Базовая структура и основные принципы свинцово-кислотного аккумулятора

В последние два года, несмотря на то, что литиевые батареи очень популярны на рынке, в секторе электрических трехколесных велосипедов в течение довольно долгого времени нет сомнений в том, что свинцово-кислотные батареи сохранят свое доминирующее положение в рыночной конкуренции.

Другими словами, свинцово-кислотные аккумуляторы лежат в основе электрических трехколесных велосипедов. Как инсайдер индустрии электрических трехколесных велосипедов, сегодня я собираюсь рассказать вам больше о структуре и основах свинцово-кислотных аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы состоят из важных частей, таких как положительные и отрицательные пластины, сепараторы, пластиковые контейнеры, полюса ипредохранительные клапаны. Номинальное напряжение каждого отдельного элемента составляет 2 В, поэтому пневматическая свинцово-кислотная батарея на 6 В или 12 В обычно состоит из 3 или 6 элементов в блоках. Набор независимых элементов, собранных в блоки, образует полноценную батарею для работы в качестве автомобильного источника питания.

Вот конкретный взгляд на компоненты свинцово-кислотного аккумулятора.

1. Группа аккумуляторных пластин

Группа аккумуляторных пластин является основной частью батареи, поскольку ее роль заключается в приеме заряженной электрической энергии и высвобождении внешней электрической энергии, которая делится на два типа положительных и отрицательных пластин. Пластина состоит из сетки и активного материала. Тонкая пластина имеет более высокую удельную емкость (емкость, обеспечиваемая размером пластины) и улучшает характеристики стартера. Процесс зарядки и разрядки аккумулятора достигается за счет электрохимической реакции между активными веществами на пластинах и электролитом.

Роль сетки заключается в размещении активных веществ, которые склеиваются вместе для формирования пластины, а материал сетки в основном представляет собой сплав свинца и сурьмы, который содержит 5%-7% свинца. Добавляя свинец в каркас, мы можем улучшить характеристики литья и механическую прочность, но это ускорит выделение водорода, что приведет к автоматическому разряду, что в конечном итоге приведет к быстрому расходу электролита и короткому сроку службы батареи.

Активное вещество является основным компонентом в электрохимической реакции. Когда процесс формирования завершится (процесс преобразования активных веществ на положительной и отрицательной пластинах называется процессом формирования), пористый диоксид свинца (PbO₂) активных веществ на поверхности положительной пластины в основном станет красновато-коричневым, а губчатый чистый свинец (Ph) будет иметь серовато-бронзовый цвет.

Получите положительные и отрицательные пластины, погруженные в электролит, вы можете получить электродвижущую силу 2 В (ЭДС), и для увеличения емкости батареи мы часто помещаем больше положительных и отрицательных пластин в контейнер батареи, чтобы собрать одну ячейку большой емкости. . Из-за плохих механических свойств положительной пластины, когда батарея активируется, между двумя сторонами пластин будут некоторые различия. Несоответствие вызовет дугообразную деформацию или выпадение активных веществ. Вот почему мы всегда помещаем внутрь ячейки дополнительную отрицательную пластину, чтобы сбалансировать электрический разряд.

2. Сепаратор батареи

Рольсепаратор батареизаключается в разделении положительных и отрицательных пластин, погруженных в раствор серной кислоты. Чтобы уменьшить объем батареи, положительную и отрицательную пластины следует соединить вплотную друг к другу. Кроме того, мы должны убедиться, что положительные и отрицательные пластины разделены изолирующими слоями, которые обычно изготавливаются из резины, пластика, стекла, волокна и других изоляционных материалов.

Помимо того, что он играет изолирующую роль между положительными и отрицательными пластинами, он помогает обеспечить плавное прохождение положительных и отрицательных ионов в электролите, замедляет выделение активных веществ положительных и отрицательных пластин и предотвращает вибрацию положительных пластин. повреждения. Таким образом, требуется, чтобы сепаратор соответствовал таким стандартам: 60%-ное покрытие вентиляционных отверстий, малая апертура, кислотостойкие свойства, содержание неопасных веществ, прочность, низкое сопротивление в электролите с характеристикой химической стабильности и т. д. Сторона с канавки должны быть перпендикулярны дну контейнера батареи при сборке батареи, потому что химическая реакция положительной пластины становится бурной во время процесса зарядки и разрядки.

В последние годы некоторые производители также выпустили некоторые сепараторы в форме конверта для покрытия положительной пластины, которые могут эффективно предотвратить осыпание активных веществ.

3. Электролит

Электролит может вызвать ионизацию активных веществ пластин, чтобы вызвать электрохимическую реакцию. Электролит состоит из специальной аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды в определенной пропорции. Обычным электролитом автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов является разбавленная серная кислота плотностью (1,280 ± 0,010) г/см³ (25 ℃).

Плотность электролита оказывает большое влияние на производительность и срок службы батареи. Для увеличения емкости аккумулятора и снижения температуры замерзания электролита необходимо увеличить плотность электролита. Однако более высокая плотность приведет к увеличению вязкости, что снизит емкость аккумулятора. Кроме того, необходимо указать значение плотности электролита в различных климатических условиях.

Как правило, при изменении температуры на 1 ℃ плотность изменяется на 0,0007 г/см³. При повышении температуры электролита плотность уменьшается; при понижении температуры плотность увеличивается. Поэтому температура является обязательным условием для определения значения плотности электролита. Страны по всему миру установили стандартную температуру для электролита, и в этом случае наша страна составляет 15 ℃, Япония 20 ℃, Европа и США 25 ℃ и 30 ℃ соответственно.

4. Батарейный отсек

Батарейный контейнериспользуются для размещения электролита и пластин, поэтому их форма обычно имеет длинную кубическую форму, разделенную на 3 или 6 одноячеечных желобов. На верхней кромке желобов ячеек имеются специальные канавки для соединения контейнера с крышкой, а на дне контейнера – несколько выпуклых планок для поддержки группы пластин.

Резина и полипропиленовый пластик являются двумя основными материалами для изготовления аккумуляторных контейнеров. Резиновый контейнер отличается кислотостойкостью, теплостойкостью, морозостойкостью, вибростойкостью, изоляцией и значительной механической прочностью и другими преимуществами, но стенка контейнера толще, как правило, 10 мм; полипропиленовый пластиковый контейнер не только кислотостойкий, термостойкий, виброустойчивый, но и высокопрочный, высокопрочный, качественный, меньше, тоньше, вообще говоря, 3,5 мм. Кроме того, форма и внешний вид элегантны, прозрачны, легко поддаются термосварке и производству, поэтому в последние годы в моду вошли контейнеры из полипропилена и пластика.

Крышки впуска кислоты одноэлементной батареи обычно имеют отверстие для удаления водорода и кислорода, образующихся в результате электролиза воды в процессе зарядки батареи, чтобы газ не накапливался и не повышал внутреннее давление, что приводило к растрескиванию контейнера или даже к взрыву. Кроме того, мы также можем установить кислородный фильтр вокруг отверстия, чтобы предотвратить утечку водяного пара и уменьшить потери воды.

5. Предохранительный клапан (для вентиляции)

Предохранительный клапан является ключевым компонентом батареи с клапанным регулированием, поскольку качество предохранительного клапана напрямую влияет на срок службы, однородность и безопасность батареи. В соответствии с соответствующими стандартами и применением клапанно-регулируемых аккумуляторов предохранительный клапан должен соответствовать следующим техническим условиям:

（1）Включите клапан в одном направлении.

（2） Однонаправленное уплотнение: для предотвращения проникновения воздуха внутрь батареи.

（3）Разница между давлением открытия и закрытия предохранительных клапанов одной группы аккумуляторов не должна превышать 20% от среднего значения.

(4) Срок службы батареи должен составлять не менее 15 лет.

（5）Функция фильтрации: предотвращает утечку кислоты или кислотного тумана через предохранительный клапан.

（6）Взрывобезопасность: внутренняя часть батареи должна быть взрывозащищенной, когда внешняя часть батареи подвергается воздействию открытого пламени.

（7）Виброустойчивость: во время транспортировки и использования предохранительный клапан не расшатывается из-за вибрации и многократного открытия и закрытия.

(8) Кислотостойкий

(9) Устойчивость к высоким и низким температурам

6. Другие

В дополнение к основным компонентам, перечисленным выше, имеются клеммные соединители, межэлементные соединители и другие аксессуары.

Однофункциональное устройство разрядки батареи предназначено только для процесса разрядки и не может быть заряжено, поэтому батарею необходимо заряжать заранее, а затем разряжать, чтобы стоимость проверки зарядки и разрядки была относительно дешевле.

Зарядно-разгрузочная машинаУстройство все-в-одном удобно и полезно!