La batteria dell'auto, nota come accumulatore, è responsabile dei sistemi di avviamento, illuminazione e accensione di un'auto. Tipicamente, le batterie per auto sono al piombo, costituite da celle galvaniche che forniscono un sistema a 12 volt. Ciascuna delle celle crea 2,1 volt quando è completamente carica. La densità dell'elettrolito è una proprietà controllata di una soluzione acquosa di acido che garantisce il normale funzionamento delle batterie.
Composizione di una batteria al piombo
L'elettrolito della batteria al piombo è una soluzione di acido solforico e acqua distillata. Il peso specifico dell'acido solforico puro è di circa 1,84 g/cm3, e questo acido puro viene diluito con acqua distillata fino a quando il peso specifico della soluzione è 1,2-1,23 g/cm 3.
Anche se in alcuni casi, la densità dell'elettrolito nella batteria è consigliata a seconda del tipo di batteria, delle condizioni stagionali e climatiche. Il peso specifico di una batteria completamente carica secondo lo standard industriale in Russia è 1,25-1,27 g / cm3 in estate e per inverni rigidi - 1,27-1, 29 g/cm3.
Grasso specifico dell'elettrolita
Uno dei parametri principali della batteria è il peso specifico dell'elettrolita. È il rapporto tra il peso di una soluzione (acido solforico) e il peso di un uguale volume di acqua a una certa temperatura. Solitamente misurato con un idrometro. La densità dell'elettrolita viene utilizzata come indicatore dello stato di carica di una cella o di una batteria, ma non può caratterizzare la capacità della batteria. Durante lo scarico, il peso specifico diminuisce linearmente.
Dato questo, è necessario chiarire la dimensione della densità consentita. L'elettrolito nella batteria non deve superare 1,44 g/cm3. La densità può variare da 1,07 a 1,3 g/cm3. La temperatura della miscela sarà quindi di circa +15 C.
L'elettrolita di maggiore densità nella sua forma pura è caratterizzato da un valore piuttosto alto di questo indicatore. La sua densità è 1,6 g/cm3.
Livello di carica
Quando è completamente carico in stato stazionario e sotto scarica, la misurazione del peso specifico dell'elettrolita fornisce un'indicazione approssimativa dello stato di carica della cella. Gravità specifica=tensione a circuito aperto - 0,845.
Esempio: 2,13 V - 0,845=1,285 g/cm3.
Il peso specifico diminuisce quando la batteria viene scaricata a un livello vicino a quello dell'acqua pura e aumenta durante la ricarica. La batteria è considerata completamente carica quando la densità dell'elettrolita nella batteria raggiunge il valore massimo possibile. Specificoil peso dipende dalla temperatura e dalla quantità di elettrolita nella cella. Quando l'elettrolita è vicino alla tacca bassa, il peso specifico è superiore a quello nominale, scende e l'acqua viene aggiunta alla cella per portare l'elettrolito al livello richiesto.
Il volume dell'elettrolita si espande all'aumentare della temperatura e si contrae al diminuire della temperatura, il che influisce sulla densità o sul peso specifico. Quando il volume dell'elettrolito si espande, la lettura diminuisce e, al contrario, il peso specifico aumenta a temperature più basse.
Prima di aumentare la densità dell'elettrolito nella batteria, è necessario eseguire misurazioni e calcoli. Il peso specifico della batteria è determinato dall'applicazione in cui verrà utilizzata, tenendo conto della temperatura di esercizio e della durata della batteria.
| % Acido solforico | % Acqua | Gravità specifica (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Reazione chimica nelle batterie
Non appena un carico viene collegato ai terminali della batteria, una corrente di scarica inizia a fluire attraverso il carico e la batteria inizia a scaricarsi. Durante il processo di scarica, l'acidità della soluzione elettrolitica diminuisce e porta alla formazione di depositi di solfato sia sulla piastra positiva che su quella negativa. In questo processo di scarico, la quantità di acqua nella soluzione elettrolitica aumenta, riducendo il suo peso specifico.
Le celle della batteria possono essere scaricate a una tensione e un peso specifico minimi specificati. Una batteria al piombo completamente carica ha una tensione e un peso specifico di 2,2 V e 1,250 g/cm3 rispettivamente, e questa cella può normalmente essere scaricata fino a quando i valori corrispondenti non raggiungono 1,8 V e 1,1 g/cm3.
Composizione elettrolita
L'elettrolita contiene una miscela di acido solforico e acqua distillata. I dati non saranno accurati quando misurati se il conducente ha appena aggiunto acqua. È necessario attendere un po' in modo che l'acqua fresca abbia il tempo di mescolarsi con la soluzione esistente. Prima di aumentare la densità dell'elettrolita, è necessario ricordare: maggiore è la concentrazione di acido solforico, più denso diventa l'elettrolita. Maggiore è la densità, maggiore è il livello di carica.
Per la soluzione elettrolitica, l'acqua distillata è la scelta migliore. Questo riduce al minimo il possibilecontaminanti in soluzione. Alcuni contaminanti possono reagire con gli ioni elettroliti. Ad esempio, se mescoli una soluzione con sali di NaCl, si formerà un precipitato che cambierà la qualità della soluzione.
Influenza della temperatura sulla capacità
Qual è la densità dell'elettrolito? Dipende dalla temperatura all'interno delle batterie. Il manuale utente per batterie specifiche specifica quale correzione deve essere applicata. Ad esempio, nel manuale Surrette/Rolls per temperature comprese tra -17,8 e -54,4oC inferiori a 21oC, sottrarre 0,04 per ogni 6 gradi.
Molti inverter o regolatori di carica hanno un sensore di temperatura della batteria che si collega alla batteria. Di solito hanno un display LCD. Puntare il termometro a infrarossi fornirà anche le informazioni necessarie.
Densore
Il densimetro dell'elettrolita viene utilizzato per misurare il peso specifico della soluzione elettrolitica in ciascuna cella. La batteria ad acido è completamente carica con un peso specifico di 1.255 g/cm3 a 26oC. Il peso specifico è una misura di un fluido che viene confrontato con una base. Questa è acqua a cui viene assegnato un numero base di 1.000 g/cm3.
La concentrazione di acido solforico nell'acqua in una nuova batteria è 1.280 g/cm3, il che significa che l'elettrolita pesa 1.280 g/cm3 volte il peso dello stesso volume d'acqua. Una batteria completamente carica verrà testata fino a1.280 g/cm3, mentre scaricato conterà da 1.100 g/cm3.
Procedura di prova dell'idrometro
La temperatura di lettura dell'idrometro deve essere regolata a una temperatura di 27oC, soprattutto per quanto riguarda la densità dell'elettrolito in inverno. Gli idrometri di alta qualità hanno un termometro interno che misurerà la temperatura dell'elettrolita e includerà una scala di conversione per correggere le letture del galleggiante. È importante riconoscere che la temperatura è significativamente diversa dall'ambiente se il veicolo è in marcia. Ordine di misurazione:
- Versare più volte l'elettrolito nell'idrometro con un bulbo di gomma in modo che il termometro possa regolare la temperatura dell'elettrolita e prendere letture.
- Studi il colore dell'elettrolita. Uno scolorimento marrone o grigio indica un problema con la batteria ed è un segno che la batteria sta per esaurirsi.
- Dirigere la quantità minima di elettrolita nell'idrometro in modo che il galleggiante galleggi liberamente senza contatto con la parte superiore o inferiore del cilindro graduato.
- Tenere l'idrometro in posizione verticale all' altezza degli occhi e prestare attenzione alla lettura in cui l'elettrolito corrisponde alla scala sul galleggiante.
- Aggiungi o sottrai 0,004 unità per la lettura ogni 6oC, quando la temperatura dell'elettrolita è superiore o inferiore a 27oC.
- Regolare la lettura, ad esempio, se il peso specifico è 1.250 g/cm3 e la temperatura dell'elettrolita è32oC, un valore di 1.250 g/cm3 fornisce un valore corretto di 1.254 g/cm3. Allo stesso modo, se la temperatura era di 21oC, sottrarre 1,246 g/cm3. Quattro punti (0,004) di 1,250 g/cm3.
- Testare ogni cella e leggere la lettura corretta a 27oC prima di controllare la densità dell'elettrolito.
Esempi di misurazione della carica
Esempio 1:
- L'idrometro legge 1.333 g/cm3.
- La temperatura è di 17 gradi, 10 gradi sotto quella consigliata.
- Sottrai 0.007 da 1.333 g/cm3.
- Il risultato è 1.263 g/cm3, quindi lo stato di carica è di circa il 100 percento.
Esempio 2:
- Dati sulla densità - 1.178 g/cm3.
- La temperatura dell'elettrolito è di 43 gradi C, ovvero 16 gradi sopra il normale.
- Aggiungi da 0,016 a 1,178 g/cm3.
- Il risultato è 1.194 g/cm3, 50% di carica.
| STATO CARICA | PESO SPECIFICO g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabella della densità degli elettroliti
La seguente tabella di correzione della temperaturaè un modo per spiegare i bruschi cambiamenti nei valori di densità dell'elettrolito a diverse temperature.
Per utilizzare questa tabella, devi conoscere la temperatura dell'elettrolita. Se la misurazione non è possibile per qualche motivo, è meglio utilizzare la temperatura ambiente.
La tabella della densità dell'elettrolito è mostrata di seguito. Questi dati si basano sulla temperatura:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Come puoi vedere da questa tabella, la densità dell'elettrolito nella batteria in inverno è molto più alta che nella stagione calda.
Manutenzione della batteria
Queste batterie contengono acido solforico. Indossare sempre occhiali di sicurezza e guanti di gomma durante la manipolazione.
Se le celle sono sovraccaricate, le proprietà fisiche del solfato di piombo cambiano gradualmente e vengono distrutte, interrompendo il processo di carica. Pertanto, la densità dell'elettrolita diminuisce a causa della velocità lenta della reazione chimica.
La qualità dell'acido solforico deve essere alta. In caso contrario, la batteria potrebbe diventare rapidamente inutilizzabile. Bassi livelli di elettrolito aiutano ad asciugare le piastre interne del dispositivo, rendendo impossibile il ripristino della batteria.
Le batterie solfatate possono essere facilmente riconosciute osservando il colore cambiato delle piastre. Il colore della lastra solfata diventa più chiaro e la sua superficie diventa gialla. Tali cellule mostrano una diminuzione di potenza. Se la solfonazione si verifica per molto tempo, irreversibileprocessi.
Per evitare questa situazione, si consiglia di caricare a lungo le batterie piombo-acido con una corrente di carica bassa.
C'è sempre un' alta possibilità di danni alle morsettiere delle celle della batteria. La corrosione colpisce principalmente le connessioni imbullonate tra le cellule. Questo può essere facilmente evitato assicurandosi che ogni bullone sia sigillato con un sottile strato di grasso speciale.
Quando la batteria è in carica, c'è un' alta possibilità di spruzzi di acido e gas. Possono inquinare l'atmosfera intorno alla batteria. Pertanto, è necessaria una buona ventilazione vicino al vano batteria.
Questi gas sono esplosivi, pertanto le fiamme libere non devono entrare nello spazio in cui vengono caricate le batterie al piombo.
Per evitare che la batteria esploda, causando lesioni gravi o mortali, non inserire un termometro metallico nella batteria. È necessario utilizzare un densimetro con termometro integrato, progettato per testare le batterie.
Durata dell'alimentatore
Le prestazioni della batteria si riducono nel tempo, indipendentemente dal fatto che vengano utilizzate o meno, si degradano anche con frequenti cicli di carica-scarica. La durata è la quantità di tempo in cui una batteria inattiva può essere conservata prima che diventi inutilizzabile. Si ritiene generalmente che questo sia circa l'80% della sua capacità originale.
Ci sono diversi fattori che influiscono in modo significativo sulla durata della batteria:
- Vita ciclica. Voltala durata della batteria è determinata principalmente dai cicli di utilizzo della batteria. Tipicamente da 300 a 700 cicli nell'uso normale.
- Effetto Profondità di scarica (DOD). Rinunciare a prestazioni più elevate si tradurrà in un ciclo di vita più breve.
- Effetto della temperatura. Questo è un fattore importante per le prestazioni della batteria, la durata di conservazione, la carica e il controllo della tensione. A temperature più elevate, si verifica più attività chimica nella batteria rispetto a temperature più basse. Per la maggior parte delle batterie, l'intervallo di temperatura consigliato è compreso tra -17 e 35oC.
- Tensione e velocità di ricarica. Tutte le batterie al piombo rilasciano idrogeno dalla piastra negativa e ossigeno dalla piastra positiva durante la carica. Una batteria può immagazzinare solo una certa quantità di elettricità. Di norma, la batteria viene caricata al 90% nel 60% del tempo. E il 10% della batteria rimanente viene caricato per circa il 40% del tempo totale.
La buona durata della batteria è compresa tra 500 e 1200 cicli. L'effettivo processo di invecchiamento porta ad una graduale diminuzione della capacità. Quando una cella raggiunge una certa vita, non smette improvvisamente di funzionare, questo processo si allunga nel tempo, deve essere monitorato per prepararsi in tempo alla sostituzione della batteria.
