تحليل تلف الشاحن

الموصل الكهربائي في بطارية الرصاص الحمضية مهم بنفس أهمية الدم في جسم الإنسان، وعندما يُفقَد المحلول الكهربائي، يعني ذلك أن البطارية قد أصبحت غير صالحة. يتكون المحلول الكهربائي من حمض كبريتي مخفف والماء. أثناء عملية الشحن، من الصعب تجنب فقدان الماء، وتشير طرق الشحن المختلفة إلى اختلافات في فقدان الماء. نمط الشحن الثلاثي العادي يؤدي إلى فقدان الماء أثناء الشحن بمقدار أكثر من ضعفين مقارنة بنمط النبضات الكولينية! بالإضافة إلى العمر الطبيعي للبطارية، يوجد عمر آخر بسبب فقدان الماء: عندما تفقد بطارية واحدة أكثر من 90 غرامًا من الماء، تصبح البطارية غير صالحة. عند درجة حرارة الغرفة (25 درجة C)، خسارة الماء للشاحن العادي حوالي 0.25 جرام، بينما تكون خسارة النبضة كولين 0.12 جرام. عند درجات الحرارة المرتفعة (35 درجة C)، تكون خسارة الماء للشاحن العادي 0.5 جرام، بينما تكون خسارة النبضة كولين 0.23 جرام. وفقًا لهذا الحساب، سيجف الشاحن العادي بعد 250 دورة، بينما ستجف النبضة كولين بعد 600 دورة. وبالتالي، يمكن للنبضة كولين أن تمدد عمر البطارية بأكثر من الضعف.

① خسارة الماء ② الفلكنة ③ الاختلال ④ الهروب الحراري (البرميل الملآن)

الاثنان الأوليان (1) و(2) يشكلان 97% من تلف البطاريات في السوق.

(1) التحليل ① : الأسباب الرئيسية لخسارة الماء في بطارية الرصاص-الحمض

شاحن المركبات الكهربائية

الموصل الكهربائي في بطارية الرصاص الحمضية مهم بنفس أهمية الدم في جسم الإنسان، وعندما يُفقَد المحلول الكهربائي، يعني ذلك أن البطارية قد أصبحت غير صالحة. يتكون المحلول الكهربائي من حمض كبريتي مخفف والماء. أثناء عملية الشحن، من الصعب تجنب فقدان الماء، وتشير طرق الشحن المختلفة إلى اختلافات في فقدان الماء. نمط الشحن الثلاثي العادي يؤدي إلى فقدان الماء أثناء الشحن بمقدار أكثر من ضعفين مقارنة بنمط النبضات الكولينية! بالإضافة إلى العمر الطبيعي للبطارية، يوجد عمر آخر بسبب فقدان الماء: عندما تفقد بطارية واحدة أكثر من 90 غرامًا من الماء، تصبح البطارية غير صالحة. عند درجة حرارة الغرفة (25 درجة C)، خسارة الماء للشاحن العادي حوالي 0.25 جرام، بينما تكون خسارة النبضة كولين 0.12 جرام. عند درجات الحرارة المرتفعة (35 درجة C)، تكون خسارة الماء للشاحن العادي 0.5 جرام، بينما تكون خسارة النبضة كولين 0.23 جرام. وفقًا لهذا الحساب، سيجف الشاحن العادي بعد 250 دورة، بينما ستجف النبضة كولين بعد 600 دورة. وبالتالي، يمكن للنبضة كولين أن تمدد عمر البطارية بأكثر من الضعف.

المشكلة الكبرى التي تواجه بطارية الرصاص-الحمض أثناء عملية الشحن هي استخلاص الغاز.

وفقًا لدراسة أسباب وقوانين إنتاج الغاز أثناء عملية شحن بطاريات الرصاص-الحمض بواسطة العالم الأمريكي J.A.Mas، من أجل تحقيق معدل إنتاج غاز منخفض جدًا، يمكن لبطاريات الرصاص-الحمض قبول منحني تيار الشحن كما يلي:

صيغة منحنى تطور الغاز الحرج هي: I=I0e-at %h^2

في عملية الشحن، يتجاوز التيار الكهربائي للشحن جزءًا من منحنى تطور الغاز الحرج، مما يؤدي فقط إلى تفاعل تحليل الماء الكهربائي في البطارية لإنتاج غاز وارتفاع درجة الحرارة، ولا يمكن أن يزيد من سعة البطارية

① في مرحلة الشحن بتيار ثابت، يظل التيار الكهربائي ثابتًا، ويIncreased الكهرباء المشحونة بسرعة، وترتفع الفولتية؛

في مرحلة الشحن بفولتية ثابتة، تظل فولتية الشحن ثابتة، وتستمر الكهرباء المشحونة في الزيادة، وينخفض تيار الشحن؛

③ تتم شحن البطارية بالكامل، ينخفض التيار تحت تيار التحويل لشحنة العوم، وتنخفض فولتية الشحن إلى فولتية شحنة العوم؛

(4) خلال مرحلة شحنة العوم، تبقى فولتية الشحن عند فولتية شحنة العوم؛

المرحلة الشائعة الثلاثية المراحل هي مرحلة الشحن التيار الثابت، والتي تهدف بشكل أساسي إلى أخذ التصميم الدائري الأكثر سهولة في الاعتبار، وليس لجعل أداء البطارية ممتازًا.

في مرحلة متأخرة من شحن التيار الثابت ومرحلة مبكرة من شحن الجهد الثابت (المنطقة الظلال)، يتجاوز التيار المنحني الناقد لإنتاج الغاز، مما يؤدي إلى إنتاج غاز البطارية وتسبب انخفاض العمر.

يؤدي التيار الذي يتجاوز المنحني الناقد لإنتاج الغاز إلى إنتاج غاز وارتفاع درجة حرارة البطارية فقط، ولا يتم تحويله إلى طاقة بطارية، وبالتالي ينخفض كفاءة الشحن.

تحليل (2) ② : سبب تصلب بطارية الرصاص الحمض

الاحتفاظ طويل الأمد ببطارية مشحونة بشكل مفرط أو ناقصة الشحن أثناء عملية الشحن، والتفريغ بتيار كبير أثناء الاستخدام يمكن أن يسبب بسهولة الكبريتنة البطارية. مظهرها هو: تضخم وتورم، ونسميها "الضرر الوهمي" للبطارية. يتراكم مادة الكبريتات على اللوحة، مما يقلل من منطقة التفاعل بين الكهروLYTE واللوحة، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في سعة البطارية. فقدان الماء سيزيد من الكبريتنة البطارية؛ الكبريتنة ستزيد من فقدان الماء في البطارية، ويمكن أن يتشكل دورة شريرة.

(3) تحليل ③ : عدم توازن بطاريات الرصاص-الحمض

يتكون البطارية من ثلاث أو أربع خلايا. بسبب مشاكل في عملية التصنيع، لا يمكن تحقيق توازن فعال لكل بطارية، ويستخدم الشواحن العادية التيار المتوسط، بحيث يتم شحن الخلية ذات السعة الصغيرة أولاً حتى تمتلئ، مما يؤدي إلى الإفراط في الشحن، وعند الشحن العكسي، تكون الخلية ذات السعة الصغيرة هي الأولى التي تنفد، مما يؤدي إلى الإفراط في الاستنزاف. على المدى الطويل، يؤدي هذا الدوران الخبيث إلى تأخر مجموعة كاملة من البطاريات، مما يؤدي إلى إتلاف المجموعة بالكامل. المرحلة الثالثة من الشاحن ثلاثي المراحل لديها تيار صغير قدره 500mA، ودوره هو تعويض الشحن لجعل البطارية ممتلئة. ومع ذلك، فإنه يجلب أيضًا تأثيرين جانبيين: 1- بعد امتلاء البطارية، لا يتم قطع التيار الزائد، ويتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وتؤدي إلى تحلل الماء وتسريع فقدان الماء؛ 2- الشحن بتيار صغير يؤدي إلى انقسام التيار بشكل كبير، مما يجعل البطارية أكثر عرضة للخلل والتباين.

(4) التحليل ④ : مشكلة الانجراف الحراري لبطاريات الرصاص-الحمض

تشوه البطارية ليس فجائيًا، غالبًا ما يوجد عملية. عندما يتم شحن البطارية إلى 80٪ من السعة، تدخل منطقة الشحن الفولتية العالية. في هذا الوقت، يتم ترسيب الأكسجين على اللوحة الموجبة، ويمر الأكسجين عبر الثقب في الحاجز إلى القطب السالب، ويتم إعادة تنشيط الأكسجين على اللوحة السالبة: 2Pb+O2(أكسجين)=2PbO+Q(حرارة); PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(حرارة). عندما ينتج الاستجابة حرارة، عند وصول سعة الشحن إلى 90٪، يزداد معدل إنتاج الأكسجين، يبدأ القطب السالب بإنتاج الهيدروجين، يؤدي كمية كبيرة من الغاز إلى زيادة الضغط الداخلي للبطارية فوق ضغط الصمام، يفتح الصمام الأمان، يهرب الغاز، والأداء النهائي هو فقدان الماء. 2H2O يساوي 2H2 ↑ +O2 ↑ . مع زيادة عدد دورة البطارية، يتناقص الماء تدريجيًا، مما يؤدي إلى الظروف التالية للبطارية:

(1) يصبح "القناة" الأكسجينية ناعمة، ويمكن للأكسدة الناتجة عن القطب الموجب أن تصل بسهولة إلى القطب السالب عبر "القناة"؛

(2) تنخفض سعة الحرارة، تكون سعة حرارة البطارية كبيرة جدًا، وبعد فقدان الماء، تنخفض سعة حرارة البطارية بشكل كبير، والحرارة الناتجة تجعل درجة حرارة البطارية ترتفع بسرعة؛

(3) نتيجة ظاهرة انكماش الفصل بين الألياف الزجاجية فوق الدقيقة في البطارية بعد فقدان الماء، يصبح التصاقها مع الصفائح الإيجابية والسالبة أسوأ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الداخلية وزيادة الحرارة الناتجة خلال عملية الشحن والتفريغ. بعد هذا العملية، يمكن أن تتباعد الحرارة الناتجة داخل البطارية فقط عبر فتحة البطارية. إذا كانت درجة التبريد أقل من إخراج الحرارة، فإن درجة الحرارة ترتفع. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض القدرة الكامنة للغازات المتكونة في البطارية، وتزداد كمية الغازات المتكونة، ويمر تأكسد كبير للقطب الموجب عبر "القناة"، ويتفاعل على سطح القطب السالب، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة، ويتشكل دورة شريرة، وهي ما يسمى "هروب حراري".