Batería de plomo-ácido Material activo de electrodo positivo y métodos de reparación: una guía completa

1. Batería de plomo-ácido Material activo positivo: propiedades y papel del dióxido de plomo (PBO₂)

1.1 Composición y estructura

El dióxido de plomo (PBO₂) es el material activo principal del electrodo positivo en baterías de plomo-ácido . Es un sólido marrón oscuro con dos formas de cristal principales:

α-PBO₂ (Orthorombic) : presenta una estructura densa, que ofrece una duración de batería más larga pero un rendimiento de descarga relativamente más débil.

β-PBO₂ (Tetragonal): exhibe una mayor reactividad y un mejor rendimiento de descarga, pero es más propenso al ablandamiento y el desprendimiento, un modo de falla común en las baterías.

1.2 Mecanismo de reacción electroquímica

Los procesos de carga y descarga en el electrodo positivo implican reacciones químicas reversibles:

Descarga (reducción):

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

Carga (oxidación):

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

Estas reacciones sustentan el almacenamiento y liberación de energía de la batería.

1.3 Características clave

Alta capacidad de oxidación: PBO₂ es un oxidante fuerte y requiere un ambiente ácido (electrolito de ácido sulfúrico) para la estabilidad.

Propenso al desprendimiento: los cambios en el volumen durante el ciclismo causan ablandamiento y desprendimiento del material activo, lo que lleva a la pérdida de capacidad y la falla de la batería.

Mala conductividad: PBO₂ en sí tiene una conductividad eléctrica limitada, por lo que se basa en aleaciones de cuadrícula basadas en plomo (calcio de plomo o antimonía de plomo) para la conducción de electrones y el soporte mecánico.

1.4 Modos de falla y desafíos de reparación

Afirmación/desprendimiento: generalmente irreversible, que requiere reemplazo de batería o placa.

Sulfación: formación de cristales de PBSO₄ gruesos que aumentan la resistencia interna; La reparación parcial es posible a través de métodos de desulfación.

Limitaciones de reparación: el daño severo positivo del electrodo a menudo requiere el reemplazo de la batería debido a la dificultad de restaurar la integridad del material activo.

2. Común de batería de plomo-ácido y métodos de reparación Problemas

2.1 Problemas comunes y reparaciones correspondientes

Reparación de síntomas

Asunto	Síntomas	Principio de reparación
Sulfación	Cristales blancos en placas, mayor resistencia interna	Use la desulfación de pulso de alta frecuencia o la disolución química para eliminar los cristales de sulfato de plomo
Pérdida de agua	Placas de bajo nivel de electrolitos y expuestos	Rellenar con agua destilada o electrolito
Desprendimiento de placas	Pérdida de capacidad permanente	Irreversible; Requiere reemplazo de placa o batería
Cortocircuito	Voltaje de celda anormal, autoconocimiento rápido	Retire los desechos o reemplace el separador

2.2 Métodos prácticos de reparación

Reparación física (sulfación, pérdida de agua):

Principalmente para inundados Baterías de plomo-ácido como baterías de arranque del automóvil. Verifique y rellene los niveles de electrolitos con solución de restauración de batería de plomo-ácido, depósitos de sulfación limpia suavemente, luego realice ciclos de carga/descarga controlados para restaurar la capacidad.

Desulfación de pulso:

Utiliza pulsos eléctricos de alta frecuencia para descomponer los cristales de sulfato de plomo. Requiere equipo de desulfator de pulso especializado coincidente con el voltaje de la batería. El uso excesivo puede dañar las placas, por lo que se recomienda precaución.

Aditivos químicos:

Agregar agentes de disolución de sulfato como EDTA o sulfato de sodio puede ayudar a disolver la sulfación. Sin embargo, el uso incorrecto puede corroer las placas y acortar la duración de la batería.

Ciclo profundo para sulfación leve:

Descargue la batería a aproximadamente 10.5 V (para baterías de 12 V), luego realice una carga lenta a 0.1C durante más de 12 horas, repitiendo 2-3 ciclos para rejuvenecer la capacidad.

Reemplazo de electrolitos:

Para la contaminación o el envejecimiento, drene el electrolito viejo, enjuague con agua destilada, rellenado con electrolito fresco (gravedad específica 1.28–1.30) y recarga. Mejor adecuado para inundados baterías de plomo-ácido.

3. ¿Qué baterías de plomo-ácido se pueden reparar? Mejores métodos de reparación

3.1 casos reparables

Sulfación leve con menos del 50% de pérdida de capacidad.

Pérdida de agua sin placas completamente expuestas, donde la reabastecimiento de las restauraciones funcionan.

Cortocircuitos de etapa temprana causados por escombros extraíbles.

3.2 casos no reparables

Daño o desprendimiento de placas severas que requieren reemplazo.

Estuches de batería agrietados o gotas que representan riesgos de seguridad.

3.3 Método de reparación más efectivo

La combinación de desulfación de pulso más recarga de agua es la más efectiva para tratar las baterías de plomo-ácido inundadas sulfatadas, como el automóvil y las baterías UPS. El procedimiento incluye:

1. Verificar y superar el electrolito con agua destilada.

2. Aplicación de la desulfación de pulso durante 12–24 horas.

3. Completando y probando la capacidad de la batería.

4. Consejos de prevención y mantenimiento

Evite la descarga profunda: recarga las baterías al menos una vez al mes para prevenir la sulfación.

Use cargadores correctos: evite la sobrecarga o la descarga profunda que daña las placas.

Asegúrese de ventilación adecuada: almacene las baterías en lugares fríos y secos para reducir la sulfación acelerada por altas temperaturas.

Inspección regular: monitoree los niveles de electrolitos y el voltaje de la batería para detectar problemas tempranos.

La intervención temprana es crítica para extender la duración de la batería de plomo-ácido. El mejor enfoque de reparación para la sulfación de la etapa temprana es la desulfación de pulso combinada con Solución de restauración de batería de plomo-ácido . Sin embargo, cuando el electrodo positivo sufre daños graves, como el desprendimiento de placas, es necesario reemplazo. El mantenimiento constante y el uso adecuado reducen significativamente las tasas de falla y los costos operativos.