Cunoștințe de bază privind bateriile plumb-acid fără întreținere
Denumirea obișnuită a bateriei fără întreținere pe care oamenii o spun adesea se numește bateria plumb-acid sigilată cu valvă. Bateria cu plumb-acid sigilată, cu valvă, are o carcasă, un capac de supapă și un bloc de borne cum se vede din exterior. Materialul de etanșare din jurul terminalelor este roșu și negru (sau albastru) pentru a indica electrozi pozitivi și negativi. Bateria de 12 V este împărțită în șase celule izolate independente, fiecare dintre ele având un grup de plăci pozitive și un grup de plăci negative conectate de conductorii de magistrală respectivi. Placa bateriei plumb-acid este ca o structură din beton armat. Se formează prin acoperirea (sau rularea) unui material activ pe scheletul de tip sârmă al aliajului: materialul de pe plăcuța electrod pozitivă este dioxid de plumb (PbO2), iar placa de electrod negativă. Substanța de pe el este plumb de catifea ( Pb). Fiecare dintre plăcile pozitive și negative este intercalată cu un material din microfibră poros (umplut, de asemenea, cu material de silicagel), în care este adsorbit un electrolit de acid sulfuric (H2S04) și materialul de fibre (sau material de silicagel) reacționează electrochimic. Procesul de transport în fază lichidă și transport în fază gazoasă în proces, care este strâns asamblat cu grupurile de plăci pozitive și negative pentru a forma o celulă de baterie de 2V. Deoarece bateriile plumb-acid generează în mod inevitabil hidrogen și oxigen în timpul încărcării, ele generează presiune în celule atunci când sunt prea multe și prea târziu pentru a forma și a forma apă. Pentru a asigura funcționarea normală și sigură a bateriei, fiecare celulă are propria supapă de supracurent, care permite gazului să scape automat când presiunea este excesivă. În comparație cu bateria bogată de lichid umplută cu corpul electrolitic din rezervorul de acumulator, bateria cu plumb-acid etanșă reglată la supape conține doar o cantitate mică de electroliți în interior, care este o baterie lichidă necorespunzătoare. Cu toate acestea, din cauza anumitor redundanțe ale electrolitului implicat și a utilizării rezonabile a supapei de presiune, pierderea de apă cauzată de evacuarea gazului este extrem de mică, astfel încât electrolitul bateriei controlate cu supapă este în principiu în viață proces. Nu este nevoie să reîncărcați, astfel încât bateriile plumb-acid sigilate, supuse controlului valvelor, au devenit de asemenea baterii care nu necesită întreținere.
Cât de mare este tensiunea bateriei?
Se spune adesea că această tensiune a bateriei este de 12V. 12v menționat aici se referă la parametrul cel mai de bază al bateriei - potențialul nominal (unitatea v). O baterie plumb-acid are un potențial nominal de 2V, iar potențialul nominal al șase baterii cu un singur șir este de 12V. Sursa de alimentare utilizată în vehiculele electrice este în general formată din 2 până la 5 baterii 12V conectate în serie pentru a forma baterii de 24V, 36V, 48V, 60V. Aici se determină valorile teoretice determinate de caracteristicile materialelor active utilizate în baterii. De fapt, există diferențe în ceea ce privește tensiunea și potențialul nominal al bateriei în condiții diferite. De exemplu, o baterie normală plumb-acid cu un potențial nominal de 12V este la sfârșitul procesului de încărcare, polarizarea de încărcare atinge o valoare maximă și tensiunea poate ajunge la 14,4 V sau mai mare; la sfârșitul descărcării, polarizarea de descărcare atinge o valoare maximă. Tensiunea poate fi la fel de mică ca 9v. După ce încărcarea sau descărcarea este oprită și lăsată timp de câteva ore, tensiunea de polarizare (planul de concentrație) dispare complet. Potențialul acestei baterii de 12V poate fi între 13,8v (după umplere) și 11v (după descărcare). Este cauzată de o modificare a stării materialului activ din interiorul bateriei.
Care este semnificația capacității bateriei (Ah)?
Capacitatea nominală a bateriei, c, este produsul curentului de descărcare (A) și timpul de descărcare (h). Deoarece Ah obținut prin utilizarea diferitor parametri de descărcare pentru aceeași baterie este diferit, pentru a facilita descrierea, măsurarea și compararea capacității bateriei, trebuie stabilite în prealabil condiții uniforme. În practică, capacitatea bateriei este definită ca cantitatea de energie electrică dată de curentul setat pentru descărcarea bateriei la tensiunea setată. Se poate de asemenea spune că capacitatea bateriei este produsul timpului scurs între descărcarea bateriei la tensiunea setată cu curentul setat și curentul. Pentru a stabili condiții uniforme, în primul rând, în funcție de diferența dintre caracteristicile și utilizarea construcției bateriei, sunt stabilite mai multe rate de descărcare de gestiune. Cele mai frecvente sunt 20 de ore și 10 ore, iar bateria vehiculului electric este de 2 ore. Este scris ca C20. C10 și C2, unde C reprezintă capacitatea bateriei, urmată de un număr care indică numărul de ore în care bateria este descărcată la o tensiune stabilită cu un curent de o anumită intensitate. Astfel, curentul de descărcare nominal este obținut prin împărțirea numărului de ore de capacitate. Adică bateriile cu aceeași capacitate și rate diferite de descărcare au un curent de descărcare nominal diferit. De exemplu, o bicicletă electrică are o capacitate a acumulatorului de 10 Ah și o viteză de descărcare de 2 ore. Este scris ca 10 Ah2, iar curentul de descărcare nominal este de 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A; și o baterie pentru pornirea unei mașini are o capacitate de 54 Ah. Rata de descărcare este de 20 de ore, scrise ca 54Ah20, curentul de descărcare nominal este de numai 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A! Cu alte cuvinte, dacă cele două baterii sunt descărcate cu 5A și respectiv 2,7A, ar trebui să dureze 2 ore și 20 de ore pentru a cădea la tensiunea setată. Tensiunea setată mai sus menționată se referă la tensiunea de terminare (unitatea V). Tensiunea de terminare poate fi înțeles simplu ca: tensiunea bateriei scade în timpul descărcării la o valoare minimă care nu cauzează deteriorări. Valoarea tensiunii de terminare nu este fixă. Acesta scade odată cu creșterea curentului de descărcare. Cu cât curentul de descărcare al aceleiași baterii este mai mare, cu atât tensiunea de terminare poate fi mai mică și viceversa. Adică, atunci când curentul mare este descărcat, tensiunea bateriei poate scădea la o valoare mai mică și nu este posibilă o descărcare mică a curentului, în caz contrar pot apărea daune. Intensitatea curentă a bateriei în timpul funcționării este, de asemenea, exprimată adesea în termeni de mărire, scrisă ca NCh. N este un multiplu, C este numărul de ore de capacitate și h este numărul de ore specificat de rata de descărcare. Aici, valoarea h este utilizată doar ca o reamintire că bateria relevantă aparține acestei rate de descărcare de gestiune, astfel încât bateria care descrie în mod specific o anumită rată de timp este că mărirea este adesea scrisă sub formă de NC fără a scrie standardul . Înmulțirea numărului multiplu N cu capacitatea C este egal cu curentul A. De exemplu, 20Ah utilizează descărcarea ratei de 0,5c, 0,5 × 20 = 10A. Pentru un alt exemplu de unghi: o capacitate a bateriei de pornire a mașinii 54Ah, curentul de ieșire măsurat este de 5,4A, apoi rata de descărcare N este de 5,4 / 54 = 0,1C.
Cum funcționează bateriile plumb-acid
1. Generarea forței electromotoare a bateriei cu plumb
După încărcarea bateriei plumb-acid, dioxidul de plumb electrod pozitiv (PB02), acțiunea moleculelor de apă în soluția de acid sulfuric, o cantitate mică de dioxid de plumb și apă pentru a forma o substanță instabilă dizolvabilă - hidroxid de plumb (Pb (OH ) 4) Ionul de hidroxid este în soluție, iar ionul de plumb (Pb4) rămâne pe placa electrod pozitivă, astfel încât electronii sunt absenți pe placa de electrod pozitivă. După încărcarea bateriei plumb-acid, placa negativă a electrodului este plumb (Pb) și acidul sulfuric din electrolit (H2S04). Reacția se transformă în ioni de plumb (Pb2), iar ionii de plumb sunt transferați la electrolit, lăsând doi electroni (2e) rămași pe placa negativă. În cazul în care circuitul extern nu este conectat (circuit deschis), datorită acțiunii chimice, nu există nici un electron pe placa motorului, iar placa negativă are mai mulți electroni, iar o anumită diferență de potențial este generată între cele două plăci. Aceasta este forța electromotoare a bateriei.
2. Reacția electrochimică a bateriei plumb-acid în timpul descărcării
Acumulatorul plumb-acid este plasat pe televizor, iar diferența de potențial dintre baterie acționează asupra catodului. Electronii de pe placa negativă intră în plăcuța pozitivă prin sarcină pentru a forma un curent. În același timp, în interiorul bateriei se formează o reacție chimică. După emiterea a doi electroni de la fiecare atom de plumb de pe placa de electrod negativ, ionii de plumb generați (Pb2) reacționează cu ionul sulfat (S04-2) din electrolit pentru a forma sulfat de plumb insolubil (PbS04) pe placa de electrod. Ionii de oxigen (0-2) hidrolizați de placa de electrod pozitivă reacționează cu ionii de hidrogen (H) în soluția electrolitică pentru a forma o substanță stabilă de apă. Sub acțiunea câmpului electric al ionului sulfat și a ionului de hidrogen existent în electrolit, electrozii pozitivi și negativi ai bateriei sunt respectiv mutați pentru a forma un curent în interiorul bateriei și întregul circuit este format și bateria este descărcată continuu spre exterior. Concentrația de H2S04 scade continuu în timpul descărcării, crește sulfatul de plumb (PbS04) pe electrozii pozitivi și negativi, rezistența internă a bateriei crește (sulfatul de plumb nu conduce energia electrică), concentrația electrolitului scade și forța electromotoare a bateriei scade.
3. Reacția electrochimică a procesului de încărcare a bateriei plumb-acid
În timpul încărcării, sursa externă de alimentare (pol de încărcare sau redresor) trebuie conectată extern pentru a restabili materialul generat de plăcile pozitive și negative după descărcarea la materialul activ inițial și transformarea energiei electrice externe în energie chimică pentru stocare. Pe placa de electrod pozitiv, sulfatul de plumb se disociază în ioni de plumb divalent (Pb2) și ioni negativi sulfați (SO4-2) sub acțiunea curentului extern. Deoarece sursa de alimentare externă atrage continuu electroni de la electrodul pozitiv, cea de-a doua placă de electrod pozitivă este colorată. Ionul de valență Pb2 eliberează în mod continuu doi electroni care urmează să fie adăugați, devine ioni de plumb tetravalent (Pb4) și continuă să reacționeze cu apă, producând eventual dioxid de plumb (PbO2) pe placa de electrod pozitivă. Pe placa de electrod negativ, sulfatul de plumb se disociază în ioni divalenți de plumb (Pb2) și ioni negativi cu sulfat (SO4-2) sub acțiunea curentului extern. Deoarece electrodul negativ obține electroni continuu de la sursa de alimentare externă, electrodul liber în apropierea plăcii electrodului negativ. Ionul de valență (Pb2) este neutralizat pentru a conduce (Pb) și aderă la placa de electrod negativ drept plumb de catifea. În electrolit, electrodul pozitiv generează în mod continuu ioni de hidrogen liber (H) și ioni sulfați (SO4-2), iar electrodul negativ generează continuu ioni de sulfat (SO4-2). Sub acțiunea câmpului electric, ionii de hidrogen se deplasează la electrodul negativ și se formează sulfat. Ionii se deplasează spre electrodul pozitiv pentru a forma un curent. La sfârșitul încărcării, sub acțiunea curentului extern, reacția electrolitică a apei va apărea în soluție.
4. Schimbarea electrolitului după încărcarea și descărcarea bateriei plumb-acid
Se poate observa din cele de mai sus că atunci când bateria plumb-acid este descărcată, acidul sulfuric din electrolit este redus continuu, apa este treptat mărită, iar greutatea specifică a soluției este scăzută. Din cele de mai sus se poate observa că atunci când bateria plumb-acid este încărcată, acidul sulfuric din electrolit este în mod continuu mărit, apa este scăzută treptat, iar greutatea specifică a soluției este crescută. În activitatea reală, încărcarea bateriei plumb-acid poate fi evaluată în funcție de schimbarea gravitației specifice a electrolitului. Utilizarea și întreținerea bateriilor plumb-acid fără întreținere În ultimii ani, odată cu aprofundarea transformării cu două grile a sistemelor de alimentare, au fost furnizate surse de alimentare cu comutare de înaltă frecvență și baterii cu plumb fără acid de întreținere, utilizate pe scară largă. Cu toate acestea, datorită experienței de funcționare insuficiente, întreținerea sursei de alimentare de curent continuu, în special bateria, nu este instalată, astfel încât fiabilitatea alimentării cu curent continuu să nu poată fi garantată în mod eficient.
Înțeles maintenance free battery
Principalul avantaj al bateriei plumb-acid reglementate cu supapa este faptul că oxigenul generat pe placa de electrod pozitivă în timpul încărcării este redus la apă pe placa de electrod negativ prin reacția de recombinare și nu este necesar să se adauge apă pentru întreținere în timpul specificat durata de viata plutitoare. Mențineți bateriile plumb-acid. Se poate observa că funcționarea fără întreținere este comparată doar cu bateria obișnuită, iar proiectul de adăugare a apei pure sau a apei distilate pentru reglarea nivelului de lichid al electroliților este omis în timpul operării și nu este necesar să se elimine toate lucrările de întreținere .