แบตเตอรี่กรดและคุณลักษณะของแบตเตอรี่กรด

แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานที่แปลงพลังงานจากปฏิกิริยาเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าในระหว่างการคายประจุ และในทางกลับกันในระหว่างการชาร์จ ความแตกต่างหลักจากแบตเตอรี่ทั่วไปคือความสามารถในการคืนพลังงานโดยการชาร์จใหม่ ในการชาร์จ จะต้องใช้กระแสตรงในทิศทางตรงกันข้ามกับการคายประจุ

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกคิดค้นขึ้นในศตวรรษที่ 19 และยังคงเป็นแบตเตอรี่ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดทั่วโลกเนื่องจากราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยตัวเรือนและขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่มีขั้วตรงข้ามกัน จุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นสารละลายกรด จึงเป็นที่มาของชื่อแบตเตอรี่ตะกั่วกรด (AKB - Rechargeable Acid Batteries) แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่กรดเนื่องจากวัสดุที่ใช้ทำขั้วไฟฟ้า

มันทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ทำงานโดยอาศัยกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าของตะกั่วและตะกั่วไดออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยากันในสารละลายกรดซัลฟิวริก เมื่อมีการจ่ายโหลดให้กับขั้วไฟฟ้า จะเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างตะกั่วไดออกไซด์และกรดซัลฟิวริก (H)₂ดังนั้น₄รวมถึงปฏิกิริยาออกซิเดชันของตะกั่วไปเป็นตะกั่วซัลเฟต ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่วไดออกไซด์จะถูกรีดิวซ์ที่แคโทด ("-") และตะกั่วจะถูกออกซิไดซ์ที่แอโนด ("+") ในระหว่างการชาร์จ ปฏิกิริยาเคมีย้อนกลับและการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าจะเกิดขึ้น ปล่อยออกซิเจนที่แอโนดและไฮโดรเจนที่แคโทด

ปฏิกิริยาปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่สามารถอธิบายได้ด้วยสูตรสองสูตรดังนี้:

1. พีบีโอ₂ + Pb + 2H₂ดังนั้น₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O — การปลดปล่อย
2. 2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂ดังนั้น₄ - ค่าใช้จ่าย.

ในระหว่างการคายประจุ กระบวนการก่อตัวของตะกั่วซัลเฟตเกิดขึ้นในมวลที่ใช้งานอยู่ของขั้วบวกและขั้วลบ และมีการใช้กรดซัลฟิวริก H เกิดขึ้น₂ดังนั้น₄ และความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ลดลง ในระหว่างการชาร์จ ปฏิกิริยาย้อนกลับจะเกิดขึ้น กรดซัลฟิวริกจะก่อตัวขึ้น และความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น การสิ้นสุดของกระบวนการชาร์จนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงของสารที่ขั้วไฟฟ้าเสร็จสมบูรณ์และการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กโทรไลต์หยุดลง หากการชาร์จยังคงดำเนินต่อไป จะเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของน้ำที่ไม่พึงประสงค์ (อิเล็กโทรไลซิส) ปล่อยฟองออกซิเจนและไฮโดรเจนในอิเล็กโทรไลต์ ส่งผลให้ดูเหมือนว่าน้ำกำลังเดือด หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น ต้องเติมน้ำกลั่นลงในแบตเตอรี่เพื่อคืนสภาพอิเล็กโทรไลต์

ออกแบบ

แบตเตอรี่กรดมีโครงสร้างภายในพื้นฐานไม่เปลี่ยนแปลงมานานกว่าร้อยปีแล้ว

            การออกแบบแบตเตอรี่ประกอบด้วย:

1. ขั้วไฟฟ้ามีลักษณะเป็นแผ่นตะแกรงแบนที่ทำจากตะกั่ว โดยมีผงตะกั่วไดออกไซด์ (PbO) อัดเข้าไปในเซลล์₂) บนขั้วบวก ผงตะกั่วโลหะ (Pb) บนขั้วลบ
2. แผ่นกั้นเป็นวัสดุไดอิเล็กทริกที่มีรูพรุนซึ่งแยกอิเล็กโทรดออกจากกัน เพื่อป้องกันการลัดวงจร
3. อิเล็กโทรไลต์คือกรดซัลฟิวริกเจือจางด้วยน้ำ (กลั่น) H₂ดังนั้น₄โดยมีอิเล็กโทรดและแผ่นกั้นอยู่ภายใน ค่าการนำไฟฟ้าสูงสุดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส^โอC คือ ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกอยู่ที่ 35% ซึ่งหมายถึงความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ที่ 1.26 กรัม/ซม³ ความต้านทานภายในต่ำมาก และการสูญเสียภายในอุปกรณ์ลดลงอย่างมาก ในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำ ความหนาแน่นของสารละลายอาจเพิ่มขึ้นเป็น 1.29 กรัม/ซม³ - 1.31 กรัม/ซม³ การเพิ่มความเข้มข้นของสารละลายกรดจะช่วยป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรไลต์แข็งตัวเป็นน้ำแข็งภายในตัวเครื่อง ซึ่งอาจทำให้ขั้วไฟฟ้าเสียหายและทำให้แบตเตอรี่แตกได้

ลักษณะสำคัญและพารามิเตอร์

1. ความจุ (ระบุค่า) - ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่แบตเตอรี่กรดสามารถจ่ายได้ การวัดจะเกิดขึ้นในขณะที่แบตเตอรี่คายประจุ ภายใต้โหลดที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำ หน่วยวัดคือ A*h
2. กระแสเริ่มต้น - แสดงถึงความสามารถของแบตเตอรี่ในการจ่ายกระแสสูงที่อุณหภูมิ -18 องศาเซลเซียส^โอเป็นเวลาครึ่งนาที
3. ความจุ (สำรอง) - แสดงระยะเวลาที่แบตเตอรี่กรดสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้า 25 แอมป์ จนถึงแรงดันไฟฟ้า 10.5 โวลต์
4. ค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดของแบตเตอรี่ที่หมดประจุแล้วจะอยู่ที่ 1.75 - 1.8 โวลต์
5. ช่วงอุณหภูมิการทำงาน — — 40^โอจาก - + 40^โอกับ.

พันธุ์ต่างๆ

ตามลักษณะการทำงาน แบตเตอรี่กรดสามารถแบ่งออกได้เป็นสามกลุ่ม:

1. โหมดการทำงานแบบวนรอบ—การทำงานในรอบการคายประจุจนหมดและการชาร์จจนเต็ม โดยจะตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่จากแหล่งจ่ายไฟเป็นระยะ โหมดนี้ถือเป็นโหมดที่รุนแรงที่สุด โดยจำนวนรอบการคายประจุจนหมด 100% จะถูกจำกัด
2. โหมดบัฟเฟอร์เป็นโหมดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและถนอมแบตเตอรี่ เนื่องจากไม่อนุญาตให้แบตเตอรี่หมดจนหมดเกลี้ยง และมีลักษณะเด่นคือการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟตลอดเวลา
3. โหมดผสม - เป็นการรวมกันระหว่างโหมดบัฟเฟอร์และโหมดวนรอบ แต่ส่วนใหญ่แล้วเวลาการทำงานจะอยู่ในโหมดบัฟเฟอร์

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่พบได้ทั่วไปในท้องตลาดสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้:

ดู	บริการ	คำอธิบาย	แรงดันไฟฟ้า, V
แบตเตอรี่ตะกั่วกรด	ได้รับการบริการ	แบตเตอรี่รถยนต์มีหลายประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่แบบแอนติโมนีต่ำ แบตเตอรี่แบบแอนติโมนี แบตเตอรี่แบบกรด-แคลเซียม และแบตเตอรี่แบบไฮบริด	612
การประชุมสามัญประจำปี VRLA	ไม่ต้องบำรุงรักษา	แผ่นกั้นทำจากไฟเบอร์กลาส มีโหมดการทำงานแบบหมุนเวียนและแบบบัฟเฟอร์	24612
วีอาร์แอลเอ	ไม่ต้องบำรุงรักษา	ตัวเรือนแบบปิดสนิท ซึ่งบางครั้งทำจากแคลเซียม จะไม่ปล่อยก๊าซออกมา และใช้ในโหมดบัฟเฟอร์	24612
เจล วีแอลรา	ไม่ต้องบำรุงรักษา	สารอิเล็กโทรไลต์คือซิลิกาเจล ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และแบตเตอรี่ทำงานในโหมดบัฟเฟอร์	24612243648
โอพีเอสวี	ไม่ต้องบำรุงรักษา	ขั้วไฟฟ้ามีลักษณะเป็นทรงกระบอก ทนทานต่อการคายประจุจนหมด และมีอายุการใช้งานประมาณ 22 ปี	2

แอปพลิเคชัน

1. ในรถยนต์ - แบตเตอรี่กรดใช้เป็นแบตเตอรี่สตาร์ทเครื่องยนต์
2. อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ - เครื่องสำรองไฟ (เอสพีช่วยให้คุณสามารถบันทึกข้อมูลได้ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ
3. การผลิตในภาคอุตสาหกรรม - แบตเตอรี่กรดถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรอง

การคิดค่าบริการและคำแนะนำทั่วไป

1. การชาร์จจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส^โอกับ.
2. กระแสไฟชาร์จไม่ควรเกิน 10% ของความจุที่ระบุไว้ของแบตเตอรี่
3. สำหรับใช้ในยานพาหนะ แบตเตอรี่กรด ในอุณหภูมิต่ำ ควรใช้งานร่วมกับระบบทำความร้อนไฟฟ้าภายใน เนื่องจาก ความจุประสิทธิภาพของอุปกรณ์จะลดลง 1% เมื่ออุณหภูมิลดลง 1^โอกับ.
4. ไม่แนะนำให้เก็บรักษา แบตเตอรี่กรด ที่อุณหภูมิสูงกว่า 30^โอแบตเตอรี่ที่ใช้งานไม่ได้ หรือแบตเตอรี่ที่หมดประจุ จะต้องชาร์จให้เต็มก่อน
5. ควรเก็บแบตเตอรี่ไว้ในที่เย็นในช่วงฤดูหนาว เนื่องจากกระบวนการคายประจุเองจะน้อยที่สุด และจำเป็นต้องทาจาระบีที่ขั้วบวกก่อนเก็บ
6. ก่อนใช้งาน แบตเตอรี่กรด ต้องนำเข้าไปในห้องที่มีอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส^โอใช้เวลา 8-10 ชั่วโมงในการทำให้ใช้งานได้