Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотная батарея (VRLA) - это аккумуляторная батарея, электроды которой в основном состоят из свинца и его оксидов, а электролит - раствор серной кислоты. В состоянии разряда свинцово-кислотной батареи основным компонентом положительного электрода является диоксид свинца, а основным компонентом отрицательного электрода - свинец; В заряженном состоянии основным компонентом положительного и отрицательного электродов является сульфат свинца. Разделены на аккумуляторные батареи выхлопного типа и необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

1. Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Наиболее очевидной особенностью свинцово-кислотных аккумуляторов является отвинченная пластиковая уплотнительная крышка сверху и вентиляционное отверстие сверху. Эти заправочные крышки используются для заливки чистой воды, проверки электролита и выхлопных газов. Теоретически, в свинцово-кислотных аккумуляторах необходимо проверять плотность и уровень жидкости электролита при каждом техническом обслуживании, а при нехватке доливать дистиллированную воду. Однако с модернизацией производства аккумуляторов technologyСвинцово-кислотные аккумуляторы превратились в свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторы и коллоидные необслуживаемые аккумуляторы, и при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов нет необходимости добавлять электролит или дистиллированную воду. Основная цель - использовать положительный электрод для выработки кислорода, который может поглощаться отрицательным электродом для достижения кислородного цикла, что может предотвратить снижение влажности. Свинцово-водяные аккумуляторы чаще всего используются в тракторах, трехколесных велосипедах, системах запуска автомобилей и т. д., тогда как необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы имеют более широкий спектр применения, включая источники бесперебойного питания, питание электромобилей, аккумуляторы для электровелосипедов и т. д. Свинец -Кислотные аккумуляторы подразделяются на разрядные с постоянным током (например, источники бесперебойного питания) и с мгновенным разрядом (например, автомобильные стартерные аккумуляторы) в зависимости от потребностей применения.

Батарея в основном состоит из трубчатой ​​положительной пластины, отрицательной пластины, электролита, сепаратора, аккумуляторного бака, крышки аккумуляторной батареи, полюса, крышки для впрыска и т. Д. Электроды вентилируемой батареи состоят из свинца и оксидов свинца, а электролит представляет собой водный раствор. раствор серной кислоты. Основные преимущества - стабильность напряжение и невысокая цена; К недостаткам можно отнести низкую удельную энергию (то есть количество электроэнергии, запасенной на килограмм батареи), короткий срок службы и частое ежедневное обслуживание. Старомодные обычные батареи обычно имеют срок службы около 2 лет, поэтому необходимо регулярно проверять уровень электролита и доливать дистиллированную воду. Однако с развитием технологий срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов увеличился, а обслуживание стало проще.

2. Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов.

Анод (PbO₂) и катод (Pb) в свинцовой батарее погружены в электролит (разбавленная серная кислота), и между двумя электродами вырабатывается электричество 2 В. Это основано на принципе свинцовой батареи. После зарядки и разрядки катод, анод и электролит будут иметь следующие изменения:

(Анод) (Электролит) (Катод) PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb = PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ (реакция разряда). (Диоксид свинца) (Серная кислота) (Губчатый свинец) Валентность Pb в PbO₂ уменьшается и уменьшается, и возникают отрицательные заряды; валентность Pb в губчатом свинце увеличивается, и текут положительные заряды.

(Анод) (Электролит) (Катод) PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ = PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb (реакция заряда) (должен быть активирован) (сульфат свинца) (вода) (сульфат свинца).

Валентность свинца в первом сульфате свинца увеличивается и окисляется, и положительный заряд течет в положительный электрод; валентность свинца во втором сульфате свинца уменьшается и уменьшается, и отрицательный заряд перетекает в отрицательный электрод.

1. Химические изменения при разряде: Когда аккумулятор подключен к внешнему Цепь для разряда разбавленная серная кислота будет реагировать с активными материалами на анодной и катодной пластинах с образованием нового соединения - сульфата свинца. Компонент серной кислоты выделяется из электролита через разряд, и чем дольше разряд, тем меньше концентрация серной кислоты. Израсходованный компонент пропорционален разряженному объему. Пока измеряется концентрация серной кислоты в электролите, то есть измеряется удельный вес, величина разряда или остаточное электричество могут быть известны.

2. Химические изменения во время зарядки: поскольку сульфат свинца, образующийся на анодных и катодных пластинах во время разряда, будет разлагаться и превращаться в серную кислоту, свинец и диоксид свинца во время зарядки, концентрация электролита в батарее постепенно увеличивается. То есть удельный вес электролита повышается и постепенно возвращается к концентрации до разряда.

Это изменение показывает, что активный материал в батарее был преобразован в состояние, при котором его можно снова запитать. Когда сульфат свинца на двух полюсах превращается в исходный активный материал, он равен концу заряда, в то время как катодная пластина производит водород, а анодная пластина производит кислород. , При зарядке до конечной стадии ток почти используется при электролизе воды, поэтому электролит будет уменьшен. В это время его следует дополнить чистой водой.

3. Метод обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов.

1. Температура окружающей среды оказывает большее влияние на батарею. Если температура окружающей среды слишком высока, батарея будет перезаряжена для производства газа. Если температура окружающей среды слишком низкая, батарея будет недозаряжена, что повлияет на срок службы батареи. Таким образом, температура окружающей среды обычно должна быть около 25°C, а поплавок ИБП напряжение значение также устанавливается в соответствии с этой температурой. На практике батарея обычно заряжается в диапазоне от 5°C до 35°C. Температура ниже 5°C или выше 35°C значительно снизит емкость аккумулятора и сократит срок его службы.

2. Глубина разряда имеет большое влияние на срок службы батареи. Чем больше глубина разряда аккумулятора, тем меньше циклов он использует, поэтому следует избегать глубокого разряда во время использования. Хотя ИБП имеет функцию защиты от низкого потенциала батареи, обычно, когда одна батарея разряжается примерно до 10.5 В, ИБП автоматически отключается. Однако, если ИБП находится в состоянии разряда малой нагрузки или разряда холостого хода, это также вызовет глубокую разрядку батареи.

3. При хранении, транспортировке и установке аккумулятор теряет часть своей емкости из-за саморазряда. Поэтому перед вводом в эксплуатацию после установки оставшуюся емкость батареи следует оценить по открытому схема напряжение батареи, а затем следует использовать различные методы для подзарядки батареи. Аккумуляторную батарею, оставленную в резерве, следует подзаряжать каждые 3 месяца. О качестве аккумулятора можно судить, измерив открытый схема напряжение аккумулятора. Возьмем, к примеру, аккумулятор на 12 В. Если напряжение холостого хода выше 12.5 В, это означает, что аккумулятор имеет более 80% запаса энергии. Если напряжение холостого хода ниже 12.5 В, его следует немедленно зарядить. Если напряжение холостого хода ниже 12 В, это означает, что в аккумуляторе хранится менее 20 % электроэнергии, и аккумулятор непригоден для использования.

4. Напряжение зарядки. Поскольку батарея ИБП работает в резервном режиме, сеть находится в состоянии зарядки при нормальных условиях и разряжается только при отключении питания. Чтобы продлить срок службы батареи, зарядные устройства ИБП обычно управляются ограничением постоянного напряжения и тока. После того, как аккумулятор будет полностью заряжен, он переключится в состояние плавающего заряда, и напряжение плавающего заряда каждой ячейки будет установлено на уровне около 13.6 В. Если напряжение зарядки слишком высокое, аккумулятор будет заряжен слишком сильно, и наоборот, аккумулятор будет недозаряжен. Ненормальное напряжение зарядки может быть вызвано неправильной конфигурацией аккумулятора или неисправностью зарядного устройства. Следовательно, при установке батареи вы должны обратить внимание на правильность спецификации и количества батарей и не смешивать батареи с разными характеристиками и разными номерами партий. Не используйте для внешних зарядных устройств низкокачественные зарядные устройства и учитывайте проблемы рассеивания тепла при установке. В настоящее время для дальнейшего увеличения срока службы батарей в усовершенствованном ИБП используется трехэтапное интеллектуальное решение для управления батареями ABM (Advanced Battery Management), то есть зарядка делится на три стадии: начальная зарядка, плавающая зарядка и отдых: первая стадия. постоянный текущий баланс Заряд, заряд аккумулятора до 90%; второй этап - плавающий заряд, зарядка аккумулятора до 100%, а затем прекращение зарядки; третья стадия - естественный разряд, на этом этапе батарея использует свой собственный ток утечки для разряда, до указанного нижнего предела напряжения, а затем повторяет вышеуказанные три стадии. Этот метод изменяет предыдущий полный заряд и сохраняет аккумулятор в состоянии плавающего заряда в течение 24 часов в сутки, тем самым продлевая срок службы аккумулятора.