بطارية حشدية حمودية إيجابية المواد النشطة وطرق الإصلاح: دليل كامل

1. مادة نشطة إيجابية للبطارية الحمودية : خصائص ودور ثاني أكسيد الرصاص (PBO₂)

1.1 التكوين والهيكل

ثاني أكسيد الرصاص (PBO₂) هو المادة النشطة الأساسية للقطب الموجب في بطاريات حمض الرصاص . إنه صلبة بنية داكنة مع شكلين من الكريستال الرئيسيين:

α-PBO₂ (تقويم العظام) : يتميز ببنية كثيفة ، ويوفر عمر بطارية أطول ولكن أداء تصريف أضعف نسبيا.

β-PBO₂ (رباعي): يظهر تفاعلًا أعلى وأداء أفضل للتفريغ ولكنه أكثر عرضة للتليين والتخلص ، وهو وضع فشل شائع في البطاريات.

1.2 آلية التفاعل الكهروكيميائي

تتضمن عمليات الشحن والتفريغ في القطب الإيجابي تفاعلات كيميائية قابلة للعكس:

التفريغ (تخفيض):

pBO₂ + SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2E⁻ → PBSO₄ + 2H₂O

الشحن (الأكسدة):

PBSO₄ + 2H₂O → PBO₂ + SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2E⁻

هذه التفاعلات تدعم تخزين الطاقة للبطارية وإصدارها.

1.3 الخصائص الرئيسية

قدرة المؤكسدة العالية: PBO₂ هو مؤكسد قوي ويتطلب بيئة حمضية (كهربائية حمض الكبريتيك) للاستقرار.

عرضة للتساقط: تغيرات الحجم أثناء ركوب الدراجات تسبب التليين والتخلص من المادة النشطة ، مما يؤدي إلى فقدان السعة وفشل البطارية.

الموصلية الضعيفة: PBO₂ نفسها لها توصيل كهربائي محدود ، لذلك يعتمد على سبائك الشبكة القائمة على الرصاص (الكالسيوم الرصاص أو الرصاص) لتوصيل الإلكترون والدعم الميكانيكي.

1.4 أوضاع الفشل وتحديات الإصلاح

التليين/سفك: عادة ما لا رجعة فيه ، تتطلب استبدال البطارية أو اللوحة.

الكبريت: تشكيل بلورات PBSO₄ الخشنة التي تزيد من المقاومة الداخلية ؛ الإصلاح الجزئي ممكن من خلال طرق إزالة الكبريت.

قيود الإصلاح: يتطلب تلف القطب الإيجابي الشديد في كثير من الأحيان استبدال البطارية بسبب صعوبة استعادة سلامة المواد النشطة.

2. شائع مشكلات بطارية حمض الرصاص وطرق الإصلاح

2.1 المشاكل الشائعة والإصلاحات المقابلة

إصدار أعراض إصلاح

مشكلة	أعراض	مبدأ الإصلاح
الكبريت	بلورات بيضاء على الألواح ، وزيادة المقاومة الداخلية	استخدم نبض النبض عالي التردد أو الذوبان الكيميائي لإزالة بلورات كبريتات الرصاص
فقدان الماء	انخفاض مستوى المنحل بالكهرباء ، واللوحات المكشوفة	إعادة الملء بالماء المقطر أو المنحل بالكهرباء
سقيفة لوحة	فقدان السعة الدائمة	لا رجعة فيه يتطلب استبدال اللوحة أو البطارية
دائرة قصيرة	جهد الخلية غير طبيعي ، تفريغ ذاتي سريع	إزالة الحطام أو استبدال الفاصل

2.2 طرق الإصلاح العملية

الإصلاح الفيزيائي (الكبريت ، فقدان الماء):

أساسا للفيضانات بطاريات حمض الرصاص مثل بطاريات بداية السيارة. تحقق وإعادة ملء Electrolete Lev Els مع محلول استعادة بطارية حمض الرصاص ، ورواسب الكبريتات النظيفة بلطف ، ثم قم بإجراء دورات الشحن/التفريغ التي يتم التحكم فيها لاستعادة السعة.

نبض نبض:

يستخدم نبضات كهربائية عالية التردد لتحطيم بلورات الكبريتات الرصاص. يتطلب معدات ديذار نبض متخصصة مطابقة لجهد البطارية. قد يكون الإفراط في استخدام اللوحات ، لذلك ينصح الحذر.

إضافات كيميائية:

يمكن أن تساعد إضافة عوامل حلول الكبريتات مثل EDTA أو كبريتات الصوديوم في حل الكبريتات. ومع ذلك ، قد يؤدي الاستخدام غير السليم إلى تآكل اللوحات ويقصر عمر البطارية.

ركوب الدراجات العميقة للكبريتات المعتدلة:

قم بإخراج البطارية إلى حوالي 10.5 فولت (لبطاريات 12V) ، ثم قم بإجراء الشحن البطيء عند 0.1C لمدة 12+ ساعة ، مع تكرار 2-3 دورات لتجديد السعة.

استبدال المنحل بالكهرباء:

للتلوث أو الشيخوخة ، استنزاف المنحل بالكهرباء القديم ، شطفه بالماء المقطر ، إعادة الملء مع الإلكتروليت الطازج (الجاذبية المحددة 1.28-1.30) ، وإعادة الشحن. الأنسب للفيضانات بطاريات حمض الرصاص.

3. ما هي البطاريات الحمودية التي يمكن إصلاحها؟ أفضل طرق إصلاح

3.1 الحالات القابلة للإصلاح

الكبريت المعتدل مع أقل من 50 ٪ فقدان السعة.

فقدان المياه دون لوحات مكشوفة بالكامل ، حيث يعيد إعادة التعبئة وظيفة.

الدوائر القصيرة في المرحلة المبكرة الناتجة عن الحطام القابل للإزالة.

3.2 الحالات غير القابلة للإصلاح

أضرار شديدة أو سفك تتطلب استبدال.

مشققة أو تسرب حالات البطارية التي تشكل مخاطر السلامة.

3.3 طريقة الإصلاح الأكثر فعالية

مزيج من نبض النبض بالإضافة إلى إعادة ملء المياه هو الأكثر فاعلية لعلاج بطاريات حمض الرصاص التي غمرتها المياه مثل بطاريات السيارات وبطاريات UPS. يتضمن الإجراء:

1. فحص وتصدر الإلكتروليت بالماء المقطر.

2. تطبيق نبض نبض لمدة 12-24 ساعة.

3. إعادة شحن واختبار سعة البطارية بالكامل.

4. نصائح الوقاية والصيانة

تجنب التفريغ العميق: إعادة شحن البطاريات مرة واحدة على الأقل في الشهر لمنع الكبريت.

استخدم أجهزة الشحن الصحيحة: منع الإفراط في الشحن أو التفريغ العميق الذي يضر بالألواح.

ضمان التهوية المناسبة: تخزين بطاريات في أماكن باردة وجافة لتقليل الكبريتات التي تسارعها درجات الحرارة المرتفعة.

الفحص المنتظم: مراقبة مستويات المنحل بالكهرباء وجهد البطارية للكشف عن المشكلات المبكرة.

يعد التدخل المبكر أمرًا بالغ الأهمية لتمديد عمر البطارية حمض الرصاص. أفضل نهج إصلاح لكبريتات المرحلة المبكرة هو إخراج النبض مع حل Bead-acid Battery Battery . ومع ذلك ، عندما يعاني القطب الإيجابي من أضرار جسيمة مثل سفك الألواح ، يكون الاستبدال ضروريًا. الصيانة المتسقة والاستخدام المناسب يقلل بشكل كبير من معدلات الفشل وتكاليف التشغيل.