Baterai timbal-asam

Baterai timbal-asam (VRLA) adalah baterai penyimpanan yang elektrodanya terutama terbuat dari timbal dan oksidanya, dan elektrolitnya adalah larutan asam sulfat. Dalam keadaan pelepasan baterai timbal-asam, komponen utama dari elektroda positif adalah timbal dioksida dan komponen utama dari elektroda negatif adalah timbal; dalam keadaan bermuatan, komponen utama dari elektroda positif dan negatif adalah timbal sulfat. Dibagi menjadi baterai tipe buang dan baterai asam timbal bebas perawatan.

1. Apa itu baterai timbal-asam?

Fitur yang paling jelas dari baterai timbal-asam adalah penutup segel plastik yang tidak dapat dibuka di bagian atas dan lubang ventilasi di bagian atas. Tutup pengisian ini digunakan untuk mengisi air murni, memeriksa elektrolit dan gas buang. Secara teoritis, baterai timbal-asam perlu memeriksa kepadatan dan tingkat cairan elektrolit selama setiap perawatan, dan menambahkan air suling jika ada kekurangan. Namun, dengan peningkatan manufaktur baterai teknologi, baterai timbal-asam telah berkembang menjadi baterai bebas perawatan asam timbal dan baterai bebas perawatan koloidal, dan tidak perlu menambahkan elektrolit atau air suling dalam penggunaan baterai asam timbal. Tujuan utamanya adalah menggunakan elektroda positif untuk menghasilkan oksigen, yang dapat diserap di elektroda negatif untuk mencapai siklus oksigen, yang dapat mencegah berkurangnya kelembapan. Baterai air timbal-asam banyak digunakan pada traktor, sepeda roda tiga, starter mobil, dll., sedangkan baterai asam timbal bebas perawatan memiliki cakupan aplikasi yang lebih luas, termasuk catu daya yang tidak pernah terputus, tenaga kendaraan listrik, baterai sepeda listrik, dll. -baterai asam dibagi menjadi pelepasan arus konstan (seperti catu daya tak terputus) dan pelepasan sesaat (seperti baterai starter mobil) sesuai dengan kebutuhan aplikasi.

Baterai terutama terdiri dari pelat positif tabung, pelat negatif, elektrolit, pemisah, tangki baterai, penutup baterai, tiang, penutup injeksi, dll. Elektroda baterai berventilasi terdiri dari timbal dan timbal oksida, dan elektrolitnya adalah air. larutan asam sulfat. Keuntungan utama stabil tegangan dan harga rendah; kerugiannya adalah energi spesifik yang rendah (yaitu, energi listrik yang disimpan per kilogram baterai), masa pakai yang singkat dan perawatan harian yang sering. Baterai biasa kuno umumnya memiliki umur sekitar 2 tahun, dan perlu untuk secara teratur memeriksa ketinggian elektrolit dan menambahkan air suling. Namun, dengan perkembangan teknologi, masa pakai baterai timbal-asam menjadi lebih lama dan perawatan menjadi lebih mudah.

2. Prinsip kerja baterai timbal-asam

Anoda (PbO₂) dan katoda (Pb) dalam baterai timbal direndam dalam elektrolit (asam sulfat encer), dan listrik 2V dihasilkan antara dua elektroda. Ini didasarkan pada prinsip baterai timbal. Setelah pengisian dan pengosongan, katoda, anoda dan elektrolit akan terjadi perubahan sebagai berikut:

(Anoda) (Elektrolit) (Katoda) PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄ (reaksi pelepasan). (Timbal dioksida) (Asam sulfat) (Timbal spons) Valensi Pb dalam PbO₂ menurun dan berkurang, dan muatan negatif mengalir; valensi Pb dalam timbal sepon meningkat, dan muatan positif mengalir.

(Anoda) (Elektrolit) (Katoda) PbSO+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (reaksi muatan) (harus diberi energi) (timbal sulfat) (air) (timbal sulfat).

Valensi timbal dalam timbal sulfat pertama meningkat dan teroksidasi, dan muatan positif mengalir ke elektroda positif; valensi timbal dalam sulfat timbal kedua berkurang dan berkurang, dan muatan negatif mengalir ke elektroda negatif.

1. Perubahan kimia dalam pelepasan: Saat baterai terhubung ke eksternal sirkit untuk pelepasan, asam sulfat encer akan bereaksi dengan bahan aktif pada pelat anoda dan katoda untuk membentuk senyawa baru, timbal sulfat. Komponen asam sulfat dilepaskan dari elektrolit melalui pelepasan, dan semakin lama pelepasan, semakin tipis konsentrasi asam sulfat. Komponen yang dikonsumsi sebanding dengan jumlah debit. Selama konsentrasi asam sulfat dalam elektrolit diukur, yaitu berat jenis diukur, jumlah debit atau sisa listrik dapat diketahui.

2. Perubahan kimia selama pengisian: Karena timbal sulfat yang dihasilkan pada pelat anoda dan katoda selama pelepasan akan terurai dan direduksi menjadi asam sulfat, timbal dan timbal dioksida selama pengisian, konsentrasi elektrolit dalam baterai secara bertahap meningkat. Artinya, berat jenis elektrolit naik dan secara bertahap kembali ke konsentrasi sebelum dibuang.

Perubahan ini menunjukkan bahwa bahan aktif dalam baterai telah diubah ke keadaan di mana ia dapat dihidupkan kembali. Ketika timbal sulfat di kedua kutub diubah menjadi bahan aktif asli, itu sama dengan akhir pengisian, sedangkan pelat katoda menghasilkan hidrogen dan pelat anoda menghasilkan oksigen. , Saat pengisian ke tahap akhir, arus hampir digunakan dalam elektrolisis air, sehingga elektrolit akan berkurang. Pada saat ini, itu harus dilengkapi dengan air murni.

3. Metode perawatan baterai asam timbal

1. Suhu sekitar berdampak lebih besar pada baterai. Jika suhu sekitar terlalu tinggi, baterai akan diisi ulang secara berlebihan untuk menghasilkan gas. Jika suhu sekitar terlalu rendah, daya baterai akan berkurang, yang akan memengaruhi masa pakai baterai. Oleh karena itu, suhu sekitar umumnya harus sekitar 25°C, dan UPS mengapung tegangan nilai juga diatur sesuai dengan suhu ini. Dalam aplikasi praktis, baterai umumnya diisi dalam kisaran 5°C hingga 35°C. Lebih rendah dari 5°C atau lebih tinggi dari 35°C akan sangat mengurangi kapasitas baterai dan mempersingkat masa pakai baterai.

2. Kedalaman pelepasan memiliki pengaruh besar pada masa pakai baterai. Semakin dalam kedalaman pelepasan baterai, semakin sedikit jumlah siklus yang digunakannya, sehingga pelepasan yang dalam harus dihindari selama penggunaan. Meskipun UPS memiliki fungsi perlindungan potensial rendah baterai, umumnya ketika satu baterai dikosongkan hingga sekitar 10.5V, UPS akan mati secara otomatis. Namun, jika UPS berada di bawah pelepasan beban ringan atau tanpa beban, itu juga akan menyebabkan pelepasan baterai yang dalam.

3. Selama penyimpanan, pengangkutan, dan pemasangan, baterai akan kehilangan sebagian kapasitasnya karena pengosongan sendiri. Oleh karena itu, sebelum digunakan setelah pemasangan, kapasitas baterai yang tersisa harus dinilai berdasarkan bukaannya sirkit tegangan baterai, dan kemudian metode yang berbeda harus digunakan untuk mengisi ulang baterai. Baterai penyimpanan yang dibiarkan siaga harus diisi ulang setiap 3 bulan. Anda dapat menilai kualitas baterai dengan mengukur bukaannya sirkit tegangan baterai. Ambil baterai 12V sebagai contoh. Jika tegangan rangkaian terbuka lebih tinggi dari 12.5V, berarti baterai memiliki lebih dari 80% penyimpanan energi. Jika tegangan sirkuit terbuka lebih rendah dari 12.5V, itu harus segera diisi. Jika tegangan rangkaian terbuka lebih rendah dari 12V, artinya baterai menyimpan kurang dari 20% energi listrik dan baterai tidak dapat digunakan.

4. Tegangan pengisian. Karena baterai UPS adalah mode operasi cadangan, sumber listrik berada dalam kondisi pengisian daya dalam kondisi normal dan hanya akan habis jika daya padam. Untuk memperpanjang masa pakai baterai, pengisi daya UPS umumnya dikendalikan oleh tegangan konstan dan pembatasan arus. Setelah baterai terisi penuh, baterai akan beralih ke status pengisian daya mengambang, dan tegangan pengisian daya mengambang setiap sel diatur ke sekitar 13.6V. Jika tegangan pengisian terlalu tinggi, baterai akan terisi daya berlebih, dan sebaliknya, baterai akan kekurangan daya. Tegangan pengisian yang tidak normal dapat disebabkan oleh konfigurasi baterai yang salah atau disebabkan oleh kegagalan fungsi pengisi daya. Oleh karena itu, saat memasang baterai, Anda harus memperhatikan kebenaran spesifikasi dan jumlah baterai, dan jangan mencampur baterai dengan spesifikasi dan nomor batch yang berbeda. Jangan gunakan pengisi daya yang lebih rendah untuk pengisi daya eksternal, dan pertimbangkan masalah pembuangan panas saat memasang. Saat ini, untuk lebih meningkatkan masa pakai baterai, UPS canggih mengadopsi solusi manajemen baterai cerdas tiga tahap ABM (Advanced Battery Management), yaitu, pengisian dibagi menjadi tiga tahap: pengisian awal, pengisian mengambang, dan istirahat: tahap pertama adalah pengisian saldo arus konstan, isi daya baterai hingga 90%; tahap kedua adalah pengisian daya mengambang, isi daya baterai hingga 100%, lalu hentikan pengisian; tahap ketiga adalah pelepasan alami, pada tahap ini, baterai menggunakan arus bocornya sendiri untuk melepaskan, Sampai batas bawah tegangan yang ditentukan, dan kemudian ulangi tiga tahap di atas. Metode ini mengubah pengisian penuh sebelumnya dan tetap menjaga baterai dalam status pengisian daya mengambang selama 24 jam sehari, sehingga memperpanjang masa pakai baterai.