Blei-Säure-Batterie - Gerät und Funktionsprinzip, Sorten

Das Design und die Funktionsweise einer klassischen Blei-Säure-Batterie basieren auf den reversiblen elektrochemischen Reaktionen von Blei und Bleidioxid mit einer wässrigen Schwefelsäurelösung: Wenn die Batterie auf eine Last entladen wird, wandeln sich Bleioxid an der Kathode und Blei an der Anode unter Wechselwirkung mit Schwefelanionen in Bleisulfat um ( Bleidioxid wird an der Kathode reduziert, Blei an der Anode oxidiert).

Wenn die Batterie geladen wird, zerfällt Bleisulfat auf den Platten in Ionen, Bleioxid bildet sich an der Kathode und wieder metallisches Blei an der Anode. In diesem Fall steigt die Konzentration der Schwefelsäurelösung an, da die mit Wasserstoff wieder vereinigten Schwefelsäureionen wieder Schwefelsäure bilden. Somit ist es möglich, denselben Akku immer wieder zu verwenden und ihn von Zeit zu Zeit einfach wieder aufzuladen.

Während der Batterieentladung nimmt die Schwefelsäurekonzentration ab - die Dichte des Elektrolyten nimmt ab. Und wenn am Ende des Ladevorgangs die Menge an Bleisulfat auf den Elektroden fast erschöpft ist, beginnt der Prozess der Wasserelektrolyse zu übernehmen. Dieses Phänomen kann in Form einer Fülle von Sauerstoff- und Wasserstoffblasen beobachtet werden, was ein Zeichen für eine Überladung einer Blei-Säure-Batterie ist, und viele Autofahrer wissen aus erster Hand davon.

Es ist besser, ein solches Phänomen nicht zuzulassen, da in diesem Fall erstens Wasser irreversibel verbraucht wird und zweitens Explosionsgefahr besteht. Daher alles normal Ladegeräte Reduzieren Sie den Ladestrom bei Erreichen einer bestimmten Spannung an den Klemmen des Akkus. Wasserverluste werden traditionell durch Hinzufügen von destilliertem Wasser zur Batterie aufgefüllt.

Tatsächlich befindet sich im Fall einer 12-Volt-Blei-Säure-Batterie eine Batterie mit sechs Zellen, die in Reihe miteinander geschaltet sind - Zellen. Eine Zelle (die maximale Spannung einer solchen Zelle beträgt 2,17 Volt) besteht aus zwei Elektroden und Trennplatten - Separatoren, die nicht chemisch mit dem Elektrolyten interagieren, aber den Kontakt zwischen den Elektroden verhindern.

Die Elektroden sind Gitter aus reinem Blei, außerdem wird Bleidioxidpulver in das Anodengitter und Bleipulver in das kathodische Gitter gepresst. Hier werden Pulver verwendet, um den Wechselwirkungsbereich der Elektroden mit dem Elektrolyten zu maximieren und dadurch die größtmögliche elektrische Kapazität der Batterie zu erhalten, da die Elektroden in den Elektrolyten eingetaucht sind. Batterien mit 3, 6 oder 12 Zellen liefern an den Batterieklemmen 6, 12 bzw. 24 Volt.

Autostarterbatterie (mit flüssigem Elektrolyten)

Oldtimer-Batterien - Säurebatterien mit flüssigem Elektrolyten für eine Nennspannung von 12 Volt. Der Deckel einer solchen Batterie hat 6 Löcher mit Stopfen, um die Wartung zu vereinfachen. Sie können die Dichte des Elektrolyten mit einem Hydrometer überprüfen und bei Bedarf destilliertes Wasser hinzufügen. Der Kapazitätsbereich reicht von 35 bis 230 A * h, sie liefern Anlaufströme von 330 bis 1500 A.

Die Aufgabe einer solchen Batterie besteht darin, den Anlasser zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeugs anzukurbeln und das Bordnetz (Scheinwerfer, Geräte, Bordverbraucher über den Zigarettenanzünder usw.) mit Strom zu versorgen. Batterien dieses Formats für flüssigen Elektrolyten gehören allmählich der Vergangenheit an und weichen moderneren Batterien mit verdicktem Elektrolyten .

Gel-Batterien (GEL) für USV, Sicherheitssysteme usw.

Im Haushalt unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV, USV) (siehe - Wie sind die USVs angeordnet und funktionieren sie?) sind in den Stromversorgungskreisen von Alarmsystemen und anderen ähnlichen Anwendungen versiegelte Blei-Säure-Batterien mit einem verdickten Elektrolyten - Gel-Batterien.

Der flüssige saure Elektrolyt wird hier mit einer wässrigen alkalischen Lösung von Natriumsilikaten (Na2Si2O4) zu einer pastösen Konsistenz eingedickt. Batterien dieses Typs müssen nicht gewartet werden und füllen destilliertes Wasser nach. Gel-Batterien sind mit Kapazitäten von 1 bis 100 A * h erhältlich.

AGM-Technologie

Eine bessere Version der Gel-Batterie ist eine wartungsfreie Blei-Säure-Batterie mit porösen Separatoren aus Glasfaser (Absorbent Glass Mat), die strengere Lade- und Betriebsbedingungen ermöglicht. Eine Besonderheit der AGM-Technologie ist die Verwendung von mit Glasfasern imprägnierten porösen, mit Aggregaten gefüllten porösen Füllkammern.

Die Mikroporen eines solchen Materials sind nicht vollständig mit Elektrolyt gefüllt, und das elektrolytfreie Volumen wird hier zur Gasrekombination verwendet. Die durch AGM-Technologie hergestellte Batterie bietet mehrere Vorteile: Vibrationsfestigkeit, normale Leistung in jeder Position (Hauptsache, sie muss nicht auf dem Kopf stehen, da oben Notventile vorhanden sind).