باتری سرب اسیدی چگونه کار میکند؟

به این پست رای دهید

اطلاعاتی در مورد تفاوت در خانواده های باتری اسید سرب و بیان معایب  و مزایا آنها.


در سال ۱۸۵۹ توسط پزشک فرانسوی گاستون پلانت اختراع شده، سرب اسید اولین باتری قابل شارژ برای استفاده تجاری بود. با وجود سن آن، از مواد شیمیایی سرب همچنان بصورت گسترده  استفاده  می شود  و امروز دلایل خوبی برای محبوبیت خود دارد. اسید سرب باکیفیت هزینه ارزان به ازای  تولید هر وات است.  و این باعث می شود باتری مقرون به صرفه برای خودرو، ماشین گلف، لیفتراک، دریایی و برق اضطراری (یو پی اس) تهیه شود.
ساختار شبکه  باتری های اسید سرب از آلیاژ سرب ساخته شده است . سرب خالص بیش از حد نرم است و به خودی خود را کار نمی کند، بنابراین مقادیر کمی از دیگر فلزات  برای به دست آوردن مقاومت مکانیکی و بهبود خواص الکتریکی اضافه می شوند .رایج ترین مواد افزودنی آنتیموان، کلسیم، قلع و سلنیوم است. این باتری ها اغلب به عنوان "سرب آنتیموان" و "leadcalcium." شناخته شده اند.
اضافه کردن آنتیموان، قلع را بهبود می بخشد . کلسیم را کاهش می دهد ، اما صفحه سرب کلسیم مثبت این اثر جانبی در حال رشد را به علت اکسیداسیون شبکه وقتی که بیش از عنوان شده است. باتری های اسید سرب مدرن نیز استفاده از عوامل دوپینگ مانند سلنیوم، کادمیوم، قلع و آرسنیک به کاهش آنتیموان و کلسیم است.
سرب اسید سنگین است و کمتر با دوام تر از سیستم های نیکل و بر اساس لیتیوم است که عمیق حدودا. تخلیه کامل باعث می شود فشار و هر چرخه تخلیه / بار برای همیشه محروم می سازد باتری مقدار کمی از ظرفیت. این از دست دادن کوچک است در حالی که باتری در شرایط عملیاتی خوب است، اما افزایش محو شدن پس از آن که عملکرد قطره به نیمی از ظرفیت اسمی. این ویژگی سایش پایین شامل همه باتری در درجات مختلف.
بسته به عمق تخلیه، اسید سرب برای برنامه های کاربردی فراهم می کند چرخه عمیق ۲۰۰ تا ۳۰۰ چرخه تخلیه / بار. دلایل اصلی برای چرخه عمر نسبتا کوتاه خود هستند خوردگی شبکه بر روی الکترود مثبت، تخلیه مواد فعال و گسترش صفحات مثبت. این پدیده پیری است که در دماهای عملیاتی بالا شتاب و زمانی که رسم جریان تخلیه بالا.
شارژ سرب باتری های اسید ساده است، اما محدودیت ولتاژ صحیح باید رعایت شود. انتخاب یک حد ولتاژ پایین پناهگاه باتری، اما این تولید عملکرد ضعیف و باعث تجمع sulfation در صفحه منفی است. حد ولتاژ بالا باعث بهبود عملکرد ولی فرم های خوردگی شبکه بر روی صفحه مثبت است. در حالی که sulfation می تواند معکوس شود اگر در زمان سرویس، خوردگی دائمی است.
سرب اسید خودش را به سرعت شارژ و با بسیاری از انواع، یک شارژ کامل ۱۴-۱۶ ساعت طول می کشد قرض دادن نیست. باتری همیشه باید در کامل دولت از اتهام ذخیره می شود. پایین شارژ فوق باعث می sulfation، یک بیماری است که محروم می سازد باتری از عملکرد. اضافه کردن کربن در الکترود منفی این مشکل را کاهش می دهد اما این انرژی خاص کاهش می دهد.
اسید سرب است که طول عمر متوسط است، اما موضوع را به حافظه به عنوان سیستم های مبتنی بر نیکل هستند، و احتباس شارژ باتری های قابل شارژ در میان بهترین است. در حالی که NiCd به حدود ۴۰ درصد از انرژی ذخیره شده خود را در سه ماه از دست می دهد، سرب اسید خود تخلیه همان مقدار در یک سال. باتری های اسید سرب خوبی کار می کند در دماهای سرد و هنگامی که در شرایط زیر صفر نسبت به یون لیتیوم است.

سیلد اسید

اولین مهر و موم شده، و یا تعمیر و نگهداری رایگان، اسید سرب در اواسط ۱۹۷۰s پدید آمده است. مهندسین استدلال کرد که اصطلاح "مهر و موم شده اسید سرب" اسم بی مسمی بود، زیرا هیچ سرب باتری های اسید می تواند کاملا مهر و موم شده. برای کنترل ضربه در هنگام شارژ استرس زا و تخلیه سریع، دریچه اضافه شده است که گازهای انتشار اگر فشار می سازد. به جای فرو صفحات در یک مایع، الکترولیت به یک جدا مرطوب آغشته، طراحی که شبیه سیستم نیکل و بر اساس لیتیوم. این را قادر می سازد عامل باتری در هر جهت فیزیکی بدون نشت.
باتری مهر و موم شده شامل الکترولیت کمتر از نوع آب گرفتگی، از این رو از واژه "اسید، گرسنگی." شاید قابل توجه ترین مزیت های اسید سرب مهر و موم شده توانایی ترکیب هیدروژن و اکسیژن برای است ایجاد آب و جلوگیری از در طی دوچرخه سواری خشک شود. نوترکیبی در فشار متوسط ۰٫۱۴ بار (۲psi) رخ می دهد. دریچه عمل می کند به عنوان یک ایمنی دریچه اگر تجمع گاز افزایش می یابد. تخلیه مکرر باید به عنوان این اجتناب خواهد به خشک کردن منجر شود. 

چند نوع از اسید سرب مهر و موم شده ظاهر شده است و شایع ترین ژل ، همچنین به عنوان شناخته شده سوپاپ تنظیم اسید سرب (VRLA)، و حصیر شیشه ای جاذب (AGM) . سلول ژل حاوی ژل سیلیکا نوع که به حالت تعلیق در الکترولیت در یک رب. بسته های کوچکتر با ظرفیت تا ۳۰Ah اغلب به نام SLA (اسید سرب مهر و موم شده). بسته بندی شده در یک ظرف پلاستیکی، این باتری برای یو پی اس کوچک، برق اضطراری و صندلی چرخ دار صندلی استفاده می شود. دلیل قیمت پایین، خدمات قابل اعتماد و نگهداری کم، SLA انتخاب ارجح برای مراقبت های بهداشتی در بیمارستان ها و خانه های بازنشستگی باقی مانده است. VRLA بزرگتر است به عنوان پشتیبان قدرت برج تکرار سلولی، هاب اینترنت، بانک ها، بیمارستان ها، فرودگاه و بیشتر استفاده می شود. AGM  تعلیق الکترولیت در یک حصیر شیشه ای ویژه طراحی شده است. این ارائه می دهد چندین مزیت برای رهبری سیستم های اسید، از جمله شارژ سریع تر و فوری جریان های بار بالا در تقاضا. AGM بهترین کار به عنوان یک باتری یو پی اس اواسط محدوده با ظرفیت ۳۰ تا ۱۰۰Ah و کمتر برای سیستم های بزرگ، مانند UPS مناسب است. معمولی استفاده می کند از باتری های موتور سیکلت هستند، شروع به توقف عملکرد برای اتومبیل میکرو هیبرید، و همچنین دریایی و RV که نیاز به برخی از دوچرخه سواری. با دوچرخه سواری و سن، ظرفیت AGM محو به تدریج؛ ژل، از سوی دیگر، دارای یک گنبد به شکل منحنی عملکرد و در محدوده عملکرد بالا دیگر باقی می ماند اما سپس ناگهان قطره به سمت پایان زندگی است. AGM گران تر از آب گرفتگی است، اما ارزان تر از ژل است. (ژل می شود خیلی گران برای شروع / توقف استفاده در اتومبیل.) بر خلاف آب گرفتگی، باتری های اسید سرب مهر و موم شده با بیش از حد ولتاژ بالقوه کم به منع باتری از رسیدن به پتانسیل تولید کننده گاز خود را در هنگام شارژ طراحی شده است. شارژ اضافی باعث کشتار با گاز، تخلیه و کاهش آب پس از آن و خشک کردن. در نتیجه، ژل، و در بخش همچنین AGM، نمی تواند به پتانسیل کامل خود شارژ و حد ولتاژ شارژ باید کمتر از یک آب گرفتگی تنظیم شود. این نیز به اتهام شناور بر شارژ کامل اعمال می شود. با توجه به شارژ، ژل و AGM هیچ جایگزینی مستقیم برای نوع آب گرفتگی هستند. اگر هیچ شارژر تعیین شده برای AGM با تنظیمات ولتاژ پایین تر در دسترس است، پس از ۲۴ ساعت شارژ شارژر را جدا. این مانع از کشتار با گاز به دلیل ولتاژ شناور است که بیش از حد بالا.  درجه حرارت مطلوب برای یک باتری VRLA 25 ° C (77 ° F) است. هر ۸ ° C (15 ° F) بالاتر از این آستانه درجه حرارت افزایش می کاهش عمر باتری در نیم. باتری های اسید سرب در یک ۵ ساعت (۰٫۲C) امتیاز و ۲۰ ساعته (۰٫۰۵C) نرخ تخلیه. باتری بهترین عملکرد را به آرامی تخلیه. قرائت ظرفیت قابل ملاحظه در ترشحات کندتر از در بالاتراسید سرب می توانید، با این حال، ارائه جریان پالس بالا از چند C اگر تنها برای چند ثانیه انجام می شود. این باعث می شود اسید سرب همچنین به عنوان یک نویسنده باتری، همچنین به عنوان استارتر نور احتراق (SLI) شناخته شده مناسب است. . محتوای سرب بالا و اسید سولفوریک اسید سرب برای محیط زیست مضر خودرو (استارت و یا SLI)، نیروی محرکه (کشش و یا چرخه عمیق) و ثابت (یو پی اس): سرب باتری های اسید معمولا به سه کاربردهای است.

شروع کننده و چرخه عمیق باتری

باتری استارتر طراحی شده است به خم یک موتور با یک بار با قدرت بالا در حال حاضر به مدت یک ثانیه یا. برای اندازه آن، باتری قادر به ارائه بالا است اما نمی توان آن را در اعماق حدودا. باتری شروع با آه و یا RS (ظرفیت ذخیره) امتیاز به نشان می دهد توانایی ذخیره ی انرژی، و همچنین CCA (آمپر استارت سرد) به معنی جریان یک باتری می تواند در دمای سرد ارائه کرده است. SAE J537 مشخص ۳۰ ثانیه از تخلیه در -۱۸ ° C (0 ° F) در آمپر CCA امتیاز بدون انداختن ولتاژ باتری زیر ۷٫۲ ولت است. RC نشان دهنده زمان اجرا در دقیقه در یک تخلیه مداوم ۲۵٫ (SAE مخفف انجمن مهندسین خودرو.) 

باتری شروع یک مقاومت داخلی بسیار پایین است که با اضافه کردن صفحات اضافی برای به دست حداکثر سطح (شکل ۱). صفحات نازک و سرب در یک فرم اسفنج مانند است که به ظاهر از فوم خوب عملی، سطح بیشتر است. ضخامت ورق، که برای یک باتری چرخه عمیق مهم است اهمیت کمتری دارد چرا که تخلیه کوتاه است و باتری است که در حالی که رانندگی شارژ؛ تاکید بر قدرت و نه از ظرفیت است.

 

باتری سرب اسیدی-battery

شکل ۱: باتری ها

باتری استارتر است بسیاری از صفحات نازک به صورت موازی برای دستیابی به مقاومت کم با سطح بالا است. باتری استارتر کند دوچرخه سواری عمیق اجازه نمی دهد. 

با کسب اجازه از Cadex

باتری چرخه عمیق

باتری چرخه عمیق ساخته شده است برای ارائه قدرت مداوم برای صندلی چرخ دار صندلی، ماشین گلف، لیفتراک و بیشتر. این باتری برای حداکثر ظرفیت و تعداد چرخه منطقی بالا ساخته شده است. این است که با ساخت صفحات سرب به ضخامت (شکل ۲) به دست آورد. اگرچه باتری برای دوچرخه سواری طراحی شده است، تخلیه کامل هنوز هم استرس القاء و تعداد چرخه مربوط به تخلیه عمق (وزارت دفاع). باتری چرخه عمیق در آه یا دقیقه از زمان اجرا مشخص شده اند. ظرفیت معمولا به عنوان یک ۵ ساعت و ۲۰ ساعته تخلیه امتیاز.

چرخه باتری

شکل ۲: باتری چرخه عمیق

باتری چرخه عمیق است ورق های ضخیم برای توانایی های دوچرخه سواری بهبود یافته است. باتری چرخه عمیق به طور کلی اجازه می دهد تا در حدود ۳۰۰ چرخه. 

با کسب اجازه از Cadex

باتری استارتر می توانید با یک باتری چرخه عمیق و یا بالعکس نمی شود عوض میکنه. در حالی که یک ارشد مبتکر ممکن است وسوسه به نصب یک باتری استارتر به جای چرخه عمیق گران تر در صندلی چرخدار خود را به صرفه جویی در پول، باتری یو پی اس استارت نمی گذشته به دلیل صفحات اسفنج مانند نازک به سرعت با دوچرخه سواری عمیق مجدد حل می شود.

وجود دارد ترکیبی از باتری های / چرخه عمیق موجود برای کامیون ها، اتوبوس، امنیت عمومی و وسایل نقلیه نظامی، اما این واحد بزرگ و سنگین هستند. به عنوان یک راهنما ساده، سنگین تر از باتری است، بیشتر شود آن وجود دارد، و دیگر آن را آخرین. جدول ۳ زندگی معمولی از استارتر و چرخه عمیق باتری مقایسه که عمیق حدودا.

 

عمق  دشارژ

شروع کننده  باتری

چرخه عمیق  باتری

۱۰۰٪

۵۰٪

۳۰٪

۱۲-۱۵ چرخه

۱۰۰-۱۲۰ چرخه

۱۳۰-۱۵۰ چرخه

۱۵۰-۲۰۰ چرخه

۴۰۰-۵۰۰ چرخه

۱۰۰۰ و بیشتر چرخه

جدول ۳: عملکرد چرخه استارتر و چرخه عمیق باتری تخلیه شده از ۱۰۰٪ به تخلیه کامل. 50٪ نیم است و ۳۰ درصد ترشحات متوسط با ۷۰ درصد باقی مانده است.

سرب سمی است و محیط زیست می خواهم به جای باتری های اسید سرب با شیمی جایگزین. اروپا موفق به نگه داشتن NiCd به خارج از محصولات مصرفی و تلاش های مشابه هستند که با باتری یو پی اس استارتر ساخته شده است. انتخاب می NiMH و لیتیوم یون، اما قیمت بسیار بالا است و عملکرد در دمای پایین ضعیف است. با میزان بازیافت ۹۹ درصد از باتری های اسید سرب به شمار خطرات زیست محیطی کمی و به احتمال زیاد ادامه خواهد باتری از انتخاب.
جدول ۴ لیست مزایا و محدودیت های باتری های اسید سرب شایع در استفاده از امروز. جدول می کند شیمیایی اسید سرب جدید شامل نمی شود.

مزایای

ارزان و ساده برای ساخت؛ هزینه کم در هر وات ساعت

کم از خود ترشح؛ کمترین در میان باتری های قابل شارژ

قدرت مخصوص بالا، قادر به جریان تخلیه بالا

خوب عملکرد در دمای پایین و بالا

محدودیت ها

انرژی خاص پایین. ضعیف وزن به انرژی نسبت

شارژ کند؛ شارژ کامل اشباع ۱۴-۱۶ ساعت طول می کشد

باید در وضعیت شارژ برای جلوگیری از sulfation ذخیره شده

چرخه عمر محدود؛ تکرار عمیق دوچرخه سواری را کاهش می دهد عمر باتری

نسخه آب گرفتگی نیاز به آبیاری

محدودیت حمل و نقل به نوع آب گرفتگی

نمی سازگار با محیط زیست

جدول ۴: مزایا و محدودیت های باتری های اسید سرب . سیستم های خشک مزایای بیش از آب گرفتگی اما کمتر ناهموار اس