Baterai timbal-asam positif bahan aktif elektroda dan metode perbaikan: panduan lengkap

1. Baterai timbal-asam Bahan aktif positif: Properti dan peran timbal dioksida (PBO₂)

1.1 Komposisi dan Struktur

Timbal dioksida (PBO₂) adalah bahan aktif utama dari elektroda positif dalam Baterai asam timbal . Ini adalah padatan coklat gelap dengan dua bentuk kristal utama:

α-PBO₂ (Ortorhombic) : Fitur struktur padat, menawarkan masa pakai baterai yang lebih lama tetapi kinerja pelepasan yang relatif lebih lemah.

β-PBO₂ (tetragonal): menunjukkan reaktivitas yang lebih tinggi dan kinerja pelepasan yang lebih baik tetapi lebih rentan terhadap pelembutan dan penumpahan, mode kegagalan umum dalam baterai.

1.2 Mekanisme Reaksi Elektrokimia

Proses muatan dan pelepasan pada elektroda positif melibatkan reaksi kimia reversibel:

Debit (reduksi):

Pbo₂ + so₄²⁻ + 4h⁺ + 2e⁻ → pbso₄ + 2h₂o

Muatan (oksidasi):

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

Reaksi ini mendukung penyimpanan dan pelepasan energi baterai.

1.3 Karakteristik utama

Kemampuan pengoksidasi tinggi: PBO₂ adalah pengoksidasi yang kuat dan membutuhkan lingkungan asam (elektrolit asam sulfat) untuk stabilitas.

Rentan terhadap penumpahan: Perubahan volume selama bersepeda menyebabkan pelunakan dan pelepasan bahan aktif, yang menyebabkan kehilangan kapasitas dan kegagalan baterai.

Konduktivitas yang buruk: PBO₂ sendiri memiliki konduktivitas listrik yang terbatas, sehingga bergantung pada paduan grid berbasis timbal (timbal-kalsium atau anti-antimonik) untuk konduksi elektron dan dukungan mekanis.

1.4 Mode Kegagalan dan Tantangan Perbaikan

Softening/Shedding: Biasanya tidak dapat diubah, membutuhkan penggantian baterai atau pelat.

Sulfasi: Pembentukan kristal PBSO₄ kasar yang meningkatkan resistensi internal; Perbaikan parsial dimungkinkan melalui metode desulfasi.

Keterbatasan Perbaikan: Kerusakan elektroda positif yang parah sering kali mengharuskan penggantian baterai karena kesulitan memulihkan integritas material aktif.

2. Umum Masalah baterai timbal dan metode perbaikan

2.1 Masalah umum dan perbaikan yang sesuai

Mengeluarkan gejala perbaikan

Masalah	Gejala	Prinsip perbaikan
Sulfasi	Kristal putih pada piring, peningkatan resistensi internal	Gunakan desulfasi pulsa frekuensi tinggi atau pembubaran kimia untuk menghilangkan kristal sulfat timbal
Kehilangan air	Tingkat elektrolit rendah, pelat yang terbuka	Isi ulang dengan air suling atau elektrolit
Pelepasan pelat	Kerugian kapasitas permanen	Tidak dapat diubah; membutuhkan penggantian piring atau baterai
Sirkuit pendek	Tegangan sel abnormal, self-discharge yang cepat	Hapus puing -puing atau ganti pemisah

2.2 Metode Perbaikan Praktis

Perbaikan Fisik (Sulfasi, Kehilangan Air):

Terutama untuk banjir Baterai asam timbal seperti baterai starter mobil. Periksa dan isi ulang level elektrolit dengan solusi restorasi baterai asam timbal, endapan sulfasi bersih dengan lembut, kemudian lakukan siklus pengisian daya/pelepasan yang terkontrol untuk memulihkan kapasitas.

Pulse Desulfation:

Menggunakan pulsa listrik frekuensi tinggi untuk memecah kristal sulfat timbal. Membutuhkan peralatan desulfator pulsa khusus yang cocok dengan tegangan baterai. Penggunaan berlebihan dapat merusak pelat, jadi hati -hati disarankan.

Aditif Kimia:

Menambahkan agen yang mengalami pemadaman sulfat seperti EDTA atau natrium sulfat dapat membantu melarutkan sulfasi. Namun, penggunaan yang tidak tepat dapat mengoreksi pelat dan mempersingkat masa pakai baterai.

Bersepeda yang dalam untuk sulfasi ringan:

Buang baterai ke sekitar 10,5V (untuk baterai 12V), kemudian lakukan pengisian lambat pada 0,1C selama 12+ jam, mengulangi 2-3 siklus untuk meremajakan kapasitas.

Penggantian elektrolit:

Untuk kontaminasi atau penuaan, tiriskan elektrolit tua, bilas dengan air suling, isi ulang dengan elektrolit segar (gravitasi spesifik 1.28-1.30), dan isi ulang. Paling cocok untuk banjir Baterai asam timbal.

3. Baterai asam timbal mana yang dapat diperbaiki? Metode perbaikan terbaik

3.1 Kasing yang Dapat Ditbaiki

Sulfasi ringan dengan kehilangan kapasitas kurang dari 50%.

Kehilangan air tanpa pelat yang terekspos sepenuhnya, di mana pengisian ulang memulihkan fungsi.

Sirkuit pendek tahap awal yang disebabkan oleh puing-puing yang dapat dilepas.

3.2 Kasus yang tidak dapat diperbaiki

Kerusakan piring parah atau penumpahan yang membutuhkan penggantian.

Kasing baterai yang retak atau bocor menimbulkan bahaya keselamatan.

3.3 Metode perbaikan paling efektif

Kombinasi desulfasi pulsa plus isi ulang air adalah yang paling efektif untuk mengolah baterai asam timbal yang disulfasi seperti baterai mobil dan UPS. Prosedur ini meliputi:

1. Memeriksa dan menambah elektrolit dengan air suling.

2. Menerapkan desulfasi pulsa selama 12-24 jam.

3. Pengisian ulang sepenuhnya dan menguji kapasitas baterai.

4. Tips Pencegahan dan Pemeliharaan

Hindari pelepasan yang dalam: Isi ulang baterai setidaknya sebulan sekali untuk mencegah sulfasi.

Gunakan pengisi daya yang benar: mencegah pengisian berlebih atau pelepasan dalam yang merusak pelat.

Pastikan ventilasi yang tepat: Simpan baterai di tempat yang sejuk dan kering untuk mengurangi sulfasi yang dipercepat oleh suhu tinggi.

Inspeksi reguler: Monitor level elektrolit dan tegangan baterai untuk mendeteksi masalah awal.

Intervensi awal sangat penting untuk memperpanjang masa pakai baterai asam timbal. Pendekatan perbaikan terbaik untuk sulfasi tahap awal adalah desulfasi pulsa yang dikombinasikan dengan Solusi restorasi baterai asam timbal . Namun, ketika elektroda positif menderita kerusakan parah seperti pelepasan pelat, penggantian diperlukan. Pemeliharaan yang konsisten dan penggunaan yang tepat secara signifikan mengurangi tingkat kegagalan dan biaya operasional.