Киселинске батерије и њихове карактеристике

Батерија је извор напајања у коме се енергија хемијске реакције претвара у електричну енергију током пражњења и обрнуто током пуњења. Њена главна разлика од конвенционалне батерије је могућност обнављања енергије поновним пуњењем. За пуњење је потребно применити једносмерну струју у смеру супротном од пражњења.

Оловно-киселинске батерије су изумљене у 19. веку и остају најпопуларније батерије широм света због своје ниске цене и високе ефикасности. Уређај се састоји од кућишта и две електроде супротног поларитета, уроњене у електролит - раствор киселине - отуда и назив оловно-киселинске батерије (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Оловно-киселинске батерије су такође познате као оловно-киселинске батерије, због материјала од ког су направљене електроде.

Како они раде?

Батерија ради на електрохемијском процесу реакције олова и олово-диоксида у воденом раствору сумпорне киселине. Када се на електроде примени оптерећење, долази до хемијске реакције између олово-диоксида и сумпорне киселине (H₂).₂ПА₄, као и реакцију оксидације олова до олово-сулфата. Током пражњења, олово-диоксид се редукује на катоди („-“), а олово се оксидује на аноди („+“). Током пуњења, дешавају се обрнуте хемијске реакције и електролиза воде, ослобађајући кисеоник на аноди и водоник на катоди.

Реакције интеракције које се дешавају у батерији могу се описати помоћу две формуле:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂ПА₄ → 2PbSO₄ + 2 сата₂О — пражњење.
2. 2PbSO₄ + 2 сата₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂ПА₄ — наплата.

Током пражњења, процес формирања олово-сулфата се одвија у активним масама аноде и катоде, а трошење сумпорне киселине H₂ПА₄ и смањење густине електролита. Током пуњења дешавају се обрнуте реакције, формира се сумпорна киселина, а густина електролита се повећава. Крај процеса пуњења карактерише завршетак трансформације супстанци на електродама и престанак промена електролита. Ако се пуњење настави, долази до нежељене реакције разлагања воде (електролиза), при чему се ослобађају мехурићи кисеоника и водоника у електролиту, што резултира илузијом кључања. Ако се то деси, у батерију се мора додати дестилована вода да би се електролит обновио.

Дизајн

Киселинске батерије су остале непромењене у свом основном унутрашњем дизајну више од сто година.

            Дизајн батерија укључује:

1. Електроде су у облику равних решетки направљених од олова, са прахом оловног диоксида (PbO) пресованим у ћелије.₂) на аноди, метални прах олова (Pb) на катоди.
2. Сепаратор је порозни диелектрик који одваја електроде једну од друге, спречавајући кратке спојеве.
3. Електролит је сумпорна киселина разблажена водом (дестилована) H₂ПА₄, електроде и сепаратор су смештени у њему. Максимална електрична проводљивост се постиже на температури од 20^ОC, концентрација сумпорне киселине је 35%, што се преводи у густину електролита од 1,26 g/cm³. Унутрашњи отпор је минималан, а губици унутар уређаја су значајно смањени. У климатским условима са ниским температурама, густина раствора може се повећати на 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. Повећање концентрације раствора киселине спречава смрзавање електролита, стварање леда унутар кућишта, што би могло оштетити електроде и пући батерију.

Главне карактеристике, параметри

1. Капацитет (номинална) - количина електричне енергије коју киселинске батерије могу да обезбеде, мерење се врши у тренутку пражњења, под оптерећењем са малом струјом потрошње, јединице мере - A*h.
2. Стартна струја - показује способност батерије да испоручи високе струје на температури од -18^ОНа пола минута.
3. Капацитет (резерва) - показује временски период током којег киселе батерије испоручују струју од 25 А до напона од 10,5 V.
4. Доња вредност напона испражњене батерије је 1,75 - 1,8 V.
5. Радни температурни опсег — — 40^Оод - + 40^ОСА.

Сорте

Према начину рада, киселинске батерије се могу поделити у три групе:

1. Циклични режим — рад у циклусу потпуног пражњења и потпуног пуњења, периодично искључујући батерију из извора напајања. Сматра се најтежим режимом, број циклуса пражњења од 100% је ограничен.
2. Бафер режим је широко коришћени режим који је штедљив према батерији; не дозвољава потпуно пражњење и карактерише га стална веза са извором напајања.
3. Мешовито - комбинација баферског и цикличног режима, али већи део времена рада се проводи у баферском режиму.

Најчешће оловно-киселинске батерије доступне на тржишту могу се поделити на следеће типове:

Поглед	Услуга	Опис	Напон, V
Оловно-киселински	Сервисирано	Аутомобилски акумулатори долазе у следећим врстама: са ниским садржајем антимона, антимона, кисело-калцијумски и хибридни.	612
АГМ ВРЛА	Без одржавања	Сепаратори су направљени од фибергласа, цикличног и пуферског режима рада.	24612
ВРЛА	Без одржавања	Запечаћено кућиште, понекад направљено од калцијума, не емитује гасове, користи се у режиму пуфера.	24612
ГЕЛ ВЛРА	Без одржавања	Електролит је силика гел, који продужава век трајања батерије, а батерија ради у баферском режиму.	24612243648
ОПзВ	Без одржавања	Електроде су цевастог дизајна, отпорне на потпуно пражњење и имају век трајања од приближно 22 године.	2

Примена

1. Аутомобилске - киселе батерије се користе као стартерске батерије.
2. Рачунарска опрема - непрекидни извори напајања (УПС) вам омогућавају да сачувате информације у случају нестанка струје.
3. Индустријска производња - киселинске батерије се користе као резервни извори напајања.

Пуњење и опште препоруке

1. Пуњење треба обавити на температури од 20^ОСА.
2. Струја пуњења не би требало да пређе 10% номиналног капацитета батерије.
3. За употребу у возилима киселинске батерије На ниским температурама, боље је користити га са унутрашњим електричним системом грејања, јер капацитетЕфикасност уређаја се губи за 1% када се температура смањи за 1^ОСА.
4. Не препоручује се складиштење киселинске батерије на температурама изнад 30^ОСа испражњеним или празним батеријама, прво их је потребно потпуно напунити.
5. Боље је чувати батерију на хладном месту током зиме, јер ће процес самопражњења бити минималан, а потребно је претходно нанети маст на позитивни пол.
6. Пре употребе, киселинске батерије мора се унети у просторију са температуром од 20^ООд 8-10 сати да се доведе у радно стање.