Baterias de chumbo-ácido

A bateria de chumbo-ácido (VRLA) é uma bateria de armazenamento cujos eletrodos são feitos principalmente de chumbo e seus óxidos, e o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico. No estado de descarga de uma bateria de chumbo-ácido, o principal componente do eletrodo positivo é o dióxido de chumbo e o principal componente do eletrodo negativo é o chumbo; no estado carregado, o principal componente dos eletrodos positivo e negativo é o sulfato de chumbo. Dividido em baterias do tipo exaustor e baterias de chumbo-ácido sem manutenção.

1. O que é uma bateria de chumbo-ácido

A característica mais óbvia das baterias de chumbo-ácido é a tampa de vedação plástica desaparafusada na parte superior e o orifício de ventilação na parte superior. Essas tampas de enchimento são usadas para encher água pura, verificar eletrólitos e gases de escape. Teoricamente falando, as baterias de chumbo-ácido precisam verificar a densidade e o nível de líquido do eletrólito durante cada manutenção e adicionar água destilada se houver falta. No entanto, com a atualização da fabricação de baterias tecnologia, as baterias de chumbo-ácido evoluíram para baterias de chumbo-ácido sem manutenção e baterias coloidais sem manutenção, e não há necessidade de adicionar eletrólito ou água destilada no uso de baterias de chumbo-ácido. O objetivo principal é utilizar o eletrodo positivo para gerar oxigênio, que pode ser absorvido no eletrodo negativo para atingir o ciclo do oxigênio, o que pode evitar a redução da umidade. As baterias de chumbo-ácido são usadas principalmente em tratores, triciclos, partida de carros, etc., enquanto as baterias de chumbo-ácido livres de manutenção têm uma gama mais ampla de aplicações, incluindo fontes de alimentação ininterruptas, energia de veículos elétricos, baterias de bicicletas elétricas, etc. -as baterias ácidas são divididas em descarga de corrente constante (como fonte de alimentação ininterrupta) e descarga instantânea (como baterias de arranque de carro) de acordo com as necessidades da aplicação.

A bateria é composta principalmente de placa tubular positiva, placa negativa, eletrólito, separador, tanque da bateria, tampa da bateria, pólo, tampa de injeção, etc. Os eletrodos da bateria ventilada são compostos de chumbo e óxidos de chumbo, e o eletrólito é um aquoso solução de ácido sulfúrico. As principais vantagens são estáveis Voltagem e preço baixo; as desvantagens são baixa energia específica (ou seja, a energia elétrica armazenada por quilograma de bateria), vida útil curta e manutenção diária frequente. As baterias comuns antigas geralmente têm uma vida útil de cerca de 2 anos e é necessário verificar regularmente a altura do eletrólito e adicionar água destilada. No entanto, com o desenvolvimento da tecnologia, a vida útil das baterias de chumbo-ácido tornou-se mais longa e a manutenção tornou-se mais fácil.

2. O princípio de funcionamento das baterias de chumbo-ácido

O ânodo (PbO₂) e o cátodo (Pb) na bateria de chumbo são imersos no eletrólito (ácido sulfúrico diluído), e eletricidade de 2 V é gerada entre os dois eletrodos. Isso se baseia no princípio da bateria de chumbo. Depois de carregar e descarregar, o cátodo, ânodo e eletrólito serão As seguintes alterações ocorreram:

(Ânodo) (Eletrólito) (Cátodo) PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb = PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ (reação de descarga). (Dióxido de chumbo) (Ácido sulfúrico) (Esponja de chumbo) A valência do Pb no PbO₂ diminui e diminui, e as cargas negativas fluem; a valência do Pb no chumbo esponjoso aumenta e o fluxo de cargas positivas.

(Ânodo) (Eletrólito) (Cátodo) PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ = PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb (reação de carga) (deve ser energizado) (sulfato de chumbo) (água) (sulfato de chumbo).

A valência do chumbo no primeiro sulfato de chumbo aumenta e é oxidada, e a carga positiva flui para o eletrodo positivo; a valência do chumbo no segundo sulfato de chumbo diminui e é reduzida, e a carga negativa flui para o eletrodo negativo.

1. Mudanças químicas na descarga: Quando a bateria é conectada a um dispositivo externo Circuito para a descarga, o ácido sulfúrico diluído reagirá com os materiais ativos nas placas do ânodo e do cátodo para formar um novo composto, o sulfato de chumbo. O componente de ácido sulfúrico é liberado do eletrólito através da descarga e, quanto mais longa a descarga, mais fina é a concentração de ácido sulfúrico. O componente consumido é proporcional à quantidade de descarte. Desde que a concentração de ácido sulfúrico no eletrólito seja medida, ou seja, a gravidade específica seja medida, a quantidade de descarga ou eletricidade residual pode ser conhecida.

2. Mudanças químicas durante o carregamento: Como o sulfato de chumbo produzido nas placas anódicas e catódicas durante a descarga será decomposto e reduzido a ácido sulfúrico, chumbo e dióxido de chumbo durante o carregamento, a concentração de eletrólito na bateria aumenta gradualmente. Ou seja, a gravidade específica do eletrólito aumenta e gradualmente retorna à concentração anterior à descarga.

Essa alteração mostra que o material ativo na bateria foi convertido para um estado em que pode ser alimentado novamente. Quando o sulfato de chumbo nos dois pólos é convertido no material ativo original, ele é igual ao final da carga, enquanto a placa catódica produz hidrogênio e a placa anódica produz oxigênio. , Ao carregar para o estágio final, a corrente é quase usada na eletrólise da água, então o eletrólito será reduzido. Neste momento, deve ser complementado com água pura.

3. Método de manutenção de bateria de chumbo-ácido

1. A temperatura ambiente tem um impacto maior na bateria. Se a temperatura ambiente for muito alta, a bateria será sobrecarregada para produzir gás. Se a temperatura ambiente for muito baixa, a bateria será descarregada, o que afetará a vida útil da bateria. Portanto, geralmente é necessário que a temperatura ambiente esteja em torno de 25°C, e a flutuação do no-break Voltagem valor também é definido de acordo com esta temperatura. Em aplicações práticas, a bateria geralmente é carregada na faixa de 5°C a 35°C. Abaixo de 5°C ou acima de 35°C reduzirá muito a capacidade da bateria e encurtará a vida útil da bateria.

2. A profundidade da descarga tem uma grande influência na vida da bateria. Quanto mais profunda for a profundidade de descarga da bateria, menor será o número de ciclos que ela usa, portanto, uma descarga profunda deve ser evitada durante o uso. Embora o UPS tenha uma função de proteção de baixo potencial da bateria, geralmente quando uma única bateria é descarregada para cerca de 10.5 V, o UPS é desligado automaticamente. No entanto, se o no-break estiver sob descarga leve ou sem carga, isso também causará uma descarga profunda da bateria.

3. Durante o armazenamento, transporte e instalação, a bateria perderá parte de sua capacidade devido à autodescarga. Portanto, antes de colocar em uso após a instalação, a capacidade restante da bateria deve ser avaliada de acordo com o o circuito voltagem da bateria, e métodos diferentes devem ser usados ​​para recarregar a bateria. A bateria de armazenamento deixada em espera deve ser recarregada a cada 3 meses. Você pode avaliar a qualidade da bateria medindo a abertura o circuito tensão da bateria. Tome uma bateria de 12V como exemplo. Se a tensão de circuito aberto for superior a 12.5 V, significa que a bateria tem mais de 80% de armazenamento de energia. Se a tensão do circuito aberto for inferior a 12.5 V, deve ser carregada imediatamente. Se a tensão de circuito aberto for inferior a 12V, significa que a bateria armazena menos de 20% da energia elétrica e a bateria está inutilizável.

4. Tensão de carregamento. Como a bateria do no-break é um modo de operação de backup, a rede elétrica está em um estado de carga em condições normais e só será descarregada quando houver queda de energia. Para prolongar a vida útil da bateria, os carregadores de no-break geralmente são controlados por tensão constante e limitação de corrente. Depois que a bateria estiver totalmente carregada, ela mudará para um estado de carga flutuante e a tensão de carga flutuante de cada célula será ajustada para cerca de 13.6V. Se a tensão de carga estiver muito alta, a bateria ficará sobrecarregada e vice-versa, a bateria ficará com carga insuficiente. A voltagem de carga anormal pode ser causada por uma configuração incorreta da bateria ou por um mau funcionamento do carregador. Portanto, ao instalar a bateria, você deve prestar atenção à exatidão das especificações e quantidade da bateria e não misturar baterias com especificações diferentes e números de lote diferentes. Não use carregadores inferiores para carregadores externos e considere os problemas de dissipação de calor ao instalar. Atualmente, a fim de melhorar ainda mais a vida útil da bateria, o UPS avançado adota uma solução de gerenciamento inteligente de bateria de três estágios ABM (Advanced Battery Management), ou seja, o carregamento é dividido em três estágios: carregamento inicial, carregamento flutuante e repouso: o primeiro estágio é carga de equilíbrio atual constante, carregue a capacidade da bateria para 90%; o segundo estágio é a carga flutuante, carregue a capacidade da bateria até 100% e pare de carregar; o terceiro estágio é a descarga natural, neste estágio a bateria usa sua própria corrente de fuga para descarregar, até o limite inferior de tensão especificado, e então repete os três estágios acima. Este método altera a carga completa anterior e ainda mantém a bateria em um estado de carga flutuante por 24 horas por dia, prolongando assim a vida útil da bateria.