الهيكل الأساسي لبطارية الرصاص الحمضية وأساسياتها

في العامين الماضيين ، على الرغم من أن بطاريات الليثيوم تحظى بشعبية كبيرة في السوق ، في قطاع الدراجات ثلاثية العجلات الكهربائية ، لفترة طويلة جدًا ، ليس هناك شك في أن بطارية الرصاص الحمضية ستحافظ على هيمنتها في المنافسة في السوق.

بمعنى آخر ، بطاريات الرصاص الحمضية هي أصل الدراجات ثلاثية العجلات الكهربائية. بصفتي أحد المطلعين على صناعة الدراجات ثلاثية العجلات الكهربائية ، سأخبركم اليوم بمزيد من المعلومات حول هيكل وأساسيات بطارية الرصاص الحمضية.

تتكون بطاريات الرصاص الحمضية من أجزاء مهمة مثل الألواح الموجبة والسالبة والفواصل والحاويات البلاستيكية والأعمدة وصمامات الأمان. الجهد الاسمي لكل خلية مفردة هو 2 فولت ، لذلك تتكون بطارية الرصاص الحمضية الهوائية 6 فولت أو 12 فولت بشكل عام من 3 أو 6 خلايا في عبوات. يتم تجميع مجموعة من الخلايا المستقلة في حزم لتشكيل بطارية منافسة لتعمل كقوة آلية.

فيما يلي نظرة محددة على مكونات بطارية الرصاص الحمضية.

1. مجموعة لوحة البطارية

مجموعة لوحات البطارية هي الجزء الأساسي للبطارية لأن دورها هو تلقي الطاقة الكهربائية المشحونة وإطلاق الطاقة الكهربائية الخارجية ، والتي تنقسم إلى نوعين من الألواح الموجبة والسالبة. تتكون اللوحة من شبكة ومواد نشطة. تتميز اللوحة الرقيقة بسعة محددة أعلى (السعة التي يوفرها حجم اللوحة) وتحسن أداء المبتدئين. تتم عملية الشحن والتفريغ للبطارية من خلال التفاعل الكهروكيميائي بين المواد الفعالة على الألواح والإلكتروليت.

يتمثل دور الشبكة في استيعاب المواد الفعالة التي يتم لصقها معًا لتشكيل اللوحة ، وتكون مادة الشبكة في الغالب عبارة عن سبيكة من الرصاص والأنتيمون تحتوي على 5٪ -7٪ رصاص. من خلال إضافة الرصاص إلى الحزام ، يمكننا تحسين أداء الصب والقوة الميكانيكية ، ولكنه سيسرع من ترسيب الهيدروجين ، مما يؤدي إلى التفريغ التلقائي ، والذي سيؤدي في النهاية إلى استهلاك سريع للكهرباء وعمر خدمة قصير للبطارية.

المادة الفعالة هي المكون الرئيسي في التفاعل الكهروكيميائي. عندما تكتمل عملية التكوين (تسمى عملية تحويل المواد الفعالة على الصفائح الموجبة والسالبة عملية التكوين) ، فإن ثاني أكسيد الرصاص المسامي (PbO₂) المواد الفعالة الموجودة على سطح الصفيحة الموجبة ستتحول في الغالب إلى اللون البني المحمر والإسفنجي الرصاص النقي (دكتوراه) سيكون له لون برونزي رمادي.

احصل على لوحات موجبة وسالبة مغمورة في المنحل بالكهرباء ، يمكنك الحصول على قوة دافعة كهربائية 2 فولت (emf) ومن أجل زيادة سعة البطارية ، غالبًا ما نضع لوحات أكثر إيجابية وسلبية في حاوية البطارية لتجميع خلية واحدة كبيرة السعة . بسبب الخواص الميكانيكية الضعيفة للوحة الموجبة ، عند تنشيط البطارية ، ستكون هناك بعض الاختلافات بين جانبي اللوحات. سيؤدي عدم الاتساق إلى تشوه يشبه التقوس أو تساقط المواد الفعالة. هذا هو السبب في أننا نضع دائمًا صفيحة سالبة إضافية داخل الخلية لموازنة التفريغ الكهربائي.

2. فاصل البطارية

دورفاصل البطاريةهو فصل الصفائح الموجبة والسالبة المغمورة في محلول حامض الكبريتيك. لتقليل حجم البطارية ، يجب وضع الألواح الموجبة والسالبة معًا بشكل وثيق. إلى جانب ذلك ، يجب أن نتأكد من أن الألواح الموجبة والسالبة مفصولة بالطبقات العازلة التي تصنع عادة من المطاط والبلاستيك والزجاج والألياف وغيرها من المواد العازلة.

باستثناء لعب دور عازل بين اللوحين الموجب والسالب ، فهو يساعد على تمكين الأيونات الموجبة والسالبة في الإلكتروليت من المرور بسلاسة ، ويبطئ تسليط المواد الفعالة للصفائح الموجبة والسالبة ، ويمنع الألواح الموجبة من الاهتزاز الأضرار. لذلك من الضروري أن يفي الفاصل بالمعايير التالية: تغطية فتحة الهواء بنسبة 60٪ ، الفتحة الصغيرة ، ميزات مقاومة الأحماض ، تحتوي على مواد غير خطرة ، متين ، ذو مقاومة منخفضة في الإلكتروليت مع خاصية الاستقرار الكيميائي ، إلخ. يجب أن تكون الأخاديد متعامدة على الجزء السفلي من حاوية البطارية أثناء تجميع البطارية لأن التفاعل الكيميائي للوحة الموجبة يصبح عنيفًا أثناء عملية الشحن والتفريغ.

في السنوات الأخيرة ، أنتجت بعض الشركات المصنعة أيضًا بعض الفواصل على شكل مغلف لتغطية اللوحة الموجبة ، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال سفك المواد الفعالة.

3. المنحل بالكهرباء

يمكن أن يؤدي الإلكتروليت إلى تأين المواد الفعالة للألواح لتوليد التفاعل الكهروكيميائي. يتكون المنحل بالكهرباء من حامض الكبريتيك المتخصص بالبطاريات والماء المقطر بنسبة معينة. المحلول الكهربائي لبطارية الرصاص الحمضية العامة للسيارات هو حمض الكبريتيك المخفف بكثافة (1.280 ± 0.010) جم / سم مكعب (25 ℃).

تؤثر كثافة الإلكتروليت تأثيرًا كبيرًا على أداء البطارية وعمرها الافتراضي. من أجل زيادة سعة البطارية وتقليل نقطة تجمد المنحل بالكهرباء ، من الضروري زيادة كثافة المنحل بالكهرباء. ومع ذلك ، ستؤدي الكثافة الأعلى إلى زيادة اللزوجة ، مما يقلل من سعة البطارية. إلى جانب ذلك ، من الضروري تحديد قيمة كثافة المنحل بالكهرباء في ظل ظروف مناخية مختلفة.

بشكل عام ، لكل 1 ℃ تغيير في درجة الحرارة ، تتغير الكثافة بمقدار 0.0007 جم / سم مكعب. عندما تزداد درجة حرارة المنحل بالكهرباء ، تنخفض الكثافة ؛ عندما تنخفض درجة الحرارة ، تزداد الكثافة. لذلك ، تعتبر درجة الحرارة شرطًا أساسيًا لتحديد قيمة كثافة الإلكتروليت. حددت البلدان في جميع أنحاء العالم درجة الحرارة القياسية للكهرباء ، وفي هذه الحالة ، بلدنا هو 15 درجة مئوية ، واليابان 20 درجة مئوية ، وأوروبا والولايات المتحدة 25 درجة مئوية و 30 درجة مئوية على التوالي.

4. حاوية البطارية

حاوية البطاريةتستخدم لاحتواء المنحل بالكهرباء والألواح ، لذلك يكون شكلها عادةً مكعبًا طويلًا ، مقسمًا إلى 3 أو 6 أحواض أحادية الخلية. يوجد على الحافة العلوية لأحواض الخلية نمط أخدود خاص لتوصيل الحاوية بالغطاء وفي الجزء السفلي من الحاوية توجد بعض الأشرطة المحدبة لدعم مجموعة الألواح.

المطاط والبلاستيك البولي بروبلين هما مادتان رئيسيتان لإنتاج حاويات البطاريات. تتميز الحاوية المطاطية بمقاوم للحمض ، ومقاوم للحرارة ، ومقاوم للبرودة ، ومقاوم للاهتزاز ، وعزل وقوة ميكانيكية جيدة ومزايا أخرى ، ولكن جدار الحاوية أكثر سمكًا ، وعمومًا 10 مم ؛ الحاوية البلاستيكية من مادة البولي بروبيلين ليست فقط مقاومة للأحماض ، ومقاومة للحرارة ، ومقاومة للاهتزاز ، ولكنها أيضًا عالية القوة ، وصلابة عالية ، عالية الجودة ، أصغر ، أرق ، بشكل عام 3.5 مم. إلى جانب ذلك ، فإن الشكل والمظهر أنيقان وشفافان وسهلان لإحكام الإغلاق الحراري والإنتاج ، لذلك أصبحت الحاويات المصنوعة من البولي بروبلين والبلاستيك رائجة في السنوات الأخيرة.

عادةً ما يتم تصميم أغطية سحب الأحماض للبطارية أحادية الخلية بفتحة لطرد الهيدروجين والأكسجين الناتج عن التحليل الكهربائي للماء أثناء عملية شحن البطارية لئلا يتراكم الغاز ويزيد ضغطه الداخلي ، مما يؤدي إلى تكسير الحاوية أو حتى انفجار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا أيضًا تثبيت مرشح الأكسجين حول الفتحة لمنع بخار الماء من التسرب وتقليل فقد الماء.

5. صمام الأمان (للتنفيس)

يعد صمام الأمان مكونًا رئيسيًا للبطارية التي يتم تنظيمها بواسطة الصمام لأن جودة صمام الأمان تؤثر بشكل مباشر على عمر الخدمة وتوحيد وسلامة البطارية. وفقًا للمعايير ذات الصلة واستخدام البطاريات التي ينظمها الصمام ، يجب أن يستوفي صمام الأمان الشروط الفنية التالية:

（1 ، قم بتشغيل الصمام أحادي الاتجاه.

（2） سدادة أحادية الاتجاه: لمنع دخول الهواء إلى داخل البطارية.

（3 يجب ألا يتجاوز الفرق بين ضغوط الفتح والإغلاق لصمامات الأمان لنفس مجموعة البطاريات 20٪ من متوسط ​​القيمة.

（4 ، يجب أن تستمر خدمة البطارية لمدة 15 عامًا على الأقل.

（5） وظيفة التصفية: لمنع الضباب الحمضي أو الحمضي من الهروب عبر صمام الأمان.

（6） مقاوم للانفجار: يجب أن يكون الجزء الداخلي من البطارية مقاومًا للانفجار عندما يتعرض الجزء الخارجي من البطارية لهب مكشوف.

（7） مقاومة للاهتزاز: أثناء النقل والاستخدام ، لن يفلت صمام الأمان من الاهتزاز وعمل الفتح والإغلاق المتكرر.

（8 مقاومة للأحماض

（9） مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة

6. آخرون

بالإضافة إلى المكونات الرئيسية المذكورة أعلاه ، هناك موصل سلكي طرفي وموصل بين الخلايا وملحقات أخرى.

جهاز تفريغ البطارية أحادي الوظيفة مخصص فقط لعملية التفريغ ولا يمكن شحنه ، لذلك يجب شحن البطارية مسبقًا ، ثم تفريغها ، بحيث تكون تكلفة اختبار الشحن والتفريغ أرخص نسبيًا.

آلة الشحن والتفريغجهاز الكل في واحد مريح ومفيد!