แบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (VRLA) เป็นแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บซึ่งอิเล็กโทรดส่วนใหญ่ทำจากตะกั่วและออกไซด์ของแบตเตอรี่ และอิเล็กโทรไลต์จะเป็นสารละลายกรดซัลฟิวริก ในสถานะการคายประจุของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรดบวกคือตะกั่วไดออกไซด์และส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรดลบคือตะกั่ว ในสถานะที่มีประจุ ส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรดบวกและลบคือตะกั่วซัลเฟต แบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ประเภทไอเสียและแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ไม่ต้องบำรุงรักษา

1. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดคืออะไร

คุณสมบัติที่ชัดเจนที่สุดของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือฝาปิดซีลพลาสติกแบบคลายเกลียวที่ด้านบนและรูระบายอากาศที่ด้านบน ฝาเติมเหล่านี้ใช้สำหรับเติมน้ำบริสุทธิ์ ตรวจสอบอิเล็กโทรไลต์และก๊าซไอเสีย ตามทฤษฎีแล้ว แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจำเป็นต้องตรวจสอบความหนาแน่นและระดับของเหลวของอิเล็กโทรไลต์ในระหว่างการบำรุงรักษาแต่ละครั้ง และเติมน้ำกลั่นหากเกิดการขาดแคลน อย่างไรก็ตามด้วยการอัพเกรดการผลิตแบตเตอรี่ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้พัฒนาเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ไม่ต้องบำรุงรักษาและแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาคอลลอยด์ และไม่จำเป็นต้องเติมอิเล็กโทรไลต์หรือน้ำกลั่นในการใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด วัตถุประสงค์หลักคือการใช้อิเล็กโทรดบวกเพื่อสร้างออกซิเจนซึ่งสามารถดูดซึมในอิเล็กโทรดลบเพื่อให้ถึงวงจรออกซิเจนซึ่งสามารถป้องกันการลดลงของความชื้น แบตเตอรี่น้ำกรดตะกั่วส่วนใหญ่จะใช้ในรถแทรกเตอร์ รถสามล้อ รถสตาร์ท ฯลฯ ในขณะที่แบตเตอรี่กรดตะกั่วที่ไม่ต้องบำรุงรักษามีการใช้งานที่หลากหลายกว่า เช่น เครื่องจ่ายไฟสำรอง พลังงานของยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่รถจักรยานไฟฟ้า เป็นต้น - แบตเตอรี่กรดแบ่งออกเป็นการคายประจุกระแสคงที่ (เช่น เครื่องสำรองไฟ) และการคายประจุทันที (เช่น แบตเตอรี่สตาร์ทรถยนต์) ตามความต้องการใช้งาน

แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผ่นขั้วบวกแบบท่อ, แผ่นลบ, อิเล็กโทรไลต์, ตัวคั่น, ถังแบตเตอรี่, ฝาครอบแบตเตอรี่, ขั้ว, ฝาครอบหัวฉีด ฯลฯ อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ที่มีการระบายอากาศประกอบด้วยตะกั่วและตะกั่วออกไซด์ และอิเล็กโทรไลต์เป็นน้ำ สารละลายกรดซัลฟิวริก ข้อดีหลักมีเสถียรภาพ แรงดันไฟฟ้า และราคาต่ำ ข้อเสียคือพลังงานจำเพาะต่ำ (นั่นคือ พลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ต่อกิโลกรัมของแบตเตอรี่) อายุการใช้งานสั้น และการบำรุงรักษาประจำวันบ่อยครั้ง แบตเตอรี่ธรรมดาแบบเก่ามักมีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปี และจำเป็นต้องตรวจสอบความสูงของอิเล็กโทรไลต์เป็นประจำและเติมน้ำกลั่น อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจึงยาวนานขึ้นและการบำรุงรักษาก็ง่ายขึ้น

2. หลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

ขั้วบวก (PbO₂) และแคโทด (Pb) ในแบตเตอรี่ตะกั่วถูกแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ (กรดซัลฟิวริกเจือจาง) และไฟฟ้า 2V จะถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง นี้เป็นไปตามหลักการของแบตเตอรี่ตะกั่ว หลังจากการชาร์จและการคายประจุ แคโทด แอโนด และอิเล็กโทรไลต์จะเป็น การเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้เกิดขึ้น:

(แอโนด) (อิเล็กโทรไลต์) (แคโทด) PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄ (ปฏิกิริยาการคายประจุ). (ตะกั่วไดออกไซด์) (กรดซัลฟิวริก) (ตะกั่วฟองน้ำ) ความจุของ Pb ใน PbO₂ ลดลงและลดลงและประจุลบจะไหล ความจุของ Pb ในตะกั่วที่เป็นรูพรุนจะเพิ่มขึ้น และประจุบวกจะไหล

(แอโนด) (อิเล็กโทรไลต์) (แคโทด) PbSO₄+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (ปฏิกิริยาประจุ) (ต้องได้รับพลังงาน) (ลีดซัลเฟต) (น้ำ) (ลีดซัลเฟต)

ความจุของตะกั่วในตะกั่วซัลเฟตตัวแรกเพิ่มขึ้นและถูกออกซิไดซ์ และประจุบวกจะไหลเข้าสู่อิเล็กโทรดบวก ความจุของตะกั่วในตะกั่วซัลเฟตที่สองลดลงและลดลงและประจุลบจะไหลเข้าสู่ขั้วลบ

1. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในการคายประจุ: เมื่อต่อแบตเตอรี่กับภายนอก วงจรไฟฟ้า กรดซัลฟิวริกเจือจางจะทำปฏิกิริยากับสารออกฤทธิ์บนแผ่นแอโนดและแคโทดเพื่อสร้างสารประกอบใหม่ คือ ตะกั่วซัลเฟต ส่วนประกอบกรดซัลฟิวริกจะถูกปลดปล่อยออกจากอิเล็กโทรไลต์ผ่านการคายประจุ และยิ่งปล่อยทิ้งไว้นานขึ้น ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกก็จะยิ่งบางลงเท่านั้น ส่วนประกอบที่บริโภคเป็นสัดส่วนกับปริมาณการปลดปล่อย ตราบใดที่มีการวัดความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกในอิเล็กโทรไลต์ กล่าวคือ วัดความถ่วงจำเพาะ สามารถทราบปริมาณการปล่อยหรือกระแสไฟฟ้าตกค้างได้

2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีระหว่างการชาร์จ: เนื่องจากตะกั่วซัลเฟตที่ผลิตบนแผ่นขั้วบวกและขั้วลบในระหว่างการคายประจุจะสลายตัวและลดลงเป็นกรดซัลฟิวริก ตะกั่วและตะกั่วไดออกไซด์ในระหว่างการชาร์จ ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น นั่นคือความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นและค่อยๆกลับสู่ความเข้มข้นก่อนปล่อย

การเปลี่ยนแปลงนี้แสดงว่าวัสดุที่ใช้งานในแบตเตอรี่ได้รับการแปลงเป็นสถานะที่สามารถขับเคลื่อนได้อีกครั้ง เมื่อตะกั่วซัลเฟตที่ขั้วทั้งสองถูกแปลงเป็นวัสดุแอคทีฟดั้งเดิม จะเท่ากับจุดสิ้นสุดของการชาร์จ ในขณะที่แผ่นแคโทดผลิตไฮโดรเจนและแผ่นแอโนดผลิตออกซิเจน , เมื่อชาร์จถึงขั้นตอนสุดท้าย กระแสไฟฟ้าจะถูกใช้ในการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ ดังนั้นอิเล็กโทรไลต์จะลดลง ในเวลานี้ควรเติมน้ำบริสุทธิ์

3. วิธีบำรุงรักษาแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

1. อุณหภูมิแวดล้อมมีผลกระทบต่อแบตเตอรี่มากกว่า หากอุณหภูมิแวดล้อมสูงเกินไป แบตเตอรี่จะถูกชาร์จมากเกินไปเพื่อผลิตก๊าซ หากอุณหภูมิแวดล้อมต่ำเกินไป แบตเตอรี่จะถูกชาร์จน้อยเกินไป ซึ่งจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิแวดล้อมจะต้องอยู่ที่ประมาณ 25°C และ UPS จะลอย แรงดันไฟฟ้า ค่าจะถูกตั้งค่าตามอุณหภูมินี้ด้วย ในการใช้งานจริง โดยทั่วไปแบตเตอรี่จะถูกชาร์จภายในช่วง 5°C ถึง 35°C อุณหภูมิที่ต่ำกว่า 5°C หรือสูงกว่า 35°C จะทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมากและทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง

2. ความลึกของการคายประจุมีผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ ยิ่งความลึกในการคายประจุของแบตเตอรี่ยิ่งลึกเท่าใด จำนวนรอบการใช้ก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงการคายประจุที่ลึกระหว่างการใช้งาน แม้ว่า UPS จะมีฟังก์ชันการป้องกันแบตเตอรี่ที่มีศักยภาพต่ำ โดยทั่วไปเมื่อแบตเตอรี่หนึ่งก้อนถูกคายประจุจนเหลือประมาณ 10.5V UPS จะปิดโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม หาก UPS อยู่ภายใต้การคายประจุแบบเบาหรือแบบไม่มีโหลด ก็จะทำให้แบตเตอรี่คายประจุได้ลึกเช่นกัน

3. ระหว่างการจัดเก็บ การขนส่ง และการติดตั้ง แบตเตอรี่จะสูญเสียความจุส่วนหนึ่งเนื่องจากการคายประจุเอง ดังนั้น ก่อนนำไปใช้หลังการติดตั้ง ควรพิจารณาความจุที่เหลือของแบตเตอรี่ตามการเปิด วงจรไฟฟ้า แรงดันไฟของแบตเตอรี่ จากนั้นควรใช้วิธีต่างๆ เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ แบตเตอรี่จัดเก็บที่ทิ้งไว้ในโหมดสแตนด์บายจะต้องชาร์จใหม่ทุกๆ 3 เดือน คุณสามารถตัดสินคุณภาพของแบตเตอรี่ได้โดยการวัดเปิด วงจรไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ใช้แบตเตอรี่ 12V เป็นตัวอย่าง หากแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดสูงกว่า 12.5V แสดงว่าแบตเตอรี่มีพลังงานสำรองมากกว่า 80% หากแรงดันวงจรเปิดต่ำกว่า 12.5V ควรชาร์จทันที หากแรงดันวงจรเปิดต่ำกว่า 12V แสดงว่าแบตเตอรี่เก็บพลังงานไฟฟ้าได้น้อยกว่า 20% และแบตเตอรี่ใช้งานไม่ได้

4. แรงดันไฟชาร์จ เนื่องจากแบตเตอรี่ของ UPS เป็นโหมดการทำงานสำรอง ไฟหลักจึงอยู่ในสถานะการชาร์จภายใต้สภาวะปกติ และจะถูกคายประจุเมื่อไฟฟ้าดับเท่านั้น เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ โดยทั่วไปเครื่องชาร์จของ UPS จะถูกควบคุมโดยแรงดันคงที่และขีดจำกัดกระแสไฟ หลังจากที่ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มแล้ว มันจะเปลี่ยนเป็นสถานะการชาร์จแบบลอยตัว และแรงดันประจุแบบลอยตัวของแต่ละเซลล์จะถูกตั้งไว้ที่ประมาณ 13.6V หากแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงเกินไป แบตเตอรี่จะถูกชาร์จมากเกินไป และในทางกลับกัน แบตเตอรี่จะมีประจุต่ำเกินไป แรงดันไฟชาร์จผิดปกติอาจเกิดจากการกำหนดค่าแบตเตอรี่ที่ไม่ถูกต้องหรือเกิดจากความผิดปกติของเครื่องชาร์จ ดังนั้น เมื่อทำการติดตั้งแบตเตอรี่ คุณต้องใส่ใจกับความถูกต้องของข้อกำหนดและปริมาณของแบตเตอรี่ และอย่าผสมแบตเตอรี่ที่มีข้อกำหนดต่างกันและหมายเลขแบทช์ต่างกัน อย่าใช้ที่ชาร์จที่ด้อยกว่าสำหรับที่ชาร์จภายนอก และพิจารณาปัญหาการกระจายความร้อนเมื่อทำการติดตั้ง ในปัจจุบัน เพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานแบตเตอรี่ UPS ขั้นสูงใช้โซลูชันการจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะสามขั้นตอนของ ABM (การจัดการแบตเตอรี่ขั้นสูง) กล่าวคือ การชาร์จแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: การชาร์จครั้งแรก การชาร์จแบบลอยตัว และส่วนที่เหลือ: ขั้นตอนแรก เป็นค่าใช้จ่ายคงเหลือในปัจจุบัน, ชาร์จแบตเตอรี่ความจุ 90%; ขั้นตอนที่สองคือการชาร์จแบบลอยตัว ชาร์จความจุของแบตเตอรี่เป็น 100% แล้วหยุดชาร์จ ขั้นตอนที่สามคือการคายประจุตามธรรมชาติ ในขั้นตอนนี้ แบตเตอรี่ใช้กระแสรั่วไหลของตัวเองเพื่อคายประจุ จนกว่าจะถึงขีดจำกัดล่างของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด แล้วจึงทำซ้ำสามขั้นตอนข้างต้น วิธีการนี้จะเปลี่ยนการชาร์จเต็มครั้งก่อนและยังคงให้แบตเตอรี่อยู่ในสถานะการชาร์จแบบลอยตัวเป็นเวลา 24 ชั่วโมงต่อวัน ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่