Βασικές γνώσεις μπαταριών μολύβδου-οξέος χωρίς συντήρηση

Βασικές γνώσεις μπαταριών μολύβδου-οξέος χωρίς συντήρηση

Το συνηθισμένο όνομα της μπαταρίας χωρίς συντήρηση που συχνά λένε οι άνθρωποι ονομάζεται βαλβίδα-ρυθμιζόμενη μπαταρία μολύβδου-οξέος. Η σφραγισμένη με βαλβίδα μπαταρία μολύβδου-οξέος έχει ένα περίβλημα, ένα κάλυμμα βαλβίδας και ένα τερματικό συγκρότημα όπως φαίνεται από έξω. Το υλικό στεγανοποίησης γύρω από τους ακροδέκτες είναι κόκκινο και μαύρο (ή μπλε) για την ένδειξη των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων. Η μπαταρία 12V χωρίζεται σε έξι ανεξάρτητα απομονωμένα κύτταρα, καθένα από τα οποία έχει μια θετική ομάδα πλακών και μια ομάδα αρνητικών πλακών που συνδέεται από αντίστοιχους αγωγούς διαύλου. Η πλάκα της μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι σαν μια δομή οπλισμένου σκυροδέματος. Αποτελείται από επίστρωση (ή κύλιση) ενός ενεργού υλικού στον σκελετό που μοιάζει με πλέγμα του σύρματος κράματος: το υλικό στην πλάκα θετικού ηλεκτροδίου είναι το διοξείδιο του μολύβδου (PbO2) και η πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου. Pb). Κάθε μία από τις θετικές και αρνητικές πλάκες διασκορπίζεται με ένα πορώδες υλικό μικροϊνών (γεμισμένο επίσης με υλικό πυριτικής πηκτής), στο οποίο προσροφάται ένας ηλεκτρολύτης θειικού οξέος (H2S04) και το ινώδες υλικό (ή υλικό πυριτικής πηκτής) αντιδρά ηλεκτροχημικά. Η διαδικασία της υγρής μεταφοράς φάσεων και της μεταφοράς αερίου φάσης στη διαδικασία, η οποία είναι στενά συναρμολογημένη με τις θετικές και αρνητικές ομάδες πλάκας για να σχηματίσει ένα κύτταρο μπαταρίας 2V. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος παράγουν αναπόφευκτα υδρογόνο και οξυγόνο κατά τη διάρκεια της φόρτισης, δημιουργούν πίεση στα κύτταρα όταν είναι πάρα πολύ και πολύ αργά για να σχηματίσουν και να σχηματίσουν νερό. Για να εξασφαλιστεί η κανονική και ασφαλής λειτουργία της μπαταρίας, κάθε κυψέλη έχει τη δική της βαλβίδα υπερχείλισης, η οποία επιτρέπει στο αέριο να διαφύγει αυτόματα όταν η πίεση είναι υπερβολική. Σε σύγκριση με την πλούσια υγρή μπαταρία που είναι γεμάτη με το σώμα ηλεκτρολύτη στη δεξαμενή μπαταρίας, η βαλβιδωτή σφραγισμένη μπαταρία μολύβδου-οξέος περιέχει μόνο μια μικρή ποσότητα ηλεκτρολύτη στο εσωτερικό της, η οποία είναι μια φτωχή μπαταρία. Ωστόσο, λόγω της ορισμένης πλεονασμού του εμπλεκόμενου ηλεκτρολύτη και της λογικής χρήσης της πίεσης της βαλβίδας υπερχείλισης, η απώλεια νερού που προκαλείται από τη διαφυγή του αερίου είναι εξαιρετικά μικρή, έτσι ώστε ο ηλεκτρολύτης της μπαταρίας που ελέγχεται με βαλβίδες να είναι βασικά στη διάρκεια της ζωής επεξεργάζομαι, διαδικασία. Δεν χρειάζεται αναπλήρωση, επομένως οι σφραγισμένες μπαταρίες μολύβδου-οξέος που έχουν ρυθμιστεί με βαλβίδες έχουν επίσης γίνει μπαταρίες χωρίς συντήρηση.

Πόση είναι η κανονική τάση της μπαταρίας;

Συχνά λέγεται ότι αυτή η τάση της μπαταρίας είναι 12V. Το 12v που αναφέρεται εδώ αναφέρεται στην πιο βασική παράμετρο της μπαταρίας - το ονομαστικό δυναμικό (μονάδα v). Μια μπαταρία μολύβδου-οξέος έχει ονομαστικό δυναμικό 2v και το ονομαστικό δυναμικό των έξι μπαταριών μονής σειράς είναι 12v. Η τροφοδοσία που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά οχήματα αποτελείται γενικά από 2 έως 5 μπαταρίες 12v συνδεδεμένες εν σειρά για να σχηματίσουν μπαταρίες 24v, 36v, 48v, 60v. Εδώ καθορίζονται οι θεωρητικές τιμές που καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά των ενεργών υλικών που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν διαφορές στην τάση και το ονομαστικό δυναμικό της μπαταρίας υπό διαφορετικές συνθήκες. Για παράδειγμα, μια κανονική μπαταρία μολύβδου-οξέος με ονομαστικό δυναμικό 12v βρίσκεται στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης, η πόλωση φόρτισης φτάνει σε μια μέγιστη τιμή και η τάση μπορεί να φτάσει τα 14,4v ή υψηλότερα. στο τέλος της εκφόρτισης, η πόλωση εκφόρτισης φτάνει σε μια μέγιστη τιμή. Η τάση μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 9v. Αφού σταματήσει η φόρτιση ή η εκφόρτιση και αφεθεί για μερικές ώρες, η τάση πόλωσης (σχέδιο συγκέντρωσης) εξαφανίζεται τελείως. Το δυναμικό αυτής της μπαταρίας 12v μπορεί να είναι μεταξύ 13,8v (μετά την πλήρωση) και 11v (μετά την εκφόρτιση). Προκαλείται από μια αλλαγή στην κατάσταση του ενεργού υλικού μέσα στην μπαταρία.

Ποια είναι η σημασία της χωρητικότητας της μπαταρίας (Ah);

Η ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας, c, είναι το προϊόν του ρεύματος εκφόρτισης (A) και του χρόνου εκκένωσης (h). Δεδομένου ότι το Αχ που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας διαφορετικές παραμέτρους εκφόρτισης για την ίδια μπαταρία είναι διαφορετικό, προκειμένου να διευκολυνθεί η περιγραφή, η μέτρηση και η σύγκριση της χωρητικότητας της μπαταρίας, πρέπει να καθοριστούν εκ των προτέρων ομοιόμορφες συνθήκες. Στην πράξη, η χωρητικότητα της μπαταρίας ορίζεται ως η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που δίνεται από το καθορισμένο ρεύμα για την εκφόρτιση της μπαταρίας στην καθορισμένη τάση. Μπορεί επίσης να ειπωθεί ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι το προϊόν του χρόνου που διανύθηκε μεταξύ της εκφόρτισης της μπαταρίας και της τάσης που έχει ρυθμιστεί με το ρεύμα ρύθμισης και το ρεύμα. Προκειμένου να οριστούν ομοιόμορφες συνθήκες, αφενός, σύμφωνα με τη διαφορά στα χαρακτηριστικά κατασκευής της μπαταρίας και τη χρήση, ρυθμίζονται αρκετοί χρόνοι εκφόρτισης. Οι συνηθέστερες είναι 20 ώρες και 10 ώρες και η μπαταρία του ηλεκτρικού οχήματος είναι 2 ώρες. Είναι γραμμένο ως C20. C10 και C2, όπου το C αντιπροσωπεύει την χωρητικότητα της μπαταρίας, ακολουθούμενο από έναν αριθμό που υποδεικνύει τον αριθμό ωρών που η μπαταρία εκφορτίζεται σε μια καθορισμένη τάση με ένα ρεύμα ορισμένης έντασης. Έτσι, το ονομαστικό ρεύμα αποφόρτισης αποκτάται διαιρώντας τον αριθμό ωρών με την χωρητικότητα. Δηλαδή, οι μπαταρίες με την ίδια χωρητικότητα και διαφορετικές ταχύτητες εκφόρτισης έχουν πολύ διαφορετικό ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό ποδήλατο έχει χωρητικότητα μπαταρίας 10 Ah και ρυθμό εκφόρτισης 2 ωρών. Καταγράφεται ως 10 Ah2 και το ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης είναι 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A. και μια μπαταρία για την εκκίνηση ενός αυτοκινήτου έχει χωρητικότητα 54 Ah. Ο ρυθμός απόρριψης είναι 20 ώρες, καταγράφεται ως 54Ah20, το ονομαστικό ρεύμα αποφόρτισης είναι μόνο 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A! Με άλλα λόγια, εάν οι δύο μπαταρίες εκφορτιστούν με 5Α και 2.7Α αντίστοιχα, θα πρέπει να διαρκέσουν 2 ώρες και 20 ώρες για να πέσουν στην καθορισμένη τάση. Η προαναφερόμενη τάση τάσης αναφέρεται στην τάση τερματισμού (μονάδα V). Η τάση τερματισμού μπορεί να κατανοηθεί απλά ως εξής: η τάση της μπαταρίας πέφτει κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης σε μια ελάχιστη τιμή που δεν προκαλεί ζημιά. Η τιμή τάσης τερματισμού δεν είναι σταθερή. Μειώνεται καθώς το ρεύμα εκφόρτισης αυξάνεται. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα εκφόρτισης της ίδιας μπαταρίας, τόσο χαμηλότερη είναι η τάση τερματισμού και αντίστροφα. Δηλαδή, όταν αποφορτιστεί το μεγάλο ρεύμα, η τάση της μπαταρίας μπορεί να πέσει σε χαμηλότερη τιμή και δεν είναι δυνατή μια μικρή εκφόρτιση ρεύματος, διαφορετικά μπορεί να προκληθεί βλάβη. Η τρέχουσα ένταση της μπαταρίας κατά τη λειτουργία εκφράζεται επίσης συχνά σε μεγέθυνση, γραμμένη ως NCh. Το Ν είναι πολλαπλό, το C είναι ο αριθμός ωρών χωρητικότητας και το h είναι ο αριθμός ωρών που καθορίζεται από το ρυθμό απόρριψης. Εδώ, η τιμή του h χρησιμοποιείται μόνο ως υπενθύμιση ότι η σχετική μπαταρία ανήκει σε αυτό το χρονικό ρυθμό εκφόρτισης, οπότε η μπαταρία που περιγράφει συγκεκριμένα ένα συγκεκριμένο χρονικό ρυθμό είναι ότι η μεγέθυνση είναι συχνά γραμμένη με τη μορφή NC χωρίς να καταγράφεται το πρότυπο . Ο πολλαπλασιασμός του πολλαπλού N με την χωρητικότητα C ισούται με το ρεύμα Α. Για παράδειγμα, το 20Ah χρησιμοποιεί εκφορτίσεις 0.5c, 0.5 × 20 = 10Α. Για παράδειγμα άλλης γωνίας: η χωρητικότητα της μπαταρίας 54Ah, το μετρούμενο ρεύμα εξόδου είναι 5,4Α, τότε ο ρυθμός απόρριψης N είναι 5,4 / 54 = 0,1C.

Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος

1. Ηλεκτρομαγνητική ισχύς μπαταρίας μολύβδου-οξέος

Αφού φορτιστεί η μπαταρία μολύβδου-οξέος, το διοξείδιο του θετικού ηλεκτροδίου (PB02), η δράση των μορίων του νερού στο διάλυμα θειικού οξέος, μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του μολύβδου και νερού για να σχηματιστεί μια διαλυτή ασταθής ουσία - υδροξείδιο του μολύβδου (Pb ) 4) Το ιόν υδροξειδίου είναι στο διάλυμα και το ιόν μολύβδου (Pb4) παραμένει στην πλάκα θετικού ηλεκτροδίου, έτσι τα ηλεκτρόνια απουσιάζουν από την πλάκα θετικού ηλεκτροδίου. Αφού φορτιστεί η μπαταρία μολύβδου-οξέος, η πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου είναι μόλυβδος (Pb) και το θειικό οξύ στον ηλεκτρολύτη (H2S04). Η αντίδραση μετατρέπεται σε ιόντα μολύβδου (Pb2) και τα ιόντα μολύβδου μεταφέρονται στον ηλεκτρολύτη, δύο ηλεκτρόνια (2e) που παραμένουν στην αρνητική πλάκα. Τα μαθήματα, όταν το εξωτερικό κύκλωμα δεν είναι συνδεδεμένο (κύκλωμα ανοιχτής μπαταρίας), εξαιτίας της χημικής δράσης, δεν υπάρχει ηλεκτρόνιο στην πλακέτα του κινητήρα και η αρνητική πλάκα έχει περισσότερα ηλεκτρόνια και δημιουργείται κάποια διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο πλακών. Αυτή είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη της μπαταρίας.

2. Ηλεκτροχημική αντίδραση της μπαταρίας μολύβδου-οξέος κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης

Η μπαταρία μολύβδου-οξέος τοποθετείται στην τηλεόραση και η δυναμική διαφορά της μπαταρίας λειτουργεί στην κάθοδο. Τα ηλεκτρόνια στην αρνητική πλάκα εισέρχονται στη θετική πλάκα μέσω του φορτίου για να σχηματίσουν ρεύμα. Ταυτόχρονα, σχηματίζεται μια χημική αντίδραση μέσα στην μπαταρία. Αφού εκπέσουν δύο ηλεκτρόνια από κάθε άτομο μόλυβδου στην πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου, τα παραγόμενα ιόντα μολύβδου (Pb2) αντιδρούν με το θειικό ιόν (S04-2) στον ηλεκτρολύτη για να σχηματίσουν αδιάλυτο θειικό μόλυβδο (PbS04) στην πλάκα ηλεκτροδίου. Τα ιόντα οξυγόνου (0-2) που υδρολύονται από τη θετική πλάκα ηλεκτροδίου αντιδρούν με ιόντα υδρογόνου (Η) στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα για να σχηματίσουν νερό σταθερής ουσίας. Κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου του θειικού ιόντος και του ιόντος υδρογόνου που υπάρχει στον ηλεκτρολύτη, τα θετικά και τα αρνητικά ηλεκτρόδια της μπαταρίας κινούνται αντίστοιχα για να σχηματίσουν ένα ρεύμα μέσα στην μπαταρία και όλο το κύκλωμα σχηματίζεται και η μπαταρία είναι συνεχώς εκφορτώνεται προς τα έξω. Η συγκέντρωση του H2S04 μειώνεται συνεχώς κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, το θειικό μόλυβδο (PbS04) στα θετικά και τα αρνητικά ηλεκτρόδια αυξάνεται, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται (το θειικό μόλυβδο δεν παράγει ηλεκτρισμό), μειώνεται η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη και η ηλεκτροκινητική δύναμη της μπαταρίας μειώνεται.

3. Ηλεκτροχημική αντίδραση της διαδικασίας φόρτισης μπαταρίας μολύβδου-οξέως

Κατά τη φόρτιση, η εξωτερική πηγή τροφοδοσίας (πόλος φόρτισης ή ανορθωτής) θα πρέπει να συνδεθεί εξωτερικά για να αποκαταστήσει το υλικό που παράγεται από τις θετικές και αρνητικές πλάκες μετά την εκφόρτωση στο αρχικό ενεργό υλικό και να μετατρέψει την εξωτερική ηλεκτρική ενέργεια σε χημική ενέργεια για αποθήκευση. Στη θετική πλάκα ηλεκτροδίων, το θειικό μόλυβδο διασπάται σε δισθενή ιόντα μολύβδου (Pb2) και θειικά αρνητικά ιόντα (SO4-2) υπό τη δράση εξωτερικού ρεύματος. Δεδομένου ότι η εξωτερική πηγή ενέργειας αντλεί συνεχώς ηλεκτρόνια από το θετικό ηλεκτρόδιο, η δεύτερη από τις πλάκες θετικού ηλεκτροδίου είναι έγχρωμη. Το ιόν μετάδοσης σθένους Pb2) απελευθερώνει συνεχώς δύο ηλεκτρόνια που προστίθενται, μετατρέπονται σε τετρασθενή ιόντα μολύβδου (Pb4) και συνεχίζει να αντιδρά με νερό και τελικά παράγει διοξείδιο του μολύβδου (PbO2) στην πλάκα θετικού ηλεκτροδίου. Στην αρνητική πλάκα ηλεκτροδίων, το θειικό μόλυβδο διασπάται σε δισθενή ιόντα μολύβδου (Pb2) και θειικά αρνητικά ιόντα (SO4-2) υπό τη δράση εξωτερικού ρεύματος. Εφόσον το αρνητικό ηλεκτρόδιο αποκτά συνεχώς ηλεκτρόνια από την εξωτερική πηγή ισχύος, το ελεύθερο ηλεκτρόδιο κοντά στην πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου. Το ιόν μετάδοσης σθένους (Pb2) εξουδετερώνεται στο μόλυβδο (Pb) και προσκολλάται στην πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου ως βελούδινο μόλυβδο. Στον ηλεκτρολύτη, το θετικό ηλεκτρόδιο παράγει συνεχώς ελεύθερα ιόντα υδρογόνου (Η) και θειικά ιόντα (SO4-2), και το αρνητικό ηλεκτρόδιο παράγει συνεχώς θειικά ιόντα (SO4-2). Κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου, ιόντα υδρογόνου μετακινούνται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και παράγεται θειικό άλας. Τα ιόντα κινούνται προς το θετικό ηλεκτρόδιο για να σχηματίσουν ρεύμα. Στο τέλος της φόρτισης, κάτω από τη δράση του εξωτερικού ρεύματος, στην λύση θα εμφανιστεί ηλεκτρολυτική αντίδραση νερού.

4. Αλλαγή ηλεκτρολύτη μετά από φόρτιση και εκφόρτιση της μπαταρίας μολύβδου-οξέος

Από τα παραπάνω μπορεί να φανεί ότι όταν αποφορτίζεται η μπαταρία μολύβδου-οξέος, το θειικό οξύ στον ηλεκτρολύτη μειώνεται συνεχώς, το νερό σταδιακά αυξάνεται και μειώνεται το ειδικό βάρος του διαλύματος. Από τα παραπάνω μπορεί να φανεί ότι όταν φορτίζεται η μπαταρία μολύβδου οξέος, το θειικό οξύ στον ηλεκτρολύτη αυξάνεται συνεχώς, το νερό μειώνεται σταδιακά και αυξάνεται η ειδική βαρύτητα του διαλύματος. Στην πραγματική εργασία, η φόρτιση της μπαταρίας μολύβδου-οξέος μπορεί να κριθεί σύμφωνα με την αλλαγή του ειδικού βάρους του ηλεκτρολύτη. Χρήση και συντήρηση μπαταριών μολύβδου-οξέος χωρίς συντήρηση Τα τελευταία χρόνια, με την εμβάθυνση του μετασχηματισμού δύο συστοιχιών των συστημάτων ισχύος, τα υψηλής τάσης τροφοδοτικά και οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος χωρίς συντήρηση που κατασκευάζονται με την τεχνολογία τροφοδοσίας ευρέως χρησιμοποιημένο. Ωστόσο, λόγω ανεπαρκούς λειτουργικής εμπειρίας, η συντήρηση της τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος, ιδιαίτερα της μπαταρίας, δεν είναι σε θέση, έτσι ώστε η αξιοπιστία της τροφοδοσίας DC να μην είναι εγγυημένη.

Έννοια της μπαταρίας χωρίς συντήρηση

Το κύριο πλεονέκτημα της μπαταρίας μολύβδου-οξέος που ρυθμίζεται με βαλβίδες είναι ότι το οξυγόνο που παράγεται στην πλάκα θετικού ηλεκτροδίου κατά τη διάρκεια της φόρτισης μειώνεται στο νερό στην πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου με αντίδραση ανασυνδυασμού και δεν είναι απαραίτητο να προστεθεί νερό για συντήρηση κατά τη διάρκεια της καθορισμένης κυμαινόμενη διάρκεια φόρτισης. Διατηρήστε τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Μπορεί να φανεί ότι η λειτουργία χωρίς συντήρηση συγκρίνεται μόνο με τη συνηθισμένη μπαταρία και το σχέδιο προσθήκης καθαρού νερού ή αποσταγμένου νερού για τη ρύθμιση της στάθμης του υγρού ηλεκτρολύτη παραλείπεται κατά τη διάρκεια της λειτουργίας και δεν είναι απαραίτητο να αφαιρεθούν όλες οι εργασίες συντήρησης .