Estrutura básica e fundamentos da bateria de chumbo-ácido

Nos últimos dois anos, embora as baterias de lítio sejam muito populares no mercado, no setor de triciclos elétricos, por um longo tempo, não há dúvida de que a bateria de chumbo-ácido manterá seu domínio na competição de mercado.

Em outras palavras, as baterias de chumbo-ácido são a raiz dos triciclos elétricos. Como membro da indústria de triciclos elétricos, hoje vou contar mais informações sobre a estrutura e os fundamentos da bateria de chumbo-ácido.

As baterias de chumbo-ácido são compostas por partes importantes, como placas positivas e negativas, separadores, recipientes de plástico, postes eválvulas de segurança. A tensão nominal de cada célula individual é de 2V, portanto, uma bateria pneumática de chumbo-ácido de 6V ou 12V geralmente é composta por 3 ou 6 células em pacotes. Um conjunto de células independentes são montadas em pacotes para formar uma bateria competente para funcionar como energia automotiva.

Aqui está uma visão específica dos componentes de uma bateria de chumbo-ácido.

1. Grupo de placas de bateria

O grupo de placas da bateria é a parte central da bateria porque sua função é receber a energia elétrica carregada e liberar a energia elétrica externa, que é dividida em dois tipos de placas positivas e negativas. A placa é composta de grade e material ativo. A placa fina tem maior capacidade específica (capacidade fornecida pelo tamanho da placa) e melhora o desempenho da partida. O processo de carga e descarga da bateria é obtido pela reação eletroquímica entre as substâncias ativas nas placas e o eletrólito.

O papel da grade é acomodar as substâncias ativas que são coladas para formar a placa, e o material da grade é principalmente liga de chumbo-antimônio que contém 5%-7% de chumbo. Ao adicionar chumbo à grade, podemos melhorar o desempenho da fundição e a resistência mecânica, mas acelerará a precipitação de hidrogênio, resultando em descarga automática, o que acabará levando ao rápido consumo de eletrólito e à curta vida útil da bateria.

A substância ativa é o principal componente da reação eletroquímica. Quando o processo de formação estiver completo (o processo de transformação de substâncias ativas nas placas positivas e negativas é chamado de processo de formação), o dióxido de chumbo poroso (PbO₂) as substâncias ativas na superfície da placa positiva ficarão marrom-avermelhadas e o esponjoso chumbo puro (Ph) terá cor bronze acinzentado.

Obtenha placas positivas e negativas imersas no eletrólito, você pode obter força eletromotriz de 2V (fem) e, para aumentar a capacidade da bateria, geralmente colocamos mais placas positivas e negativas no recipiente da bateria para montar uma célula de grande capacidade . Devido às fracas propriedades mecânicas da placa positiva, quando a bateria estiver sendo ativada, haverá algumas diferenças entre os dois lados das placas. A inconsistência causará a deformação em arco ou o derramamento das substâncias ativas. É por isso que sempre colocamos uma placa negativa extra dentro de uma célula para equilibrar a descarga elétrica.

2. Separador de Bateria

O papel doseparador de bateriaé separar as placas positivas e negativas imersas na solução de ácido sulfúrico. Para reduzir o volume da bateria, as placas positivas e negativas devem ser colocadas juntas. Além disso, devemos garantir que as placas positivas e negativas sejam separadas pelas camadas isolantes que geralmente são feitas de borracha, plástico, vidro, fibra e outros materiais isolantes.

Além de desempenhar um papel isolante entre as placas positivas e negativas, ajuda a permitir que os íons positivos e negativos no eletrólito passem suavemente, retarda o derramamento de substâncias ativas das placas positivas e negativas e evita que as placas positivas vibrem danos. Portanto, é necessário que o separador atenda a esses padrões: 60% de cobertura do respiradouro, pequena abertura, características resistentes a ácidos, contendo substâncias não perigosas, robusto, com baixa resistência em eletrólito com característica de estabilidade química, etc. as ranhuras devem ser perpendiculares ao fundo do recipiente da bateria durante a montagem da bateria porque a reação química da placa positiva fica violenta durante o processo de carga e descarga.

Nos últimos anos, alguns fabricantes também produziram alguns separadores em forma de envelope para cobrir a placa positiva, o que pode efetivamente impedir o derramamento das substâncias ativas.

3. Eletrólito

O eletrólito pode levar à ionização das substâncias ativas das placas para gerar a reação eletroquímica. O eletrólito é composto de ácido sulfúrico especializado em bateria e água destilada em certa proporção. O eletrólito geral da bateria de chumbo-ácido automotivo é ácido sulfúrico diluído com a densidade de (1,280±0,010) g/cm³ (25℃).

A densidade do eletrólito tem grande influência no desempenho e na vida útil da bateria. Para aumentar a capacidade da bateria e reduzir o ponto de congelamento do eletrólito, é necessário aumentar a densidade do eletrólito. No entanto, uma densidade mais alta levará a um aumento da viscosidade, o que reduzirá a capacidade da bateria. Além disso, é necessário especificar o valor da densidade do eletrólito sob diferentes condições climáticas.

Geralmente, para cada mudança de 1℃ na temperatura, a densidade muda em 0,0007g/cm³. Quando a temperatura do eletrólito aumenta, a densidade diminui; quando a temperatura diminui, a densidade aumenta. Portanto, a temperatura é um pré-requisito para determinar o valor da densidade do eletrólito. Países ao redor do mundo estipularam a temperatura padrão para o eletrólito e, nesse caso, nosso país é 15 ℃, Japão 20 ℃, Europa e Estados Unidos são 25 ℃ e 30 ℃, respectivamente.

4. Recipiente de bateria

Recipiente de bateriasão usados ​​para conter o eletrólito e as placas, então a forma dele é geralmente cúbica longa, separada em 3 ou 6 calhas unicelulares. Na borda superior das calhas da célula há um padrão de ranhura especial para conectar o recipiente com a tampa e na parte inferior do recipiente há algumas tiras convexas para suportar o grupo de placas.

Borracha e plástico de polipropileno são dois materiais principais para produzir recipientes de bateria. O recipiente de borracha é caracterizado com à prova de ácido, à prova de calor, à prova de frio, à prova de vibração, isolamento e considerável boa resistência mecânica e outras vantagens, mas a parede do recipiente é mais espessa, geralmente 10 mm; O recipiente de plástico de polipropileno não é apenas resistente a ácidos, resistente ao calor, resistente a vibrações, mas também de alta resistência, alta tenacidade, alta qualidade, menor, mais fino, geralmente 3,5 mm. Além disso, a forma e a aparência são elegantes, transparentes, fáceis de selar a quente e produzir, de modo que os recipientes feitos de plástico de polipropileno entraram em voga nos últimos anos.

As tampas de entrada de ácido da bateria de célula única são geralmente projetadas com uma abertura para expelir o hidrogênio e o oxigênio produzidos pela eletrólise da água durante o processo de carregamento da bateria, para que o gás não se acumule e aumente sua pressão interna, resultando em rachaduras no recipiente ou até mesmo em explosão. Além disso, também podemos instalar o filtro de oxigênio ao redor da abertura para evitar que o vapor d'água escape e reduza a perda de água.

5. Válvula de segurança (para ventilação)

A válvula de segurança é um componente chave da bateria regulada por válvula porque a qualidade da válvula de segurança afeta diretamente a vida útil, uniformidade e segurança da bateria. De acordo com as normas aplicáveis ​​e com o uso de baterias reguladas por válvula, a válvula de segurança deve atender às seguintes condições técnicas:

(1) Ligue a válvula unidirecionalmente.

(2) Vedação unidirecional: para evitar que o ar penetre no interior da bateria.

(3) A diferença entre as pressões de abertura e fechamento das válvulas de segurança do mesmo grupo de baterias não deve exceder 20% do valor médio.

(4) A vida útil da bateria deve durar pelo menos 15 anos.

(5) Função de filtragem: para evitar que o ácido ou névoa ácida escape pela válvula de segurança.

(6) À prova de explosão: o interior da bateria deve ser à prova de explosão quando a parte externa da bateria é exposta a uma chama aberta.

(7) Resistente à vibração: durante o transporte e uso, a válvula de segurança não se solta da vibração e da ação repetida de abertura e fechamento.

(8) Resistente a ácidos

(9) Resistente a altas e baixas temperaturas

6. Outros

Além dos principais componentes listados acima, há conector de fio terminal, conector intercélula e outros acessórios.

O dispositivo de descarga de bateria de função única é apenas para processo de descarga e não pode ser carregado, portanto, a bateria precisa ser carregada com antecedência e depois descarregada, para que o custo do teste de carga e descarga seja relativamente mais barato.

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