На приведенных выше схемах показана работа типичной аккумуляторной батареи, используемой в электрических транспортных средствах (и в транспортных средствах внутреннего сгорания), на примере свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Начиная с Вольта, который изобрел батарею в 1800 году, большинство батарей и аккумуляторов, в том числе используемые в транспортных средствах, построены по аналогичному принципу - они имеют одну или несколько взаимосвязанных ячеек, каждая из которых состоит из двух металлических электродов, сделанных из разных материалов, разделенных электролитом. В случае свинцово-кислотной батареи диоксид свинца образует положительный электрод, диоксид свинца образует отрицательный электрод, а серная кислота образует электролит. Электроды и батарея в целом сделаны так, чтобы увеличить площадь поверхности, на которой могут происходить две основные химические реакции, в результате чего батарея вырабатывает электричество в замкнутой цепи, как показано на диаграмме 4.20b. Как видно из этой схематической картинки и формул химической реакции, когда электричество течет по цепи (в виде электронов) в батарее, электролит теряется, на месте которого образуются 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, который, благодаря более высокому напряжению, чем напряжение на клеммах батареи, заставит 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 диоксид свинца. Между прочим, количество энергии, необходимое для зарядки батареи, немного превышает количество, которое мы получаем от нее, в основном из-за тепловых потерь на внутреннем сопротивлении батареи при протекании через нее тока.
Практические аспекты:
Говоря теоретически о свинцово-кислотных аккумуляторах, мы также хотели бы обратить ваше внимание на несколько важных практических аспектов, связанных с их зарядкой, в частности на их сульфатирование и перезаряд. Однако, прежде чем мы опишем, что это за явления, мы хотим подчеркнуть, что есть простой способ предотвратить как сульфатирование, так и перегрузку - все, что вам нужно сделать, это использовать таймер, специальное зарядное устройство / зарядное устройство и привыкнуть к регулярной зарядке. Следовательно, необходимо знать, что свинцово-кислотная батарея должна быть полностью заряжена, никогда полностью не разряжаться и всегда заряжаться после использования, а когда она простаивает, отключать ее от цепи транспортного средства и периодически заряжать (например, с помощью таймера). . В повседневном использовании такая привычка развивается автоматически, когда вы используете простые и естественные переключатели времени, о которых мы писали. в других записях в этом блоге (например, переключатель Ansmann AES1). Такие таймеры не только защищают аккумулятор от разрядки и перезарядки, но и облегчают его ежедневную зарядку в электромобилях. просто подключите кабель зарядного устройства к автомобилю и нажмите кнопку на таймере. Рекомендованный Ansmann автоматический выключатель AES1 можно приобрести у нас: Связь
Сульфатирование:
Очень важным практическим аспектом зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов является нежелательное явление их непреднамеренного сульфатирования. Что ж, если батарея этого типа недостаточно заряжена или полностью разряжается без немедленной зарядки, в больших количествах образуются кристаллы сульфата, которые осаждаются на электродах и уменьшают количество доступного PbSO4 для электрохимических реакций, описанных выше. К необратимым эффектам этих процессов относятся: увеличение внутреннего сопротивления, увеличенное время зарядки и значительно уменьшенный ток разряда аккумулятора (и, следовательно, объем работы, который мы можем получить от этого).
Перезарядка:
Вторая, менее частая, но тоже важная проблема, которая может возникнуть при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов, - это их перезаряд, когда они заряжаются либо слишком большим током, либо очень долго. При этом образуется слишком много свободного водорода и кислорода, которые либо выходят из батареи, либо остаются вне химического цикла, увеличивая внутреннее давление в батарее. Это может увеличить кислотность и коррозионную активность электролита и может проявляться в повышении напряжения на клеммах аккумулятора. Хотя свинцово-кислотные батареи более безопасны, чем литиевые, в условиях чрезмерной перезарядки свинцово-кислотные батареи могут вздуться из-за чрезмерного внутреннего давления, что требует особой осторожности при разборке, замене и утилизации, поскольку скопившиеся газы могут вызвать возгорание взрыв, при котором вокруг разлетаются осколки аккумуляторной батареи и серная кислота. (поэтому рекомендуется использовать защитную одежду, перчатки и средства защиты лица)
Наконец, мы добавляем, что существуют различные технологии изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов, которые снижают эффекты сульфатации, перезарядки и других неблагоприятных эффектов в зависимости от области применения. Аккумуляторы, продаваемые GO ELECTRIC с мопедами Błyskawica, являются одними из лучших и самых безопасных технологий, и прилагаемые зарядные устройства предназначены для них.
[Источник иллюстраций и приведенное выше описание включают следующие элементы, по которым заинтересованные люди могут найти дополнительную информацию:
1) «Электричество и магнетизм» ЭДВАРДА М. ПЕРСЕЛЛА и ДЭВИДА МОРИНА (третье издание), глава 4.9 «Электродвижущая сила и гальванический элемент»;
2) https://en.wikipedia.org/wiki/Lead%E2%80%93acid_battery
3) https://www.mpoweruk.com/chargers.htm]
