De auto-accu, ook wel de accu genoemd, is verantwoordelijk voor de start-, verlichtings- en ontstekingssystemen in een auto. Typisch zijn autobatterijen loodzuur, bestaande uit galvanische cellen die een 12-volt systeem leveren. Elk van de cellen produceert 2,1 volt wanneer deze volledig is opgeladen. De elektrolytdichtheid is een gecontroleerde eigenschap van een waterige zuuroplossing die zorgt voor de normale werking van batterijen.
Samenstelling van een loodzuuraccu
Loodzuuraccu-elektrolyt is een oplossing van zwavelzuur en gedestilleerd water. Het soortelijk gewicht van zuiver zwavelzuur is ongeveer 1,84 g/cm3, en dit zuivere zuur wordt verdund met gedestilleerd water totdat het soortelijk gewicht van de oplossing 1,2-1,23 g/cm is. 3.
Hoewel in sommige gevallen de dichtheid van het elektrolyt in de batterij wordt aanbevolen, afhankelijk van het type batterij, seizoens- en klimatologische omstandigheden. Het soortelijk gewicht van een volledig opgeladen batterij volgens de industriële norm in Rusland is 1,25-1,27 g / cm3 in de zomer en voor strenge winters - 1,27-1, 29g/cm3.
Specifieke zwaartekracht van elektrolyt
Een van de belangrijkste parameters van de batterij is het soortelijk gewicht van de elektrolyt. Het is de verhouding van het gewicht van een oplossing (zwavelzuur) tot het gewicht van een gelijk volume water bij een bepaalde temperatuur. Meestal gemeten met een hydrometer. De dichtheid van de elektrolyt wordt gebruikt als een indicator voor de laadtoestand van een cel of batterij, maar kan de capaciteit van de batterij niet karakteriseren. Tijdens het lossen neemt het soortelijk gewicht lineair af.
Gezien dit, is het noodzakelijk om de grootte van de toegestane dichtheid te verduidelijken. De elektrolyt in de batterij mag niet hoger zijn dan 1,44 g/cm3. De dichtheid kan variëren van 1,07 tot 1,3 g/cm3. De temperatuur van het mengsel zal dan ongeveer +15 C zijn.
Elektrolyt met verhoogde dichtheid in zijn pure vorm wordt gekenmerkt door een vrij hoge waarde van deze indicator. Zijn dichtheid is 1.6g/cm3.
Laadniveau
Bij volledig opgeladen stabiele toestand en onder ontlading, geeft het meten van het soortelijk gewicht van de elektrolyt een ruwe indicatie van de ladingstoestand van de cel. Soortelijk gewicht=Open Circuit Voltage - 0.845.
Voorbeeld: 2.13V - 0.845=1.285g/cm3.
Specifieke zwaartekracht neemt af wanneer de batterij wordt ontladen tot een niveau dat dicht bij dat van zuiver water ligt, en neemt toe tijdens het opladen. De batterij wordt als volledig opgeladen beschouwd wanneer de dichtheid van de elektrolyt in de batterij de maximaal mogelijke waarde bereikt. Specifiekhet gewicht is afhankelijk van de temperatuur en de hoeveelheid elektrolyt in de cel. Wanneer de elektrolyt zich in de buurt van de lage markering bevindt, is het soortelijk gewicht hoger dan nominaal, het da alt en er wordt water aan de cel toegevoegd om de elektrolyt op het vereiste niveau te brengen.
Het volume van de elektrolyt zet uit als de temperatuur stijgt en krimpt als de temperatuur da alt, wat de dichtheid of het soortelijk gewicht beïnvloedt. Naarmate het elektrolytvolume groter wordt, neemt de aflezing af en omgekeerd neemt het soortelijk gewicht toe bij lagere temperaturen.
Voordat u de dichtheid van de elektrolyt in de batterij verhoogt, moet u metingen en berekeningen uitvoeren. Het soortelijk gewicht van de batterij wordt bepaald door de toepassing waarin deze zal worden gebruikt, waarbij rekening wordt gehouden met de bedrijfstemperatuur en de levensduur van de batterij.
| % Zwavelzuur | % Water | Specifieke zwaartekracht (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 |
Chemische reactie in batterijen
Zodra een belasting over de accupolen is aangesloten, begint er een ontlaadstroom door de belasting te vloeien en begint de accu te ontladen. Tijdens het ontlaadproces neemt de zuurgraad van de elektrolytoplossing af en leidt dit tot de vorming van sulfaatafzettingen op zowel de positieve als de negatieve platen. Bij dit ontladingsproces neemt de hoeveelheid water in de elektrolytoplossing toe, waardoor het soortelijk gewicht afneemt.
Batterijcellen kunnen worden ontladen tot een gespecificeerde minimale spanning en soortelijk gewicht. Een volledig opgeladen loodzuuraccu heeft een spanning en soortelijk gewicht van respectievelijk 2,2V en 1,250g/cm3, en deze cel kan normaal gesproken worden ontladen totdat de corresponderende waarden 1,8V en 1,1 niet hebben bereikt g/cm3.
Elektrolyt samenstelling
De elektrolyt bevat een mengsel van zwavelzuur en gedestilleerd water. De gegevens zijn niet nauwkeurig wanneer ze worden gemeten als de bestuurder net water heeft toegevoegd. U moet een tijdje wachten, zodat vers water de tijd heeft om zich te mengen met de bestaande oplossing. Voordat u de dichtheid van de elektrolyt verhoogt, moet u onthouden: hoe hoger de concentratie zwavelzuur, hoe dichter de elektrolyt wordt. Hoe hoger de dichtheid, hoe hoger het laadniveau.
Voor de elektrolytoplossing is gedestilleerd water de beste keuze. Dit minimaliseert de mogelijkeverontreinigingen in oplossing. Sommige verontreinigingen kunnen reageren met elektrolytionen. Als u bijvoorbeeld een oplossing mengt met NaCl-zouten, zal zich een neerslag vormen, wat de kwaliteit van de oplossing zal veranderen.
Invloed van temperatuur op capaciteit
Wat is de dichtheid van de elektrolyt - dit hangt af van de temperatuur in de batterijen. De gebruikershandleiding voor specifieke batterijen geeft aan welke correctie moet worden toegepast. Bijvoorbeeld, in de Surrette/Rolls-handleiding voor temperaturen van -17,8 tot -54,4oC onder 21oC, trekt u 0,04 af voor elke 6 graden.
Veel omvormers of laadregelaars hebben een batterijtemperatuursensor die aan de batterij wordt bevestigd. Ze hebben meestal een LCD-scherm. Als u de infraroodthermometer richt, krijgt u ook de nodige informatie.
Dichtheidsmeter
De hydrometer van de elektrolytdichtheid wordt gebruikt om het soortelijk gewicht van de elektrolytoplossing in elke cel te meten. De zuurbatterij is volledig opgeladen met een soortelijk gewicht van 1.255g/cm3 bij 26oC. Soortelijk gewicht is een meting van een vloeistof die wordt vergeleken met een basis. Dit is water met een basegetal van 1.000 g/cm3.
De concentratie zwavelzuur in water in een nieuwe batterij is 1.280 g/cm3, wat betekent dat het elektrolyt 1.280 g/cm weegt3 maal het gewicht van dezelfde hoeveelheid water. Een volledig opgeladen batterij wordt getest tot1.280 g/cm3, terwijl ontladen vanaf 1.100 g/cm3.
Hydrometer-testprocedure
De afleestemperatuur van de hydrometer moet worden afgesteld op een temperatuur van 27oC, vooral met betrekking tot de elektrolytdichtheid in de winter. Hoogwaardige hydrometers hebben een interne thermometer die de temperatuur van de elektrolyt meet en bevatten een conversieschaal om de vlotterwaarden te corrigeren. Het is belangrijk om te beseffen dat de temperatuur aanzienlijk verschilt van de omgeving als er met het voertuig wordt gereden. Meetvolgorde:
- Giet de elektrolyt meerdere keren in de hydrometer met een rubberen bol zodat de thermometer de temperatuur van de elektrolyt kan aanpassen en metingen kan doen.
- Bestudeer de kleur van de elektrolyt. Een bruine of grijze verkleuring duidt op een probleem met de batterij en is een teken dat de batterij het einde van zijn levensduur nadert.
- Richt de minimale hoeveelheid elektrolyt in de hydrometer zodat de vlotter vrij drijft zonder contact met de boven- of onderkant van de maatcilinder.
- Houd de hydrometer rechtop op ooghoogte en let op de aflezing waar de elektrolyt overeenkomt met de schaal op de vlotter.
- Optellen of aftrekken van 0,004 eenheden voor aflezing elke 6oC, wanneer de elektrolyttemperatuur hoger of lager is dan 27oC.
- Pas de aflezing aan, bijvoorbeeld als het soortelijk gewicht 1.250 g/cm is3 en de elektrolyttemperatuur is32oC, een waarde van 1.250 g/cm3 geeft een gecorrigeerde waarde van 1.254 g/cm3. Evenzo, als de temperatuur 21oC was, trek dan 1,246 g/cm3 af. Vier punten (0,004) van 1.250 g/cm3.
- Test elke cel en noteer de aflezing gecorrigeerd tot 27oC voordat u de elektrolytdichtheid controleert.
Voorbeelden van ladingsmeting
Voorbeeld 1:
- Hydrometer leest 1.333 g/cm3.
- Temperatuur is 17 graden, 10 graden lager aanbevolen.
- Trek 0,007 af van 1,333 g/cm3.
- Het resultaat is 1,263 g/cm3, dus de laadtoestand is ongeveer 100 procent.
Voorbeeld 2:
- Dichtheidsgegevens - 1,178 g/cm3.
- De elektrolyttemperatuur is 43 graden C, wat 16 graden boven normaal is.
- Voeg 0,016 toe aan 1,178g/cm3.
- Resultaat is 1.194g/cm3, 50 procent opgeladen.
| LAADSTATUS | SPECIFIEK GEWICHT g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Elektrolytdichtheidstabel
De volgende temperatuurcorrectietabelis een manier om de abrupte veranderingen in elektrolytdichtheidswaarden bij verschillende temperaturen te verklaren.
Om deze tabel te gebruiken, moet u de temperatuur van de elektrolyt weten. Als de meting om de een of andere reden niet mogelijk is, is het beter om de omgevingstemperatuur te gebruiken.
De elektrolytdichtheidstabel wordt hieronder weergegeven. Deze gegevens zijn gebaseerd op temperatuur:
| % | 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 |
Zoals je in deze tabel kunt zien, is de elektrolytdichtheid in de accu in de winter veel hoger dan in het warme seizoen.
Batterijonderhoud
Deze batterijen bevatten zwavelzuur. Gebruik altijd een veiligheidsbril en rubberen handschoenen bij het hanteren ervan.
Als de cellen overbelast zijn, veranderen de fysieke eigenschappen van loodsulfaat geleidelijk en worden ze vernietigd, wat het laadproces verstoort. Daarom neemt de dichtheid van de elektrolyt af vanwege de langzame snelheid van de chemische reactie.
De kwaliteit van zwavelzuur moet hoog zijn. Anders kan de batterij snel onbruikbaar worden. Lage elektrolytniveaus helpen de interne platen van het apparaat uit te drogen, waardoor het onmogelijk wordt om de batterij te herstellen.
Gesulfateerde batterijen zijn gemakkelijk te herkennen aan de veranderde kleur van de platen. De kleur van de gesulfateerde plaat wordt lichter en het oppervlak wordt geel. Dergelijke cellen vertonen een afname van het vermogen. Als sulfonering gedurende een lange tijd optreedt, onomkeerbaarprocessen.
Om deze situatie te voorkomen, wordt aanbevolen om loodzuuraccu's lange tijd op te laden met een lage laadstroomsnelheid.
Er is altijd een grote kans op schade aan de aansluitblokken van batterijcellen. Corrosie tast vooral boutverbindingen tussen cellen aan. Dit kan eenvoudig worden vermeden door ervoor te zorgen dat elke bout wordt afgedicht met een dun laagje speciaal vet.
Wanneer de batterij wordt opgeladen, is er een grote kans op zuurnevel en gassen. Ze kunnen de atmosfeer rond de batterij vervuilen. Daarom is een goede ventilatie in de buurt van het batterijcompartiment vereist.
Deze gassen zijn explosief, daarom mogen open vlammen niet in de ruimte komen waar loodbatterijen worden opgeladen.
Om te voorkomen dat de batterij explodeert, wat kan leiden tot ernstig letsel of de dood, mag u geen metalen thermometer in de batterij plaatsen. U moet een hydrometer gebruiken met een ingebouwde thermometer, die is ontworpen voor het testen van batterijen.
Levensduur voeding
De prestaties van de batterij nemen in de loop van de tijd af, of ze nu gebruikt worden of niet, ze verslechteren ook bij frequente oplaad-ontlaadcycli. De levensduur is de hoeveelheid tijd die een inactieve batterij kan worden bewaard voordat deze onbruikbaar wordt. Algemeen wordt aangenomen dat dit ongeveer 80% van de oorspronkelijke capaciteit is.
Er zijn verschillende factoren die de levensduur van de batterij aanzienlijk beïnvloeden:
- Cyclisch leven. Tijdlevensduur van de batterij wordt voornamelijk bepaald door de gebruikscycli van de batterij. Typisch 300 tot 700 cycli bij normaal gebruik.
- Depth of Discharge (DOD) effect. Het achterwege laten van hogere prestaties resulteert in een kortere levenscyclus.
- Temperatuureffect. Dit is een belangrijke factor in batterijprestaties, houdbaarheid, opladen en spanningsregeling. Bij hogere temperaturen vindt er meer chemische activiteit plaats in de batterij dan bij lagere temperaturen. Voor de meeste batterijen is het aanbevolen temperatuurbereik -17 tot 35oC.
- Spanning en oplaadsnelheid. Alle loodzuuraccu's geven tijdens het opladen waterstof af van de negatieve plaat en zuurstof van de positieve plaat. Een batterij kan maar een bepaalde hoeveelheid elektriciteit opslaan. In de regel wordt de batterij in 60% van de tijd tot 90% opgeladen. En 10% van de resterende batterij wordt ongeveer 40% van de totale tijd opgeladen.
Een goede batterijduur is 500 tot 1200 cycli. Het feitelijke verouderingsproces leidt tot een geleidelijke afname van de capaciteit. Wanneer een cel een bepaalde levensduur bereikt, stopt deze niet plotseling met werken, dit proces wordt in de loop van de tijd verlengd, het moet worden gecontroleerd om op tijd voor te bereiden op het vervangen van de batterij.
