будут достигнуты нужные показатели.

Повышение плотности электролита

Наипростейшим методом решения данного вопроса — это добавление дистиллированной воды. Хотя многие не догадываются, что вода выкипает со временем, следовательно, и сам электролит тоже.

Прежде чем повышать плотность электролита, следует произвести определённые замеры. Это поможет понять износ вашего аккумулятора и выявить дальнейшие действия. Проверку следует производить правильным образом. Специальный прибор, созданный для данной процедуры — это ареометр. Электролит является небезопасным реагентом.

Прежде чем замерять его плотность, в обязательном порядке следует подумать о мерах безопасности:

  • Замеры производить в специальной одежде.
  • Стараться полностью избегать контакта раствора с кожей и одеждой.
  • Воздержаться от курения.

Понижение плотности электролита

Обыкновенным доливом электролита вряд ли удастся решить этот вопрос. В данном варианте случае понадобится аккумуляторная кислота, потому что по плотности она выше.

Совет: если вы желаете долгую и радостную жизнь вашему аккумулятору, своевременно делайте профилактику Этот метод похож на процесс добавления электролита. Не получилось с первого раза достичь нужных результатов? Повторите процедуру до требуемого результата.

Не стоит мучиться при пониженной плотности вашего аккумулятора (1,15) просто полностью замените электролит:

  1. Во-первых, откачайте большое количество жидкости резиновой грушей.
  2. Плотно закрыть отверстия пробок на банках АКБ.
  3. Далее нужно последовательно просверлить 3,5 миллиметровые зазоры в дне каждой из банок (поставив аккумулятор набок).
  4. Прежде чем просверливать новое отверстие, необходимо извлечь электролит полностью.
  5. Делаем полную промывку АКБ дистиллированной водой.
  6. Затем запаиваем высверленные отверстия кислотно-щелочной пластмассой.

Проведя данную процедуру можно смело заливать правильно приготовленный электролит.

Безопасность в профилактике АКБ

Аккумулятор состоит из свинцовых пластин, а свинец отравляет организм. Чтобы не отравиться парами серной кислоты и не получить ожогов кожных покровов, следует придерживаться четкой техники безопасности.

Обязательным условием безопасности считается применение спецодежды и средств хим защиты. Материал одежды желательно использовать из хлопка с кислотостойкой пропиткой. Для работы в зимнее время года используют грубые шерстяные волокна.

Используйте керамическую или санфаянсовую емкость для работы с реагентами. Категорически запрещена стеклянная посуда. Стекло не предназначено для использования с такими реагентами.

Предпочтительно при работе с аккумулятором в аптечке иметь запас дополнительных средств: пищевая сода, марганец, нашатырный спирт, бинты и вату.

Непроветриемость рабочего помещения приводит к различным травмам и отравлениям. Без респиратора и перчаток вы рискуете приобрести хроническую форму отравления свинцом. Свинцовая пыль, как правило, попадает в организм через дыхательные пути. Вследствие чего появляется общая слабость, малокровие, а также заболевание почек и даже судооги.

При подозрении на отравление необходимо срочно выйти на свежий воздух и прополоскать рот содовым раствором. После чего немедленно вызвать врача. Содой можно также нейтрализовать брызги воды или электролита.

Электролит плотностью 1,25 при попадании на кожу рук и лица, нейтрализуется обычной водой с мылом.

Примечание: помните, что никакая правильная профилактика не увеличивает срок службы вашего аккумулятора как у новой АКБ.

Какой уровень электролита должен быть в аккумуляторе автомобиля

В процессе эксплуатации любое транспортное средство нуждается в регулярном обслуживании. Каждый водитель должен иметь хотя бы минимальные навыки и умения, понимать в общих чертах, как работает автомобиль. Важно уметь проверять уровень масла, давление в шинах, контролировать состояние аккумуляторной батареи.

АКБ современного авто предназначено для запуска двигателя, функционирования его электрической части. Если она разрядится или выйдет из строя, то, например, автомобиль невозможно будет завести. Поэтому требуется четко представлять, как определить степень зарядки аккумулятора, то есть какой уровень жидкого электролита должен сохраняться в устройстве для корректной работы.

Что такое электролит и его роль в аккумуляторе

Для запуска двигателей современных авто применяют кислотные батареи, которые заполняются специальным раствором, проводящим электрический ток. Он состоит из серной кислоты, растворенной в чистой дистиллированной воде. Готовый электролит предлагают некоторые автомобильные магазины с плотностью 1,29 г/куб. см. Раньше предлагались готовые к эксплуатации аккумуляторы, а также сухозаряженные экземпляры, которые нужно подготавливать к работе определенным способом.

Для этого следует придерживаться такого алгоритма:

  • вначале АКБ требуется залить;
  • дать пропитаться пластинам на протяжении часа;
  • подзарядить ее током, не превышающим 1/10 емкости батареи;
  • напряжение на клеммах в процессе зарядки должно быть примерно 13,6-14,4 вольт.
В работе автомобильного аккумулятора электролитическая жидкость играет важную роль.

Внутри корпуса современной аккумуляторной батареи находятся свинцовые пластины разной полярности.

На положительные решетки нанесен диоксид свинца, а на отрицательные – просто свинец в порошковом виде. Для повышения прочности и пластичности в их состав раньше включали сурьму. Для легирования решеток современных агрегатов используется кальций, серебро. Это значительно снижает расход воды в ходе эксплуатации.

В процессе работы аккумуляторной батареи при взаимодействии атомов пористого свинца пластин с раствором серной кислоты происходят химические реакции. При зарядке атомы свинца освобождаются от электронов серной кислоты. Плотность электролита повышается. Разрядку АКБ сопровождает связывание свинца и понижение плотности.

Устройство АКБ

Степень заряженности определяется по плотности электролита. В зависимости от окружающей температуры норма составляет 1,24-1,27 г/куб.см.

На сегодняшний день предлагаются обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые АКБ. Доступ к электролиту есть только у первых двух разновидностей.

Читайте также

Зачем автолюбители добавляют пищевую соду в аккумулятор
Каждая деталь автомобиля, особенно аккумулятор, нуждается в регулярном и правильном обслуживании, что позволяет…

 

Какой уровень электролита должен быть в аккумуляторе

Современные стартерные батареи для автомобилей нередко изготавливаются в прозрачных корпусах, на внешней стороне которых нанесены риски минимального и максимального уровня жидкости. Это значительно облегчает контроль. Количество электролита может уменьшаться из-за испарения воды.

Важно! Важно помнить, что испаряется исключительно дистиллят, а кислоту пластины впитывают как губка. Корректировать объем жидкости нужно только с помощью дистиллированной воды.

Категорически не рекомендуется производить замену электролита, поскольку сделать это очень сложно. Во-первых, кислота находится внутри пластин. Во-вторых, в процессе эксплуатации пластины подвергаются большим нагрузкам, поэтому частично осыпаются. При переворачивании батареи существует высокая вероятность короткого замыкания.

Для проверки уровня жидкости используются стеклянные или пластиковые трубочки, которые входят в состав набора ареометра.

Читайте также

6 ошибок при смене масла в двигателе
Произвести ремонт собственного автомобиля несложно, особенно если разбираешься в этом деле. Но, к сожалению, водители…

 

Очистка батареи и открытие заливных отверстий

Перед открытием пробок следует очистить верхнюю часть АКБ от грязи и мусора. Для этих целей можно использовать тряпку, пропитанную средством для мытья окон. Очистить клеммы от ржавчины поможет раствор соды. После всех этих процедур аккумуляторную батарею нужно вытереть насухо. Лучшим вариантом будет поддержание батареи в чистом состоянии. При этом клеммы лучше покрывать защитной смазкой.

Чистка

Как проверить плотность аккумулятора | Сделай все сам

Существует дюже много разных факторов, препятствующих заводу мотора автомобиля. Один из них – разряд аккумулятора. Но не все знают, что о зарядке аккумулятора дозволено судить по плотности его электролита. Как же определить эту плотность?

Вам понадобится

  • Кислотомер, ареометр,аккумулятор, тестер.

Инструкция

1. Измерение плотности электролита аккумулятора нужно изготавливать только в том случае, если со времени его заряда прошло не поменьше 6 часов. Вначале надобно выкрутить все заглушки аккумуляторных ячеек.

2. Берём прибор для измерения, тот, что именуется кислотомер и спускаем его, вертикально держа в аккумуляторную ячейку. Прибор представляет собой стеклянную колбу, внутри которой находится поплавок – ареометр со шкалой делений, а на конце прибора имеется резиновая «груша», служащая для отбора электролита. С её подмогой набираем необходимое число кислоты, разрешающее ареометру плавать вольно. Глядим на шкалу прибора, снимаем показания. У электролита с высокой плотностью поплавок будет плавать выше. Единица измерения плотности – килограмм на куб дециметр, литр.

3. Сопоставляем наши показания с данными из таблицы, теснее ранее рассчитанными экспертами. Если аккумулятор эксплуатировался в зонах с типичными климатическими условиями, его плотность должна составить не поменьше чем 1,24 килограмм на литр. Разница измерений в иных аккумуляторных ячейках составляет не больше 0,03 килограмм на литр. При крошечной плотности нужно зарядить аккумулятор.

4. При приобретении удовлетворительных показаний, закручиваем заглушки. Нужно применять родные для вашего аккумулятора заглушки, которые обязаны иметь прокладки.

5. Если показания прибора не достигли номинальных величин, меняем аккумулятор.Позже проверки плотности электролита аккумулятор проверяют нагрузкой на испытательном приборе. Его показания дозволяют судить о состоянии аккумулятора.

Для того дабы измерить плотность электролита , нужно применять прибор под наименованием ареометр. Его правило действия основан на законе Архимеда, то есть на том, что степень погружения объекта в некоторую жидкость а, следственно, и вес вытесненной жидкости напрямую зависят от веса самого тела.

Инструкция

1. Данный вопрос стал опять востребованным не так давным-давно, в связи с тем, что в моду вновь вошли обслуживаемые аккумуляторы. И правда они требуют определенных трудозатрат на свое обслуживание, срок их службы гораздо больший, чем у необслуживаемых аккумуляторный батарей.

2. Ареометр по своей сути представляет небольшую полую стеклянную трубку (поплавок), вовнутрь которой вставлен лист бумаги с нанесенной на него шкалой плотностей. На данный момент для нужд автомобилистов выпускают довольно крупное число разновидностей этих приборов, их цены также гораздо варьируются. Для бытового применения абсолютно подойдет обыкновенный недорогой ареометр с двумя шкалами: одна – для измерения плотности электролита , вторая – тосола.

3. Процесс замера плотности сводится к забору из аккумулятора некоторого числа электролита (тосола из радиатора) при помощи особой резиновой груши. Перелейте набранную жидкость в заблаговременно подготовленную чистую емкость. Следите за тем, дабы ареометр вольно плавал внутри нее: сберегал вертикальное расположение, не цеплялся за края посуды. Позже этого извлеките поплавок прибора и определите ярус его погружения по следу, оставленному электролитом. Сопоставьте верхний предел яруса жидкости со значением шкалы, нанесенной на стенку ареометра.

4. Все измерения плотности следует проводить при температуре окружающей среды равной 20 °С. В отвратном случае, нужно вносить поправки в итоги замеров в огромную либо меньшую сторону, в соответствие с таблицей, представленной на рисунке 1.

5. При проведении замеров невозможно забывать о мерах безопасности, потому что кислота может не только испортить вашу одежду, но и стать поводом серьезного химического ожога. Следственно перед отбором проб из аккумулятора не позабудьте одеть особые очки для охраны глаз, а также резиновые перчатки и фартук.

Видео по теме

Тосол – жидкость, применяющаяся для охлаждения мотора автомобиля. Ее специальным свойством является стабильность к низким температурам. Характерным показателем пригодности тосола к применению является плотность, из-за понижения которой он теряет свою морозоустойчивость.

Как проверить тосол при помощи ареометра

Плотность тосола проверяют при помощи особого прибора – ареометра. В текущее время выпускают приборы, имеющие две шкалы – для определения плотности электролита и для определения температуры замерзания охлаждающей жидкости. Дабы проверить плотность тосола, откройте капот автомобиля, открутите крышку радиатора. Надавите на баллон ареометра, дабы вышел воздух и разместите прибор в радиатор. Опустите грушу, при этом колба прибора заполнится жидкостью. Посмотрите на шкалу ареометра: линия соприкосновения жидкости со стержнем ареометра будет соответствовать значению температуры замерзания тосола. Если тосол имеет плотность, разрешающую его применять в морозы, шкала будет зеленой (30-40оС), если он отчасти утратил морозоустойчивость – шкала будет красной (20-30оС), при крепкой потере морозоустойчивости – желтой (10-20оС), если тосол непригоден к применению – шкала будет синей (0-10оС). Надавите на баллон ареометра и выплесните тосол обратно в радиатор. Если плотность тосола понижена, в него следует добавить концентрат: в «Тосол А40» доливают «Тосол А65». При повышенной плотности в охлаждающую жидкость добавляют дистиллированную воду.Позже применения прибор надобно вымыть проточной водой и просушить. Не следует использовать один ареометр для определения плотности электролита и антифриза.

Проверка плотности тосола при покупке

При покупке плотность тосола определяют для того, дабы выявить подделку, самой примитивный из которых является вода, покрашенная в синий цвет. Продавец может предложить проверить охлаждающую жидкость при помощи особого ареометра: добротный тосол имеет плотность 1,073-1,079 г/см3. Впрочем такая проверка может ничего не дать. В подделке могут содержаться триэтиленгликоль, диэтиленгликоль либо пропиленгликоль, которые гораздо дешевле этиленгликоля, впрочем при этих составляющих плотность будет соответствовать норме. Вестимы случаи, когда для достижения нужных показателей в воду добавляли поваренную соль. Дабы не нарваться на подделку, необходимо приобретать тосол только в огромных магазинах.Качество тосола при покупке отменнее проверять при помощи лакмусовой бумажки, сходственный способ является самым подлинным. Опустите бумажку в тосол и сравните итог со шкалой, дабы определить рН раствора. Если бумажка стала розовой (рН=1-5), раствор содержит много кислоты и является подделкой, если бумажка купила синий цвет (рН=10-13), в растворе много щелочи, что говорит о подделке либо о некачественном тосоле. Зеленый цвет бумажки (рН=7-9) свидетельствует о том, что тосол может быть добротным.

Говоря о необходимости повысить плотность аккумулятора , мы, безусловно же, имеем в виду плотность электролита в аккумуляторных батареях. Повернул ключ два-три раза, и все – стартер не вертит. Исключительно если зажигание не отрегулировано.

Вам понадобится

  • – ареометр,
  • – электролит,
  • – зарядное устройство

Инструкция

1. В сходственных случаях, раньше каждого, проверьте, довольно ли заряжен ваш аккумулятор.Если он длинно стоял на хранении, снятый с автомобиля, абсолютно допустимо АКБ утратила свой заряд. Это явление именуется саморазрядом. Потеря заряда АКБ может быть и на эксплуатируемом автомобиле при определенном режиме движения.С понижением заряда батареи падает и плотность электролита. Эти два показателя узко взаимосвязаны. Поставьте аккумулятор на зарядку, и вы повысите плотность . Не позабудьте открыть пробки.Учтите, чем меньшим током вы будете заряжать вашу батарею, тем полнее и глубже вы зарядите аккумулятор. Для «55-го», скажем, оптимальным будет ток 2.75 А.

2. Проверьте плотность заряженной батареи. Если по истечении 10-12 часов ее плотность не достигла показаний 1.27 – 1.28 г/куб. см, вы не отслеживали кипения и выделения газов из банок АКБ – переходите к возрастанию плотности доливом свежего электролита. Для этого с соблюдением всех мер предосторожности резиновой грушей либо тем же ареометром поочередно из всякой банки забирайте электролит и сливайте в какую-либо стеклянную посудину. Дабы не переводить впустую свежий электролит, заберите и вылейте, в зависимости от потери плотности, из банки сразу несколько всасываний.

3. Восполняйте объем приготовленным свежим электролитом плотность ю 1.4 г/куб. см и периодично замеряйте изменяющуюся плотность . Тяготитесь к равным показателям во всех аккумуляторных банках.По окончании операции и окончательных замеров электролит в банках нужно перемешать. Для этого поставьте аккумулятор опять на зарядку малым током, не давая кипеть. Перемешиваться электролит будет и в аккумуляторе, установленном на автомобиле с работающим мотором.

Видео по теме

Обратите внимание!
Никогда не пытайтесь повысить плотность аккумуляторных батарей доливкой в электролит концентрированной кислоты, какой бы низкой она ни была!

Полезный совет
Все работы, связанные с переливанием электролита, делайте в резиновых перчатках.

Уменьшение плотности электролита происходит в основном при полной разрядке аккумулятора. При этом возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора и уменьшается его емкость, что приводит к трудностям при попытке запустить мотор из-за снижения мощности стартера. Разглядим, как дозволено повысить плотность электролита.

Вам понадобится

Инструкция

1. Откройте пробки в верхней части аккумулятора и с поддержкой особого прибора, ареометра, измерьте плотность электролита. Для этого в стеклянную трубку, внутри которой находится поплавок, наберите электролит и по делению на поплавке определите его плотность. Если плотность поменьше, чем 1.12, то восстановить ее теснее вряд ли получится.

2. Всецело зарядите аккумулятор до того, пока не закипит электролит в банках. При этом значение плотности должно подняться до 1.26-1.28. Желанно осуществить несколько полных циклов зарядки-разрядки, для этого зарядите аккумулятор при помощи мелких токов, позже чего разрядите до 10. 8 вольт, подключив на несколько часов сопротивление в 50 Ом либо лампу на 20-30 Ватт.

3. Позже этого перемножьте ток на время, в течение которого разряжался аккумулятор – таким образом, вы рассчитаете значение реальной емкости. Повторите каждый цикл еще раз. Позже этих манипуляций емкость и плотность обязаны увеличиться. Вновь измерьте плотность ареометром.

4. Если позже всех причисленных действий плотность электролита составляет менее 1.26, то скорректируйте ее с подмогой добавления электролита плотностью 1.40. Для этого грушей удалите часть электролита из аккумулятора, а взамен нее добавьте новейший электролит с высокой плотностью, пока плотность результирующего состава не достигнет требуемого значения.

5. Позже этого вновь зарядите аккумулятор малым током, не больше 2-х Ампер в течение получаса для того, дабы дать перемешаться электролиту. Вновь проверьте плотность и если она поменьше нормы, вновь добавьте электролит.

Обратите внимание!
Весьма не рекомендуется всецело сливать электролит из аккумулятора, от того что в этом случае дозволено замкнуть пластины мусором, тот, что отрывается от них и оседает на дне банки.

Если автомобильный аккумулятор стал слишком стремительно разряжаться, то рекомендуется проверить плотность электролита . Замерить и “подогнать” плотность электролита желанно также при резкой смене температуры.

Вам понадобится

  • спиртовой термометр и особый измерительный прибор (рис 1), состоящий из резиновой груши (поз. 1), одетой на стеклянную трубку (поз. 2). В противоположную сторону трубки вставлена резиновая пробка (поз. 4) с заборником (поз. 5). Внутри стеклянной трубки находится ареометр (поз. 3).

Инструкция

1. Для измерения плотности наполните с поддержкой резиновой груши стеклянную трубку электролитом через заборник приблизительно до половины высоты трубки. Ареометр должен вольно плавать в жидкости, не касаясь пробки, груши и боковых стенок колбы. Только в таком случае измерение плотности будет положительным.

2. Считайте значение плотности по цифровому значению на шкале, которая находится внутри верхней части ареометра, в месте контакта мениска электролита с трубкой ареометра. Позже измерения плотности и температуры откорректируйте полученные значения.

3. При температуре электролита , отличающейся от температуры 25 °С огромнее чем на 5 °С, получившуюся при замере величину плотности электролита измените с учетом температурной коррекции: на весь 1 градус по Цельсию делается коррекция в 0,0007 грамм на кубический сантиметр. Если поменьше, то поправку вычитаете, если огромнее — прибавляете. Либо, ориентируясь по дальнейшей таблице, определите, соответствует ли плотность электролита требуемым параметрам.

4. Но если нужных параметров в этой таблице нет (скажем, если нужно зимой замерить плотность электролита в аккумуляторе автомобиля), воспользуйтесь легкой, но приблизительной зависимостью: на всякие 15 градусов по Цельсию плотность электролита изменяется на 0.01 грамм на кубический сантиметр.

Видео по теме

Полезный совет
Плотность электролита гораздо изменяется при увеличении либо уменьшении температуры, следственно перед замером плотности измерьте температуру электролита. Существуют ареометры со встроенными термометрами, что мощно упрощает процедуру измерения плотности и температуры электролита.

Плотность электролита снижается при разрядке аккумулятора, куда он заливается. Дабы поднять его плотность, попытайтесь зарядить аккумулятор до кипения в банках. Если позже этого плотность электролита не поднялась до надобного показателя, освободите в нем место и долейте серную кислоту.

Вам понадобится

  • ареометр, серная кислота либо концентрированный электролит, зарядное устройство.

Инструкция

1. Поднятие плотности электролита без доливания кислотыПервым знаком падения плотности электролита является разрядка аккумулятора. Для того дабы определить плотность, используйте ареометр. Для этого с его подмогой оттяните некоторое число электролита и по всплывающим поплавкам определите его плотность. Она должна составлять 1,27 г/см3, зимой она может быть чуть выше. Если плотность электролита поменьше нормы, подсоедините аккумулятор к зарядному устройству и заряжайте его до тех пор, пока электролит в банках не закипит. После этого разрядите его с поддержкой лампы, за это время измерьте ток разрядки и ее время. Перемножив эти значения, узнайте емкость аккумулятора и сравните ее с паспортной. Если она больше чем на 30% поменьше, то перезарядка не поможет. В обратном случае вновь зарядите аккумулятор и замерьте плотность электролита . Она должна прийти в норму.

2. Поднятие плотности электролита доливанием кислотыВ том случае, если 1-й способ не помог, и плотность электролита остается менее 1,27 г/см3, долейте кислоту. Для этого ареометром оттяните некоторое число электролита и залейте серную кислоту. Учтите, что ее плотность составляет 1,83 г/см3, и это дюже резкое вещество. В автомагазинах продается концентрат электролита плотностью 1,4 г/см3 – он больше неопасен, следственно отменнее используйте его. Доливайте концентрат, пока плотность не увеличится до надобного значения. Позже этого поставьте аккумулятор на зарядку с небольшим током (не больше 2 А) на 30 мин. За это время электролит всецело перемешается. Вновь проверьте плотность во всех банках. Она должна быть идентичной и соответствовать нормам. Если плотность все еще мала, повторите операцию вновь.

3. Специальную осторожность соблюдайте при работе с серной кислотой. Не допускайте ее попадания на кожу либо одежду. Если это случилось, смойте электролит огромным числом воды и обработайте это место раствором соды, которая нейтрализует кислоту. При оттягивании раствора ни в коем случае не переворачивайте аккумулятор, так как шлам от пластин может закоротить батарею, и она испортится.

Если стартер автомобиля еле вертится, то стоит проверить плотность электролита в аккумуляторе. Для этого довольно особого ареометра. Если плотность электролита окажется неудовлетворительной, то нужно предпринять ряд мероприятий по реанимации аккумулятора – подзарядить его и увеличить плотность электролита .

Вам понадобится

  • автотестер либо мультиметр, зарядное устройство, свежий электролит

Инструкция

1. Подзарядите и установите на автомобиль аккумулятор. Параллельно клеммам аккумулятора подключите автотестер, включенный в режиме вольтметра. Стрелка автотестера должна стоять в желтой зоне. Мультиметр должен показать напряжение 11,9 – 12,5 вольта.

2. Заведите мотор, выведите его циклы на 2,5 тыс.об. в мин. Замеряйте напряжение на клеммах аккумулятора. При проверке автотестером в режиме вольтметра, стрелка должна быть в зеленом секторе. Мультиметр должен показать напряжение 13,9 – 14,4 Вольта. Если напряжение не изменилось, значит, отсутствует ток зарядки и автомобиль требует ремонта, а аккумулятор зарядки. Заряжайте аккумулятор током, значение которого (в Амперах) в 10 раз поменьше емкости батареи (в Ампер*час) в течение 10 часов. Дальнейшие 2 часа зарядку изготавливаете током (в Амперах), меньшим от емкости батареи (в Ампер*час) в 20 раз. Скажем, при емкости батареи 60 ампер*часов 1-й ток зарядки равен 6 амперам, 2-й равен 3 амперам. (2-й режим является уравнительным, применяется для выравнивания плотности электролита во всех банках аккумулятора). Заряжайте аккумулятор, пока не начнется насыщенное газовыделение во всех банках.

3. Если при проверке на автомобиле с заведенным мотором напряжение на клеммах аккумулятора поднялось выше 14,4 вольта, значит, реле-регулятор автомобиля неисправен и требует ремонта, а электролит в аккумуляторе непрерывно мощно выкипал. Потому что в таких случаях электролит дословно выплескивается, а добавляют в аккумуляторы для выравнивания яруса электролита только дистиллированную воду, ничего ошеломительного в низком ярусе плотности электролита нет. В таком случае всецело зарядите аккумулятор и выровняйте плотность электролита в банках, отливая ветхий и слабый электролит и добавляя свежий. Делайте эту операцию только на всецело заряженном аккумуляторе, ориентируйтесь по напряжению на клеммах, которое при отключенном и отсоединенном зарядном устройстве должно составить 12,7 Вольта.

Многие автолюбители, исключительно с небольшим навыком, сталкиваются с загвоздкой заводки автомобиля позже продолжительной стоянки, а также с наступлением первых холодов. В большинстве случаев позже нескольких неудачных попыток завести мотор машины начинается поиск поводы, которая кроется почаще каждого в отсутствии надлежащего контроля за состоянием аккумуляторной батареи. Если автомобилем не пользовались долгое время, либо эксплуатировали его в зимний период, да еще в городских условиях, когда доводится длинно стоять в пробках с включенными приборами, вероятность севшего аккумулятора высока.

Инструкция

1. Отключите аккумулятор от бортовой сети автомобиля и измерьте напряжение на батарее вольтметром. Желанно делать это не сразу, а через несколько часов позже остановки мотора и в теплом помещении, напротив придется при делать поправку на температуру электролита. Степень заряженности батареи дозволено определить по таблицам в справочниках. Если этих данных нет под рукой, то ориентируйтесь на приблизительные цифры – 12,2 вольт обозначает 50% разряда; 11,6 вольт – 100% разряд.

2. Измерьте плотность электролита с поддержкой ареометра (денсиметра), если у вас обслуживаемый аккумулятор. У всецело заряженного прибора параметры обязаны быть 1.28 -1.29 гсм?, в летнее время 1.26-1.27 гсм?, при разряде на 50% -1.20 гсм?, у всецело разряженного – 1.10. Обладатели современных необслуживаемых батарей освобождены от этой процедуры.

3. Подзарядите аккумулятор с подмогой зарядного устройства. Если напряжение поменьше 12.6 В и плотность электролита ниже 1.24 гсм. куб, заранее доведя до нормы ярус и плотность электролита.

4. Проверьте напряжение на батарее при работающем моторе на циклах 1500-2000 обмин и включенном далеком свете фар. Напряжение от 13,9 вольт до 14,3 вольт говорит о том, что система подзарядки работает оптимально, а отклонения в меньшую либо крупную сторону разрешают делать итог о неудовлетворительном заряде либо перезаряде. И то, и другое пагубно для аккумулятора и снижает срок его эксплуатации. Недозаряд может быть следствием слабой натяжки ремня генератора.

5. Примите себе за правило подзаряжать аккумулятор позже долгой паузе в пользовании автомобилем (летом больше 3 недель, зимой больше 10 дней). Помните, что включенная автосигнализация также приводит к постепенному разряду батареи.

Полезный совет
Пред измерением плотности аккумулятора желанно замерить ярус электролита.

20.7: Батареи и топливные элементы

Поскольку гальванические элементы могут быть автономными и переносными, их можно использовать в качестве батарей и топливных элементов. Батарея (аккумулятор) — это гальванический элемент (или серия гальванических элементов), который содержит все реагенты, необходимые для производства электричества. Напротив, топливный элемент — это гальванический элемент, который требует постоянного внешнего источника одного или нескольких реагентов для выработки электричества. В этом разделе мы описываем химию некоторых наиболее распространенных типов батарей и топливных элементов.

Аккумуляторы

Существует два основных типа батарей: одноразовые или первичные батареи, в которых электродные реакции необратимы и которые не могут быть перезаряжены; и перезаряжаемые или вторичные батареи, которые образуют нерастворимый продукт, прилипающий к электродам. Эти батареи можно перезаряжать, подавая электрический потенциал в обратном направлении. В процессе перезарядки аккумуляторная батарея временно преобразуется из гальванической ячейки в электролитическую.

Батареи — это тщательно спроектированные устройства, основанные на тех же фундаментальных законах, что и гальванические элементы. Основное различие между батареями и гальваническими элементами, которые мы описали ранее, заключается в том, что в коммерческих батареях в качестве реагентов используются твердые вещества или пасты, а не растворы, чтобы максимизировать электрическую мощность на единицу массы. Использование высококонцентрированных или твердых реагентов имеет еще один положительный эффект: концентрации реагентов и продуктов не сильно меняются по мере разряда батареи; следовательно, выходное напряжение остается стабильным во время процесса разряда.Такое поведение отличается от поведения ячейки Zn / Cu, выход которой логарифмически уменьшается по мере протекания реакции (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Когда батарея состоит из более чем одного гальванического элемента, элементы обычно подключаются последовательно, то есть положительный (+) вывод одного элемента соединяется с отрицательным (-) выводом следующего и т. Д. Таким образом, общее напряжение батареи является суммой напряжений отдельных ячеек.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): три вида основных (неперезаряжаемых) батарей.(а) Сухая ячейка Лекланше фактически является «влажной ячейкой», в которой электролит представляет собой кислотную пасту на водной основе, содержащую MnO 2 , NH 4 Cl, ZnCl 2 , графит и крахмал. Несмотря на дешевизну в производстве, элемент не очень эффективен в производстве электроэнергии и имеет ограниченный срок хранения. (b) В кнопочной батарее анодом является цинк-ртутная амальгама, а катодом может быть HgO (показано здесь) или Ag 2 O в качестве окислителя. Кнопочные батарейки надежны и имеют высокое отношение выходной мощности к массе, что позволяет использовать их в таких приложениях, как калькуляторы и часы, где их малый размер имеет решающее значение. (c) Литий-йодная батарея состоит из двух ячеек, разделенных металлической никелевой сеткой, которая собирает заряд с анодов. Анод — металлический литий, а катод — твердый комплекс I 2 . Электролит представляет собой слой твердого LiI, который позволяет ионам Li + диффундировать от катода к аноду. Хотя этот тип батареи вырабатывает относительно небольшой ток, он очень надежен и долговечен.

Основное различие между батареями и гальваническими элементами заключается в том, что в коммерческих батареях в качестве реагентов обычно используются твердые вещества или пасты, а не растворы, чтобы максимизировать электрическую мощность на единицу массы.Очевидным исключением является стандартный автомобильный аккумулятор, в котором используется химия в фазе раствора.

Сухая камера Leclanché

Сухой элемент, безусловно, самый распространенный тип батарей, используется в фонариках, электронных устройствах, таких как Walkman и Game Boy, и многих других устройствах. Хотя сухой элемент был запатентован в 1866 году французским химиком Жоржем Лекланше, и ежегодно продается более 5 миллиардов таких элементов, детали химического состава его электродов до сих пор полностью не изучены.- \) ионы, присутствующие в растворе, поэтому общая реакция клетки выглядит следующим образом:

\ [2MnO_ {2 (s)} + 2NH_4Cl _ {(aq)} + Zn _ {(s)} \ rightarrow Mn_2O_ {3 (s)} + Zn (NH_3) _2Cl_ {2 (s)} + H_2O _ {(l )} \ label {Eq3} \]

Сухой элемент выдает около 1,55 В и недорог в производстве. Однако это не очень эффективно для выработки электроэнергии, потому что только относительно небольшая часть \ (MnO_2 \), которая находится рядом с катодом, фактически восстанавливается, и только небольшая часть цинкового катода фактически потребляется при разряде ячейки.Кроме того, сухие элементы имеют ограниченный срок хранения, поскольку анод \ (Zn \) самопроизвольно реагирует с \ (NH_4Cl \) в электролите, вызывая коррозию корпуса и позволяя содержимому вытекать.

Источник: Фото любезно предоставлено Mitchclanky2008, www. — \ label {Eq5} \]

\ [Zn _ {(s)} + 2MnO_ {2 (s)} \ rightarrow ZnO _ {(s)} + Mn_2O_ {3 (s)} \ label {Eq6} \]

Эта батарея тоже выдает около 1.5 В, но у него более длительный срок хранения и более постоянное выходное напряжение при разряде элемента, чем у сухого элемента Лекланше. Хотя производство щелочных батарей дороже, чем сухих элементов Leclanché, улучшенные характеристики делают эту батарею более рентабельной.

Батарейки кнопочные

Хотя некоторые маленькие кнопочные батарейки, используемые для питания часов, калькуляторов и фотоаппаратов, представляют собой миниатюрные щелочные элементы, большинство из них основаны на совершенно другом химическом составе. В этих «кнопочных» батареях анодом является амальгама цинка и ртути, а не чистый цинк, а катод использует в качестве окислителя либо \ (HgO \), либо \ (Ag_2O \), а не \ (MnO_2 \) (часть (b ) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)).−_ {(aq)} \ label {Eq9} \]

\ [Zn _ {(s)} + 2Ag_2O _ {(s)} \ rightarrow 2Ag _ {(s)} + ZnO _ {(s)} \ label {Eq10} \]

с \ (E_ {cell} = 1.6 \, V \)

Основными преимуществами ртутных и серебряных элементов являются их надежность и высокое отношение выходной мощности к массе. Эти факторы делают их идеальными для приложений, где малый размер имеет решающее значение, например, в камерах и слуховых аппаратах. К недостаткам относится дороговизна и экологические проблемы, вызванные удалением тяжелых металлов, таких как \ (Hg \) и \ (Ag \).

Литий-йодная батарея

Ни одна из описанных выше батарей на самом деле не является «сухой». Все они содержат небольшое количество жидкой воды, которая значительно увеличивает массу и вызывает потенциальные проблемы с коррозией. Следовательно, значительные усилия были затрачены на разработку безводных батарей. Одной из немногих коммерчески успешных безводных батарей является литий-йодная батарея . Анод — металлический литий, а катод — твердый комплекс \ (I_2 \). Их разделяет слой твердого вещества \ (LiI \), который действует как электролит, обеспечивая диффузию ионов Li + .- \ label {Eq12} \]

\ [2Li _ {(s)} + I_ {2 (s)} \ rightarrow 2LiI _ {(s)} \ label {Eq12a} \]

с \ (E_ {cell} = 3.5 \, V \)

Кардиостимулятор: рентгеновский снимок пациента, показывающий расположение и размер кардиостимулятора, работающего от литий-йодной батареи.

Как показано в части (c) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), типичная литий-йодная батарея состоит из двух ячеек, разделенных металлической никелевой сеткой, которая собирает заряд с анода. Из-за высокого внутреннего сопротивления, вызванного твердым электролитом, может потребляться только слабый ток.Тем не менее, такие батареи оказались долговечными (до 10 лет) и надежными. Поэтому они используются в приложениях, где частая замена затруднительна или нежелательна, например, в кардиостимуляторах и других медицинских имплантатах, а также в компьютерах для защиты памяти. Эти батареи также используются в охранных передатчиках и дымовых пожарных извещателях. Другие батареи на основе литиевых анодов и твердых электролитов находятся в стадии разработки, например, с использованием \ (TiS_2 \) в качестве катода.

Сухие элементы, кнопочные батареи и литий-йодные батареи являются одноразовыми и не подлежат перезарядке после разряда.Перезаряжаемые батареи, напротив, обладают значительными экономическими и экологическими преимуществами, поскольку их можно многократно перезаряжать и разряжать. В результате затраты на производство и утилизацию резко снижаются за определенное количество часов использования батареи. Две распространенные аккумуляторные батареи — это никель-кадмиевая батарея и свинцово-кислотная батарея, о которых мы расскажем далее.

Никель-кадмиевый (NiCad) аккумулятор

Никель-кадмиевый аккумулятор , или NiCad, используется в небольших электрических приборах и устройствах, таких как дрели, портативные пылесосы и цифровые тюнеры AM / FM.Это элемент на водной основе с кадмиевым анодом и сильно окисленным никелевым катодом, который обычно называют оксогидроксидом никеля (III), NiO (OH). Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), конструкция максимизирует площадь поверхности электродов и минимизирует расстояние между ними, что снижает внутреннее сопротивление и делает возможным довольно высокий ток разряда.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Никель-кадмиевый (NiCad) аккумулятор, аккумулятор. Никель-кадмиевые батареи содержат кадмиевый анод и сильно окисленный никелевый катод.- \ label {Eq14} \]

\ [Cd _ {(s)} + 2NiO (OH) _ {(s)} + 2H_2O _ {(l)} \ rightarrow Cd (OH) _ {2 (s)} + 2Ni (OH) _ {2 (s) )} \ label {Eq15} \]

\ (E_ {cell} = 1,4 В \)

Поскольку продуктами полуреакций разряда являются твердые частицы, которые прилипают к электродам [Cd (OH) 2 и 2Ni (OH) 2 ], общая реакция легко обращается вспять при перезарядке элемента. Хотя никель-кадмиевые элементы легкие, перезаряжаемые и обладают большой емкостью, они имеют определенные недостатки.Например, они имеют тенденцию быстро терять емкость, если им не дать полностью разрядиться перед подзарядкой, они плохо хранятся в течение длительного периода после полной зарядки и представляют собой серьезные проблемы для окружающей среды и утилизации из-за токсичности кадмия.

Разновидностью никель-кадмиевой батареи является никель-металл-гидридная батарея (NiMH), используемая в гибридных автомобилях, устройствах беспроводной связи и мобильных компьютерах. Общее химическое уравнение для этого типа батареи выглядит следующим образом:

\ [NiO (OH) _ {(s)} + MH \ rightarrow Ni (OH) _ {2 (s)} + M _ {(s)} \ label {Eq16} \]

NiMH аккумулятор имеет на 30-40% больше емкости по сравнению с никель-кадмиевым аккумулятором; он более экологичен, поэтому хранение, транспортировка и утилизация не подлежат экологическому контролю; и он не так чувствителен к подзарядке памяти.Однако он имеет на 50% большую скорость саморазряда, ограниченный срок службы и более высокое техническое обслуживание, и он дороже, чем никель-кадмиевый аккумулятор.

Директива 2006/66 / EC Европейского Союза запрещает размещение на рынке портативных аккумуляторов, содержащих более 0,002% кадмия по весу. Целью данной директивы было улучшение «экологических характеристик батарей и аккумуляторов»

Свинцово-кислотный аккумулятор (свинцовый аккумулятор)

Свинцово-кислотный аккумулятор используется для запуска практически в каждом автомобильном и судовом двигателе, представленном на рынке.Морские и автомобильные батареи обычно состоят из нескольких последовательно соединенных элементов. Общее напряжение, генерируемое батареей, равно потенциалу на элемент (E ° , элемент ), умноженному на количество элементов.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): одна ячейка свинцово-кислотной батареи. Аноды в каждой ячейке перезаряжаемой батареи представляют собой пластины или сетки из свинца, содержащие губчатый металлический свинец, а катоды — аналогичные сетки, содержащие порошковый диоксид свинца (PbO 2 ). Электролит — водный раствор серной кислоты.Значение E ° для такого элемента составляет около 2 В. При последовательном соединении трех таких элементов получается аккумулятор 6 В, тогда как типичный автомобильный аккумулятор на 12 В содержит шесть последовательно соединенных элементов. При правильном обращении этот тип аккумуляторной батареи большой емкости может многократно разряжаться и перезаряжаться.

Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), анод каждой ячейки свинцовой аккумуляторной батареи представляет собой пластину или решетку из губчатого металлического свинца, а катод представляет собой аналогичную решетку, содержащую порошкообразный диоксид свинца (\ (PbO_2 \)). Электролит обычно представляет собой приблизительно 37% -ный (по массе) раствор серной кислоты в воде с плотностью 1.° _ {ячейка} = 2,041 \; V \)

По мере разряда ячейки на электродах образуется порошок \ (PbSO_4 \). Кроме того, серная кислота потребляется и образуется вода, что снижает плотность электролита и обеспечивает удобный способ контроля состояния батареи путем простого измерения плотности электролита. Часто это делается с помощью ареометра.

Ареометр можно использовать для проверки удельного веса каждой ячейки как меры ее состояния заряда (www.youtube.com/watch?v=SRcOqfL6GqQ).

Когда к свинцово-кислотной батарее подается внешнее напряжение, превышающее 2,04 В на элемент, электродные реакции меняются, и \ (PbSO_4 \) преобразуется обратно в металлический свинец и \ (PbO_2 \). Однако, если аккумулятор заряжается слишком сильно, может произойти электролиз воды:

\ [2H_2O _ {(l)} \ rightarrow 2H_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ label {EqX} \]

Это приводит к выделению потенциально взрывоопасного газообразного водорода. Образовавшиеся таким образом пузырьки газа могут вытеснить некоторые частицы \ (PbSO_4 \) или \ (PbO_2 \) из решеток, позволяя им упасть на дно ячейки, где они могут накапливаться и вызывать внутреннее короткое замыкание. .Таким образом, процесс перезарядки необходимо тщательно контролировать, чтобы продлить срок службы батареи. Однако при надлежащем уходе свинцово-кислотный аккумулятор можно разрядить и перезарядить тысячи раз. В автомобилях генератор переменного тока подает электрический ток, который вызывает обратную реакцию разряда.

Топливные элементы

Топливный элемент — это гальванический элемент, который требует постоянной внешней подачи реагентов, потому что продукты реакции постоянно удаляются. В отличие от батареи, он не накапливает химическую или электрическую энергию; топливный элемент позволяет извлекать электрическую энергию непосредственно из химической реакции.В принципе, это должен быть более эффективный процесс, чем, например, сжигание топлива для приведения в действие двигателя внутреннего сгорания, который вращает генератор, который обычно имеет КПД менее 40%, а на самом деле КПД топливного элемента обычно составляет от 40% до 60%. — \ label {Eq21} \]

\ [2H_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ rightarrow 2H_2O _ {(g)} \ label {Eq22} \]

Общая реакция представляет собой практически экологически чистое преобразование водорода и кислорода в воду, которая затем собирается и используется в космических аппаратах.Хотя этот тип топливного элемента должен вырабатывать 1,23 В при стандартных условиях, на практике устройство выдает всего около 0,9 В. Одним из основных препятствий на пути к повышению эффективности является тот факт, что уменьшение \ (O_2 (g) \ на четыре электрона) ) на катоде по своей природе довольно медленный, что ограничивает ток, который может быть достигнут. У всех основных производителей автомобилей есть крупные исследовательские программы, связанные с топливными элементами: одна из важнейших целей — разработка лучшего катализатора для уменьшения \ (O_2 (g) \).

Frontiers | Новые твердые электролиты для литий-ионных аккумуляторов: перспективы исследований электронной микроскопии

Введение

С исчерпанием ископаемого топлива в последние годы большое внимание уделяется высокоэффективным устройствам хранения энергии (Quartarone and Mustarelli, 2011; Bruce et al., 2012). Хотя литий-ионный аккумулятор (LIB) является очень многообещающим альтернативным источником энергии, проблемы безопасности и недостаточная плотность энергии препятствуют его применению в тяжелых условиях, например.г., электромобили и сетевое хранилище энергии (Quartarone and Mustarelli, 2011; Bruce et al., 2012). К счастью, эти проблемы можно решить путем интеграции новых твердых электролитов (Quartarone and Mustarelli, 2011; Takada, 2013; Wang et al., 2015). С одной стороны, эти твердые материалы обычно негорючие и не имеют утечки, что позволяет обойти проблемы безопасности, связанные с традиционными органическими жидкими электролитами. Это необходимое условие для крупномасштабного применения. С другой стороны, также можно эффективно улучшить плотность энергии.Гораздо большее электрохимическое окно позволяет использовать современные электродные материалы, несовместимые с обычными жидкими электролитами. Кроме того, исключая необходимость в громоздких предохранительных механизмах, можно значительно уменьшить размер батареи. Из-за этих преимуществ твердые электролиты в последние годы вызывают огромный интерес.

Однако, прежде чем твердые электролиты можно будет использовать в коммерческих батареях, необходимо решить две большие проблемы. Во-первых, их ионная проводимость обычно низкая, что предотвращает быструю зарядку и разрядку (Takada, 2013; Wang et al., 2015). Во-вторых, сложно сформировать стабильную проводящую поверхность раздела между твердым электролитом и электродом (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Преодоление первой проблемы требует механистического понимания взаимодействия между миграцией Li и атомной структурой материала. Для решения второй задачи сначала необходимо систематически установить корреляцию между структурой интерфейса / химией и ионным транспортом. Очевидно, что обе задачи требуют структурного и химического анализа со сверхвысоким пространственным разрешением.

Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), в первую очередь сканирующая просвечивающая электронная микроскопия с коррекцией аберраций (STEM), является идеальным инструментом для получения критического понимания атомного уровня. Он не только способен непосредственно визуализировать атомные конфигурации, но также может прояснять химическую информацию с пространственным разрешением суб-ангстрема с использованием спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) (Pennycook, 1992; Muller et al. al., 2008; Chi et al., 2011; Yabuuchi et al., 2011; Wu et al., 2015). Однако исследования твердых электролитов методом STEM создают многочисленные проблемы, так как высокая подвижность Li и плохая электронная проводимость делают эти материалы очень уязвимыми для повреждений электронным облучением (Egerton et al., 2004). К счастью, благодаря значительно улучшенным возможностям визуализации и подготовки образцов для ПЭМ в последние годы эта проблема значительно уменьшилась. Некоторые светочувствительные материалы, которые ранее не могли быть изучены, теперь могут быть проанализированы в атомном масштабе (Ma et al., 2015), и многие из этих исследований внесли значительный вклад в исследования твердых электролитов.

В данном мини-обзоре будут рассмотрены исследования с помощью электронной микроскопии трех важных факторов, определяющих поведение твердых электролитов: (1) влияние атомной конфигурации внутри зерна на ионную проводимость, (2) влияние границ зерен и (3) поведение твердого тела. границы раздела электролит – электрод. На основе этого будут обсуждены возможности, проблемы и перспективы будущих исследований.

Влияние внутренней атомной конфигурации зерна на ионную проводимость

Миграция Li внутри кристаллической решетки продиктована атомным каркасом, который формирует каналы для транспорта Li. Для объяснения ионного переноса внутри решетки требуется точное понимание атомной структуры. Обладая сверхвысоким пространственным разрешением и чувствительностью к тонким различиям в дифракции, (S) ПЭМ не только дополняет исследования рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов, но также предоставляет уникальные возможности для понимания на атомном уровне.Недавние микроскопические исследования в основном были сосредоточены на двух системах: Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) и Li 3 x La 2 / 3− x TiO 3 (LLTO).

Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в настоящее время является наиболее многообещающим оксидным твердым электролитом благодаря сосуществованию превосходной стабильности по отношению к металлическому Li и относительно высокой проводимости (Муруган и др., 2007; Кассен, 2010). Он кристаллизуется в структуре граната с двумя полиморфами (Cussen, 2010): кубической фазой с относительно высокой проводимостью (c-LLZO) и менее проводящей тетрагональной фазой (t-LLZO). Различение этих двух фаз имеет решающее значение для правильной интерпретации поведения ионного транспорта. Исследование прецессионной дифракции электронов (PED) Buschmann et al. (2011) успешно разграничили эти две фазы, избежав влияния двойной дифракции. Этот результат дополнительно подтвердил, что легирование алюминием имеет решающее значение для стабилизации кубической фазы.В сочетании с дифракцией нейтронов было обнаружено, что позиции Li в c-LLZO, в отличие от тех, что в t-LLZO, частично заполнены. Высокая концентрация вакансий в c-LLZO приводит к более высокой подвижности Li и превосходной проводимости. Помимо исследования PED, Buschmann et al. также пытались выполнить ПЭМ с высоким разрешением (ПЭМВР), но подробный анализ был невозможен из-за повреждения электронным пучком. Недавно эта проблема была успешно решена Ma et al. (2015). Тщательный выбор условий получения изображений и подготовки образцов позволил провести высококачественный анализ TEM / EELS с атомным разрешением (S) (рисунки 1A, B).Исследования Ма показали, что c-LLZO сохраняет свою кубическую кристаллическую структуру даже в водной среде с pH> 7. Такая высокая структурная стабильность указывает на то, что c-LLZO предлагает надежную атомную основу для транспорта Li. Учитывая высокую ионную проводимость, совместимость с литием и желаемую структурную стабильность по отношению к водным растворам с широким диапазоном значений pH, LLZO является многообещающим кандидатом в качестве сепаратора в новых водных литиевых батареях.

Рисунок 1.(A) Атомная структура чувствительного к электронному лучу твердого электролита LLZO успешно визуализирована с помощью STEM-изображения в высокоугловом кольцевом темном поле (HAADF). (B) Данные EELS LLZO после обмена Li + / H + с различными водными растворами. Содержание Li можно точно контролировать. Воспроизведено с разрешения (Ma et al., 2015).

Другой системой, которая широко исследовалась электронной микроскопией, является LLTO, которая имеет структуру типа перовскита (Stramare et al., 2003). Изменяя состав и / или условия обработки, можно получить несколько полиморфов с разной ионной проводимостью. Тем не менее, большинство из них демонстрируют чередующееся наложение между слоями A-сайта с высоким содержанием La и бедным по La, а миграции Li благоприятствуют слои с низким содержанием La. Наибольшая объемная проводимость составляет 10 −3 См · см −1 , приближаясь к проводимости обычных жидких электролитов (10 −2 См · см −1 ) (Takada, 2013). Следовательно, глубокое понимание происхождения таких исключительных характеристик имеет решающее значение при разработке твердых электролитов с высокой проводимостью.Исследования (S) TEM внесли важный вклад в это дело. Воспользовавшись чувствительностью STEM-изображения кольцевого светлого поля (ABF) к легким элементам, таким как Li, Gao et al. (2013) непосредственно визуализировали вариацию положений Li в разных полиморфах LLTO. Было обнаружено, что Li находится в окне O4 для состава с низким содержанием Li La 0,62 Li 0,16 TiO 3 , но рядом с позицией A для состава с высоким содержанием Li La 0,56 Li 0,33 TiO 3 .Содержание Li, валентное состояние катионов и геометрия кислородных октаэдров в слоях, богатых La и бедных La, также были выявлены с помощью EELS. Кроме того, были исследованы доменные структуры, связанные с упорядочением между слоями, богатыми La и бедными La (Gao et al., 2014). Было обнаружено, что с La, блокирующим пути Li, доменные границы препятствуют ионному транспорту. Помимо этого, можно также визуализировать структурные особенности, которые нелегко обнаружить дифракционными методами. Как упоминалось выше, транспорт Li в LLTO зависит от бедных La слоями.Однако ни одно из предыдущих дифракционных исследований не обнаружило таких важных особенностей в наиболее проводящем полиморфе, закаленном при 1350 ° C La 0,56 Li 0,33 TiO 3 (Stramare et al., 2003). В результате механизм его ионного транспорта оставался неясным в течение многих лет. Недавно исследование STEM с атомным разрешением непосредственно визуализировало ранее упущенные из виду пути ближнего упорядочения Li в этом материале (Ma et al., 2016). Длина когерентности упорядочения оказалась на мезоскопическом масштабе (менее 10 нм), что не позволило обнаружить его большинством дифракционных методов.В сочетании с моделированием молекулярной динамики (МД) это наблюдение показало, что такая неуловимая мезоскопическая структура может наиболее эффективно максимизировать количество путей переноса лития, что приводит к высокой проводимости. Это открытие не только примирило давно существовавшее несоответствие структуры и свойств, но также указывало на новый взгляд на улучшение ионной проводимости.

Хотя ПЭМ с атомным разрешением (S) очень помог фундаментальному пониманию ионного транспорта, текущие исследования ограничиваются оксидами.Для сравнения, сульфидные твердые электролиты, несмотря на их более высокую проводимость (Takada, 2013), редко исследуются. Микроскопические исследования этих материалов чрезвычайно сложны из-за (1) уязвимости слабых связей Li – S для электронов и (2) их чувствительности к окружающей атмосфере. Если эти проблемы могут быть устранены, (S) ТЕА будет играть еще более важную роль в исследовании твердых электролитов.

Воздействие границ зерен

Хотя исследования твердых электролитов в основном сосредоточены на внутренней части зерен, границы зерен часто являются узким местом.Хотя объемная проводимость многих твердых электролитов уже сравнима с проводимостью обычных жидких электролитов, их большое сопротивление границ зерен обычно снижает общую проводимость на порядки (Takada, 2013). Из-за отсутствия надлежащего понимания механизма проводимости Li по границам зерен целенаправленная оптимизация пока невозможна.

Границы зерен в твердых телах часто ограничиваются очень маленьким масштабом длины с шириной всего в несколько элементарных ячеек.Таким образом, STEM с его разрешением ниже ангстрема кажется идеальным инструментом для их изучения. Ma et al. (2014) успешно использовали STEM / EELS с атомным разрешением, чтобы раскрыть атомарное происхождение сопротивления границ крупных зерен в LLTO. Наблюдалось, что большинство границ зерен демонстрируют более темный контраст Z- , чем соседние зерна, что позволяет предположить, что средний атомный номер на границе зерен ниже. Дальнейший анализ в атомном масштабе показал, что атомная конфигурация границ зерен значительно отличается от конфигурации внутри зерен (рис. 2A, B).Вместо структуры перовскита ABO 3 такие реконструированные границы зерен, по существу, представляют собой бинарный слой Ti – O, запрещающий избыток носителя заряда Li + . Следовательно, они действуют как внутренние барьеры для транспорта лития. Эта тема также исследовалась HRTEM и EDS. Кроме того, Gellert et al. (2012) изучали границы зерен в литий-алюминиевом фосфате титана (LATP). В зависимости от взаимной ориентации между соседними зернами наблюдались два типа границ зерен.Если ориентации аналогичны, будет присутствовать толстая граница кристаллического зерна. Считалось, что его высокая степень кристалличности обеспечивает относительно легкий перенос ионов. Если ориентации сильно различаются, образуется более тонкий, но аморфный слой, который, как полагают, обладает высоким сопротивлением.

Рис. 2. (A) Изображение HAADF-STEM с атомным разрешением границы зерен в LLTO. (B) Атомная модель границы зерен LLTO с дефицитом лития, основанная на всестороннем исследовании STEM / EELS.Воспроизведено с разрешения (Ma et al., 2014).

В отличие от двух материалов, рассмотренных выше, LLZO демонстрирует сопротивление границ зерен, сопоставимое с сопротивлением внутренней части зерна (Муруган и др., 2007). Однако происхождение этого доброкачественного поведения остается неизвестным. Несколько исследовательских групп пытались изучить границы зерен LLZO с помощью электронной микроскопии, но результаты противоречивы. Кумадзаки и др. (2011) наблюдали аморфный Li – Al – Si – O и нанокристаллический LiAlSiO 4 на границах зерен LLZO.Напротив, чистые границы зерен, свободные от каких-либо изменений второй фазы или состава, сообщили Wolfenstine et al. (2012). Для окончательного объяснения необходимы систематические исследования с более высоким пространственным разрешением.

Эти исследования демонстрируют, что границы зерен, несмотря на их сильно локализованный характер, можно эффективно исследовать с помощью (S) ПЭМ в сочетании с локальными аналитическими методами, такими как EELS и EDS. Однако текущие усилия в этой области очень ограничены.Прежде чем можно будет осуществить систематическое понимание и рациональную оптимизацию переноса лития на границах зерен, необходимы дальнейшие углубленные исследования.

Поведение границ раздела электролит-электрод

Стабильная и проводящая граница раздела электрод / электролит является предпосылкой для длительной эксплуатации батарей на основе твердого электролита (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Тем не менее, из-за отсутствия механистического понимания, которое могло бы направлять рациональное улучшение, все еще очень сложно сформировать такие интерфейсы.В качестве первого шага к этой цели необходимо прямое экспериментальное наблюдение за интерфейсами.

Хотя до настоящего времени не сообщалось об исследованиях электронной микроскопии с атомным разрешением, границы раздела между катодными материалами и несколькими твердыми электролитами были исследованы с помощью наноэлектронной дифракции (NED) , STEM и EDS. Kim et al. (2011) исследовали межфазную стабильность между LLZO и LiCoO 2 (LCO). Тонкая пленка LCO была выращена на полированной поверхности керамики LLZO методом импульсного лазерного осаждения при 937 К.Наблюдения с помощью просвечивающей электронной микроскопии показали наличие межфазного реакционного слоя толщиной ~ 50 нм. Измерения профиля линии EDS и NED, полученные вблизи границы раздела, показали, что этот реакционный слой состоит из La 2 CoO 4 , который, как полагают, препятствует диффузии Li. Кроме того, граница раздела между LCO и прототипом сульфидного электролита Li 2 S – P 2 S 5 была исследована Сакудой и др. (2009). Интерфейс был просто сформирован механическим шлифованием.После зарядки образовался межфазный слой, связанный с взаимной диффузией Co, P и S, и этот слой вызвал большое сопротивление. Аналогичное поведение наблюдалось между LiMn 2 O 4 и Li 2 S – P 2 S 5 (Китаура и др., 2010). Наблюдали межфазный слой, возникающий в результате диффузии Mn в твердый электролит, и полагали, что он дает большое сопротивление. Эти исследования с помощью электронной микроскопии показывают, что реакционный слой часто может образовываться между твердым электролитом и катодом из-за взаимной диффузии.В отличие от границы раздела твердого электролита (SEI) в обычных LIB, реакционные слои на границе раздела твердый электролит / электрод обычно скорее вредны, чем полезны, поскольку они обычно препятствуют ионному переносу (Qian et al., 2015).

Помимо этих экспериментально наблюдаемых реакционных слоев, часто предполагалось сильно локализованное межфазное разложение на границах раздела твердый электролит и электрод, хотя они показывают определенную степень стабильности в электрохимических измерениях (Zhu et al., 2015 и 2016; Richards et al., 2016). Однако большинство таких предположений основано на теоретических расчетах. Экспериментальная проверка является довольно сложной задачей из-за чрезвычайно малого масштаба предполагаемой толщины и высокой летучести / нестабильности металлического Li (Wenzel et al., 2015, 2016). (S) ПЭМ, который может исследовать локальные особенности с чрезвычайно высоким пространственным разрешением вплоть до уровня субангстрема, предоставляет прекрасные возможности для исследования этих интригующих межфазных взаимодействий.

Итоги и перспективы

В этом мини-обзоре мы обсудили недавний прогресс в исследованиях (S) ТЕМ твердых электролитов для литиевых батарей. С успехом в решении проблем, вызванных повреждением электронным пучком, сообщается о все большем и большем количестве исследований, которые ранее не могли быть выполнены. Эти исследования прояснили несколько давних заблуждений относительно взаимосвязи структура-свойство, предоставили первые экспериментальные сведения о большом сопротивлении границ зерен и внесли вклад в понимание реакционного слоя на катоде / SEI.

Тем не менее, остаются проблемы. Для ионного транспорта внутри зерна сульфидные электролиты, которые часто демонстрируют более высокую проводимость, чем оксиды, требуют тщательного изучения на атомном уровне. Их уязвимость для электронного пучка из-за слабых связей Li с S в структуре и ограниченной электронной проводимости значительно ограничивает надежные измерения их атомной и электронной структуры в ПЭМ. Чтобы понять роль границ зерен в твердых электролитах, необходимо изучить широкий спектр материалов, чтобы установить систематическое понимание.В частности, особого внимания заслуживают материалы с доброкачественными границами зерен, так как они могут вдохновлять на создание материалов с проводящими границами зерен. Для границы раздела твердый электролит / электрод одной из наиболее актуальных задач является проверка сильно локализованных межфазных реакционных слоев, которые недавно были предложены теоретическими работами. Кроме того, оставалось исследовать изменение этих поверхностей раздела в зависимости от состава, условий обработки и цикличности. Необходимо подчеркнуть, что недавно разработанные методы ПЭМ in situ, , такие как in situ, нагрев и in situ, электрохимический цикл с желаемым пространственным разрешением, значительно облегчат эти исследования (Gu et al., 2013; Chi et al., 2015; Zeng et al., 2015). Их способность проводить структурный / химический анализ с высоким разрешением в режиме реального времени позволит получить уникальную информацию, которую невозможно получить другим способом. Благодаря недавним замечательным разработкам в области микроскопических приборов, таких как быстрые камеры и детекторы, низковольтные ПЭМ и многофункциональные столики для образцов, эти проблемы должны быть преодолены в ближайшем будущем, и ожидается, что электронная микроскопия будет играть все более важную роль в исследование литий-ионных твердых электролитов.

Взносы авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Финансирование

Эта работа спонсировалась Министерством энергетики США (DOE), Управлением науки, Управлением фундаментальных энергетических наук, Отделом материаловедения и инженерии.Характеристика материалов была проведена в рамках предложения пользователя в Центре науки о нанофазных материалах, который является пользовательским объектом Управления науки Министерства энергетики США.

Список литературы

Брюс, П. Г., Фрейнбергер, С. А., Хардвик, Л. Дж., И Тараскон, Ж.-М. (2012). Li-O 2 и Li-S батареи с высоким накопителем энергии. Nat. Mater. 11, 19–29. DOI: 10.1038 / nmat3191

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бушманн, Х., Долле, Дж., Берендтс, С., Кун, А., Боттке, П., Вилкенинг, М. и др. (2011). Структура и динамика быстрого литий-ионного проводника «Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ». Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 19378–19392. DOI: 10.1039 / c1cp22108f

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chi, M. F., Mizoguchi, T., Martin, L. W., Bradley, J. P., Ikeno, H., Ramesh, R., et al. (2011). Атомная и электронная структура интерфейса SrVO 3 -LaAlO 3 . J. Appl. Phys. 110, 046104. doi: 10.1063 / 1.3601870

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chi, M. F., Wang, C., Lei, Y. K., Wang, G. F., Li, D. G., More, K. L., et al. (2015). Поверхностная огранка и поведение элементарной диффузии на атомном уровне для наночастиц сплава во время отжига in situ . Nat. Commun. 6, 8925. DOI: 10.1038 / ncomms9925

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куссен, Э.Дж. (2010). Структура и ионная проводимость литиевых гранатов. J. Mater. Chem. 20, 5167–5173. DOI: 10.1039 / b925553b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, Х., Фишер, К.А.Дж., Кимура, Т., Икухара, Ю.Х., Кувабара, А., Мориваке, Х., и др. (2014). Структуры доменных границ в титанатах лития лантана. J. Mater. Chem. А 2, 843–852. DOI: 10.1039 / C3TA13726K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, X., Фишер, К.А.Дж., Кимура, Т., Икухара, Ю.Х., Мориваке, Х., Кувабара, А. и др. (2013). Распределение атома лития и вакансии в позиции A в титанате лития лантана. Chem. Mater. 25, 1607–1614. DOI: 10,1021 / см3041357

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Геллерт, М., Грис, К. И., Яда, К., Роскиано, Ф., Волц, К., и Ролинг, Б. (2012). Границы зерен в литий-алюминиевой титан-фосфатной стеклокерамике с быстрой ионно-литиевой проводимостью: микроструктура и свойства нелинейного переноса ионов. J. Phys. Chem. C 116, 22675–22678. DOI: 10.1021 / JP305309R

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гу, М., Родитель, Л. Р., Мехди, Б. Л., Уноцич, Р. Р., МакДауэлл, М. Т., Саччи, Р. Л. и др. (2013). Демонстрация электрохимической жидкой ячейки для наблюдения с помощью просвечивающей электронной микроскопии литиирования / делитирования анодов батарей с Si-нанопроволокой. Nano Lett. 13, 6106–6112. DOI: 10.1021 / nl403402q

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, К.Х., Ирияма, Ю., Ямамото, К., Кумазаки, С., Асака, Т., Танабе, К. и др. (2011). Характеристика границы раздела между LiCoO 2 и Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в полностью твердотельной перезаряжаемой литиевой батарее. J. Источники энергии 196, 764–767. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2010.07.073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Китаура, Х., Хаяси, А., Таданага, К., и Тацумисаго, М. (2010). Полностью твердотельные литиевые вторичные батареи с использованием электрода LiMn 2 O 4 и твердого электролита Li 2 S-P 2 S 5 . J. Electrochem. Soc. 157, A407 – A411. DOI: 10.1149 / 1.3298441

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумадзаки С., Ирияма Ю., Ким К.-Х., Муруган Р., Танабе К., Ямамото К. и др. (2011). Высокая проводимость по ионам лития Li 7 La 3 Zr 2 O 12 за счет включения как Al, так и Si. Electrochem. Commun. 13, 509–512. DOI: 10.1016 / j.elecom.2011.02.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

млн лет назад, C., Chen, K., Liang, C.D., Nan, C.W., Ishikawa, R., More, K., et al. (2014). Атомно-масштабное происхождение большого сопротивления границ зерен в перовскитных литий-ионных твердых электролитах. Energy Environ. Sci. 7, 1638–1642. DOI: 10.1039 / c4ee00382a

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, C., Cheng, Y., Chen, K., Li, J., Sumpter, B., Nan, C.-W., et al. (2016). Мезоскопический каркас обеспечивает легкий перенос ионов в твердых электролитах для литиевых батарей. Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002 / aenm.201600053

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, К., Рангасами, Э., Лян, К. Д., Сакамото, Дж., Мор, К. Л., и Чи, М. Ф. (2015). Превосходная стабильность литий-ионного твердого электролита при обратимом обмене Li + / H + в водных растворах. Angew. Chem. Int. Эд. 54, 129–133. DOI: 10.1002 / anie.201410930

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, Д.A., Kourkoutis, L.F., Murfitt, M., Song, J.H., Hwang, H.Y., Silcox, J., et al. (2008). Химическое изображение состава и связи в атомном масштабе с помощью микроскопии с коррекцией аберраций. Science 319, 1073–1076. DOI: 10.1126 / science.1148820

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муруган, Р., Тангадурай, В., и Веппнер, В. (2007). Быстрая литий-ионная проводимость в гранатах типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Angew. Chem. Int. Эд. 46, 7778–7781. DOI: 10.1002 / anie.200701144

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пенникук, С. Дж. (1992). Z-контрастная просвечивающая электронная микроскопия — прямая атомная визуализация материалов. Ann. Rev. Mater. Sci. 22, 171–195. DOI: 10.1146 / annurev.ms.22.080192.001131

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цянь, Д., Ма, К., Мор, К. Л., Мэн, Ю. С. и Чи, М. (2015). Расширенная аналитическая электронная микроскопия для литий-ионных аккумуляторов. NPG Asia Mater. 7, е193. DOI: 10.1038 / am.2015.50

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Quartarone, E., and Mustarelli, P. (2011). Электролиты для твердотельных литиевых аккумуляторных батарей: последние достижения и перспективы. Chem. Soc. Ред. 40, 2525–2540. DOI: 10.1039 / c0cs00081g

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричардс, В. Д., Миара, Л. Дж., Ван, Ю., Ким, Дж. К., и Седер, Г.(2016). Стабильность интерфейса в твердотельных аккумуляторах. Chem. Mater. 28, 266–273. DOI: 10.1021 / acs.chemmater.5b04082

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сакуда А., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2009). Наблюдение на границе раздела между электродом LiCoO 2 и твердыми электролитами Li 2 S-P 2 S 5 полностью твердотельных литиевых вторичных батарей с использованием просвечивающей электронной микроскопии. Chem. Mater. 22, 949–956. DOI: 10,1021 / см9c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stramare, S., Thangadurai, V., and Weppner, W. (2003). Титанаты лития-лантана: обзор. Chem. Mater. 15, 3974–3990. DOI: 10,1021 / см0300516

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такада, К. (2013). Развитие и перспективы твердотельных литиевых батарей. Acta Mater. 61, 759–770. DOI: 10.1016 / j.actamat.2012.10.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, Y., Richards, W. D., Ong, S. P., Miara, L. J., Kim, J. C., Mo, Y., et al. (2015). Принципы проектирования твердотельных литиевых суперионных проводников. Nat. Mater. 14, 1026–1031. DOI: 10.1038 / nmat4369

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венцель, С., Лейхтвейс, Т., Крюгер, Д., Санн, Дж., И Янек, Дж. (2015). Межфазное образование на литиевых твердых электролитах — подход in situ к изучению межфазных реакций с помощью фотоэлектронной спектроскопии. Ионика твердого тела 278, 98–105. DOI: 10.1016 / j.ssi.2015.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венцель, С., Вебер, Д. А., Лайхтвейс, Т., Буше, М. Р., Санн, Дж., И Янек, Дж. (2016). Межфазное образование и деградация кинетики переноса заряда между анодом из металлического лития и высококристаллическим твердым электролитом Li 7 P 3 S 11 . Ионика твердого тела 286, 24–33. DOI: 10.1016 / j.ssi.2015.11.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вольфенстайн Дж., Сакамото Дж. И Аллен Дж. Л. (2012). Электронно-микроскопические исследования горячепрессованного замещенного алюминия Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . J. Sci. Mater. 47, 4428–4431. DOI: 10.1007 / s10853-012-6300-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Ю., Ма, К., Янг, Дж. Х., Ли, З. К., Аллард, Л. Ф., Лян, К. Д., и другие. (2015). Исследование инициирования спада напряжения в слоистых катодных материалах с высоким содержанием лития на атомном уровне. J. Mater. Chem. А 3, 5385–5391. DOI: 10.1039 / C4TA06856D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ябуучи, Н., Йоши, К., Мён, С. Т., Накаи, И., и Комаба, С. (2011). Детальные исследования материала электродов большой емкости для аккумуляторных батарей: Li 2 MnO 3 -LiCo 1 / 3Ni 1 / 3Mn 1 / 3O 2 . J. Am. Chem. Soc. 133, 4404–4419. DOI: 10.1021 / ja108588y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeng, Z. Y., Zhang, X. W., Bustillo, K., Niu, K. Y., Gammer, C., Xu, J., et al. (2015). In situ Исследование литиирования и делитирования нанолистов MoS 2 с помощью просвечивающей электронной микроскопии электрохимических жидких ячеек. Nano Lett. 15, 5214–5220. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b02483

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, Ю., Он, X., и Мо, Y. (2015). Источник выдающейся стабильности литиевых материалов с твердым электролитом: выводы термодинамического анализа, основанные на расчетах из первых принципов. ACS Appl. Mater. Интерфейсы 7, 23685–23693. DOI: 10.1021 / acsami.5b07517

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, Ю., Хэ, X., и Мо, Ю. (2016). Изучение первых принципов электрохимической и химической стабильности границ раздела твердый электролит-электрод в полностью твердотельных литий-ионных батареях. J. Mater. Chem. А . 4, 3253–3266. DOI: 10.1039 / C5TA08574H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Методы оценки состояния заряда батареи: обзор

Дан обзор новых и текущих разработок методов оценки состояния заряда (SOC) для батареи, в котором основное внимание уделяется математическим принципам и практическим реализациям. Поскольку SOC батареи является важным параметром, который отражает производительность батареи, точная оценка SOC не только защищает батарею, предотвращает перезаряд или разрядку и увеличивает срок службы батареи, но также позволяет приложению принимать рациональные стратегии управления для достижения цели: сохранение энергии.В данной статье дается обзор литературы по категориям и математическим методам оценки SOC. На основе оценки методов оценки SOC предлагается дальнейшее направление развития оценки SOC.

1. Введение

Рост цен на сырую нефть и мировая осведомленность об экологических проблемах привели к активному развитию систем хранения энергии. Аккумуляторная батарея является одной из самых привлекательных систем хранения энергии из-за ее высокой эффективности и низкого уровня загрязнения [1].В настоящее время в промышленности используются несколько типов батарей: свинцово-кислотные, никель-металлгидридные, никель-кадмиевые и литий-ионные. Батарея имеет преимущества высокого рабочего напряжения ячейки, низкого уровня загрязнения, низкой скорости саморазряда и высокой плотности мощности. Аккумуляторы обычно используются в портативных коммунальных службах, гибридных электромобилях и в промышленности [2].

Оценка SOC является фундаментальной проблемой при использовании батарей. SOC батареи, который используется для описания ее оставшейся емкости, является очень важным параметром для стратегии управления [3].Поскольку SOC является важным параметром, который отражает характеристики батареи, точная оценка SOC может не только защитить батарею, предотвратить чрезмерный разряд и увеличить срок службы батареи, но также позволит приложению разработать рациональные стратегии управления для экономии энергии [4] . Однако батарея является источником химического хранения энергии, и к этой химической энергии нельзя получить прямой доступ. Эта проблема затрудняет оценку SOC батареи [5]. Точная оценка SOC остается очень сложной и трудной для реализации, потому что модели батарей ограничены и есть параметрические неопределенности [6].На практике встречается много примеров низкой точности и надежности оценки SOC [7].

В этой статье представлен подробный обзор существующих математических методов, используемых при оценке SOC, и дополнительно определены возможные разработки в будущем.

2. Определение и классификация оценки SOC

SOC — один из наиболее важных параметров для батарей, но его определение связано с множеством различных проблем [5]. В общем, SOC батареи определяется как отношение ее текущей емкости () к номинальной емкости ().Номинальная емкость указывается производителем и представляет собой максимальное количество заряда, которое может храниться в аккумуляторе. SOC можно определить следующим образом:

Различные математические методы оценки классифицируются в соответствии с методологией. Классификация этих методов оценки SOC различается в различных источниках. Однако в некоторых литературных источниках [5, 7] допускается разделение на следующие четыре категории: (i) Прямое измерение: этот метод использует физические свойства батареи, такие как напряжение и импеданс батареи.(ii) Бухгалтерская оценка: этот метод использует ток разряда в качестве входа и интегрирует ток разряда с течением времени для расчета SOC. (iii) Адаптивные системы: адаптивные системы проектируются самостоятельно и могут автоматически настраивать SOC для различных условий разгрузки. Были разработаны различные новые адаптивные системы для оценки SOC. (Iv) Гибридные методы: гибридные модели извлекают выгоду из преимуществ каждого метода оценки SOC и обеспечивают глобально оптимальную производительность оценки.Литература показывает, что гибридные методы обычно дают хорошую оценку SOC по сравнению с отдельными методами.

В таблице 1 представлены конкретные методы оценки SOC с учетом методологии. Применение конкретных методов оценки SOC в системе управления батареями (BMS), соответственно, различается.

9067 (ii) Модифицированный метод подсчета 4 y нейронная сеть

Категории Математические методы

Прямое измерение (i) Метод напряжения холостого хода
(iii) Метод импеданса
(iv) Метод импедансной спектроскопии

Оценка бухгалтерского учета (i) Кулоновский метод подсчета

Адаптивные системы (i) нейронная сеть BP
(ii) нейронная сеть RBF
(iii) Машина поддержки векторов
(iv) (v) Фильтр Калмана

Гибридные методы (i) Комбинация кулоновского счета и ЭДС
(ii) Комбинация кулоновского подсчета и фильтра Калмана
(iii) Комбинация системы на единицу и EKF

907
3.Обзор математических методов оценки SOC
3.1. Прямое измерение

Методы прямого измерения относятся к некоторым физическим свойствам батареи, таким как напряжение на клеммах и импеданс. Было использовано множество различных прямых методов: метод измерения напряжения холостого хода, метод измерения напряжения на клеммах, метод измерения импеданса и метод спектроскопии импеданса.

3.1.1. Метод измерения напряжения холостого хода

Существует приблизительно линейная зависимость между SOC свинцово-кислотной батареи и ее напряжением холостого хода (OCV), определяемая по формуле где — SOC батареи в, — напряжение на клеммах батареи, когда SOC = 0%, и получается из знания значения и при SOC = 100%.Согласно (2) оценка SOC эквивалентна оценке его OCV [8]. Метод OCV, основанный на OCV батарей, пропорционален SOC, когда они отключены от нагрузок на период более двух часов. Однако такое длительное время отключения может оказаться слишком большим, чтобы быть реализованным для батареи [9].

В отличие от свинцово-кислотной батареи, литий-ионная батарея не имеет линейной зависимости между OCV и SOC [10]. Типичное соотношение литий-ионных аккумуляторов между SOC и OCV показано на рисунке 1 [11].Связь OCV с SOC была определена путем приложения импульсной нагрузки к литий-ионной батарее, которая затем позволяла батарее достичь равновесия [12].


Связь между OCV и SOC не может быть одинаковой для всех батарей. Поскольку обычные OCV-SOC различаются между батареями, существует проблема, заключающаяся в том, что для точной оценки SOC необходимо измерять соотношение OCV-SOC. Ли и др. [13] предложили модифицированное отношение OCV-SOC, основанное на обычном OCV-SOC.SOC и емкость литий-ионного аккумулятора оцениваются с помощью двойного расширенного фильтра Калмана по предложенному методу.

3.1.2. Метод напряжения на клеммах

Метод определения напряжения на клеммах основан на падении напряжения на клеммах из-за внутренних импедансов при разряде аккумулятора, поэтому электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора пропорциональна напряжению на клеммах. Поскольку ЭДС батареи приблизительно линейно пропорциональна SOC, напряжение на клеммах батареи также приблизительно линейно пропорционально SOC.Метод напряжения на клеммах использовался при различных токах и температурах разряда [14]. Но в конце разряда батареи оценочная погрешность метода измерения напряжения на клеммах велика, потому что напряжение на клеммах батареи внезапно падает в конце разряда [15].

3.1.3. Метод импеданса

Среди применявшихся методов измерения импеданса позволяют получить информацию о нескольких параметрах, величина которых может зависеть от состояния заряда батареи.Хотя параметры импеданса и их вариации в зависимости от SOC не уникальны для всех систем батарей, представляется необходимым провести широкий спектр экспериментов по импедансу для идентификации и использования параметров импеданса для оценки SOC данной батареи [16, 17] .

3.1.4. Метод импедансной спектроскопии

Метод импедансной спектроскопии позволяет измерять импеданс батареи в широком диапазоне частот переменного тока при различных токах заряда и разряда. Значения импедансов модели находятся методом наименьших квадратов, аппроксимирующих измеренные значения импеданса.SOC может быть косвенно выведен путем измерения текущего импеданса батареи и сопоставления его с известным импедансом на различных уровнях SOC [18, 19].

3.2. Оценка для бухгалтерского учета

В методе оценки для бухгалтерского учета в качестве входных данных используются данные о токе разряда батареи. Этот метод позволяет включить некоторые внутренние эффекты батареи, такие как саморазряд, потеря емкости и эффективность разряда. Были использованы два вида методов бухгалтерской оценки: метод кулоновского счета и модифицированный метод кулоновского счета.

3.2.1. Метод кулоновского счета

Метод кулоновского счета измеряет ток разряда батареи и интегрирует ток разряда с течением времени, чтобы оценить SOC [20]. Метод кулоновского подсчета используется для оценки, которая оценивается по току разряда, и ранее оцененным значениям SOC,. SOC рассчитывается по следующей формуле:

Но есть несколько факторов, которые влияют на точность метода кулоновского счета, включая температуру, историю батареи, ток разряда и срок службы [20].

3.2.2. Модифицированный метод кулоновского счета

Для улучшения метода кулоновского счета предлагается новый метод, называемый модифицированным методом кулоновского счета. В модифицированном методе кулоновского счета используется скорректированный ток для повышения точности оценки.

Скорректированный ток является функцией тока разряда. Между скорректированным током и током разряда батареи существует квадратичная зависимость. По экспериментальным данным скорректированный ток рассчитывается по следующей форме: где, и — постоянные значения, полученные из практических экспериментальных данных.

В модифицированном методе кулоновского счета SOC рассчитывается по следующему уравнению:

Результаты экспериментов показывают, что точность модифицированного метода кулоновского счета превосходит точность обычного метода кулоновского счета.

3.3. Адаптивные системы

Недавно, с развитием искусственного интеллекта, были разработаны различные новые адаптивные системы для оценки SOC. Новые разработанные методы включают нейронную сеть с обратным распространением (BP), нейронную сеть с радиальной базисной функцией (RBF), методы нечеткой логики, опорную векторную машину, нечеткую нейронную сеть и фильтр Калмана.Адаптивные системы — это самопроектируемые системы, которые можно автоматически настраивать в изменяющихся системах. Поскольку аккумуляторы подвержены влиянию многих химических факторов и имеют нелинейное SOC, адаптивные системы предлагают хорошее решение для оценки SOC [5].

3.3.1. Нейронная сеть BP

Нейронная сеть BP — самый популярный тип в искусственных нейронных сетях. Нейронная сеть BP применяется для оценки SOC из-за их хорошей способности к нелинейному отображению, самоорганизации и самообучению [1].В соответствии с постановкой задачи связь между входом и целью является нелинейной и очень сложной при оценке SOC [21]. Индикатор SOC на основе искусственной нейронной сети предсказывает текущий SOC, используя последние данные о напряжении, токе и температуре окружающей среды батареи [22].

Архитектура нейронной сети SOC, оценивающей BP, показана на рисунке 2. Архитектура нейронной сети BP содержит входной уровень, выходной уровень и скрытый слой. Входной слой имеет 3 нейрона для конечного напряжения, тока разряда и температуры, скрытый слой имеет нейроны, а выходной слой имеет только один нейрон для SOC [1].


Суммарный вход нейрона в скрытом слое рассчитывается по следующей форме: где — суммарный вход нейрона скрытого слоя; является входом в нейрон скрытого слоя от нейрона входного слоя; — вес между нейроном входного слоя и нейроном скрытого слоя; — смещение нейрона скрытого слоя.

Функция активации, применяемая к нейрону в скрытом слое, является функцией гиперболического тангенса, которая рассчитывается по следующему уравнению:

Общий вход нейрона в выходном слое рассчитывается по формуле где — суммарный вход нейрона выходного слоя; является входом в нейрон выходного слоя из нейрона скрытого слоя; — вес между нейроном скрытого слоя и нейроном выходного слоя; — смещение нейрона выходного слоя; — количество нейронов в скрытом слое.

Функция активации, применяемая к нейрону в выходном слое, является сигмоидной функцией в виде следующего уравнения:

3.3.2. Нейронная сеть RBF

Нейронная сеть RBF — полезная методология оценки для систем с неполной информацией. Его можно использовать для анализа отношений между одной основной (эталонной) последовательностью и другими сравнительными последовательностями в данном наборе. При оценке SOC использовалась нейронная сеть RBF. Метод был протестирован с данными экспериментов с батареями.Результаты показывают, что скорость работы и точность оценивания оценочной модели могут соответствовать требованиям на практике, и модель имеет определенную ценность для применения [23, 24].

В [1] метод оценки SOC нейронной сети RBF использует входные данные о напряжении на клеммах, токе разряда и температуре батареи для оценки SOC для LiFePO 4 батареи при различных условиях разряда. Получено хорошее согласие экспериментальных данных.

3.3.3. Метод нечеткой логики

Метод нечеткой логики предоставляет мощные средства моделирования нелинейных и сложных систем. В [25] практический метод оценки SOC аккумуляторной системы был разработан и протестирован для нескольких систем. Метод предполагает использование моделей нечеткой логики для анализа данных, полученных с помощью методов импедансной спектроскопии и / или кулоновского счета. В [26] метод оценки SOC на основе нечеткой логики был разработан для литий-ионных батарей для потенциального использования в портативных дефибрилляторах.Были выполнены измерения импеданса переменного тока и восстановления напряжения, которые используются в качестве входных параметров для модели нечеткой логики.

Singh et al. [27] представили систему оценки, которая может выбирать функции в базе данных для разработки нечетких логических моделей как для доступной емкости, так и для оценки SOC, просто путем измерения импеданса на трех частотах. В [28] SOC оценивается усовершенствованным методом кулоновской метрики, а изменение, зависящее от времени, компенсируется с помощью обучающей системы.Система обучения настраивает метод кулоновской метрики таким образом, чтобы в процессе оценки оставалось безошибочное изменение, зависящее от времени. Предлагаемая система обучения использует модели нечеткой логики, которые не используются для оценки SOC, но работают как компонент системы обучения.

3.3.4. Машина опорных векторов

Машина опорных векторов (SVM) применялась для классификации в различных областях распознавания образов. SVM также применяется для решения проблемы регрессии, даже если проблема регрессии по своей сути более сложна, чем проблема классификации.SVM, используемая в качестве нелинейной системы оценки, более надежна, чем система оценки наименьших квадратов, поскольку она нечувствительна к небольшим изменениям [29].

Хансен и Ван [29] исследовали применение SVM для оценки SOC литий-ионной батареи. Оценщик на основе SVM не только устраняет недостатки оценщика SOC с кулоновским счетом, но также дает точные оценки SOC.

3.3.5. Нечеткая нейронная сеть

Нечеткая нейронная сеть (FNN) использовалась во многих приложениях, особенно для идентификации неизвестных систем.При идентификации нелинейной системы FNN может эффективно соответствовать нелинейной системе путем вычисления оптимизированных коэффициентов механизма обучения [30].

Ли и др. [31] исследовали метод мягких вычислений для оценки состояния заряда отдельных батарей в цепочке батарей. Подход мягких вычислений использует сочетание FNN с функциями принадлежности B-сплайна и генетическим алгоритмом сокращенной формы.

3.3.6. Фильтр Калмана

Использование дорожных данных в реальном времени для оценки SOC батареи обычно бывает сложно или дорого измерить.В [32] показано, что применение метода фильтра Калмана обеспечивает поддающиеся проверке оценки SOC для батареи через оценку состояния в реальном времени.

Яцуи и Бай [33] представили метод оценки SOC на основе фильтра Калмана для литий-ионных батарей. Экспериментальные результаты подтверждают эффективность фильтра Калмана во время онлайн-заявки. Barbarisi et al. [34] представили расширенный фильтр Калмана (EKF) для оценки концентраций основных химических веществ, которые усредняются по толщине активного материала, чтобы получить SOC батареи, используя измерения тока и напряжения на клеммах.

На основе теории фильтра Калмана без запаха (UKF) и комплексной модели батареи в [35] предлагается новый метод оценки SOC. Результаты показывают, что метод UKF превосходит метод расширенного фильтра Калмана в оценке SOC для батареи. Sun et al. [36] представили адаптивный метод UKF для оценки SOC литий-ионной батареи для аккумуляторных электромобилей. Адаптивная регулировка ковариации шума в процессе оценки SOC осуществляется с помощью идеи ковариационного согласования в контексте UKF.

3.4. Гибридные методы

Цель гибридных моделей состоит в том, чтобы извлечь выгоду из преимуществ каждого метода и получить глобально оптимальную эффективность оценки. Поскольку информация, содержащаяся в отдельном методе оценки, ограничена, гибридный метод может максимизировать доступную информацию, интегрировать информацию отдельной модели и наилучшим образом использовать преимущества нескольких методов оценки, тем самым повышая точность оценки. Литература показывает, что гибридные методы обычно дают хорошие результаты оценки SOC по сравнению с отдельными методами [37–39].Гибридные методы сочетают в себе различные подходы, такие как метод прямого измерения и метод бухгалтерской оценки.

3.4.1. Комбинация кулоновского счета и ЭДС

Был разработан и реализован новый метод оценки SOC, который сочетает в себе метод прямого измерения с измерением ЭДС аккумуляторной батареи в состоянии равновесия и бухгалтерской оценкой с методом кулоновского счета во время состояния разряда. система [37].

Любая батарея теряет емкость во время езды на велосипеде.Чтобы точно вычислить SOC и оставшееся время выполнения (RRT), а также улучшить способность системы оценки SOC справляться с эффектом старения, вводится простой алгоритм адаптации Qmax. В этом алгоритме стабильные условия зарядового состояния используются для адаптации Qmax к эффекту старения.

В этой статье доказано, что алгоритм адаптации Qmax может повысить точность оценки SOC и RRT даже для новой батареи. Поскольку батарея теряет емкость во время цикла, делается вывод, что алгоритм адаптации Qmax существенно увеличит SOC и точность оценки RRT.

3.4.2. Комбинация кулоновского счета и фильтра Калмана

Wang et al. [38] предложили новый метод оценки SOC, обозначенный как «метод KalmanAh», который использует метод фильтра Калмана для корректировки начального значения, используемого в методе кулоновского счета. В методе KalmanAh используется метод фильтра Калмана, чтобы приблизительное начальное значение сходилось к его реальному значению. Затем метод кулоновского счета применяется для оценки SOC для длительного рабочего времени. Ошибка оценки SOC равна 2.5% по сравнению с реальным SOC, полученным при испытании на разряд. Это выгодно отличается от ошибки оценки 11,4% при использовании метода кулоновского счета.

3.4.3. Отдельная система и комбинация EKF

Ким и Чо [39] описали применение EKF в сочетании с системой на единицу (PU) для идентификации подходящих параметров модели батареи для высокоточной оценки SOC литий-ионной деградированный аккумулятор. Чтобы применить параметры модели батареи, изменяемые эффектом старения, на основе системы PU, абсолютные значения параметров в модели эквивалентной схемы в дополнение к напряжению на клеммах и току преобразуются в безразмерные значения относительно набора базовых значений.Преобразованные значения применяются к динамическим моделям и моделям измерения в алгоритме EKF.

4. Будущее оценки SOC

Поскольку системы накопления энергии были выдвинуты на первый план в портативной электронике и гибридных электромобилях, точность оценки SOC становится все более важной. В последние годы многие ученые провели много исследований по оценке SOC. Точность оценок постоянно улучшается, и можно ожидать, что интенсивные исследования и разработки уже ведутся.Для дальнейшего улучшения оценок SOC в сочетании с некоторыми литературными источниками ожидаемые улучшения для дальнейших исследований включают следующие области: (i) Проведите дальнейшее исследование гибридных методов, таких как сочетание метода прямого измерения и метода бухгалтерской оценки для достижения хорошего результаты в онлайн-оценке SOC. (ii) Существующий метод оценки должен использоваться в различных типах батарей. Провести дальнейшие исследования практического универсального применения этих методов. (Iii) Углубить дальнейшие исследования по улучшению способности системы оценки SOC справляться с эффектом старения батареи.(iv) Изучение более новых методов искусственного интеллекта и улучшение их алгоритмов обучения для достижения точности оценки SOC. Кроме того, новые методы на сложной местности будут в центре внимания будущих исследований. (V) Для дальнейшего повышения эффективности оценки метода нейронной сети необходимо изучить и интегрировать в нее оптимальные методы поиска оптимального количества нейронов в скрытом слое метод нейронной сети. (vi) Провести дальнейшие исследования по оценке адаптивных параметров. Модели могут автоматически адаптироваться к различным типам батарей, различным условиям разряда и разным срокам эксплуатации батарей.(vii) Установить более точную систему оценки и стандарт для измерения эффективности метода оценки SOC.

5. Выводы

В этой статье представлен обзор оценки SOC батареи при различных условиях разряда. Обсуждались четыре категории оценочных математических методов, которые имеют свои особенности.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены.