Struttura di base e fondamenti della batteria al piombo

Negli ultimi due anni, anche se le batterie al litio sono molto popolari nel mercato, nel settore dei tricicli elettrici, per un periodo piuttosto lungo, non c'è dubbio che la batteria al piombo manterrà il suo dominio nella competizione di mercato.

In altre parole, le batterie al piombo sono la radice dei tricicli elettrici. Come esperto del settore dei tricicli elettrici, oggi ti fornirò maggiori informazioni sulla struttura e sui fondamenti della batteria al piombo-acido.

Le batterie al piombo sono composte da parti importanti come piastre positive e negative, separatori, contenitori di plastica, pali evalvole di sicurezza. La tensione nominale di ogni singola cella è di 2V, quindi una batteria pneumatica al piombo da 6V o 12V è generalmente composta da 3 o 6 celle in pacchi. Un insieme di celle indipendenti viene assemblato in pacchi per formare una batteria competitiva per funzionare come alimentazione automobilistica.

Ecco uno sguardo specifico ai componenti di una batteria al piombo.

1. Gruppo piastra batteria

Il gruppo di piastre della batteria è la parte centrale della batteria perché il suo ruolo è ricevere l'energia elettrica caricata e rilasciare l'energia elettrica verso l'esterno, che è divisa in due tipi di piastre positive e negative. La piastra è composta da griglia e materiale attivo. La piastra sottile ha una capacità specifica più elevata (la capacità fornita dalle dimensioni della piastra) e migliora le prestazioni per l'avviamento. Il processo di carica e scarica della batteria è ottenuto dalla reazione elettrochimica tra le sostanze attive sulle piastre e l'elettrolita.

Il ruolo della griglia è quello di accogliere le sostanze attive che vengono incollate insieme per formare la piastra, e il materiale della griglia è principalmente una lega di piombo-antimonio che contiene il 5%-7% di piombo. Aggiungendo piombo nella griglia, possiamo migliorare le prestazioni di fusione e la resistenza meccanica, ma accelererà la precipitazione dell'idrogeno, con conseguente scarica automatica, che alla fine porterà a un rapido consumo di elettrolita e una breve durata della batteria.

Il principio attivo è il componente principale nella reazione elettrochimica. Quando il processo di formazione è completo (il processo di trasformazione delle sostanze attive sulle piastre positive e negative è chiamato processo di formazione), il biossido di piombo poroso (PbO₂) le sostanze attive sulla superficie della piastra positiva diventeranno per lo più bruno-rossastro e le spugnose il piombo puro (Ph) avrà un colore grigio-bronzo.

Ottieni piastre positive e negative entrambe immerse nell'elettrolita, puoi ottenere una forza elettromotrice da 2 V (emf) e per aumentare la capacità della batteria, spesso mettiamo più piastre positive e negative nel contenitore della batteria per assemblare una cella di grande capacità . A causa delle scarse proprietà meccaniche della piastra positiva, quando la batteria viene attivata, ci saranno alcune differenze tra i due lati delle piastre. L'incoerenza causerà la deformazione ad arco o lo spargimento delle sostanze attive. Questo è il motivo per cui mettiamo sempre una piastra negativa extra all'interno di una cella per bilanciare la scarica elettrica.

2. Separatore batteria

Il ruolo delseparatore di batterieè quello di separare le piastre positive e negative immerse nella soluzione di acido solforico. Per ridurre il volume della batteria, le piastre positive e negative devono essere accostate l'una all'altra. Inoltre dovremmo assicurarci che le piastre positive e negative siano separate dagli strati isolanti che sono generalmente fatti di gomma, plastica, vetro, fibra e altri materiali isolanti.

Oltre a svolgere un ruolo isolante tra le piastre positive e negative, aiuta a consentire agli ioni positivi e negativi nell'elettrolita di passare agevolmente, rallentare lo spargimento delle sostanze attive delle piastre positive e negative e impedire alle piastre positive di vibrare danni. Quindi è necessario che il separatore soddisfi tali standard: copertura del foro d'aria del 60%, apertura piccola, caratteristiche di resistenza agli acidi, contenente sostanze non pericolose, robusto, con bassa resistenza all'elettrolita con una caratteristica di stabilità chimica, ecc. Il lato con le scanalature devono essere perpendicolari al fondo del contenitore della batteria durante l'assemblaggio della batteria poiché la reazione chimica della piastra positiva diventa violenta durante il processo di carica e scarica.

Negli ultimi anni, alcuni produttori hanno anche prodotto dei separatori a forma di busta per coprire la piastra positiva, che possono prevenire efficacemente lo spargimento delle sostanze attive.

3. Elettrolita

L'elettrolita può indurre la ionizzazione delle sostanze attive delle piastre per generare la reazione elettrochimica. L'elettrolita è composto da acido solforico specifico per batteria e acqua distillata in una certa proporzione. L'elettrolito generale della batteria al piombo per autoveicoli è acido solforico diluito con una densità di (1,280 ± 0,010) g/cm³ (25 ℃).

La densità dell'elettrolita ha una grande influenza sulle prestazioni e sulla durata della batteria. Per aumentare la capacità della batteria e ridurre il punto di congelamento dell'elettrolita, è necessario aumentare la densità dell'elettrolita. Tuttavia, una maggiore densità porterà a una maggiore viscosità, che ridurrà la capacità della batteria. Inoltre, è necessario specificare il valore di densità dell'elettrolita in diverse condizioni climatiche.

Generalmente, per ogni variazione di temperatura di 1℃, la densità cambia di 0,0007 g/cm³. Quando la temperatura dell'elettrolita aumenta, la densità diminuisce; quando la temperatura diminuisce, la densità aumenta. Pertanto, la temperatura è un prerequisito per determinare il valore di densità dell'elettrolita. I paesi di tutto il mondo hanno stabilito la temperatura standard per l'elettrolita e, in tal caso, il nostro paese è 15 ℃, il Giappone 20 ℃, l'Europa e gli Stati Uniti sono rispettivamente 25 ℃ e 30 ℃.

4. Contenitore batteria

Contenitore batteriasono usati per contenere l'elettrolita e le piastre, quindi la sua forma è solitamente lunga cubica, separata in 3 o 6 vaschette unicellulari. Sul bordo superiore delle cavità delle celle sono presenti speciali scanalature per il collegamento del contenitore con il coperchio e sul fondo del contenitore sono presenti delle strisce convesse per sostenere il gruppo di piastre.

La gomma e la plastica polipropilene sono due materiali principali per la produzione di contenitori per batterie. Il contenitore in gomma è caratterizzato da isolamento resistente agli acidi, al calore, al freddo, alle vibrazioni, e una notevole buona resistenza meccanica e altri vantaggi, ma la parete del contenitore è più spessa, generalmente 10 mm; il contenitore in plastica di polipropilene non è solo resistente agli acidi, al calore, alle vibrazioni, ma anche ad alta resistenza, alta tenacità, alta qualità, più piccolo, più sottile, in generale 3,5 mm. Inoltre, la forma e l'aspetto sono eleganti, trasparenti, facili da termosaldare e produrre, quindi negli ultimi anni sono diventati di moda i contenitori in polipropilene-plastica.

I coperchi di aspirazione dell'acido della batteria a cella singola sono generalmente progettati con un'apertura per l'espulsione dell'idrogeno e dell'ossigeno prodotti dall'elettrolisi dell'acqua durante il processo di ricarica della batteria per evitare che il gas si accumuli e faccia aumentare la sua pressione interna, provocando la rottura del contenitore o addirittura un'esplosione. Inoltre, possiamo anche installare il filtro dell'ossigeno intorno all'apertura per evitare la fuoriuscita di vapore acqueo e ridurre la perdita d'acqua.

5. Valvola di sicurezza (per lo sfiato)

La valvola di sicurezza è un componente chiave della batteria regolata da valvola perché la qualità della valvola di sicurezza influisce direttamente sulla durata, l'uniformità e la sicurezza della batteria. Secondo le norme pertinenti e l'uso di batterie regolate da valvola, la valvola di sicurezza deve soddisfare le seguenti condizioni tecniche:

(1) Attivare la valvola unidirezionalmente.

(2) Sigillatura unidirezionale: per impedire all'aria di penetrare all'interno della batteria.

(3) La differenza tra le pressioni di apertura e chiusura delle valvole di sicurezza dello stesso gruppo di batterie non deve superare il 20% del valore medio.

(4) La durata della batteria dovrebbe durare almeno 15 anni.

(5) Funzione di filtraggio: per evitare che l'acido o la nebbia acida fuoriesca attraverso la valvola di sicurezza.

(6) A prova di esplosione: l'interno della batteria deve essere a prova di esplosione quando l'esterno della batteria è esposto a fiamme libere.

(7) Resistente alle vibrazioni: durante il trasporto e l'uso, la valvola di sicurezza non si allenta a causa delle vibrazioni e delle ripetute azioni di apertura e chiusura.

(8) Resistente agli acidi

(9) Resistente alle alte e basse temperature

6. Altri

Oltre ai componenti principali sopra elencati, sono disponibili connettori per cavi terminali, connettori tra celle e altri accessori.

Il dispositivo di scarica della batteria a funzione singola è solo per il processo di scarica e non può essere caricato, quindi la batteria deve essere caricata in anticipo, quindi scaricata, in modo che il costo del test di carica e scarica sia relativamente più economico.

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