Estrutura básica e fundamentos da bateria de chumbo-ácido

Nos últimos dois anos, embora as baterias de lítio sejam muito populares no mercado, no sector dos triciclos eléctricos, há bastante tempo, não há dúvidas de que as baterias de chumbo-ácido manterão o seu domínio na concorrência de mercado.

Em outras palavras, as baterias de chumbo-ácido são a raiz dos triciclos elétricos. Como especialista na 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 peças importantes como placas positivas e negativas, separadores, recipientes plásticos, postes eválvulas de segurança. A tensão nominal de cada célula é de 2 V, portanto, uma bateria pneumática de chumbo-ácido de 6 V ou 12 V é geralmente composta de 3 ou 6 células em pacotes. Um conjunto de células independentes é montado em pacotes para formar uma bateria competitiva 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 por grade e material ativo. A placa fina possui maior capacidade específica (capacidade fornecida pelo tamanho da placa) e melhora o desempenho do starter. O processo de carga e descarga da bateria é realizado pela reação eletroquímica entre as substâncias ativas das 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 uma liga de chumbo-antimônio que contém 5% a 7% de chumbo. Ao adicionar chumbo à cinta, podemos melhorar o desempenho da fundição e a resistência mecânica, mas isso acelerará a precipitação do hidrogênio, resultando na descarga automática, o que acabará por levar 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 das 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, em sua maioria ficarão marrom-avermelhadas e o esponjoso o 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, muitas vezes 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 arqueada ou a eliminação 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.

Exceto desempenhar um papel isolante entre as placas positivas e negativas, ajuda a permitir que os íons positivos e negativos no eletrólito passem suavemente, retarda a liberação das substâncias ativas das placas positivas e negativas e evita a vibração das placas positivas. danos. Portanto, é necessário que o separador atenda aos seguintes padrões: 60% de cobertura do orifício de ar, pequena abertura, características de resistência 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. As ranhuras permitem que o eletrólito flua suavemente para cima e para baixo e permitem que as bolhas de ar circulem para cima ou para baixo e armazenem a parte derramada das substâncias ativas.

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

3. Eletrólito

O eletrólito pode estimular a 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 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 elevada 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°C, o Japão 20°C, a Europa e os Estados Unidos são 25°C e 30°C respectivamente.

4. Recipiente de bateria

Recipiente de bateriasão usados ​​​​para conter o eletrólito e as placas, portanto seu formato geralmente é longo e cúbico, separado em 3 ou 6 calhas unicelulares. Na borda superior das calhas das células há ranhuras especiais para conectar o recipiente à tampa e na parte inferior do recipiente há algumas tiras convexas para apoiar o grupo de placas.

Borracha e plástico polipropileno são os dois principais materiais para a produção de recipientes para baterias. O recipiente de borracha é 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 e à vibração, mas também de alta resistência, alta tenacidade, alta qualidade, menor, mais fino, geralmente 3,5 mm. Além disso, o formato e a aparência são elegantes, transparentes, fáceis de selar a quente e de produzir, por isso 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 faça sua pressão interna aumentar, resultando em rachaduras no recipiente ou até mesmo em uma explosão. Além disso, também podemos instalar o filtro de oxigênio ao redor da abertura para evitar a fuga de vapor d'água e reduzir 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 pertinentes e a utilização 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 for exposta a uma chama aberta.

（7）Resistente à vibração: durante o transporte e uso, a válvula de segurança não se solta devido à vibração e à 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, existem conectores de fio terminal, conectores entre células e outros acessórios.

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

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