Baterías de plomo ácido

La batería de plomo-ácido (VRLA) es una batería de almacenamiento cuyos electrodos están compuestos principalmente de plomo y sus óxidos, y el electrolito es una solución de ácido sulfúrico. En el estado de descarga de una batería de plomo-ácido, el componente principal del electrodo positivo es el dióxido de plomo y el componente principal del electrodo negativo es el plomo; en el estado cargado, el componente principal de los electrodos positivo y negativo es el sulfato de plomo. Dividido en baterías de tipo escape y baterías de plomo-ácido libres de mantenimiento.

1. ¿Qué es una batería de plomo-ácido?

La característica más obvia de las baterías de plomo-ácido es la tapa de sellado de plástico desenroscada en la parte superior y el orificio de ventilación en la parte superior. Estos tapones de llenado se utilizan para llenar agua pura, comprobar electrolitos y gases de escape. En teoría, las baterías de plomo-ácido deben comprobar la densidad y el nivel de líquido del electrolito durante cada mantenimiento y añadir agua destilada si hay escasez. Sin embargo, con la modernización de la fabricación de baterías la tecnología, las baterías de plomo-ácido se han convertido en baterías de plomo-ácido sin mantenimiento y baterías coloidales sin mantenimiento, y no es necesario agregar electrolitos o agua destilada en el uso de baterías de plomo-ácido. El objetivo principal es utilizar el electrodo positivo para generar oxígeno, que puede ser absorbido por el electrodo negativo para alcanzar el ciclo del oxígeno, lo que puede evitar la reducción de la humedad. Las baterías de agua de plomo-ácido se utilizan principalmente en tractores, triciclos, arranque de automóviles, etc., mientras que las baterías de plomo-ácido sin mantenimiento tienen una gama más amplia de aplicaciones, incluidas fuentes de alimentación ininterrumpida, energía para vehículos eléctricos, baterías de bicicletas eléctricas, etc. -Las baterías de ácido se dividen en descarga de corriente constante (como el sistema de alimentación ininterrumpida) y descarga instantánea (como las baterías de arranque de automóviles) según las necesidades de la aplicación.

La batería se compone principalmente de placa positiva tubular, placa negativa, electrolito, separador, tanque de batería, tapa de batería, poste, tapa de inyección, etc. Los electrodos de la batería ventilada están compuestos de plomo y óxidos de plomo, y el electrolito es acuoso. solución de ácido sulfúrico. Las principales ventajas son estables. voltaje y bajo precio; las desventajas son la baja energía específica (es decir, la energía eléctrica almacenada por kilogramo de batería), la corta vida útil y el mantenimiento diario frecuente. Las baterías ordinarias pasadas de moda generalmente tienen una vida útil de aproximadamente 2 años, y es necesario verificar regularmente la altura del electrolito y agregar agua destilada. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología, la vida útil de las baterías de plomo-ácido se ha alargado y el mantenimiento se ha vuelto más fácil.

2. El principio de funcionamiento de las baterías de plomo-ácido

El ánodo (PbO₂) y el cátodo (Pb) de la batería de plomo se sumergen en el electrolito (ácido sulfúrico diluido) y se genera electricidad de 2 V entre los dos electrodos. Esto se basa en el principio de la batería de plomo. Después de cargar y descargar, el cátodo, el ánodo y el electrolito serán los siguientes. Se han producido los siguientes cambios:

(Ánodo) (Electrolito) (Cátodo) PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb = PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ (reacción de descarga). (Dióxido de plomo) (Ácido sulfúrico) (Esponja de plomo) La valencia de Pb en PbO₂ disminuye y se reduce, y fluyen cargas negativas; aumenta la valencia del Pb en el plomo esponjoso y fluyen cargas positivas.

(Ánodo) (Electrolito) (Cátodo) PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ = PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb (reacción de carga) (debe estar energizado) (sulfato de plomo) (agua) (sulfato de plomo).

La valencia del plomo en el primer sulfato de plomo aumenta y se oxida, y la carga positiva fluye hacia el electrodo positivo; la valencia del plomo en el segundo sulfato de plomo disminuye y se reduce, y la carga negativa fluye hacia el electrodo negativo.

1. Cambios químicos en la descarga: cuando la batería está conectada a un Circuito para la descarga, el ácido sulfúrico diluido reaccionará con los materiales activos en las placas del ánodo y cátodo para formar un nuevo compuesto, sulfato de plomo. El componente de ácido sulfúrico se libera del electrolito a través de la descarga, y cuanto más larga es la descarga, más fina es la concentración de ácido sulfúrico. El componente consumido es proporcional a la cantidad de descarga. Siempre que se mida la concentración de ácido sulfúrico en el electrolito, es decir, se mida la gravedad específica, se puede conocer la cantidad de descarga o la electricidad residual.

2. Cambios químicos durante la carga: Debido a que el sulfato de plomo producido en las placas del ánodo y cátodo durante la descarga se descompondrá y se reducirá a ácido sulfúrico, plomo y dióxido de plomo durante la carga, la concentración de electrolito en la batería aumenta gradualmente. Es decir, la gravedad específica del electrolito aumenta y regresa gradualmente a la concentración antes de la descarga.

Este cambio muestra que el material activo de la batería se ha convertido a un estado en el que se puede volver a alimentar. Cuando el sulfato de plomo en los dos polos se convierte en el material activo original, es igual al final de la carga, mientras que la placa del cátodo produce hidrógeno y la placa del ánodo produce oxígeno. , Al cargar a la etapa final, la corriente casi se usa en la electrólisis del agua, por lo que el electrolito se reducirá. En este momento, debe complementarse con agua pura.

3. Método de mantenimiento de la batería de plomo-ácido

1. La temperatura ambiente tiene un mayor impacto en la batería. Si la temperatura ambiente es demasiado alta, la batería se sobrecargará para producir gas. Si la temperatura ambiente es demasiado baja, la batería tendrá una carga insuficiente, lo que afectará la vida útil de la batería. Por lo tanto, generalmente se requiere que la temperatura ambiente sea de alrededor de 25°C, y el flotador del UPS voltaje el valor también se establece de acuerdo con esta temperatura. En aplicaciones prácticas, la batería generalmente se carga dentro del rango de 5°C a 35°C. Una temperatura inferior a 5 °C o superior a 35 °C reducirá en gran medida la capacidad de la batería y acortará la vida útil de la batería.

2. La profundidad de descarga tiene una gran influencia en la duración de la batería. Cuanto más profunda sea la profundidad de descarga de la batería, menor será el número de ciclos que utiliza, por lo que se debe evitar una descarga profunda durante el uso. Aunque el UPS tiene una función de protección de batería de bajo potencial, generalmente cuando una sola batería se descarga a aproximadamente 10.5 V, el UPS se apagará automáticamente. Sin embargo, si el SAI tiene una descarga de carga ligera o una descarga sin carga, también provocará una descarga profunda de la batería.

3. Durante el almacenamiento, transporte e instalación, la batería perderá parte de su capacidad debido a la autodescarga. Por lo tanto, antes de poner en uso después de la instalación, la capacidad restante de la batería debe juzgarse de acuerdo con la apertura circuito Voltaje de la batería, y luego se deben usar diferentes métodos para recargar la batería. La batería de almacenamiento que se ha dejado en espera se recargará cada 3 meses. Puede juzgar la calidad de la batería midiendo la apertura circuito voltaje de la batería. Tome una batería de 12V como ejemplo. Si el voltaje del circuito abierto es superior a 12.5 V, significa que la batería tiene más del 80 % de almacenamiento de energía. Si el voltaje del circuito abierto es inferior a 12.5 V, debe cargarse inmediatamente. Si el voltaje del circuito abierto es inferior a 12 V, significa que la batería almacena menos del 20 % de la energía eléctrica y la batería no se puede utilizar.

4. Voltaje de carga. Debido a que la batería del UPS es un modo de operación de respaldo, la red eléctrica está en un estado de carga en condiciones normales y solo se descargará cuando falla la energía. Para prolongar la vida útil de la batería, los cargadores de UPS generalmente se controlan mediante limitación de corriente y voltaje constante. Una vez que la batería está completamente cargada, cambiará a un estado de carga flotante y el voltaje de carga flotante de cada celda se establecerá en aproximadamente 13.6 V. Si el voltaje de carga es demasiado alto, la batería se sobrecargará y viceversa, la batería se cargará de forma insuficiente. El voltaje de carga anormal puede ser causado por una configuración incorrecta de la batería o por un mal funcionamiento del cargador. Por lo tanto, al instalar la batería, debe prestar atención a la exactitud de las especificaciones y la cantidad de la batería, y no mezcle baterías de diferentes especificaciones y diferentes números de lote. No utilice cargadores inferiores para cargadores externos y tenga en cuenta los problemas de disipación de calor al realizar la instalación. En la actualidad, para mejorar aún más la vida útil de la batería, el UPS avanzado adopta una solución de administración de batería inteligente de tres etapas ABM (Advanced Battery Management), es decir, la carga se divide en tres etapas: carga inicial, carga flotante y reposo: la primera etapa es el equilibrio de corriente constante Cargue, cargue la capacidad de la batería al 90%; la segunda etapa es carga flotante, carga la capacidad de la batería al 100% y luego deja de cargar; la tercera etapa es la descarga natural, en esta etapa, la batería usa su propia corriente de fuga para descargar, hasta el límite inferior de voltaje especificado, y luego repite las tres etapas anteriores. Este método cambia la carga completa anterior y aún mantiene la batería en un estado de carga flotante durante las 24 horas del día, lo que prolonga la vida útil de la batería.