Bateria după descărcare poate fi reîncărcată de la câteva zeci la câteva mii de ori, în funcție de tipul specific. Cea mai comună este o baterie plumb cu acid. a cărui principiu este prezentat în Fig. 1.
Fig. 1. Principiul ansamblului bateriilor de plumb și al procesului de descărcare a circuitului electrochimic
În starea încărcată, anodul (electrodul negativ) al unei astfel de baterii constă din plumb, iar catodul (electrodul pozitiv) este realizat din dioxid de plumb PbO2. Ambii electrozi sunt realizați din pori astfel încât zona contactului lor cu electrolitul să fie cât mai mult posibil. Proiectarea electrozilor depinde de scopul și capacitatea bateriei și poate fi foarte diversă.
Reacțiile chimice în timpul încărcării și descărcării bateriei sunt reprezentate de formula
Pentru încărcarea bateriei, teoretic este necesară o energie teoretică de 167 Wh / kg. Acest număr, de asemenea, exprimă, prin urmare, limita sa teoretică pentru capacitatea specifică de stocare. Cu toate acestea, capacitatea efectivă de stocare este mult mai mică, astfel încât de la baterie la descărcare, se obține de obicei o energie electrică de aproximativ 30 Wh / kg. Factorii responsabili pentru scăderea capacității de stocare sunt arătați în mod clar în Fig. 2. Eficiența unei baterii (raportul dintre energia primită în descărcare și energia consumată de sarcină) este de obicei în intervalul de la 70% la 80%.
Fig. 2. Capacitatea specifică de stocare teoretică și actuală a bateriei plumb-acid
Diverse măsuri speciale (creșterea concentrației de acid până la 39%, utilizarea pieselor structurale din plastic și a pieselor de cupru etc.) au reușit recent să crească capacitatea specifică de depozitare la 40 Wh / kg și chiar și puțin mai ridicate.
Trebuie remarcat faptul că în anii 1980 s-au folosit baterii staționare deschise, a căror capacitate specifică de depozitare a fost cuprinsă între 5 Wh / kg și 10 Wh / kg.
Din datele de mai sus rezultă că capacitatea specifică de stocare a acumulatorului de plumb (și, așa cum se va arăta mai târziu, alte tipuri de acumulatori) este semnificativ mai mică decât cea a celulelor galvanice primare. Cu toate acestea, acest defect este, de obicei, compensat de posibilitatea unor taxe multiple și, ca rezultat, aproximativ o reducere de zece ori a costului energiei electrice primite de la baterie ,? capacitatea de a face baterii cu o intensitate energetică foarte mare (dacă este necesar, de exemplu, până la 100 MWh).
Emf-ul unei baterii plumb-acid depinde de densitatea electrolitului și poate fi determinat prin formula experimentală
Conform acestei formule, inițial forța bateriei electromotoare, în funcție de tipul specific, este cuprins între 2,05 V până la 2,10 V. Tensiunea la bornele bateriei la capătul de evacuare poate fi redus la 1,7 V, dar la sfârșitul creșterii taxa pentru 2 , 6 V (Figura 3).
Fig. 3. Modificarea tensiunii unei baterii plumb-acid în unele procese de încărcare și descărcare
Fiecare ciclu de încărcare-descărcare este însoțit de unele procese ireversibile asupra electrozilor, inclusiv acumularea lentă de sulfat de plumb nereducător în masa electrozilor. Din acest motiv, după un anumit număr (de obicei circa 1000) de cicluri, bateria își pierde capacitatea de încărcare în mod normal. Acest lucru se poate întâmpla în cazul neutilizării prelungite a bateriei, deoarece procesul de descărcare electrochimică (descărcare automată lentă) curge în baterie și când nu este conectat la un circuit electric extern. Acumulatorul de plumb pierde din cauza auto-descărcării, de obicei de la 0,5% la 1% din încărcătura lui pe zi. Pentru a compensa acest proces în instalațiile electrice, se utilizează o sarcină constantă la o tensiune suficient de stabilă (în funcție de tipul bateriei, la o tensiune de 2,15 V până la 2,20 V).
Un alt proces ireversibil este electroliza apei ("fierberea" bateriei) care apare la sfârșitul procesului de încărcare. Pierderea apei poate fi ușor compensată prin reîncărcare, dar hidrogenul degajat poate, împreună cu aerul, să conducă la formarea unui amestec exploziv în camera bateriei sau în compartimentul bateriei. Pentru a evita riscul unei explozii, trebuie asigurată o ventilație adecvată adecvată.
În ultimii 20 de ani, au apărut baterii plumb-acid etanșate ermetic, în care nu se utilizează un lichid, ci un electrolit tip gel. Astfel de baterii pot fi instalate în orice poziție și, în plus, având în vedere că în timpul încărcării nu produc hidrogen, ele pot fi plasate în orice locație.
În plus față de plumb, mai mult de 50 de tipuri de baterii sunt produse, bazate pe diverse sisteme electrochimice. La putere plantele sunt adesea folosite alcaline (cu electrolit sub formă de hidroxid de potasiu KOH) baterii nichel-fier și nichel-cadmiu, care emf este între V la 1,35 V 1,45, iar capacitatea de stocare specifică - între 15 Wh / kg până la 45 Wh / kg. Ele sunt mai puțin sensibile la fluctuațiile temperaturii ambientale și la condițiile mai puțin solicitante de funcționare. De asemenea, ei posedă bolshim durată de viață (de obicei, de la 1000 la 4000 de cicluri de incarcare-descarcare), dar tensiunea este schimbat în timpul descărcării într-un interval mai mare decât bateriile și eficiența cu plumb acid au ceva mai mici (de la 50% la 70%).
(. În mașini, în bărci, trenuri, etc.) Utilizarea bateriilor cu plumb acid în vehicule este dificilă din cauza masei lor relativ mare, prevyshayushey greutate, de obicei, motoarele cu ardere internă, iar în caz de greutate acceptabil - kilometraj prea mică după încărcare (de obicei, aproximativ 100 km). Prin urmare, pentru vehiculele electrice și alte vehicule electrice, sunt propuse diferite acumulatoare cu o capacitate specifică de stocare mai mare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: