Эксплуатация и зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов

На приведенных выше диаграммах показана работа типичной батареи, используемой в транспортных средствах с электродвигателем (и двигателем внутреннего сгорания), на примере свинцово-кислотной батареи. Со времен Вольта, изобретшего батарею в 1800 г., большинство аккумуляторов и аккумуляторов, в том числе используемых в транспортных средствах, построены по сходному принципу - они имеют одну или несколько соединенных между собой ячеек, каждая из которых состоит из двух металлических электродов из разных материалов, разделенных электролитом. В случае свинцово-кислотного аккумулятора диоксид свинца образует положительный электрод, диоксид свинца образует отрицательный электрод, а отрицательный электрод сернокислотный электролит. Электроды и вся батарея сделаны таким образом, чтобы увеличить площадь поверхности, на которой могут происходить две основные химические реакции, в результате чего батарея вырабатывает электричество в замкнутом контуре, как показано на диаграмме 4.20b. Как видно из этого схематического рисунка и формул химической реакции, при протекании тока по цепи (в виде электронов) в аккумуляторе происходит потеря электролита, на месте которого образуется вода и PbSO4. Это приводит к уменьшению электродвижущей силы элементов и уменьшению разности потенциалов на клеммах батареи. Однако, в отличие от батарей, в батареях этот процесс можно обратить вспять благодаря соответствующему выбору материалов, электродов и электролита. Это происходит, когда мы подключаем соответствующее зарядное устройство или выпрямитель, которые, благодаря более высокому напряжению, чем напряжение на клеммах батареи, заставят ток течь в противоположном направлении, что в нашей иллюстративной батарее буквально вызовет противоположный ход описанного химические реакции, потому что PbSO4 снова разложится на свинец и двуокись свинца. Кстати, количество энергия, необходимая для заряда аккумулятора, несколько выше той, которую мы от него получаем, в основном за счет тепловых потерь на внутреннем сопротивлении аккумулятора при протекании через него тока.

Практические аспекты: 

Говоря теоретически о свинцово-кислотных батареях, мы также хотели бы обратить ваше внимание на несколько важных практических аспектов, связанных с их зарядкой, в частности их сульфатированием и перезарядом. Однако, прежде чем мы опишем, что это за явления, хотим подчеркнуть, что есть простой способ предотвратить как сульфатацию, так и перезарядку — достаточно использовать таймер, специальное зарядное/зарядное устройство и привыкнуть к регулярной зарядке. Следовательно необходимо знать, что ваша свинцово-кислотная батарея должна быть полностью заряжайте, никогда не позволяйте ему полностью разряжаться и всегда заряжайте его после использования, а когда он не используется, отключите его от цепи автомобиля и периодически заряжайте (например, с помощью таймера). В повседневном использовании такая привычка вырабатывается автоматически при использовании простых и естественных в использовании таймеров, о которых мы писали в других постах этого блога (например, переключатель Ansmann AES1). Эти типы таймеров не только защищают аккумулятор от разряда и перезаряда, но и облегчают его ежедневную зарядку в электромобилях - просто подключите кабель зарядного устройства к автомобилю и нажмите кнопку на таймере . Рекомендуемый автоматический выключатель Ansmann AES1 можно приобрести у нас: Ссылка на сайт

Сульфатация:

Очень важным практическим аспектом зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов является неблагоприятное явление их непреднамеренной сульфатации. Ну, а если батарея этого типа недостаточно заряжена или полностью разряжена без немедленной зарядки, в большом количестве образуются кристаллы сульфата, которые оседают на электродах и уменьшают количество доступного PbSO4 для описанных выше электрохимических реакций. К необратимым последствиям этих процессов относятся увеличение внутреннего сопротивления, увеличенное время зарядки и значительно уменьшенный ток разряда батареи (и, следовательно, количество работы мы можем получить от него). 

Перезагрузка:

Второй, менее частой, но тоже важной проблемой, которая может возникнуть при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов, является их перезарядка, когда они заряжаются либо слишком большим током, либо очень долго. При этом образуется слишком много свободного водорода и кислорода, которые либо улетучиваются из батареи, либо остаются вне химического цикла, повышая внутреннее давление в батарее. Это может повысить кислотность и коррозионную активность электролита и может проявляться повышенным напряжением на клеммах аккумулятора. Хотя свинцово-кислотные аккумуляторы безопаснее литиевых, в экстремальных ситуациях перезаряда свинцово-кислотный аккумулятор может вздуться от избыточного внутреннего давления, в связи с чем следует соблюдать особую осторожность при его разборке, замене и утилизации, поскольку скопившиеся газы могут стать причиной возгорания. и взрыв, при котором вокруг разлетаются осколки батареи и серная кислота. (поэтому рекомендуется использовать защитную одежду, перчатки и полные перчатки защита на лице)

Наконец, добавим, что существуют разные технологии создания свинцово-кислотных аккумуляторов, которые снижают последствия сульфатации, перезагрузки и других неблагоприятных явлений в зависимости от области применения. Аккумуляторы, продаваемые GO ELECTRIC для мопедов Błyskawica, являются одними из лучших и самые безопасные технологии, и прилагаемые зарядные устройства предназначены для них. 

[Источник иллюстрации и приведенного выше описания, в частности, следующее пункты, где заинтересованные лица могут найти дополнительную информацию: 

1) «Электричество и магнетизм» ЭДВАРДА М. ПЕРСЕЛА и ДЭВИДА Дж. МОРИНА (третье издание), глава 4.9 «Электродвижущая сила и гальванический элемент»;

2) https://en.wikipedia.org/wiki/Lead–acid_battery

3) https://www.mpoweruk.com/chargers.htm]