¿Qué es una batería de plomo-ácido? ¿Dónde se utiliza principalmente?
Batería Recargable Sellada: Su volumen y peso no se han mejorado de forma efectiva, por lo que se utiliza más habitualmente para arrancar coches y motos. La mayor mejora en las baterías de plomo-ácido es el uso reciente de tecnología de recombinación de oxígeno de alta eficiencia para completar la regeneración del agua, logrando el propósito de un sellado completo sin agregar agua. La vida útil de las "baterías sin agua" puede ser de hasta 4 años (placa única). voltaje 2V).
Las baterías de plomo-ácido también son una de las baterías más utilizadas. Llene un tanque de vidrio o plástico con ácido sulfúrico y luego inserte dos placas de plomo, una para conectar el terminal positivo del cargador y la otra al terminal negativo del cargador. Se necesitan más de diez horas de carga para convertirse en batería. Tiene 2 voltios entre sus electrodos positivo y negativo. La ventaja de las baterías es que se pueden reutilizar. Otra gran ventaja es que tiene una resistencia interna extremadamente pequeña y puede proporcionar una gran cantidad de corriente. Cuando se utiliza para alimentar el motor de arranque de un coche, la corriente instantánea puede alcanzar más de 20 amperios, cantidad que hasta el momento no puede ser sustituida por ninguna otra batería. Cuando una batería se carga, convierte la energía eléctrica que se le suministra en energía que puede almacenar, y cuando la batería se descarga, convierte la energía química en energía eléctrica. La batería es demasiado grande y no es cómoda de transportar. Pero los coches y las motos no pueden vivir sin él.
Recientemente, el nivel de plomo en la sangre de 139 aldeanos de la calle Fengjiang, distrito de Luqiao, ciudad de Taizhou, provincia de Zhejiang, excedió seriamente el estándar, lo que despertó una vez más la preocupación pública por la contaminación por metales pesados. En la Conferencia Nacional de Acción Especial de Protección Ambiental celebrada ayer por nueve ministerios y comisiones centrales, el Viceministro de Protección Ambiental Zhang Lijun también mencionó este incidente reciente y dijo que el incidente fue causado por el hecho de que el gobierno local no completó la reubicación de los residentes de acuerdo con regulaciones. La "máxima prioridad" de la acción especial nacional de protección ambiental de 2011 es investigar a fondo toda la industria de baterías de plomo-ácido para frenar la alta incidencia del exceso de plomo en sangre en los niños.
Solo en 2009, ocurrieron más de 20 accidentes por plomo en sangre en todo el país, y incidentes similares han ocurrido desde 2010 hasta el presente. Por ejemplo, el reciente incidente en Taizhou, Zhejiang, y el incidente anterior de exceso de plomo en sangre en Huaining, Anhui. La frecuente ocurrencia de tales incidentes no solo está relacionada con "fraude corporativo, sino también con la mala supervisión de muchos departamentos locales. Por ejemplo, en un lugar donde recientemente ocurrió un incidente de plomo en sangre, el Ministerio de Protección Ambiental encontró que 34". El año pasado se omitió el porcentaje de baterías de plomo-ácido de tamaño pequeño y mediano en una investigación especial.
Para la próxima inspección integral de las empresas de baterías de plomo-ácido, el Ministerio de Protección Ambiental exige "seis unificaciones", es decir, todas las empresas que no hayan pasado la evaluación ambiental o no la hayan aprobado serán detenidas. ; no se implementan la protección del medio ambiente, las instalaciones de seguridad y la salud ocupacional. Se detendrán todas las instalaciones de control de la contaminación que no cumplan con los estándares. Aquellos que no tengan calificaciones para la eliminación de desechos peligrosos y se dediquen al reciclaje de baterías de plomo de desecho. Si no se cumplen los requisitos de distancia de protección de la salud de conformidad con la ley, se debe suspender la producción por contaminación grave por plomo.
Al mismo tiempo, todas las localidades deben publicar la lista de todas las empresas de baterías de plomo-ácido (procesamiento, montaje, reciclaje) en los medios de comunicación antes del 30 de julio de 2011 y aceptar la supervisión social.
Rendimiento de trabajo
La Tabla 1 muestra fórmulas típicas de electrodos negativos para tres tipos diferentes de baterías.
La Tabla 1 muestra recetas típicas de electrodos negativos para tres tipos diferentes de baterías.
1. Placa de electrodo de carga seca
Como todos sabemos, la carga en seco es la preferida para las baterías de arranque de automóviles, incluidas las de motocicletas. El usuario sólo necesita inyectar la concentración y cantidad requerida de ácido sulfúrico diluido y dejarlo reposar durante un período de tiempo, sin adición inicial. La clave para la producción de baterías de carga seca es controlar que la placa negativa se oxide y pierda actividad durante la limpieza, el secado, el ensamblaje e incluso el almacenamiento después de la formación. Para evitar la oxidación, se utilizan diferentes métodos de secado. La mayoría de los fabricantes nacionales utilizan un método compuesto, es decir, agregar diferentes antioxidantes a la pasta de plomo del electrodo negativo y luego lavar las láminas del electrodo y sumergirlas en ácido bórico, glicerina o xilitol. para sumergir líquido. La mayoría de los fabricantes de antioxidantes en pasta de plomo utilizan ácido α-hidroxiβ-naftalenodico (conocido como ácido 1.2) o ácido esteárico (algunos fabricantes). propuesto en los últimos años. Utilice parafina líquida en lugar de ácido 1,2. El método de preparación del ácido 1,2 se utiliza ampliamente y el proceso está maduro.
Pero tiene las siguientes desventajas: (1) Es irritante para las membranas nasales y se siente asfixiante.
(2) La capacidad de aceptación de carga es pobre y la formación a menudo va por detrás del electrodo positivo.
(3) El precio es relativamente caro.
(4) Después de agregar lignosulfonato de sodio, la capacidad de la batería disminuye significativamente después de múltiples ciclos. Método de preparación del ácido esteárico Dado que el ácido esteárico es un sólido ceroso, no es fácil de dispersar y la mezcla será desigual durante la elaboración de la pasta. La parafina líquida es un producto petroquímico, un hidrocarburo mixto, líquido aceitoso incoloro e inodoro, insoluble en agua. El precio es barato, la densidad es 0,89, el punto de inflamación es ligeramente superior a 245 °C, el contenido de impurezas es muy bajo y el peso molecular promedio es 490. No es necesario emulsionar ni rociar al hacer una pasta, simplemente agregue agua o ácido. Fácil de dispersar y la pasta es uniforme. No se observó reducción de capacidad cuando se usó con lignosulfonato de sodio. La pasta de plomo tiene buena elasticidad y plasticidad y es fácil de rellenar. Japón utilizó un aceite mineral para la instalación en seco hace unos años, probablemente parafina líquida. Actualmente no ha sido aceptado por la mayoría de los fabricantes nacionales y todavía hay dudas. Se realizaron una gran cantidad de pruebas: voltaje de descarga de 5 s, descarga de arranque a baja temperatura, análisis del contenido de plomo de la lámina del electrodo, capacidad de reserva, aceptación de carga, tasa de retención de carga, ciclo de vida, etc.
Los resultados muestran que todos los indicadores cumplen con los requisitos técnicos y los resultados son ideales. También hemos realizado una validación en laboratorio, mediante voltamperometría cíclica y pequeñas muestras para demostrar el uso de parafina líquida en lugar de ácido 1,2.
Tiene las siguientes ventajas:
Alto sobrepotencial de desprendimiento de hidrógeno, menor desprendimiento de hidrógeno durante la carga, buena reversibilidad de la placa del electrodo, es decir, mejor aceptación de la carga. En vista de los resultados anteriores, podemos disipar completamente cualquier duda y utilizarlo para producción.
La producción de placas de electrodos de carga no sólo se utiliza para arrancadores de automóviles, sino también para algunas baterías selladas de motocicletas controladas por válvulas. Cuando las baterías de bicicletas eléctricas se producen mediante el proceso de moldeo por ranura, para reducir el tiempo de carga adicional después del ensamblaje, también se utiliza un proceso de placa de carga seca. Algunos fabricantes también utilizan parafina líquida como antioxidante y han conseguido buenos resultados. La práctica ha demostrado que es completamente factible utilizar parafina líquida como antioxidante para reemplazar el proceso con ácido 1,2 o ácido esteárico. Vale la pena señalar que en las baterías selladas reguladas por válvulas, es muy desfavorable que el electrodo negativo contenga 1,2 ácido, porque el electrodo negativo tiene tres reacciones posibles durante la carga del ciclo, a saber, la reducción de PbSO4, la reducción de iones H+ a hidrógeno. y la reducción de O2. 1.2 La presencia de ácido no favorece la reducción de PbO4 u O2 La reducción de O2, es decir, la absorción de O2, es muy importante en este tipo de batería. Recomendamos que sea mejor utilizar parafina líquida en lugar de ácido 1,2. Incluso en baterías de motocicletas y bicicletas cargadas en seco, la fórmula del electrodo negativo solo necesita lavarse con agua y remojarse en ácido bórico después de la formación para cumplir con los requisitos. Debido a que la batería está sellada, no hay problemas de oxidación durante el almacenamiento. Es antioxidante durante el proceso de secado. El ácido bórico es inofensivo para el rendimiento de la batería y también puede reducir la autodescarga del electrodo positivo.
2. Fórmulas típicas de baterías para diferentes finalidades
Aunque existen muchos tipos de baterías de plomo-ácido, se dividen principalmente en tres categorías según sus características de uso: baterías de arranque ( representadas por baterías de automóvil), baterías de energía (representadas por baterías de tractor) y baterías estacionarias (representadas por baterías de comunicación). Arrancar un automóvil requiere alta corriente y baja temperatura, y la temperatura puede alcanzar los -40 °C. Generalmente se inicia a una velocidad actual de 5 minutos y luego se carga con una carga flotante. Las baterías eléctricas se descargan profundamente a un ritmo moderado y tienen el rendimiento de una descarga de alta corriente a corto plazo, y luego se cargan a voltaje o corriente constante, que es un modo de reciclaje típico. Las baterías estacionarias son fuentes de energía de respaldo que se utilizan de manera irregular y, a menudo, flotan en paralelo con un voltaje constante. BaSO4_4 es un agente de expansión inorgánico que debe agregarse a todo tipo de baterías, pero su efecto de pasivación en el arranque a baja temperatura es insuficiente y debe usarse junto con agentes de expansión orgánicos. Durante los ciclos de carga y descarga, en ausencia de un agente expansor, se forma una capa densa y porosa de sulfato de plomo en la superficie del plomo. La formación de este depósito poroso hace que el material activo se combine firmemente y se contraiga, lo que reduce en gran medida el área de superficie específica del electrodo negativo, lo que hace que el electrodo negativo pierda su capacidad de trabajo después de varios ciclos.
Añadir algunos aditivos a los componentes del electrodo negativo puede ralentizar esta tendencia a la contracción, normalmente llamados agentes de expansión o, para ser precisos, agentes anti-contracción. El sulfato de bario es un agente de expansión inorgánico y sus parámetros de cristalización son similares al PbSO4_4, como se muestra en la Tabla 2. La adición de sulfato de bario isomorfo o sulfato de estroncio altamente disperso al material activo negativo puede servir como centro de cristalización del sulfato de plomo durante la descarga. El sulfato de plomo puede precipitar sobre el sulfato de bario sin formar un centro de cristalización de sulfato de plomo, evitando así la formación de sulfato de plomo. La sobresaturación necesaria para los núcleos cristalinos trae dos beneficios: primero, se reduce el sobrepotencial de concentración y, segundo, la densidad de la capa de sulfato de plomo formada en condiciones de baja sobresaturación es menor que en condiciones de alta sobresaturación, lo que es beneficioso para la difusión. de ácido sulfúrico y la profundidad del electrodo. El sulfato de bario es inerte y no participa en el proceso redox del electrodo. Está altamente disperso en el material activo, de modo que el PbSO4 generado durante el proceso de descarga no cubre los cables metálicos para formar una capa de pasivación densa y continua, sino que mantiene la superficie específica desarrollada del material del electrodo para evitar la contracción durante la carga. .
Cosas a tener en cuenta
1. Uso correcto de baterías de plomo-ácido
1. Carga inicial correcta de baterías de plomo-ácido. La primera carga de una batería de plomo-ácido no utilizada antes de su uso se denomina carga inicial. La carga inicial correcta de las baterías de plomo-ácido debe ser: la corriente no debe ser demasiado grande; la batería de plomo-ácido debe estar completamente cargada y debe cargarse y descargarse de 2 a 3 veces; Un funcionamiento inadecuado (como una carga inicial incompleta) provocará que la batería de plomo-ácido tenga una carga insuficiente permanente, lo que reducirá su capacidad nominal y acortará su vida útil.
2. Las baterías de plomo-ácido con diferentes capacidades no se pueden utilizar juntas. Cuando un vehículo mecánico utiliza más de dos baterías de plomo-ácido, sus capacidades deberían ser básicamente las mismas. Tomando el motor 6135 como ejemplo, cuando se usan en serie dos baterías de plomo-ácido grandes y pequeñas de 12 V, dado que las capacidades de las dos baterías de plomo-ácido no son iguales, la batería de plomo-ácido pequeña puede tener suficiente carga, mientras que la gran batería de plomo-ácido todavía está medio llena. Especialmente durante la descarga, las baterías pequeñas de plomo-ácido se dañarán prematuramente debido a una gran descarga de corriente. Por lo tanto, es mejor no juntar dos baterías de plomo-ácido de diferentes capacidades cuando se trabaja.
3. Reducir la autodescarga de las baterías de plomo-ácido. La autodescarga es una característica inherente de las baterías de plomo-ácido. El estándar JB1058-78 estipula que después de que una batería de plomo-ácido esté completamente cargada y colocada a 20 ~ 30°C durante 28 días, la pérdida de capacidad no excederá el 20%. La autodescarga de las baterías de plomo-ácido se debe principalmente a la disolución automática del plomo esponjoso en la placa negativa. Por lo tanto, muchos fabricantes agregan tampones como ácido húmico y ácido lignosulfónico a la placa negativa, para aumentar la velocidad de autodisolución. El plomo esponjoso se reducirá significativamente, mejorando así en gran medida el rendimiento de las baterías de plomo-ácido. Sin embargo, las características inherentes de autodescarga de las baterías de plomo-ácido aún existen, por lo que no agregue electrolito por adelantado a las baterías de plomo-ácido nuevas que no se utilicen temporalmente, de lo contrario se producirá una autodescarga.
Las baterías de plomo-ácido que se llenan de electrolito y no se utilizan se deben cargar periódicamente.
4. Previene la descarga de alta corriente a largo plazo. Al instalar y desmontar baterías de plomo-ácido, evite los cortocircuitos: el arranque de los vehículos (o equipos) mecánicos no debe tardar demasiado y cada vez no debe exceder los 20 segundos. Debe haber una pausa de más de 1 minuto entre inicios. Si el motor aún no puede arrancar tres veces seguidas, deje de arrancar inmediatamente y averigüe el motivo.
En segundo lugar, inspección y mantenimiento periódicos
1. Mantener un determinado nivel de electrolito. Según los requisitos de uso, el nivel del electrolito debe ser entre 10 y 15 mm más alto que la placa del electrodo. Durante la inspección, inserte un tubo de vidrio con un diámetro interior de 4 ~ 6 mm y una longitud de aproximadamente 150 mm verticalmente en el puerto de llenado de líquido hasta que entre en contacto con el borde de la placa del electrodo, luego presione la abertura superior del tubo de vidrio con su dedo índice y sujete el tubo de vidrio con el pulgar y el anular. La altura del electrolito en el tubo de vidrio es la altura por encima del nivel del electrolito en la batería de plomo por encima de la placa del electrodo. Después de la medición, coloque el electrolito en el tubo de vidrio en su lugar original. Si el nivel del líquido no es lo suficientemente alto, agregue agua destilada a tiempo. Nunca agregue agua de manantial, agua de río, agua del grifo y no agregue ácido sulfúrico diluido, de lo contrario aumentará la densidad del electrolito y dañará la placa del electrodo.
2. Retire rápidamente la pasta amarilla y blanca de la cubierta de la carcasa. La pasta de color blanco amarillento en la tapa de la batería de plomo-ácido es el resultado de las salpicaduras de una solución de ácido sulfúrico sobre la tapa de la batería de plomo-ácido y alrededor de la pila de electrodos, lo que provoca corrosión electroquímica de la pila de electrodos. Para evitar esta sustancia, se debe usar agua alcalina con frecuencia y se debe usar un velo empapado en agua con gas al 10% o solución de amoníaco al 10% para limpiar el electrolito que se desborda de la carcasa y la tapa de la batería para que la superficie sea siempre neutra. El fenómeno anterior se puede reducir considerablemente. Verifique si hay óxidos en el espacio entre el polo y la unión del conductor. Se puede raspar con un cuchillo.
3. Recarga periódicamente. En circunstancias normales, las baterías de plomo-ácido descargadas deben cargarse dentro de las 24 horas; las baterías de plomo-ácido en vehículos mecánicos detenidos deben cargarse una vez al mes; las baterías de plomo-ácido en uso deben retirarse y cargarse una vez cada dos meses.
4. Compruebe periódicamente la densidad del electrolito. La densidad del electrolito debe ser adecuada para la región y la estación. Según la experiencia práctica, la densidad relativa del electrolito en las baterías de plomo-ácido recién cargadas puede alcanzar 1,20 ~ 1,25 durante el verano en la mayoría de las zonas de nuestro país (excepto en las zonas muy frías). Al recargar baterías de plomo-ácido usadas, la densidad relativa del electrolito debe mantenerse entre 1,15 y 1,18. La densidad relativa del electrolito debe aumentarse gradualmente de 1,18 a 1,25 en otoño, ajustarse a 1,285 en invierno y agregarse gradualmente agua destilada para reducir la densidad relativa en primavera.