Batterie al piombo acido

La batteria al piombo (VRLA) è una batteria di accumulo i cui elettrodi sono costituiti principalmente da piombo e suoi ossidi e l'elettrolita è una soluzione di acido solforico. Nello stato di scarica di una batteria al piombo, il componente principale dell'elettrodo positivo è il biossido di piombo e il componente principale dell'elettrodo negativo è il piombo; nello stato carico, il componente principale degli elettrodi positivo e negativo è il solfato di piombo. Diviso in batterie scariche e batterie al piombo esenti da manutenzione.

1. Che cos'è una batteria al piombo?

La caratteristica più evidente delle batterie al piombo è il coperchio sigillante in plastica svitato sulla parte superiore e il foro di sfiato sulla parte superiore. Questi tappi di riempimento vengono utilizzati per riempire acqua pura, controllare l'elettrolito e i gas di scarico. In teoria, le batterie al piombo devono controllare la densità e il livello del liquido dell'elettrolito durante ogni manutenzione e aggiungere acqua distillata in caso di carenza. Tuttavia, con l'aggiornamento della produzione di batterie la tecnologia, le batterie al piombo si sono sviluppate in batterie al piombo esenti da manutenzione e batterie colloidali esenti da manutenzione e non è necessario aggiungere elettrolito o acqua distillata nell'uso delle batterie al piombo. Lo scopo principale è utilizzare l'elettrodo positivo per generare ossigeno, che può essere assorbito nell'elettrodo negativo per raggiungere il ciclo dell'ossigeno, che può impedire la riduzione dell'umidità. Le batterie al piombo-acqua sono utilizzate principalmente in trattori, tricicli, avviamento di automobili, ecc., mentre le batterie al piombo-acido esenti da manutenzione hanno una gamma più ampia di applicazioni, inclusi gruppi di continuità, alimentazione di veicoli elettrici, batterie per biciclette elettriche, ecc. -le batterie all'acido si dividono in a scarica a corrente costante (come i gruppi di continuità) e a scarica istantanea (come le batterie per avviamento auto) a seconda delle esigenze applicative.

La batteria è composta principalmente da piastra positiva tubolare, piastra negativa, elettrolita, separatore, serbatoio della batteria, coperchio della batteria, polo, coperchio dell'iniezione, ecc. Gli elettrodi della batteria ventilata sono composti da piombo e ossidi di piombo e l'elettrolita è un acquoso soluzione di acido solforico. I principali vantaggi sono stabili voltaggio e prezzo basso; gli svantaggi sono una bassa energia specifica (ovvero l'energia elettrica immagazzinata per chilogrammo di batteria), breve durata e frequenti manutenzioni giornaliere. Le batterie ordinarie vecchio stile hanno generalmente una durata di circa 2 anni, ed è necessario controllare regolarmente l'altezza dell'elettrolita e aggiungere acqua distillata. Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia, la durata delle batterie al piombo è diventata più lunga e la manutenzione è diventata più facile.

2. Il principio di funzionamento delle batterie al piombo

L'anodo (PbO₂) e il catodo (Pb) nella batteria al piombo sono immersi nell'elettrolita (acido solforico diluito) e tra i due elettrodi viene generata elettricità a 2 V. Questo si basa sul principio della batteria al piombo. Dopo la carica e la scarica, il catodo, l'anodo e l'elettrolita saranno Le seguenti modifiche si sono verificate:

(Anodo) (Elettrolita) (Catodo) PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄ (reazione di scarica). (Biossido di piombo) (Acido solforico) (Spugna piombo) La valenza del Pb in PbO₂ diminuisce e si riduce, e scorrono cariche negative; la valenza del Pb nel piombo spugnoso aumenta e le cariche positive fluiscono.

(Anodo) (Elettrolita) (Catodo) PbSO₄+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (reazione di carica) (deve essere eccitato) (solfato di piombo) (acqua) (solfato di piombo).

La valenza del piombo nel primo solfato di piombo aumenta e si ossida e la carica positiva scorre nell'elettrodo positivo; la valenza del piombo nel secondo solfato di piombo diminuisce e si riduce e la carica negativa scorre nell'elettrodo negativo.

1. Cambiamenti chimici nella scarica: quando la batteria è collegata a un esterno Circuito per lo scarico, l'acido solforico diluito reagirà con i materiali attivi sulle piastre anodica e catodica per formare un nuovo composto, solfato di piombo. Il componente di acido solforico viene rilasciato dall'elettrolita attraverso lo scarico e più lungo è lo scarico, minore è la concentrazione di acido solforico. La componente consumata è proporzionale alla quantità di scarico. Fintanto che viene misurata la concentrazione di acido solforico nell'elettrolita, ovvero viene misurato il peso specifico, è possibile conoscere la quantità di scarica o l'elettricità residua.

2. Cambiamenti chimici durante la carica: poiché il solfato di piombo prodotto sulle piastre dell'anodo e del catodo durante la scarica si decompone e si riduce ad acido solforico, piombo e biossido di piombo durante la carica, la concentrazione di elettrolita nella batteria aumenta gradualmente. Cioè, il peso specifico dell'elettrolita aumenta e ritorna gradualmente alla concentrazione prima della scarica.

Questa modifica mostra che il materiale attivo nella batteria è stato convertito in uno stato in cui può essere nuovamente alimentato. Quando il solfato di piombo ai due poli viene convertito nel materiale attivo originale, è uguale alla fine della carica, mentre la piastra catodica produce idrogeno e la piastra anodica produce ossigeno. , Quando si carica allo stadio finale, la corrente è quasi utilizzata nell'elettrolisi dell'acqua, quindi l'elettrolita sarà ridotto. In questo momento, dovrebbe essere integrato con acqua pura.

3. Metodo di manutenzione della batteria al piombo

1. La temperatura ambiente ha un impatto maggiore sulla batteria. Se la temperatura ambiente è troppo alta, la batteria verrà sovraccaricata per produrre gas. Se la temperatura ambiente è troppo bassa, la batteria sarà sottocarica, il che influirà sulla durata della batteria. Pertanto, la temperatura ambiente deve generalmente essere di circa 25°C e l'UPS fluttua voltaggio anche il valore viene impostato in base a questa temperatura. Nelle applicazioni pratiche, la batteria viene generalmente caricata nell'intervallo da 5°C a 35°C. Una temperatura inferiore a 5°C o superiore a 35°C ridurrà notevolmente la capacità della batteria e ne ridurrà la durata.

2. La profondità di scarica ha una grande influenza sulla durata della batteria. Maggiore è la profondità di scarica della batteria, minore è il numero di cicli utilizzati, quindi durante l'uso si dovrebbe evitare una scarica profonda. Sebbene l'UPS disponga di una funzione di protezione della batteria a basso potenziale, generalmente quando una singola batteria viene scaricata a circa 10.5 V, l'UPS si spegne automaticamente. Tuttavia, se l'UPS è sotto carico leggero o scarica a vuoto, causerà anche una scarica profonda della batteria.

3. Durante lo stoccaggio, il trasporto e l'installazione, la batteria perderà parte della sua capacità a causa dell'autoscarica. Pertanto, prima dell'uso dopo l'installazione, la capacità residua della batteria deve essere valutata in base all'apertura circuito voltaggio della batteria, e quindi utilizzare metodi diversi per ricaricare la batteria. L'accumulatore rimasto in standby deve essere ricaricato ogni 3 mesi. Puoi giudicare la qualità della batteria misurando l'apertura circuito tensione della batteria. Prendi una batteria da 12V come esempio. Se la tensione a circuito aperto è superiore a 12.5 V, significa che la batteria ha più dell'80% di accumulo di energia. Se la tensione a circuito aperto è inferiore a 12.5 V, dovrebbe essere caricata immediatamente. Se la tensione a circuito aperto è inferiore a 12V, significa che la batteria immagazzina meno del 20% dell'energia elettrica e la batteria è inutilizzabile.

4. Tensione di carica. Poiché la batteria dell'UPS è una modalità di funzionamento di riserva, la rete è in stato di carica in condizioni normali e verrà scaricata solo in caso di interruzione dell'alimentazione. Al fine di prolungare la durata della batteria, i caricabatterie UPS sono generalmente controllati da una tensione costante e da un limitatore di corrente. Dopo che la batteria è completamente carica, passerà allo stato di carica flottante e la tensione di carica flottante di ciascuna cella è impostata su circa 13.6 V. Se la tensione di carica è troppo alta, la batteria sarà sovraccaricata e, viceversa, la batteria sarà sottocarica. La tensione di carica anomala può essere causata da una configurazione errata della batteria o da un malfunzionamento del caricabatterie. Pertanto, quando si installa la batteria, è necessario prestare attenzione alla correttezza delle specifiche e della quantità della batteria e non mischiare batterie con specifiche diverse e numeri di lotto diversi. Non utilizzare caricabatterie di qualità inferiore per caricabatterie esterni e considerare i problemi di dissipazione del calore durante l'installazione. Allo stato attuale, per migliorare ulteriormente la durata della batteria, l'UPS avanzato adotta una soluzione di gestione intelligente della batteria a tre stadi ABM (Advanced Battery Management), ovvero la carica è suddivisa in tre fasi: carica iniziale, carica flottante e riposo: la prima fase è un equilibrio di corrente costante Carica, carica la capacità della batteria al 90%; la seconda fase è la carica flottante, carica la capacità della batteria al 100% e quindi interrompe la carica; il terzo stadio è la scarica naturale, in questa fase la batteria utilizza la propria corrente di dispersione per scaricarsi, fino al limite inferiore di tensione specificato, quindi ripetere le tre fasi precedenti. Questo metodo cambia la precedente carica completa e mantiene ancora la batteria in uno stato di carica flottante per 24 ore al giorno, prolungando così la durata della batteria.