Conocimientos básicos de baterías de plomo-ácido sin mantenimiento.
El nombre habitual de la batería sin mantenimiento que la gente suele decir se llama batería de plomo-ácido sellada y regulada por válvula. La batería de plomo-ácido sellada y regulada por válvula tiene una carcasa, una tapa de válvula y un bloque de terminales visto desde el exterior. El material de sellado alrededor de los terminales es rojo y negro (o azul) para indicar los electrodos positivos y negativos. La batería de 12 V se divide en seis celdas aisladas independientes, cada una de las cuales tiene un grupo de placa positiva y un grupo de placa negativa conectados por los respectivos conductores de bus. La placa de la batería de plomo-ácido es como una estructura de hormigón armado. Se forma al recubrir (o hacer rodar) un material activo en el esqueleto similar a una malla del alambre de aleación: el material en la placa del electrodo positivo es dióxido de plomo (PbO2), y la placa del electrodo negativo. La sustancia que contiene es plomo terciopelo ( Pb). Cada una de las placas positivas y negativas se intercala con un material de microfibra porosa (también rellenado con material de gel de sílice), en el que se adsorbe un electrolito de ácido sulfúrico (H2SO4), y se reacciona electroquímicamente el material de fibra (o material de gel de sílice). El proceso de transporte en fase líquida y el transporte en fase gaseosa en el proceso, que se ensambla estrechamente con los grupos de placas positivo y negativo para formar una celda de batería de 2V. Dado que las baterías de plomo-ácido inevitablemente generan hidrógeno y oxígeno durante la carga, generan presión en las células cuando son demasiado y demasiado tarde para formar y formar agua. Para garantizar el funcionamiento normal y seguro de la batería, cada celda tiene su propia válvula de desbordamiento, lo que permite que el gas se escape automáticamente cuando la presión es excesiva. En comparación con la batería de líquido rico llena con el cuerpo del electrolito en el tanque de la batería, la batería de plomo-ácido sellada regulada por válvula contiene solo una pequeña cantidad de electrolito en el interior, que es una batería de líquido pobre. Sin embargo, debido a la cierta redundancia del electrolito involucrado y al uso razonable de la presión de la válvula de rebose, la pérdida de agua causada por el escape del gas es extremadamente pequeña, por lo que el electrolito de la batería controlada por la válvula está básicamente en la vida útil. proceso. No es necesario reponer, por lo que las baterías de plomo-ácido selladas reguladas por válvula también se han convertido en baterías sin mantenimiento.
¿Cuánto es el voltaje de la batería normal?
A menudo se dice que este voltaje de la batería es de 12V. La 12v mencionada aquí se refiere al parámetro más básico de la batería: el potencial nominal (unidad v). Una batería de plomo-ácido tiene un potencial nominal de 2v, y el potencial nominal de seis baterías de una sola cuerda es de 12v. La fuente de alimentación utilizada en los vehículos eléctricos está compuesta generalmente por 2 a 5 baterías de 12v conectadas en serie para formar paquetes de baterías de 24v, 36v, 48v, 60v. Aquí, se determinan los valores teóricos determinados por las características de los materiales activos utilizados en las baterías. De hecho, hay diferencias en el voltaje y el potencial nominal de la batería en diferentes condiciones. Por ejemplo, una batería de plomo-ácido normal con un potencial nominal de 12v se encuentra al final del proceso de carga, la polarización de la carga alcanza un valor máximo, y el voltaje puede alcanzar 14.4v o más; Al final de la descarga, la polarización de la descarga alcanza un valor máximo. El voltaje puede ser tan bajo como 9v. Después de que la carga o descarga se detiene y se deja durante unas pocas horas, la tensión de polarización (plan de concentración) desaparece por completo. El potencial de esta batería de 12v puede estar entre 13.8v (después del llenado) y 11v (después de la descarga). Es causado por un cambio en el estado del material activo dentro de la batería.
¿Cuál es el significado de la capacidad de la batería (Ah)?
La capacidad nominal de la batería, c, es el producto de la corriente de descarga (A) y el tiempo de descarga (h). Dado que el Ah obtenido al usar diferentes parámetros de descarga para la misma batería es diferente, para facilitar la descripción, medición y comparación de la capacidad de la batería, se deben establecer condiciones uniformes de antemano. En la práctica, la capacidad de la batería se define como la cantidad de electricidad dada por la corriente establecida para descargar la batería al voltaje establecido. También se puede decir que la capacidad de la batería es el producto del tiempo transcurrido entre la descarga de la batería y el voltaje establecido con la corriente establecida y la corriente. Para establecer condiciones uniformes, en primer lugar, de acuerdo con la diferencia en las características de construcción de la batería y el uso, se establecen varias tasas de tiempo de descarga. Los más comunes son 20 horas y 10 horas, y la batería del vehículo eléctrico es de 2 horas. Está escrito como C20. C10 y C2, donde C representa la capacidad de la batería, seguido de un número que indica el número de horas que la batería se descarga a un voltaje establecido con una intensidad de cierta intensidad. Por lo tanto, la corriente de descarga nominal se obtiene dividiendo el número de horas por la capacidad. Es decir, las baterías con la misma capacidad y diferentes velocidades de descarga tienen una corriente de descarga nominal muy diferente. Por ejemplo, una bicicleta eléctrica tiene una capacidad de batería de 10 Ah y una tasa de descarga de 2 horas. Se escribe como 10 Ah2, y su corriente de descarga nominal es 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A; y una batería para arrancar un auto tiene una capacidad de 54 Ah. La tasa de descarga es de 20 horas, escrita como 54Ah20, su corriente de descarga nominal es de solo 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A! En otras palabras, si las dos baterías se descargan con 5A y 2.7A respectivamente, debería durar 2 horas y 20 horas para caer al voltaje establecido. El voltaje de ajuste mencionado anteriormente se refiere al voltaje de terminación (unidad V). El voltaje de terminación se puede entender simplemente como: el voltaje de la batería cae durante la descarga a un valor mínimo que no causa daños. El valor del voltaje de terminación no es fijo. Disminuye a medida que aumenta la corriente de descarga. Cuanto mayor sea la corriente de descarga de la misma batería, menor será el voltaje de terminación y viceversa. Es decir, cuando se descarga la corriente grande, se permite que el voltaje de la batería descienda a un valor más bajo, y no es posible una descarga de corriente pequeña, de lo contrario se puede causar daño. La intensidad de corriente de la batería durante el funcionamiento también se expresa a menudo en términos de ampliación, escrito como NCh. N es un múltiplo, C es el número de horas de capacidad y h es el número de horas especificado por la velocidad de descarga. Aquí, el valor de h solo se usa como un recordatorio de que la batería correspondiente pertenece a esta tasa de tiempo de descarga, por lo que la batería que describe específicamente una cierta tasa de tiempo es que la ampliación se escribe a menudo en forma de NC sin escribir el estándar . Multiplicar el N múltiple por la capacidad C es igual a la corriente A. Por ejemplo, 20Ah usa una tasa de descarga de 0.5c, 0.5 × 20 = 10A. Para otro ejemplo de ángulo: la capacidad de la batería de arranque de un automóvil 54Ah, la corriente de salida medida es de 5.4 A, luego su tasa de descarga N es 5.4 / 54 = 0.1C.
Cómo funcionan las baterías de plomo-ácido
1. Generación de fuerza electromotriz de la batería de plomo.
Después de cargar la batería de plomo-ácido, el electrodo positivo dióxido de plomo (PB02), la acción de las moléculas de agua en la solución de ácido sulfúrico, una pequeña cantidad de dióxido de plomo y agua para formar una sustancia inestable disociable - hidróxido de plomo (Pb (OH ) 4) El ion hidróxido está en la solución, y el ion plomo (Pb4) permanece en la placa del electrodo positivo, por lo que los electrones están ausentes en la placa del electrodo positivo. Después de cargar la batería de plomo-ácido, la placa del electrodo negativo es plomo (Pb) y el ácido sulfúrico en el electrolito (H2S04). La reacción se convierte en iones de plomo (Pb2), y los iones de plomo se transfieren al electrolito, dejando Dos electrones (2e) quedan en la placa negativa. El material del curso, cuando el circuito externo no está conectado (circuito abierto de la batería), debido a la acción química, no hay un electrón en la placa del motor, y la placa negativa tiene más electrones, y se genera una cierta diferencia de potencial entre las dos placas. Esta es la fuerza electromotriz de la batería.
2. Reacción electroquímica de la batería de plomo durante la descarga.
La batería de plomo-ácido se coloca en el televisor y la diferencia de potencial de la batería actúa en el cátodo. Los electrones en la placa negativa entran en la placa positiva a través de la carga para formar una corriente. Al mismo tiempo, se forma una reacción química dentro de la batería. Después de que se emiten dos electrones desde cada átomo de plomo en la placa de electrodo negativo, los iones de plomo generados (Pb2) reaccionan con el ion sulfato (S04-2) en el electrolito para formar sulfato de plomo insoluble (PbS04) en la placa del electrodo. Los iones de oxígeno (0-2) hidrolizados por la placa del electrodo positivo reaccionan con los iones de hidrógeno (H) en la solución electrolítica para formar una sustancia estable de agua. Bajo la acción del campo eléctrico del ion sulfato y el ion de hidrógeno que existe en el electrolito, los electrodos positivo y negativo de la batería se mueven respectivamente para formar una corriente dentro de la batería, y se forma todo el circuito, y la batería es Continuamente descargado hacia el exterior. La concentración de H2S04 disminuye continuamente durante la descarga, el sulfato de plomo (PbS04) en los electrodos positivo y negativo aumenta, la resistencia interna de la batería aumenta (el sulfato de plomo no conduce electricidad), la concentración de electrolito disminuye y la fuerza electromotriz de la batería disminuye
3. Reacción electroquímica del proceso de carga de la batería de plomo-ácido
Durante la carga, la fuente de alimentación externa (polo de carga o rectificador) debe conectarse externamente para restaurar el material generado por las placas positiva y negativa después de la descarga al material activo original, y convertir la energía eléctrica externa en energía química para su almacenamiento. En la placa del electrodo positivo, el sulfato de plomo se disocia en iones de plomo divalentes (Pb2) e iones negativos de sulfato (SO4-2) bajo la acción de la corriente externa. Debido a que la fuente de alimentación externa extrae electrones del electrodo positivo, la segunda de las placas de electrodo positivo está coloreada. El ión de plomo valencia Pb2 libera continuamente dos electrones que se agregan, se convierten en iones de plomo tetravalentes (Pb4) y continúa reaccionando con el agua, produciendo eventualmente dióxido de plomo (PbO2) en la placa del electrodo positivo. En la placa del electrodo negativo, el sulfato de plomo se disocia en iones de plomo divalentes (Pb2) e iones negativos de sulfato (SO4-2) bajo la acción de la corriente externa. Como el electrodo negativo obtiene electrones continuamente de la fuente de energía externa, el electrodo libre cerca de la placa del electrodo negativo. El ion de plomo de valencia (Pb2) se neutraliza al conductor (Pb) y se adhiere a la placa del electrodo negativo como cable de terciopelo. En el electrolito, el electrodo positivo genera continuamente iones de hidrógeno libres (H) e iones sulfato (SO4-2), y el electrodo negativo genera continuamente iones sulfato (SO4-2). Bajo la acción del campo eléctrico, los iones de hidrógeno se mueven al electrodo negativo y se genera sulfato. Los iones se mueven hacia el electrodo positivo para formar una corriente. Al final de la carga, bajo la acción de la corriente externa, se producirá una reacción electrolítica del agua en la solución.
4. Cambio de electrolito después de cargar y descargar la batería de plomo-ácido
De lo anterior se puede ver que cuando la batería de plomo-ácido se descarga, el ácido sulfúrico en el electrolito se reduce continuamente, el agua aumenta gradualmente y la gravedad específica de la solución disminuye. De lo anterior se puede ver que cuando la batería de plomo-ácido está cargada, el ácido sulfúrico en el electrolito aumenta continuamente, el agua disminuye gradualmente y la gravedad específica de la solución aumenta. En el trabajo real, la carga de la batería de plomo-ácido puede juzgarse de acuerdo con el cambio de la gravedad específica del electrolito. Uso y mantenimiento de baterías de plomo-ácido sin mantenimiento En los últimos años, con la profundización de la transformación de dos sistemas de energía de la red, las fuentes de alimentación de conmutación de alta frecuencia y las baterías de plomo-ácido sin mantenimiento fabricadas utilizando la tecnología de fuente de alimentación de conmutación han sido ampliamente utilizado Sin embargo, debido a la experiencia operativa insuficiente, el mantenimiento de la fuente de alimentación de CC, especialmente la batería, no está en su lugar, por lo que la fiabilidad de la fuente de alimentación de CC no se puede garantizar efectivamente.
Significado de la batería libre de mantenimiento
La principal ventaja de la batería de plomo-ácido regulada por válvula es que el oxígeno generado en la placa del electrodo positivo durante la carga se reduce a agua en la placa del electrodo negativo por reacción de recombinación, y no es necesario agregar agua para el mantenimiento durante el período especificado. vida de carga flotante. Mantenga las baterías de plomo-ácido. Se puede observar que la operación sin mantenimiento solo se compara con la batería normal, y el proyecto de agregar agua pura o agua destilada para ajustar el nivel de líquido del electrolito se omite durante la operación y no es necesario eliminar todos los trabajos de mantenimiento .