Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterie (VRLA) ist eine Speicherbatterie, deren Elektroden hauptsächlich aus Blei und seinen Oxiden bestehen und der Elektrolyt eine Schwefelsäurelösung ist. Im Entladezustand einer Blei-Säure-Batterie ist der Hauptbestandteil der positiven Elektrode Bleidioxid und der Hauptbestandteil der negativen Elektrode Blei; im geladenen zustand ist der hauptbestandteil der positiven und negativen elektroden Bleisulfat. Unterteilt in Abgasbatterien und wartungsfreie Blei-Säure-Batterien.

1. Was ist eine Blei-Säure-Batterie?

Das auffälligste Merkmal von Blei-Säure-Batterien ist der abgeschraubte Kunststoff-Verschlussdeckel an der Oberseite und das Entlüftungsloch an der Oberseite. Diese Einfüllkappen werden zum Einfüllen von reinem Wasser, zum Überprüfen von Elektrolyt und Abgas verwendet. Theoretisch müssen Blei-Säure-Batterien bei jeder Wartung die Dichte und den Flüssigkeitsstand des Elektrolyten überprüfen und bei einem Mangel destilliertes Wasser nachfüllen. Allerdings mit der Modernisierung der Batteriefertigung Technologie, Blei-Säure-Batterien haben sich zu wartungsfreien Blei-Säure-Batterien und kolloidalen wartungsfreien Batterien entwickelt, und bei der Verwendung von Blei-Säure-Batterien ist keine Zugabe von Elektrolyt oder destilliertem Wasser erforderlich. Der Hauptzweck besteht darin, mit der positiven Elektrode Sauerstoff zu erzeugen, der in der negativen Elektrode absorbiert werden kann, um den Sauerstoffkreislauf zu erreichen, wodurch die Reduzierung der Feuchtigkeit verhindert werden kann. Blei-Säure-Wasserbatterien werden hauptsächlich in Traktoren, Dreirädern, zum Starten von Autos usw. verwendet, während wartungsfreie Blei-Säure-Batterien ein breiteres Anwendungsspektrum haben, einschließlich unterbrechungsfreier Stromversorgung, Stromversorgung von Elektrofahrzeugen, Batterien für Elektrofahrräder usw. Blei -Säurebatterien werden je nach Anwendungsbedarf in Konstantstromentladung (z. B. unterbrechungsfreie Stromversorgung) und Sofortentladung (z. B. Autostarterbatterien) unterteilt.

Die Batterie besteht hauptsächlich aus einer röhrenförmigen positiven Platte, einer negativen Platte, einem Elektrolyten, einem Separator, einem Batterietank, einer Batterieabdeckung, einem Pol, einer Einspritzabdeckung usw. Die Elektroden der belüfteten Batterie bestehen aus Blei und Bleioxiden, und der Elektrolyt ist ein wässriges Lösung von Schwefelsäure. Die Hauptvorteile sind stabil Spannung und niedriger Preis; die nachteile sind geringe spezifische energie (also die gespeicherte elektrische energie pro kg batterie), kurze lebensdauer und häufige tägliche wartung. Altmodische gewöhnliche Batterien haben im Allgemeinen eine Lebensdauer von etwa 2 Jahren, und es ist notwendig, den Elektrolytstand regelmäßig zu überprüfen und destilliertes Wasser hinzuzufügen. Mit der Entwicklung der Technologie wurde die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien jedoch länger und die Wartung wurde einfacher.

2. Das Funktionsprinzip von Blei-Säure-Batterien

Die Anode (PbO&sub2;) und die Kathode (Pb) in der Bleibatterie werden in den Elektrolyten (verdünnte Schwefelsäure) eingetaucht, und zwischen den beiden Elektroden wird XNUMX V Elektrizität erzeugt. Diese basiert auf dem Prinzip der Bleibatterie. Nach dem Laden und Entladen werden Kathode, Anode und Elektrolyt wie folgt verändert:

(Anode) (Elektrolyt) (Kathode) PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄ (Entladungsreaktion). (Bleidioxid) (Schwefelsäure) (Schwammblei) Die Wertigkeit von Pb in PbO₂ nimmt ab und wird verringert, und negative Ladungen fließen; die Wertigkeit von Pb in Bleischwamm nimmt zu und positive Ladungen fließen.

(Anode) (Elektrolyt) (Kathode) PbSO₄+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (Ladungsreaktion) (muss energetisiert werden) (Bleisulfat) (Wasser) (Bleisulfat).

Die Wertigkeit von Blei im ersten Bleisulfat nimmt zu und wird oxidiert, und die positive Ladung fließt in die positive Elektrode; die Wertigkeit von Blei im zweiten Bleisulfat nimmt ab und wird reduziert, und die negative Ladung fließt in die negative Elektrode.

1. Chemische Veränderungen bei der Entladung: Wenn die Batterie an eine externe Schaltung zur Entladung reagiert die verdünnte Schwefelsäure mit den aktiven Materialien auf den Anoden- und Kathodenplatten, um eine neue Verbindung, Bleisulfat, zu bilden. Die Schwefelsäurekomponente wird durch die Entladung aus dem Elektrolyten freigesetzt, und je länger die Entladung, desto dünner die Konzentration der Schwefelsäure. Die verbrauchte Komponente ist proportional zur Austragsmenge. Solange die Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyten gemessen wird, dh das spezifische Gewicht gemessen wird, kann die Entladungsmenge oder Restelektrizität ermittelt werden.

2. Chemische Veränderungen beim Laden: Da das beim Entladen an den Anoden- und Kathodenplatten entstehende Bleisulfat zersetzt und beim Laden zu Schwefelsäure, Blei und Bleidioxid reduziert wird, steigt die Elektrolytkonzentration in der Batterie allmählich an. Das heißt, das spezifische Gewicht des Elektrolyten steigt und kehrt allmählich auf die Konzentration vor der Entladung zurück.

Diese Änderung zeigt, dass das aktive Material in der Batterie in einen Zustand umgewandelt wurde, in dem sie wieder mit Strom versorgt werden kann. Wenn das Bleisulfat an den beiden Polen in das ursprüngliche aktive Material umgewandelt wird, ist es gleich dem Ende der Ladung, während die Kathodenplatte Wasserstoff und die Anodenplatte Sauerstoff produziert. , Beim Laden bis zur Endstufe wird der Strom fast zur Elektrolyse von Wasser verwendet, so dass der Elektrolyt reduziert wird. Zu diesem Zeitpunkt sollte es mit reinem Wasser ergänzt werden.

3. Wartungsmethode für Blei-Säure-Batterien

1. Die Umgebungstemperatur hat einen größeren Einfluss auf die Batterie. Wenn die Umgebungstemperatur zu hoch ist, wird die Batterie überladen und es entsteht Gas. Wenn die Umgebungstemperatur zu niedrig ist, wird der Akku unterladen, was sich auf die Lebensdauer des Akkus auswirkt. Daher muss die Umgebungstemperatur im Allgemeinen etwa 25 °C betragen und die USV schwimmt Spannung Der Wert wird ebenfalls entsprechend dieser Temperatur eingestellt. In praktischen Anwendungen wird die Batterie im Allgemeinen im Bereich von 5 °C bis 35 °C geladen. Bei weniger als 5 °C oder mehr als 35 °C verringert sich die Kapazität des Akkus erheblich und die Lebensdauer des Akkus verkürzt sich.

2. Die Entladetiefe hat einen großen Einfluss auf die Batterielebensdauer. Je tiefer die Entladetiefe des Akkus ist, desto weniger Zyklen verwendet er, daher sollte eine Tiefentladung während des Gebrauchs vermieden werden. Obwohl die USV über eine Batterie-Niederpotential-Schutzfunktion verfügt, schaltet sich die USV im Allgemeinen automatisch ab, wenn eine einzelne Batterie auf etwa 10.5 V entladen ist. Wenn sich die USV jedoch unter Schwachlastentladung oder Leerlaufentladung befindet, führt dies auch zu einer Tiefentladung der Batterie.

3. Während der Lagerung, des Transports und der Installation verliert der Akku durch Selbstentladung einen Teil seiner Kapazität. Daher sollte vor der Inbetriebnahme nach der Installation die verbleibende Kapazität der Batterie gemäß der offenen beurteilt werden Schaltung Spannung der Batterie, und dann sollten unterschiedliche Methoden zum Aufladen der Batterie verwendet werden. Der im Standby-Modus belassene Akkumulator muss alle 3 Monate aufgeladen werden. Sie können die Qualität der Batterie beurteilen, indem Sie die offene Stelle messen Schaltung Spannung der Batterie. Nehmen Sie als Beispiel eine 12-V-Batterie. Wenn die Leerlaufspannung höher als 12.5 V ist, bedeutet dies, dass die Batterie über mehr als 80 % Energiespeicher verfügt. Wenn die Leerlaufspannung weniger als 12.5 V beträgt, sollte das Gerät sofort aufgeladen werden. Wenn die Leerlaufspannung weniger als 12 V beträgt, bedeutet dies, dass die Batterie weniger als 20 % der elektrischen Energie speichert und die Batterie unbrauchbar ist.

4. Ladespannung. Da die USV-Batterie ein Backup-Betrieb ist, befindet sich das Netz unter normalen Bedingungen im Ladezustand und wird nur bei Stromausfall entladen. Um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, werden USV-Ladegeräte in der Regel durch Konstantspannungs- und Strombegrenzung gesteuert. Nachdem die Batterie vollständig geladen ist, wechselt sie in einen Erhaltungsladezustand und die Erhaltungsladespannung jeder Zelle wird auf etwa 13.6 V eingestellt. Bei zu hoher Ladespannung wird der Akku überladen und umgekehrt wird der Akku unterladen. Die abnormale Ladespannung kann durch eine falsche Batteriekonfiguration oder durch eine Fehlfunktion des Ladegeräts verursacht werden. Achten Sie daher beim Einbau der Batterie auf die Richtigkeit der Batteriespezifikationen und -menge und mischen Sie keine Batterien unterschiedlicher Spezifikationen und unterschiedlicher Chargennummern. Verwenden Sie keine minderwertigen Ladegeräte für externe Ladegeräte und berücksichtigen Sie bei der Installation Probleme mit der Wärmeableitung. Um die Batterielebensdauer weiter zu verbessern, verwendet die fortschrittliche USV derzeit eine dreistufige intelligente Batteriemanagementlösung von ABM (Advanced Battery Management). ist konstante gegenwärtige Balance Gebühr, laden Sie die Batteriekapazität zu 90% auf; die zweite Stufe ist die Erhaltungsladung, laden Sie die Batteriekapazität auf 100 % auf und beenden Sie dann den Ladevorgang; Die dritte Stufe ist die natürliche Entladung. In dieser Stufe verwendet die Batterie ihren eigenen Leckstrom, um sich bis zur angegebenen Untergrenze der Spannung zu entladen, und wiederholen Sie dann die obigen drei Stufen. Diese Methode ändert die vorherige Vollladung und hält den Akku dennoch 24 Stunden am Tag in einem Erhaltungsladezustand, wodurch die Lebensdauer des Akkus verlängert wird.