Estructura básica y fundamentos de la batería de plomo ácido

En los últimos dos años, aunque las baterías de litio son muy populares en el mercado, en el sector de los triciclos eléctricos, durante bastante tiempo, no hay duda de que las baterías de plomo-ácido mantendrán su dominio en la competencia del mercado.

En otras palabras, las baterías de plomo-ácido son la raíz de los triciclos eléctricos. Como experto en la industria de los triciclos eléctricos, hoy les brindaré más información sobre la estructura y los fundamentos de las baterías de plomo-ácido.

Las baterías de plomo-ácido se componen de partes importantes como placas positivas y negativas, separadores, recipientes de plástico, postes yválvulas de seguridad. El voltaje nominal de cada celda es de 2 V, por lo que una batería neumática de plomo-ácido de 6 V o 12 V generalmente se compone de 3 o 6 celdas en paquetes. Un conjunto de celdas independientes se ensamblan en paquetes para formar una batería competitiva que funcione como energía automotriz.

A continuación se ofrece un vistazo específico a los componentes de una batería de plomo-ácido.

1. Grupo de placas de batería

El grupo de placas de la batería es la parte central de la batería porque su función es recibir la energía eléctrica cargada y liberar la energía eléctrica saliente, que se divide en dos tipos de placas positivas y negativas. La placa está compuesta por rejilla y material activo. La placa delgada tiene una mayor capacidad específica (la capacidad proporcionada por el tamaño de la placa) y mejora el rendimiento para el arranque. El proceso de carga y descarga de la batería se logra mediante la reacción electroquímica entre las sustancias activas de las placas y el electrolito.

La función de la rejilla es acomodar las sustancias activas que se pegan para formar la placa, y el material de la rejilla es principalmente una aleación de plomo y antimonio que contiene entre un 5% y un 7% de plomo. Al agregar plomo a la rejilla, podemos mejorar el rendimiento de la fundición y la resistencia mecánica, pero acelerará la precipitación de hidrógeno, lo que provocará una descarga automática, lo que eventualmente conducirá a un rápido consumo de electrolito y una corta vida útil de la batería.

La sustancia activa es el componente principal de la reacción electroquímica. Cuando se completa el proceso de formación (el proceso de transformación de las sustancias activas en las placas positiva y negativa se llama proceso de formación), el dióxido de plomo poroso (PbO₂), las sustancias activas en la superficie de la placa positiva, se volverán de color marrón rojizo y la parte esponjosa. El plomo puro (Ph) tendrá un color bronce grisáceo.

Obtenga placas positivas y negativas sumergidas en el electrolito, puede obtener una fuerza electromotriz (fem) de 2 V y, para aumentar la capacidad de la batería, a menudo colocamos más placas positivas y negativas en el contenedor de la batería para ensamblar una celda de gran capacidad. . Debido a las malas propiedades mecánicas de la placa positiva, cuando se activa la batería, habrá algunas diferencias entre los dos lados de las placas. La inconsistencia provocará una deformación en forma de arco o el desprendimiento de las sustancias activas. Esa es la razón por la que siempre ponemos una placa negativa extra dentro de una celda para equilibrar la descarga eléctrica.

2. Separador de batería

El papel delseparador de bateriaconsiste en separar las placas positiva y negativa sumergidas en la solución de ácido sulfúrico. Para reducir el volumen de la batería, las placas positiva y negativa deben estar muy juntas. Además debemos asegurarnos de que las placas positivas y negativas estén separadas por capas aislantes que generalmente están hechas de caucho, plástico, vidrio, fibra y otros materiales aislantes.

Además de desempeñar un papel aislante entre las placas positivas y negativas, ayuda a permitir que los iones positivos y negativos del electrolito pasen suavemente, ralentiza la eliminación de las sustancias activas de las placas positivas y negativas y evita que las placas positivas vibren. daños y perjuicios. Por lo tanto, se requiere que el separador cumpla con los siguientes estándares: cobertura del 60% de los orificios de ventilación, apertura pequeña, características resistentes a los ácidos, que contenga sustancias no peligrosas, resistente, que tenga baja resistencia en el electrolito con una característica de estabilidad química, etc. Las ranuras deben ser perpendiculares al fondo del contenedor de la batería mientras se ensambla la batería porque la reacción química positiva de la placa se vuelve violenta durante el proceso de carga y descarga. Las ranuras permiten que el electrolito fluya hacia arriba y hacia abajo suavemente y permiten que las burbujas de aire circulen hacia arriba o hacia abajo y almacenen la parte desprendida de las sustancias activas.

En los últimos años, algunos fabricantes también han producido algunos separadores en forma de sobre para cubrir la placa positiva, que pueden prevenir eficazmente el desprendimiento de sustancias activas.

3. electrolito

El electrolito puede provocar la ionización de las sustancias activas de las placas para generar la reacción electroquímica. El electrolito está compuesto por ácido sulfúrico especializado en baterías y agua destilada en una determinada proporción. El electrolito general de baterías de plomo-ácido para automóviles es ácido sulfúrico diluido con una densidad de (1,280 ± 0,010) g/cm³ (25 ℃).

La densidad del electrolito tiene una gran influencia en el rendimiento y la vida útil de la batería. Para aumentar la capacidad de la batería y reducir el punto de congelación del electrolito, es necesario aumentar la densidad del electrolito. Sin embargo, una mayor densidad conducirá a una mayor viscosidad, lo que reducirá la capacidad de la batería. Además, es necesario especificar el valor de densidad del electrolito en diferentes condiciones climáticas.

Generalmente, por cada cambio de 1 ℃ en la temperatura, la densidad cambia en 0,0007 g/cm³. Cuando aumenta la temperatura del electrolito, la densidad disminuye; cuando la temperatura disminuye, la densidad aumenta. Por tanto, la temperatura es un requisito previo para determinar el valor de densidad del electrolito. Los países de todo el mundo han estipulado la temperatura estándar para el electrolito y, en ese caso, nuestro país es de 15 ℃, Japón de 20 ℃, Europa y Estados Unidos son de 25 ℃ y 30 ℃ respectivamente.

4. Contenedor de baterías

Contenedor de bateríaSe utilizan para contener el electrolito y las placas, por lo que la forma del mismo suele ser cúbica alargada, separada en 3 o 6 canales unicelulares. En el borde superior de los canales de las celdas hay un patrón de ranuras especial para conectar el contenedor con la tapa y en la parte inferior del contenedor hay algunas tiras convexas para soportar el grupo de placas.

El caucho y el plástico de polipropileno son dos materiales principales para producir contenedores de baterías. El contenedor de caucho se caracteriza por un aislamiento resistente al ácido, al calor, al frío, a las vibraciones y una resistencia mecánica considerable, entre otras ventajas, pero la pared del contenedor es más gruesa, generalmente de 10 mm; El recipiente de plástico de polipropileno no solo es resistente a los ácidos, al calor y a las vibraciones, sino también de alta resistencia, alta tenacidad, alta calidad, más pequeño, más delgado y, en general, de 3,5 mm. Además, la forma y apariencia son elegantes, transparentes, fáciles de termosellar y producir, por lo que los envases fabricados con plástico de polipropileno se han puesto de moda en los últimos años.

Las cubiertas de entrada de ácido de las baterías de una sola celda generalmente están diseñadas con una abertura para expulsar el hidrógeno y el oxígeno producidos por la electrólisis del agua durante el proceso de carga de la batería para evitar que el gas se acumule y haga que su presión interna aumente, lo que provocaría el agrietamiento del contenedor o incluso una explosión. Además, también podemos instalar el filtro de oxígeno alrededor de la abertura para evitar que se escape el vapor de agua y reducir la pérdida de agua.

5. Válvula de seguridad (para ventilación)

La válvula de seguridad es un componente clave de la batería regulada por válvula porque la calidad de la válvula de seguridad afecta directamente la vida útil, la uniformidad y la seguridad de la batería. Según las normas pertinentes y el uso de baterías reguladas por válvula, la válvula de seguridad debe cumplir las siguientes condiciones técnicas:

(1) Abra la válvula unidireccionalmente.

（2） Sellado unidireccional: para evitar que el aire penetre en el interior de la batería.

(3) La diferencia entre las presiones de apertura y cierre de las válvulas de seguridad del mismo grupo de baterías no deberá exceder el 20% del valor promedio.

(4) La vida útil de la batería debe ser de al menos 15 años.

(5) Función de filtrado: para evitar que el ácido o la niebla ácida se escape a través de la válvula de seguridad.

(6) A prueba de explosiones: el interior de la batería debe ser a prueba de explosiones cuando el exterior de la batería está expuesto a una llama abierta.

(7) Resistente a las vibraciones: durante el transporte y el uso, la válvula de seguridad no se soltará por la vibración ni por las repetidas acciones de apertura y cierre.

(8)Resistente al ácido

(9) Resistente a altas y bajas temperaturas.

6. Otros

Además de los componentes principales enumerados anteriormente, hay conectores de cables terminales, conectores entre celdas y otros accesorios.

El dispositivo de descarga de batería de función única es solo para el proceso de descarga y no se puede cargar, por lo que la batería debe cargarse con anticipación y luego descargarse, de modo que el costo de las pruebas de carga y descarga sea relativamente más económico.

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