Aki mobil, yang dikenal sebagai akumulator, bertanggung jawab atas sistem starter, penerangan, dan pengapian di dalam mobil. Biasanya, aki mobil adalah timbal-asam, terdiri dari sel galvanik yang menyediakan sistem 12 volt. Setiap sel menghasilkan 2,1 volt saat terisi penuh. Kepadatan elektrolit adalah sifat terkontrol dari larutan asam berair yang memastikan pengoperasian normal baterai.
Komposisi baterai timbal-asam
Elektrolit baterai timbal-asam adalah larutan asam sulfat dan air suling. Berat jenis asam sulfat murni adalah sekitar 1,84 g/cm3, dan asam murni ini diencerkan dengan air suling sampai berat jenis larutan adalah 1,2-1,23 g/cm 3.
Meskipun dalam beberapa kasus, kepadatan elektrolit dalam baterai direkomendasikan tergantung pada jenis baterai, kondisi musiman dan iklim. Berat jenis baterai yang terisi penuh menurut standar industri di Rusia adalah 1,25-1,27 g / cm3 di musim panas dan untuk musim dingin yang parah - 1,27-1, 29g/cm3.
berat jenis elektrolit
Salah satu parameter utama baterai adalah berat jenis elektrolit. Ini adalah rasio berat larutan (asam sulfat) dengan berat volume air yang sama pada suhu tertentu. Biasanya diukur dengan hidrometer. Kepadatan elektrolit digunakan sebagai indikator keadaan pengisian sel atau baterai, tetapi tidak dapat mencirikan kapasitas baterai. Selama pembongkaran, berat jenis menurun secara linier.
Mengingat ini, perlu untuk memperjelas ukuran kepadatan yang diijinkan. Elektrolit dalam baterai tidak boleh melebihi 1,44g/cm3. Kepadatannya bisa dari 1,07 hingga 1,3g/cm3. Suhu campuran kemudian akan menjadi sekitar +15 C.
Elektrolit dengan kepadatan yang meningkat dalam bentuk murni ditandai dengan nilai indikator ini yang agak tinggi. Kepadatannya adalah 1.6g/cm3.
Tingkat pengisian daya
Saat kondisi tunak terisi penuh dan di bawah pengosongan, mengukur berat jenis elektrolit memberikan indikasi kasar status muatan sel. Gravitasi Spesifik=Tegangan Sirkuit Terbuka - 0,845.
Contoh: 2.13V - 0.845=1.285g/cm3.
Gravitasi spesifik berkurang saat baterai habis ke level yang mendekati level air murni, dan meningkat selama pengisian ulang. Baterai dianggap terisi penuh ketika kerapatan elektrolit dalam baterai mencapai nilai maksimum yang mungkin. Spesifikberatnya tergantung pada suhu dan jumlah elektrolit dalam sel. Ketika elektrolit mendekati tanda rendah, berat jenis lebih tinggi dari nominal, itu turun dan air ditambahkan ke sel untuk membawa elektrolit ke tingkat yang dibutuhkan.
Volume elektrolit mengembang saat suhu naik dan menyusut saat suhu turun, yang memengaruhi kerapatan atau berat jenis. Saat volume elektrolit mengembang, pembacaan menurun dan, sebaliknya, berat jenis meningkat pada suhu yang lebih rendah.
Sebelum menaikkan densitas elektrolit dalam baterai, Anda harus melakukan pengukuran dan perhitungan. Berat jenis baterai ditentukan oleh aplikasi yang akan digunakan, dengan mempertimbangkan suhu pengoperasian dan masa pakai baterai.
| % Asam sulfat | % Air | Gravitasi Spesifik (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 |
Reaksi kimia dalam baterai
Begitu beban terhubung di terminal baterai, arus pelepasan mulai mengalir melalui beban dan baterai mulai kosong. Selama proses pengosongan, keasaman larutan elektrolit menurun dan mengarah pada pembentukan endapan sulfat pada pelat positif dan negatif. Dalam proses pelepasan ini, jumlah air dalam larutan elektrolit meningkat, yang mengurangi berat jenisnya.
Sel baterai dapat dikosongkan ke tegangan minimum dan berat jenis tertentu. Baterai asam timbal yang terisi penuh memiliki tegangan dan berat jenis masing-masing 2.2V dan 1.250g/cm3, dan sel ini biasanya dapat dikosongkan hingga nilai yang sesuai tidak mencapai 1,8V dan 1,1 g/cm3.
Komposisi elektrolit
Elektrolit mengandung campuran asam sulfat dan air suling. Data tersebut tidak akan akurat saat diukur jika pengemudi baru saja menambahkan air. Anda perlu menunggu beberapa saat agar air tawar sempat bercampur dengan larutan yang ada. Sebelum Anda menaikkan kerapatan elektrolit, Anda harus ingat: semakin besar konsentrasi asam sulfat, semakin padat elektrolitnya. Semakin tinggi densitas, semakin tinggi level pengisian.
Untuk larutan elektrolit, air suling adalah pilihan terbaik. Ini meminimalkan kemungkinankontaminan dalam larutan. Beberapa kontaminan dapat bereaksi dengan ion elektrolit. Misalnya, jika Anda mencampur larutan dengan garam NaCl, akan terbentuk endapan, yang akan mengubah kualitas larutan.
Pengaruh suhu pada kapasitansi
Berapa kerapatan elektrolit - ini akan tergantung pada suhu di dalam baterai. Panduan pengguna untuk baterai tertentu menentukan koreksi mana yang harus diterapkan. Misalnya, dalam manual Surrette/Rolls untuk suhu mulai dari -17,8 hingga -54.4oC di bawah 21oC, kurangi 0,04 untuk setiap 6 derajat.
Banyak inverter atau pengontrol pengisian daya memiliki sensor suhu baterai yang terpasang ke baterai. Mereka biasanya memiliki layar LCD. Menunjuk termometer inframerah juga akan memberikan informasi yang diperlukan.
Pengukur densitas
Hydrometer kerapatan elektrolit digunakan untuk mengukur berat jenis larutan elektrolit di setiap sel. Baterai asam terisi penuh dengan berat jenis 1.255g/cm3 pada 26oC. Berat jenis adalah pengukuran cairan yang dibandingkan dengan basa. Ini adalah air yang diberi bilangan basa 1.000 g/cm3.
Konsentrasi asam sulfat dalam air dalam baterai baru adalah 1,280 g/cm3, yang berarti berat elektrolit adalah 1,280 g/cm3kali berat air dengan volume yang sama. Baterai yang terisi penuh akan diuji hingga1.280 g/cm3, saat habis akan dihitung dari 1.100 g/cm3.
Prosedur uji hidrometer
Suhu pembacaan hidrometer harus disesuaikan dengan suhu 27oC, terutama mengenai kerapatan elektrolit di musim dingin. Hidrometer berkualitas tinggi memiliki termometer internal yang akan mengukur suhu elektrolit dan menyertakan skala konversi untuk mengoreksi pembacaan pelampung. Penting untuk diketahui bahwa suhu sangat berbeda dari lingkungan jika kendaraan sedang dikendarai. Urutan pengukuran:
- Masukkan elektrolit ke dalam hidrometer dengan bola karet beberapa kali agar termometer dapat mengatur suhu elektrolit dan melakukan pembacaan.
- Pelajari warna elektrolit. Perubahan warna coklat atau abu-abu menunjukkan masalah pada baterai dan merupakan tanda bahwa baterai mendekati akhir masa pakainya.
- Alihkan jumlah minimum elektrolit ke dalam hidrometer sehingga pelampung mengapung bebas tanpa kontak dengan bagian atas atau bawah silinder pengukur.
- Pegang hidrometer tegak lurus setinggi mata dan perhatikan pembacaan elektrolit sesuai dengan skala pada pelampung.
- Tambah atau kurangi 0,004 unit untuk membaca setiap 6oC, ketika suhu elektrolit di atas atau di bawah 27oC.
- Sesuaikan pembacaan, misalnya, jika berat jenis 1,250 g/cm3 dan suhu elektrolit adalah32oC, nilai 1,250 g/cm3 memberikan nilai koreksi 1,254 g/cm3. Demikian pula, jika suhu 21oC, kurangi 1,246 g/cm3. Empat poin (0,004) dari 1.250 g/cm3.
- Uji setiap sel dan pembacaan catatan dikoreksi ke 27oC sebelum memeriksa kerapatan elektrolit.
Contoh pengukuran muatan
Contoh 1:
- Hidrometer membaca 1,333 g/cm3.
- Suhu 17 derajat, 10 derajat di bawah direkomendasikan.
- Kurangi 0,007 dari 1,333 g/cm3.
- Hasilnya adalah 1,263 g/cm3, jadi status pengisiannya sekitar 100 persen.
Contoh 2:
- Data kepadatan - 1.178g/cm3.
- Suhu elektrolitnya 43 derajat C, yaitu 16 derajat di atas normal.
- Tambahkan 0,016 ke 1.178g/cm3.
- Hasilnya adalah 1.194g/cm3, terisi 50 persen.
| STATUS BIAYA | BERAT KHUSUS g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabel kerapatan elektrolit
Tabel koreksi suhu berikutadalah salah satu cara untuk menjelaskan perubahan mendadak nilai kerapatan elektrolit pada suhu yang berbeda.
Untuk menggunakan tabel ini, Anda perlu mengetahui suhu elektrolit. Jika pengukuran tidak memungkinkan karena alasan tertentu, lebih baik menggunakan suhu lingkungan.
Tabel kerapatan elektrolit ditunjukkan di bawah ini. Data ini berdasarkan suhu:
| % | 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 |
Seperti yang Anda lihat dari tabel ini, kerapatan elektrolit baterai di musim dingin jauh lebih tinggi daripada di musim panas.
Perawatan Baterai
Baterai ini mengandung asam sulfat. Kacamata pengaman dan sarung tangan karet harus selalu digunakan saat menanganinya.
Jika sel kelebihan beban, sifat fisik timbal sulfat berubah secara bertahap dan dihancurkan, yang mengganggu proses pengisian. Oleh karena itu, kerapatan elektrolit berkurang karena lambatnya laju reaksi kimia.
Kualitas asam sulfat harus tinggi. Jika tidak, baterai dapat dengan cepat menjadi tidak dapat dioperasikan. Tingkat elektrolit yang rendah membantu mengeringkan pelat internal perangkat, sehingga tidak memungkinkan untuk memulihkan baterai.
Baterai bersulfat dapat dengan mudah dikenali dengan melihat warna pelat yang berubah. Warna pelat sulfat menjadi lebih terang dan permukaannya menjadi kuning. Sel-sel seperti itu menunjukkan penurunan daya. Jika sulfonasi terjadi untuk waktu yang lama, ireversibelproses.
Untuk menghindari situasi ini, disarankan untuk mengisi baterai timbal-asam untuk waktu yang lama dengan arus pengisian yang rendah.
Selalu ada kemungkinan besar kerusakan pada blok terminal sel baterai. Korosi terutama mempengaruhi sambungan baut antar sel. Hal ini dapat dengan mudah dihindari dengan memastikan bahwa setiap baut disegel dengan lapisan tipis gemuk khusus.
Saat baterai sedang diisi, ada kemungkinan besar semprotan asam dan gas. Mereka dapat mencemari atmosfer di sekitar baterai. Oleh karena itu, diperlukan ventilasi yang baik di dekat kompartemen baterai.
Gas-gas ini bersifat eksplosif, oleh karena itu, nyala api terbuka tidak boleh memasuki ruang di mana baterai timbal diisi.
Untuk mencegah baterai meledak, yang dapat menyebabkan cedera serius atau kematian, jangan masukkan termometer logam ke dalam baterai. Anda perlu menggunakan hidrometer dengan termometer built-in, yang dirancang untuk menguji baterai.
Masa pakai catu daya
Kinerja baterai menurun seiring waktu, baik digunakan atau tidak, juga menurun dengan siklus pengisian-pengosongan yang sering. Hidup adalah jumlah waktu baterai tidak aktif dapat disimpan sebelum menjadi tidak dapat digunakan. Secara umum diyakini bahwa ini adalah sekitar 80% dari kapasitas aslinya.
Ada beberapa faktor yang secara signifikan mempengaruhi masa pakai baterai:
- Hidup yang berputar. Waktumasa pakai baterai ditentukan terutama oleh siklus penggunaan baterai. Biasanya 300 hingga 700 siklus dalam penggunaan normal.
- Efek Depth of Discharge (DOD). Meninggalkan kinerja yang lebih tinggi akan menghasilkan siklus hidup yang lebih pendek.
- Efek suhu. Ini adalah faktor utama dalam kinerja baterai, umur simpan, pengisian dan kontrol tegangan. Pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak aktivitas kimia terjadi di baterai daripada pada suhu yang lebih rendah. Untuk sebagian besar baterai, kisaran suhu yang disarankan adalah -17 hingga 35oC.
- Tegangan dan kecepatan isi ulang. Semua baterai timbal-asam melepaskan hidrogen dari pelat negatif dan oksigen dari pelat positif selama pengisian. Baterai hanya dapat menyimpan sejumlah listrik. Sebagai aturan, baterai diisi hingga 90% dalam 60% dari waktu. Dan 10% dari sisa baterai terisi sekitar 40% dari total waktu.
Masa pakai baterai yang baik adalah 500 hingga 1200 siklus. Proses penuaan yang sebenarnya menyebabkan penurunan kapasitansi secara bertahap. Ketika sel mencapai umur tertentu, sel tidak tiba-tiba berhenti bekerja, proses ini diperpanjang dari waktu ke waktu, harus dipantau untuk mempersiapkan penggantian baterai tepat waktu.
