Основное различие между Свинцово-кислотными и Кальциевыми батареями заключается в том, что Свинцово-кислотная батарея имеет свинцовый электрод внутри батареи, тогда как свинцово-кальциевая батарея содержит кальций вместе со свинцом в качестве электрода внутри батареи. Из-за использования свинцово-кальциевого сплава для электрода в свинцово-кальциевых батареях они имеют низкий саморазряжающийся эффект и более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи.
Состав Свинцово-кальциевой батареиСвинцово-кислотные аккумуляторы — это самый старый тип аккумуляторов. Свинцово-кальциевые батареи являются производными от свинцово-кислотных батарей. Эти батареи содержат 0,1% кальция на свинцовых решетках, что даёт преимущество при использовании этой батареи при низких температурах.
Свинцово-кислотные батареи представляют собой более старую форму перезаряжаемых батарей с свинцовыми электродами внутри батареи. Французский физик по имени Гастон Планте впервые изобрел эти батареи в 1859 году. Эти батареи имеют высокое отношение мощности к весу (мощность, генерируемая единицей массы батареи), но отношение энергии к весу (энергия, запасенная в единице массы батареи) и отношение энергии к объему (энергия, накопленная в единице объема батареи) низки. Его решетчатая структура также изготовлена из свинцового сплава, поскольку чистый свинец слишком мягкий и не может выдержать нагрузки.
В Свинцово-кислотных батареях решетку могут изготовлять с различными легирующими элементами такими как сурьма, кальций, олово и селен. Добавление сурьмы улучшает глубокий цикл разряда батареи, но при этом увеличится испарение электролита. При добавлении в свинцовую решетку кальция, уменьшится эффект саморазряда, но при глубоком разряде электродная пластина будет обрастать сульфатом кальция и прекратится реакция в этой области.
Свинцово-кальциевые батареи представляют собой свинцово-кислотные батареи, содержащие сплав свинца и кальция.
Эти батареи имеют более длительный срок службы и простоту обслуживания. Другое преимущество этих батарей заключается в том, что они выдают более высокий ток и лучше работают при низких температурах.
Кроме того, в этих батареях при работе меньше выделяется газа меньше испаряется из электролита воды. Сетка батареи содержит свинцово-кальциевый сплав. Использование этого сплава в батареях снижает эффект саморазряда. Но если аккумулятор сильно разряжен, на сетке начинают выделяться нерастворимые кристаллы сульфата кальция и они закупоривают её поры, тем самым прекращая реакцию этой части батареи.
Сульфатация пластиныСвинцово-кислотные аккумуляторы являются более старой формой перезаряжаемых аккумуляторов со свинцовыми электродами внутри аккумулятора. Эти батареи сделаны из свинцовых сплавов. Свинцово-кальциевые аккумуляторы представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы, которые содержат сплав свинца и кальция. Решетки этих батарей изготовлены из свинцово-кальциевого сплава. Это увеличивает ёмкость, ток отдачи и срок службы батареи.
Свинцово-кислотные аккумуляторы и Свинцово-кальциевые аккумуляторы — это две формы аккумуляторных батарей. Решетки этих батарей состоят из свинцовых сплавов. Различие между Свинцово-кислотными и Кальциевыми батареями состоит в том, что свинцово-кислотная батарея имеет свинцовую решетку внутри батареи, тогда как у кальциевой батареи решетка из свинца с кальцием.
Речь пойдёт об очень распространённых сегодня свинцово-кислотных аккумуляторах с добавкой кальция в материал пластин. Аккумуляторные батареи (АКБ) с кальцием в минусовых решётках и сурьмой в плюсовых называют гибридными (Ca+, Sb/Ca), с кальцием во всех решётках — кальций-кальциевыми (Ca/Ca), те и другие — просто кальциевыми. Также в технические сплавы для кальциевых аккумуляторов может добавляться серебро (Silver, Ag), потому иногда говорят о «серебряных» АКБ.
Чаще всего кальциевыми являются автомобильные стартерные аккумуляторы с жидким (свободно плещущимся) электролитом, которые для краткости будем называть наливными, даже если пробки заливных горловин защищены от открывания или вообще отсутствуют. Однако кальций всё чаще встречается и в тяговых (циклируемых, глубокого цикла), а также резервных (для систем бесперебойного питания) аккумуляторах. Таковые часто выполнены по технологиям AGM (впитывающие маты-сепараторы из стекловолокна) и GEL (загущённый силикагелем электролит), причём может сочетаться то и другое, так что название AGM-GEL — не всегда ошибка.
Кальций, серебро, гель кремниевой кислоты в таких АКБ — не действующие вещества токообразующей реакции, а вспомогательные для улучшения технических характеристик, потому кальциевые, «серебряные» и гелевые — разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов, в отличие от других химических источников тока, в которых электродом может быть серебро и так далее.
При упоминании напряжений будем считать, что говорим о наиболее распространённых АКБ — 12-вольтовых, т. е. состоящих из шести последовательно соединённых ячеек (банок). Зарядный ток выражается в процентах от ёмкости. Например, 10-часовой ток, он же 0.1С, он же 10%, — это 6 ампер для 60 А*ч.
В ходе внедрения кальциевых аккумуляторов в жизнь, т.е. в работу устройств, изначально рассчитанных на сурьмянистые, сложились и распространились мифы и заблуждения, несколько из которых мы сегодня рассмотрим.
Реальность: этапы дозаряда с перенапряжением до 16В и выше предусматриваются только после завершения основного заряда до достижения некоторого напряжения (чаще всего в диапазоне 14-15В) и снижения зарядного тока при стабилизации напряжения на этом уровне до некоторой величины. Сила тока на этапах «высоковольтного» (далее без кавычек) дозаряда не должна превышать 5% номинальной ёмкости. Исключения составляют умные ЗУ, осуществляющие заряд импульсами или модулированным током сложной формы, в т. ч. асимметричным (реверсивным). Благодаря электронному управлению, амплитудные и средние (интегральные) значения токов и напряжений при этом могут быть без вреда и опасности выше, чем при заряде просто источником питания со стабилизацией (ограничением) тока и напряжения.
Реальность: совершенно верно, нельзя заряжать АКБ полутораступенчатым (стабилизация тока, затем напряжения) профилем с параметрами из мифа 1, (если не стоит цель намеренно навредить батарее и тому, что её окружает). Чтобы полностью зарядить кальциевый аккумулятор, необходимо соблюсти многоступенчатый профиль заряда, либо вручную наблюдая за его ходом и управляя стабилизированным источником питания с регулировкой напряжения и тока, либо используя автоматическое зарядное устройство (ЗУ), реализующее нужный профиль. Но один только первый этап до 15 вольт для полного заряда кальциевой АКБ недостаточен.
Реальность: простым пользователям сообщают то, что они могут безопасно применить с помощью имеющихся у них инструментов и знаний.
Реальность: при разряде аккумулятора губчатый свинец отрицательных активных масс (АМ) и оксид свинца положительных превращаются в сульфат свинца, c затратой серной кислоты из электролита и выделением воды. При заряде наоборот: затрачиваются электроэнергия и вода, выделяется кислота, сульфат разряженных активных масс преобразуется в металл и оксид заряженных. Это двойная сульфатация Гладстона-Трайба — основная токообразующая реакция. Её общеизвестное уравнение описывает далеко не все процессы в АКБ, зато даёт ключи к их пониманию.
Серная кислота тяжелее воды, потому применительно к свинцовому аккумулятору концентрация и плотность электролита — синонимы.
ЭДС — электродвижущая сила электрохимической ячейки свинцового аккумулятора — пропорциональна концентрации кислоты, температуре и, конечно же, степени заряженности, то есть, доле заряженных активных масс в их общем объёме. ЭДС без нагрузки называется НРЦ — напряжением разомкнутой цепи.
Если заряженные активные массы окружены электролитом с избытком воды и недостатком кислоты, они не смогут адекватно отдавать при разряде ток (амперы) и полезную ёмкость (кулоны, ампер*часы), так как недостаёт кислоты для превращения свинца и его оксида в сульфат. Также при этом снизится ЭДС под нагрузкой и соответственно полезная мощность и энергия (ватты, ватт*часы).
Если разряженные АМ окружены электролитом с недостатком воды, то они не смогут заряжаться, т.к. без воды неоткуда взять водород для превращения сульфат-иона в серную кислоту и кислород для образования оксида свинца. Для осуществления электрохимических превращений должен идти зарядный ток, а для его протекания источнику (зарядному устройству) необходимо преодолеть ЭДС электрохимической ячейки. Локальный избыток кислоты при расслоении создаёт повышенную ЭДС, чем препятствует заряду.
По высоте банки аккумулятора может наблюдаться неравномерность и концентрации кислоты, и заряженности активных масс, причём последние имеют пористую объёмную структуру. Потому существует как вертикальное расслоение электролита, обуславливаемое гравитацией, (серная кислота тяжелее воды и стремится вниз, выталкивая воду вверх), так и горизонтальное, в порах активных масс и сепараторов — диэлектрических перегородок и конвертов, препятствующих короткому замыканию и разрушению пластин.
В итоге, реальный свинцовый аккумулятор имеет в своих банках участки повышенной и пониженной концентрации электролита, а также заряженных и разряженных активных масс. Электрически в каждой банке все участки активных масс каждого полублока пластин соединены параллельно, потому подключенный к перемычкам вольтметр покажет общее напряжение, могущее сильно отличаться от действительной ЭДС в разных местах банки.
Повышенная концентрация кислоты внизу банки и в глубине активных масс, а также пузырьки газов в порах и распределение ионов, диффузии которых мешает структура АМ и сепараторов, ведут к завышенным НРЦ банки и батареи. При этом значительная часть АМ может быть разряженной и сульфатированной, полезная ёмкость снижена. Это явление называется «мнимым зарядом».
Там, где недостаёт кислоты, заряженные АМ не будут адекватно разряжаться на пользу потребителю, а где недостаёт воды, разряженные не будут заряжаться при приложении зарядного напряжения. При этом в других участках может наблюдаться газовыделение, из чего можно сделать ошибочный вывод о том, что аккумулятор полностью заряжен.
От концентрации кислоты зависит и температура замерзания электролита. Если при низкой температуре в банке окажется слой электролита пониженной плотности, он замёрзнет и при этом расширится, так как плотность льда меньше плотности воды и объём соответственно больше, что ведёт к разрушению аккумуляторной батареи.
Но устранение расслоения электролита необходимо и в тёплое время, иначе будут прогрессировать саморазряд, сульфатация и снижение эксплуатационных характеристик АКБ вплоть до выхода из строя.
Реальность: кальция в кальциевом аккумуляторе на самом деле мало. Это дорогой и агрессивно взаимодействующий с другими веществами, особенно кислотами, щёлочноземельный металл, и применяется он как легирующая присадка, причём в материале не активных масс, испытывающих химические превращения, а решёток, выполняющих несуще-токоведущую функцию. Никакой гипс на рабочей поверхности активных масс при разряде не образуется.
Но почему же тогда на практике глубокий разряд действительно сильно снижает эксплуатационные характеристики кальциевой АКБ, а то и вообще делает её применение невозможной: батарея отказывается заряжаться и от генератора автомобиля, и от зарядного устройства?!
Дело в том, что при глубоком разряде аккумулятора возникает сильное расслоение электролита, плотные сепараторы современных кальциевых аккумуляторов, особенно EFB и им подобных, мешают его перемешиванию и диффузии ионов, а кальций препятствует выделению водорода, особенно в нижней части пластин, где перемешивание особенно необходимо. В итоге, при недостаточном зарядном напряжении, подаваемом генератором автомобиля или ЗУ для классических сурьмянистых АКБ, значительная часть АМ не заряжается, т. к. не соблюдены условия реакции Гладстона-Трайба, и электролит не перемешивается. АКБ не функционирует должным образом, её деградация прогрессирует.
Заряд такого аккумулятора профилем, адекватным его материалу и конструкции, позволит вернуть его в строй, но после следующего глубокого разряда, или некоторого времени при частичном недозаряде, такое обслуживание потребуется снова, иначе АКБ опять перестанет выполнять штатные функции.
Реальность: для перемешивания электролита в современной наливной стартерной АКБ требуется довольно значительный пробег транспортного средства с соответствующей затратой топлива, потому целесообразно полностью перемешать электролит в ходе стационарного обслуживания. К тому же, как уже упоминалось, расслоение мешает заряду, т.е. там, где остались локальные аномалии концентрации кислоты, активные массы останутся недозаряженными и сульфатированными.
Реальность: АКБ с неустранёнными недозарядом, сульфатацией и расслоением электролита будет хуже отдавать и восполнять заряд, будут прогрессировать упомянутые проблемы плюс саморазряд.
Реальность: всё хорошо в меру. Лучше производить выравнивающий дозаряд с перенапряжением не часто, но полностью, чем часто и не в полной мере.
Реальность: применять кальциевые сплавы и улучшенные сепараторы придумали для повышения прочности и долговечности пластин, снижения расхода воды. Но современный аккумулятор, созданный по таким (Ca/Ca, EFB и т.д.) технологиям требует соответствующих параметров обслуживания и оборудования для их обеспечения (зарядных устройств), отличных от предназначавшихся для малосурьмянистых аккумуляторов прошлых поколений.
Реальность: как минимум два производителя тяговых аккумуляторов рекомендуют осуществить этап заряда напряжением до 16.02В, но током 1% ёмкости, не более 2 часов, после завершения основного заряда и двух этапов дозаряда, и при условии, что основной заряд продолжался более 3 часов, т.е. аккумулятор имел значительную глубину разряда. Что интересно, это рекомендуемые производителями профили для гелевых АКБ — Chilwee EVF и Tianneng TNE.
Опубликовано Madhu
Ключевое различие между свинцово-кислотными и кальциевыми батареями заключается в том, что свинцово-кислотная батарея имеет свинцовый электрод внутри батареи, тогда как свинцово-кальциевая батарея имеет кальций вместе со свинцом в качестве электрода. внутри батареи. Из-за использования свинцово-кальциевого сплава для электрода в свинцово-кальциевых батареях они имеют низкий эффект саморазряда и более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи.
Свинцово-кислотные аккумуляторы — это самый старый тип перезаряжаемых аккумуляторов. Свинцово-кальциевые аккумуляторы являются производным от свинцово-кислотных аккумуляторов. В этих батареях есть кальций, смешанный со свинцом, что полезно при использовании этой батареи при низких температурах.
1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое свинцово-кислотные аккумуляторы
3. Что такое свинцово-кальциевые аккумуляторы
4. Прямые сравнения — свинцово-кислотные и кальциевые аккумуляторы в табличной форме
5. Резюме
Свинцово-кислотные батареи представляют собой старую форму перезаряжаемых батарей со свинцовыми электродами внутри батареи. Французский физик по имени Гастон Планте впервые изобрел эти батареи в 1859 году. Эти батареи имеют высокое отношение мощности к весу (мощность, вырабатываемая единицей массы батареи), но отношение энергии к весу (энергия, запасенная в единице масса батареи) и отношение энергии к объему (энергия, запасенная в единице объема батареи) низкие. Его решетчатая структура также изготовлена из свинцового сплава, потому что чистый свинец слишком мягкий и не может поддерживать себя.
Рисунок 01: Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор
Свинцовый сплав содержит сурьму, кальций, олово и селен. Добавление сурьмы может улучшить глубокое циклирование. Но это также увеличивает потребление воды как недостаток. Когда мы используем кальций, он уменьшает эффект саморазряда, но электродная пластина будет расти из-за окисления сетки. Селен используется в качестве легирующего агента. Если мы добавим селен, мы сможем уменьшить количество требуемой сурьмы или кальция. Однако свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелые и менее долговечные. Кроме того, зарядка свинцово-кислотного аккумулятора проста. Но мы должны следить за правильными пределами напряжения. Однако выбор низкого напряжения может привести к снижению производительности.
Свинцово-кальциевые батареи представляют собой разновидность свинцово-кислотных батарей, состоящих из сплава свинца и кальция. Эти батареи имеют более длительный срок службы и простоту обслуживания. Еще одним важным моментом является то, что эти батареи лучше работают при низких температурах.
Кроме того, он снижает выбросы газа при перезарядке и расход воды. Сетка аккумулятора содержит свинцово-кальциевый сплав. Использование этого сплава в батареях может уменьшить эффект саморазряда. Но если батарея перезаряжена, сетка может вырасти из-за окисления сетки.
Свинцово-кислотные аккумуляторы — это старая форма перезаряжаемых аккумуляторов со свинцовыми электродами внутри аккумулятора. Эти батареи изготавливаются из свинцовых сплавов. Легирующими агентами могут быть сурьма, кальций, олово и селен. Свинцово-кальциевые аккумуляторы представляют собой разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов, в состав которых входит сплав свинца и кальция. Эти батареи изготовлены из свинцово-кальциевого сплава. Это увеличивает срок службы батареи. В этом основное отличие свинцово-кислотных аккумуляторов от кальциевых.
Свинцово-кислотные батареи и свинцово-кальциевые батареи представляют собой две формы перезаряжаемых батарей. Обе эти батареи состоят из свинцовых сплавов. Разница между свинцово-кислотными и кальциевыми батареями заключается в том, что свинцово-кислотная батарея имеет свинцовый электрод внутри батареи, тогда как кальциевая батарея имеет медь вместе со свинцом в качестве электрода внутри батареи.
1. «BU-201: Как работает свинцово-кислотный аккумулятор?» Зарядка литий-ионных аккумуляторов – Battery University. Доступно здесь
2. «Свинцово-кислотный аккумулятор». Википедия, Фонд Викимедиа, 13 июня 2018 г. Доступно здесь
(общественное достояние) через Commons Wikimedia
| Многие технические специалисты думают, что свинцово-кислотная батарея — это просто батарея без каких-либо высоких технологий внутри, однако есть несколько разных типов свинцово-кислотных батарей и у них есть некоторые другие приложения, кроме использования в автомобильных транспортных средствах для запуска. 1, Батареи с сурьмой Сурьму можно добавить в сетку положительных и отрицательных клемм примерно на 1,75% или выше, а также олово или мышьяк для улучшения механической прочности и приема заряда. Эта технология используется уже более 100 лет, и она очень популярна и зрела. Одним из преимуществ является очень хорошая цикличность, что означает разрядку на холостом ходу и перезарядку на высокой скорости. Недостатком является то, что использование сурьмы увеличивает скорость потери воды и требует регулярной проверки и доливки электролита, особенно когда батарея находится в капоте в жаркую погоду.
2, кальциевые батареи проводные технологии.
Сравнение между сурьмяными и кальциевыми батареями показывает, что кальциевые батареи имеют лучшие характеристики по саморазряду и температуре по сравнению с сурьмяными. 3, Гибридная батарея Мы можем объединить преимущества сурьмяных и кальциевых батарей и произвести высокоэффективную батарею, названную гибридной батареей. Положительные пластины из сурьмы могут обеспечить хороший цикл, легкое восстановление после глубокой разрядки и высокие температурные характеристики. Кальциевая отрицательная пластина может уменьшить газообразование, увеличить срок хранения и повысить CCA. 4, некоторые общие характеристики батареи Первой характеристикой свинцово-кислотной батареи является емкость в зависимости от времени разряда. Если время разрядки превышает 100 часов, то это полная емкость. Емкость снижается до 50%, если общее время зарядки составляет около 50 часов. Срок службы батареи и температура: C — постоянная, E A — энергия активации и R — молярная газовая постоянная (8,3143 Дж/моль·К). Совершенно очевидно, что срок службы батареи составляет всего около 10%, а рабочая температура превышает 60°C. Срок службы батареи находится на нормальном уровне при температуре 25°C и удваивается при температуре 13°C. Сообщение от кривой заключается в том, что нам нужно поместить аккумулятор в багажник, а не под капот. Третьей характеристикой является эффективность заряда и скорость приема заряда падают по мере того, как аккумулятор приближается к верхней границе заряда , так как они производят больше газов. УСЛУГИПРОЗРАЧНОСТЬ
СЕРВИС ДЛЯ ВАС
НОВОСТИО КОМПАНИИИНФОРМАЦИЯ
|
