¿Cómo se almacena la electricidad en la batería del vehículo eléctrico?
La llamada batería es un dispositivo electroquímico que almacena energía química y libera energía eléctrica cuando es necesario.
Los principales componentes de las baterías de plomo-ácido son los siguientes:
Placa anódica (peróxido de plomo. PbO2)---gt;Material activo
Placa catódica. (Plomo esponjoso.Pb) ---gt; Material activo
Electrolito (ácido sulfúrico diluido) ---gt; Ácido sulfúrico (H2SO4) Agua (H2O)
Batería carcasa
Placa de separación
Otros (tapón de líquido, tapa, etc.)
1. Principio y funcionamiento de la batería de plomo-ácido
El ánodo (PbO2) de la batería de plomo-ácido) y el cátodo (Pb) se sumergen en el electrolito (ácido sulfúrico diluido) y se generarán 2 V de electricidad entre los dos electrodos. Esto se basa en el principio del plomo. -Baterías de ácido Luego de la carga y descarga, el cátodo, ánodo y electrolito sufrirán los siguientes cambios:
(Ánodo) (Electrolito) (Cátodo)
PbO2 2H2SO4 Pb --- gt; PbSO4 2H2O PbSO4 (Reacción de descarga)
(Peróxido de plomo) (Ácido sulfúrico) (plomo esponjoso)
(Ánodo) (Electrolito) (Cátodo)
PbSO4 2H2O PbSO4 ---gt; PbO2 2H2SO4 Pb (Reacción de carga)
(Sulfato de plomo) (Agua) (Sulfato de plomo)
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Cuando la batería se conecta a un circuito externo para su descarga, el ácido sulfúrico diluido reaccionará con el cátodo y el ánodo. El material activo de la placa reacciona para formar un nuevo compuesto "sulfato de plomo". El componente de ácido sulfúrico se libera del electrolito mediante una descarga. Cuanto más larga sea la descarga, menor será la concentración de ácido sulfúrico. Los componentes consumidos son proporcionales a la cantidad de descarga. Siempre que se mida la concentración de ácido sulfúrico en el electrolito, es decir, se pueda medir su gravedad específica, se puede conocer la cantidad de descarga o electricidad residual.
2. Cambios químicos durante la carga
Debido al sulfato de plomo producido en las placas del ánodo y del cátodo durante la descarga, se descompondrá y se reducirá a ácido sulfúrico, plomo y peróxido durante la carga. Plomo, por lo que la concentración del electrolito en la batería aumenta gradualmente, es decir, la proporción del electrolito aumenta y vuelve gradualmente a la concentración antes de la descarga. Este cambio muestra que el material activo en la batería ha vuelto a un estado. donde puede suministrar energía nuevamente cuando los dos polos Cuando el sulfato de plomo se reduce al material activo original, es igual al final de la carga, y la placa del cátodo produce hidrógeno y la placa del ánodo produce oxígeno. En la etapa final, casi toda la corriente se utiliza para la electrólisis del agua, por lo que el electrolito disminuirá; en este momento se debe complementar con agua pura.
2. Estructura de las baterías de vehículos eléctricos
Debido a que las baterías tubulares de plomo-ácido de fibra de vidrio se fabrican acumulando los resultados de muchos experimentos, tienen muchas ventajas.
3. Capacidad de la batería
La capacidad de la batería para vehículos eléctricos se expresa mediante las siguientes condiciones:
◎ Relación de electrolitos 1.280/20 ℃
◎ Corriente de descarga durante 5 horas
◎ Voltaje final de descarga 1,70 V/celda
◎ Temperatura del electrolito durante la descarga 30 ± 2 ℃
1. Caídas de voltaje durante la descarga. El voltaje del terminal durante la descarga es menor que el voltaje sin carga (voltaje de circuito abierto) antes de la descarga. Las razones son las siguientes:
(1)V=E-I.R
V: Tensión de terminal (V) I: Corriente de descarga (A)
E: Tensión de circuito abierto (V) R: Impedancia interna (Ω)
(2) Durante la descarga, la gravedad específica del electrolito disminuye y el voltaje también disminuye.
(3) Al descargarse, la impedancia interna de la batería aumenta. Si es 1 vez cuando está completamente cargada, aumentará de 2 a 3 veces cuando está completamente descargada.
La razón por la que el voltaje de la batería utilizada para levantar es menor que el de la batería utilizada para caminar es porque el motor hidráulico utilizado para levantar es más potente que el motor impulsor utilizado para caminar, por lo que la descarga La corriente es grande. El IR de la fórmula anterior también aumenta.
2. Indicación de capacidad de la batería
En la prueba de capacidad, la relación entre la tasa de descarga y la capacidad es la siguiente:
5HR....1.7V/ celda
3HR....1.65V/celda
1HR....1.55V/celda
Queda terminantemente prohibido continuar descargando al llegar a la Por encima del voltaje, la temperatura interna de la batería aumentará y el material activo se deteriorará más gravemente, acortando así la vida útil de la batería.
Por lo tanto, si el voltaje de la batería del apilador alcanza 1,75v/celda (42v para 24 celdas y 21v para 12 celdas) cuando el apilador está levantando sin carga, se debe detener y cargar inmediatamente.
3. Temperatura y capacidad de la batería
Cuando la temperatura de la batería disminuye, su capacidad también se reducirá significativamente debido a las siguientes razones.
(A) El electrolito no es fácil de difundir y la velocidad de reacción química de los materiales activos en los dos polos se ralentiza.
(B) La impedancia del electrolito aumenta, el voltaje de la batería disminuye y la capacidad de 5 horas de la batería disminuirá a medida que disminuya la temperatura de la batería.
Por lo tanto:
(1) El tiempo de uso en invierno es más corto que en verano.
(2) Especialmente en el caso de las baterías utilizadas en congeladores, debido a la gran capacidad de descarga, el tiempo de uso real de un día se reduce significativamente.
Si quieres alargar el tiempo de uso, deberás aumentar su temperatura en invierno o antes de introducirlo en el congelador.
4. Cantidad de descarga y vida útil
Cuando la batería se carga y descarga repetidamente para su uso todos los días, la duración de la batería se verá afectada por la profundidad de la cantidad de descarga.
5. Capacidad de descarga y gravedad específica
La gravedad específica del electrolito de la batería es casi proporcional a la capacidad de descarga. Por lo tanto, en función de la gravedad específica de la batería cuando está completamente descargada y la gravedad específica cuando está descargada, se puede calcular la capacidad de descarga de la batería.
Medir la gravedad específica del electrolito de las baterías de plomo-ácido es la mejor forma de conocer la capacidad de descarga. Por lo tanto, mida periódicamente la gravedad específica después del uso para evitar una descarga excesiva. Al medir la gravedad específica, también preste atención a la temperatura del electrolito. La gravedad específica calculada a 20 grados C no debe caer por debajo del valor de 80 de capacidad de descarga.
6. Estado de descarga e impedancia interna
La impedancia interna aumentará debido al aumento en la cantidad de descarga. Especialmente al final de la descarga, la impedancia es mayor, principalmente porque la. El progreso de la descarga hace que se genere impedancia interna en la placa. El mal conductor de la corriente eléctrica (sulfato de plomo) y la disminución de la gravedad específica del electrolito conducirán a un aumento de la impedancia interna. Por lo tanto, debe cargarse inmediatamente después. descarga Si se permite que el estado de descarga continúe, el sulfato de plomo formará cristales blancos estables (esto es lo que dice la literatura (fenómeno de sulfatación), incluso si se carga, el material activo de la placa no se puede restaurar a su estado. estado original y la vida útil de la batería se reducirá.
★Sulfato de plomo blanco
Cuando la batería está descargada, las placas del cátodo y del ánodo producirán sulfato de plomo (PbS04) al mismo tiempo si se permite que continúe descargándose sin. cargando, eventualmente formará cristales estables de sulfato de plomo blanco (incluso si se recarga, es difícil restaurar el material activo original. Este estado se llama fenómeno de sulfatación blanca).
7. Temperatura durante la descarga
Cuando la batería se sobredescarga, la impedancia interna aumenta significativamente, por lo que la temperatura de la batería también aumentará. Una temperatura alta durante la descarga aumentará la temperatura al finalizar la carga. Por lo tanto, es ideal controlar la temperatura al final de la descarga por debajo de 40°C.
IV. Gestión de la carga
1. Características de carga de la batería
La tensión en los terminales de carga de la batería se expresa mediante la siguiente fórmula
V= E I.R, aquí
E=voltaje de la batería (V) I=corriente de carga (A) R=resistencia interna (Ω)
Temperatura y vida útil de la batería
Cuando la temperatura de la batería (temperatura del electrolito) aumenta, los materiales activos en las placas del ánodo y del cátodo se deteriorarán y corroerán la rejilla del ánodo, acortando la vida útil de la batería. Por el contrario, cuando la temperatura de la batería es demasiado baja, la batería. La capacidad de almacenamiento se reducirá, es fácil que se descargue en exceso, lo que acortará la vida útil de la batería. Esta relación también variará según el tipo de batería y el material de la placa.
Por lo tanto, se deben observar las siguientes condiciones de uso:
Por lo general, la temperatura del electrolito de la batería debe mantenerse entre 15 y 55 ℃ para un uso ideal. Si es necesario, no debe exceder los -15 y 55 ℃. Durante la descarga y la carga, el rango es de 0 a 60 ℃. En el uso real, dado que la temperatura aumentará durante la carga, lo óptimo es mantener la temperatura del electrolito por debajo de 40 °C al final de la descarga.
3. Capacidad de carga y vida útil
La capacidad de carga requerida por la batería es 110~120 de la capacidad de descarga. La capacidad de descarga está estrechamente relacionada con la vida útil de la batería. La capacidad de carga es 120 de la capacidad de descarga. La batería tiene una vida útil de 1200 veces (4 años). Cuando la capacidad de carga de la batería alcanza el 150 de la capacidad de descarga, la vida útil de la batería se puede calcular como:
1200 veces × 120/150= 960 veces (3,2 años)
Además, esta carga de 150 horas obliga a que el agua se descomponga para producir gas, y el electrolito disminuye repentinamente, lo que aumentará la temperatura al final de la carga. Como resultado, el aumento de temperatura acortará la vida útil. Además, una carga insuficiente y una descarga repetida afectarán gravemente la duración de la batería.
◎ Cuando el apilador levanta pesas, si la temperatura de la batería se mantiene entre 10 y 40 ℃ y la capacidad de carga se mantiene entre 110 y 120, la vida útil de la batería se puede extender mejor. La proporción de carga completa es. Su valor de conversión a 20 ℃ es aproximadamente 1,28.
4. Generación y ventilación de gas
El gas generado durante la carga es una mezcla de oxígeno e hidrógeno es explosivo si el hidrógeno en el aire alcanza 3,8 o más, y si. está cerca de una fuente de incendio, se producirá una explosión. El lugar de carga debe estar bien ventilado y mantenerse alejado de fuentes de fuego para evitar descargas eléctricas.
5. Gestión del electrolito
1. Medición de la gravedad específica
Al medir la gravedad específica, se debe utilizar un hidrómetro de succión para aspirar lentamente el electrolito hacia el exterior. cilindro. La gravedad específica se puede medir a partir de la escala de la boya.
La gravedad específica del electrolito en las baterías de plomo-ácido cambiará con la temperatura. La gravedad específica del electrolito se basa en la gravedad específica a 20 grados Celsius. Por lo tanto, se debe convertir la lectura en el hidrómetro. a la norma en proporción de 20 grados Celsius. Cuando la temperatura cambia en un grado Celsius, la gravedad específica cambia en 0,0007. Por lo tanto, al medir la gravedad específica, se debe medir la temperatura al mismo tiempo. Al medir la temperatura, utilice un termómetro de alcohol de varilla.
La gravedad específica medida a la temperatura t℃ es St, luego la gravedad específica S20 a la temperatura estándar 20℃ se convierte a la siguiente fórmula
S20=St 0.0007(t- 20)
S20... es la gravedad específica convertida a 20 ℃
St.... es la gravedad específica medida en t℃
t. .... es medir la temperatura real del electrolito en grados Celsius
Por ejemplo: la gravedad específica es 1,280 a 20 ℃, se convierte en 1,287 a 10 ℃ y se convierte en 1,273 a 30 ℃
2. Reposición de agua pura
Durante las descargas repetidas, el nivel de electrolito disminuirá lentamente. Por lo tanto, verifique el nivel de electrolito con regularidad y reponga agua pura en cualquier momento para mantener el nivel de líquido adecuado. Si se descuida, el nivel de electrolito quedará expuesto y dañará la placa.
Los estándares de agua pura para baterías de almacenamiento son los siguientes:
Artículo
Unidad
Especificaciones
Turbidez
-
Incoloro y transparente
Líquido
-
Neutro
Conductividad
μυ/cm
Inferior a 10
Cloro
%
Inferior a 0,0001
Hierro (Fe)
%
Inferior a 0,0001
Sulfato (SO4)
%
Inferior a 0,0001
Fuerte residuo de calor
%
Inferior a 0,001
Otros
%
Inferior a 0,005
3. Impurezas en el electrolito y duración de la batería
Si el electrolito contiene ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido sulfuroso, sal, materia orgánica, etc., corroerá las placas, acelerará el acortamiento de La duración de la batería y también acelerará la autodescarga. Además, el cobre, el níquel, el hierro y el manganeso también dañarán la batería y aumentarán la autodescarga.
Al recargar el nivel de la batería, asegúrese de usar agua pura. Cuando lave la batería con agua, asegúrese de cubrir bien la tapa de la batería para evitar que el agua de enjuague fluya hacia la batería.
4. Desventajas causadas por un reabastecimiento excesivo
Si se excede el nivel máximo de líquido al reponer agua (consulte el Capítulo 4-1), se producirá un desbordamiento durante la carga, lo que provocará ácido sulfúrico diluido. Pérdida de componentes, corrosión de la caja de la batería, baja proporción de electrolito que provoca una capacidad de almacenamiento insuficiente, etc.
6. Otros
1. Autodescarga
Cuando se produce una reacción química pura dentro de la batería, o una reacción electroquímica es causada por contaminación por impurezas, o dura mucho tiempo. Si no se utiliza, consumirá electricidad, lo que se llama autodescarga. El consumo de energía de la autodescarga varía según la temperatura de la estructura de la batería, la gravedad específica, las impurezas, el uso, etc. Generalmente, se descargará entre 0,5 y 1 por día. La batería se descargará automáticamente durante el período de almacenamiento antes de su uso. fuerza.
Cuando la batería se descarga continuamente durante mucho tiempo, una vez que se forma sulfato de plomo blanco, no se puede restaurar su capacidad aunque se recargue. Asegúrese de cargarlo cada mes durante el almacenamiento.
2. Determinación del final de vida de la batería
Cuando una batería llega al final de su vida, su capacidad se reducirá. ¿En cuanto al grado de reducción numérica de su capacidad? Se puede determinar según la prueba de capacidad.
Antes de descargar, debes asegurarte de que la gravedad específica y el voltaje de la batería hayan alcanzado el valor máximo, y luego continuar cargando durante 1 hora antes de que se pueda cargar por completo.
Al final de la carga, la gravedad específica se ajusta a 1,28 ± 0,01 (20 ℃) y el nivel de líquido se mantiene en el nivel de líquido especificado.
Periodo de inicio de descarga: 1 hora después de cargarse por completo.
Corriente de descarga: 1/5 de la capacidad de especificación 5HR (la corriente fija es 80 A a 5HR400AH)
Voltaje final de descarga: promedio 1,7 V/celda (24 celdas son 40,8 V, 12 celdas son 20,4 V )
Capacidad: corriente de descarga × tiempo de descarga antes de alcanzar el voltaje final
Hace 1 año - Informe