ساختار پایه و مبانی باتری اسید سرب

در دو سال گذشته، با وجود اینکه باتری‌های لیتیومی در بازار بسیار محبوب هستند، در بخش سه چرخه برقی، برای مدت طولانی، بدون شک باتری سرب اسید برتری خود را در رقابت بازار حفظ خواهد کرد.

به عبارت دیگر، باتری های سرب اسیدی ریشه سه چرخه های الکتریکی هستند. به عنوان یکی از آشنایان صنعت سه چرخه برقی، امروز قصد دارم اطلاعات بیشتری در مورد ساختار باتری سرب اسید و اصول اولیه به شما بگویم.

باتری های سرب اسیدی از قطعات مهمی مانند صفحات مثبت و منفی، جداکننده ها، ظروف پلاستیکی، قطب ها وسوپاپ های اطمینان. ولتاژ نامی هر سلول 2 ولت است، بنابراین یک باتری سرب اسید پنوماتیک 6 ولت یا 12 ولت معمولاً از 3 یا 6 سلول در بسته تشکیل شده است. مجموعه‌ای از سلول‌های مستقل در بسته‌هایی مونتاژ می‌شوند تا یک باتری رقیب برای کار به عنوان نیروی خودرو تشکیل دهند.

در اینجا نگاهی خاص به اجزای یک باتری سرب اسیدی داریم.

1. گروه صفحه باتری

گروه صفحه باتری بخش اصلی باتری است زیرا نقش آن دریافت انرژی الکتریکی شارژ شده و آزاد کردن انرژی الکتریکی بیرونی است که به دو نوع صفحه مثبت و منفی تقسیم می شود. صفحه از شبکه و مواد فعال تشکیل شده است. صفحه نازک ظرفیت ویژه بالاتری دارد (ظرفیت ارائه شده توسط اندازه صفحه) و عملکرد را برای شروع بهبود می بخشد. فرآیند شارژ و دشارژ باتری با واکنش الکتروشیمیایی بین مواد فعال روی صفحات و الکترولیت به دست می آید.

نقش شبکه قرار دادن مواد فعالی است که به هم چسبانده می شوند تا صفحه را تشکیل دهند و مواد شبکه عمدتاً آلیاژ سرب-آنتیموان است که حاوی 5 تا 7 درصد سرب است. با افزودن سرب به کمربند، می‌توانیم عملکرد ریخته‌گری و استحکام مکانیکی را بهبود بخشیم، اما باعث تسریع بارش هیدروژن و در نتیجه تخلیه خودکار می‌شود که در نهایت منجر به مصرف سریع الکترولیت و عمر کوتاه باتری می‌شود.

ماده فعال جزء اصلی در واکنش الکتروشیمیایی است. هنگامی که فرآیند تشکیل کامل شد (فرایند تبدیل مواد فعال در صفحات مثبت و منفی را فرآیند تشکیل می نامند)، دی اکسید سرب متخلخل (PbO2) مواد فعال در سطح صفحه مثبت عمدتا به رنگ قهوه ای مایل به قرمز و اسفنجی در می آیند. سرب خالص (Ph) رنگ خاکستری مایل به برنزی خواهد داشت.

صفحات مثبت و منفی را هر دو در الکترولیت غوطه ور کنید، می توانید نیروی الکتروموتور 2 ولت (emf) دریافت کنید و برای افزایش ظرفیت باتری، اغلب صفحات مثبت و منفی بیشتری را در ظرف باتری قرار می دهیم تا یک سلول با ظرفیت بالا جمع شود. . به دلیل خواص مکانیکی ضعیف صفحه مثبت، زمانی که باتری در حال فعال شدن است، تفاوت هایی بین دو طرف صفحه وجود خواهد داشت. ناهماهنگی باعث تغییر شکل قوس مانند یا ریزش مواد فعال می شود. به همین دلیل است که ما همیشه یک صفحه منفی اضافی را در داخل سلول قرار می دهیم تا تخلیه الکتریکی را متعادل کند.

2. جداکننده باتری

نقشجدا کننده باتریجدا کردن صفحات مثبت و منفی غوطه ور در محلول اسید سولفوریک است. برای کاهش حجم باتری، صفحات مثبت و منفی باید از نزدیک در کنار هم قرار گیرند. علاوه بر این باید اطمینان حاصل کنیم که صفحات مثبت و منفی توسط لایه های عایق که معمولاً از لاستیک، پلاستیک، شیشه، فیبر و سایر مواد عایق ساخته شده اند، جدا شوند.

به جز ایفای نقش عایق بین صفحات مثبت و منفی، کمک می کند تا یون های مثبت و منفی در الکترولیت به آرامی عبور کنند، سرعت ریزش مواد فعال صفحات مثبت و منفی را کاهش داده و از لرزش صفحات مثبت جلوگیری می کند. خسارت بنابراین لازم است که جداکننده استانداردهای زیر را داشته باشد: پوشش 60% سوراخ هوا، دهانه کوچک، ویژگی های مقاوم در برابر اسید، حاوی مواد غیر خطرناک، محکم، دارای مقاومت کم در الکترولیت با مشخصه پایداری شیمیایی و غیره. در هنگام مونتاژ باتری، شیارها باید عمود بر ته ظرف باتری باشند زیرا واکنش شیمیایی صفحه مثبت در طول فرآیند شارژ و دشارژ شدید می شود. شیارها الکترولیت را قادر می سازند تا به آرامی بالا و پایین جریان یابد و به حباب های هوا اجازه می دهد تا به سمت بالا یا پایین گردش کنند و قسمت ریزش مواد فعال را ذخیره کنند.

در سال‌های اخیر، برخی از تولیدکنندگان برخی جداکننده‌های پاکت‌شکل را برای پوشاندن صفحه مثبت تولید کرده‌اند که می‌تواند به طور موثری از ریزش مواد فعال جلوگیری کند.

3. الکترولیت

الکترولیت می تواند یونیزاسیون مواد فعال صفحات را برای ایجاد واکنش الکتروشیمیایی تحریک کند. الکترولیت از اسید سولفوریک مخصوص باتری و آب مقطر به نسبت معینی تشکیل شده است. الکترولیت باتری سرب اسیدی خودرو، اسید سولفوریک رقیق با چگالی (0.010±1.280) گرم بر سانتی‌متر مکعب (25 درجه سانتیگراد) است.

چگالی الکترولیت تأثیر زیادی بر عملکرد و عمر باتری دارد. برای افزایش ظرفیت باتری و کاهش نقطه انجماد الکترولیت، باید چگالی الکترولیت را افزایش داد. با این حال، چگالی بالاتر منجر به افزایش ویسکوزیته می شود که ظرفیت باتری را کاهش می دهد. علاوه بر این، لازم است مقدار چگالی الکترولیت در شرایط مختلف آب و هوایی مشخص شود.

به طور کلی، به ازای هر 1 درجه تغییر دما، چگالی 0.0007 گرم بر سانتی‌متر مربع تغییر می‌کند. هنگامی که دمای الکترولیت افزایش می یابد، چگالی کاهش می یابد. هنگامی که دما کاهش می یابد، چگالی افزایش می یابد. بنابراین، دما پیش نیازی برای تعیین مقدار چگالی الکترولیت است. کشورهای جهان دمای استاندارد الکترولیت را تعیین کرده اند و در این صورت کشور ما 15 درجه سانتیگراد، ژاپن 20 درجه سانتیگراد، اروپا و آمریکا به ترتیب 25 درجه و 30 درجه سانتیگراد هستند.

4. ظرف باتری

ظرف باتریبرای محتوی الکترولیت و صفحات استفاده می شود، بنابراین شکل آن معمولا مکعبی بلند است که به 3 یا 6 فروغ تک سلولی جدا می شود. در لبه بالای فرورفته‌های سلول، الگوی شیار مخصوصی برای اتصال ظرف با روکش و در پایین ظرف چند نوار محدب برای حمایت از گروه صفحه تعبیه شده است.

لاستیک و پلاستیک پلی پروپیلن دو ماده اصلی برای تولید ظروف باتری هستند. ظرف لاستیکی با ضد اسید، مقاوم در برابر حرارت، ضد سرما، ضد لرزش، عایق و استحکام مکانیکی خوب قابل توجه و مزایای دیگر مشخص می شود، اما دیواره ظرف ضخیم تر است، به طور کلی 10 میلی متر. ظرف پلاستیکی پلی پروپیلن نه تنها مقاوم در برابر اسید، مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر لرزش است، بلکه همچنین دارای استحکام بالا، چقرمگی بالا، با کیفیت بالا، کوچکتر، نازک تر، به طور کلی 3.5 میلی متر است. علاوه بر این، شکل و ظاهر ظریف، شفاف، برای آب بندی و تولید آسان است، بنابراین ظروف ساخته شده از پلی پروپیلن پلاستیکی در سال های اخیر مد شده اند.

درپوش های ورودی اسید باتری های تک سلولی معمولاً با دهانه ای برای بیرون راندن هیدروژن و اکسیژن تولید شده توسط الکترولیز آب در طول فرآیند شارژ باتری طراحی می شوند تا مبادا گاز جمع شود و فشار داخلی آن بالا برود و منجر به ترک خوردن ظرف یا حتی انفجار شود. علاوه بر این، می‌توانیم فیلتر اکسیژن را در اطراف دهانه نصب کنیم تا از خروج بخار آب جلوگیری کنیم و از هدررفت آب بکاهیم.

5. شیر ایمنی (برای هواگیری)

شیر ایمنی یکی از اجزای کلیدی باتری تنظیم‌شده با شیر است، زیرا کیفیت شیر ​​اطمینان مستقیماً بر عمر مفید، یکنواختی و ایمنی باتری تأثیر می‌گذارد. با توجه به استانداردهای مربوطه و استفاده از باتری های تنظیم شده سوپاپ، شیر اطمینان باید دارای شرایط فنی زیر باشد:

(1) شیر را یک طرفه روشن کنید.

（2） آب بندی یک طرفه: برای جلوگیری از نفوذ هوا به داخل باتری.

(3) اختلاف فشار باز و بسته شدن دریچه های ایمنی همان گروه از باتری ها نباید از 20 درصد مقدار متوسط ​​تجاوز کند.

（4）عمر باتری باید حداقل 15 سال طول بکشد.

（5）عملکرد فیلتر: برای جلوگیری از خروج اسید یا غبار اسیدی از شیر اطمینان.

（6）ضد انفجار: وقتی قسمت بیرونی باتری در معرض شعله باز قرار می گیرد، فضای داخلی باتری باید ضد انفجار باشد.

(7) مقاوم در برابر لرزش: در حین حمل و نقل و استفاده، شیر ایمنی در اثر لرزش و باز و بسته شدن مکرر شل نمی شود.

(8) مقاوم در برابر اسید

(9) مقاوم در برابر درجه حرارت بالا و پایین

6. دیگران

علاوه بر اجزای اصلی ذکر شده در بالا، کانکتور سیم ترمینال، کانکتور بین سلولی و سایر لوازم جانبی وجود دارد.

دستگاه تخلیه باتری تک کاره فقط برای فرآیند تخلیه است و قابل شارژ نیست، بنابراین باتری باید از قبل شارژ شود، سپس تخلیه شود تا هزینه شارژ و آزمایش تخلیه نسبتاً ارزان تر باشد.

دستگاه شارژ و دشارژدستگاه AIO راحت و مفید است!