Materiale attivo e riparazione dell'elettrodo a batteria al piombo e metodi di riparazione: una guida completa

1. Materiale attivo positivo della batteria acida al piombo : proprietà e ruolo del biossido di piombo (PBO₂)

1.1 Composizione e struttura

Il biossido di piombo (PBO₂) è il materiale attivo primario dell'elettrodo positivo in batterie al piombo-acido . È un solido marrone scuro con due forme di cristallo principali:

α-PBO₂ (Orthorhombic) : presenta una struttura densa, che offre una durata della batteria più lunga ma prestazioni di scarica relativamente più deboli.

β-PBO₂ (tetragonale): presenta una maggiore reattività e migliori prestazioni di scarica, ma è più soggetto a ammorbidimento e spargimento, una modalità di guasto comune nelle batterie.

1.2 Meccanismo di reazione elettrochimica

I processi di carica e scarico nell'elettrodo positivo comportano reazioni chimiche reversibili:

Scarico (riduzione):

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

Carica (ossidazione):

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

Queste reazioni sono alla base della conservazione e del rilascio dell'energia della batteria.

1.3 Caratteristiche chiave

Elevata capacità ossidante: PBO₂ è un forte ossidante e richiede un ambiente acido (elettrolita di acido solforico) per la stabilità.

Punto allo spargimento: variazioni di volume durante il ciclo causano ammorbidimento e spargimento del materiale attivo, portando a perdita di capacità e guasto della batteria.

Scarsa conducibilità: la stessa PBO₂ ha una conducibilità elettrica limitata, quindi si basa su leghe a griglia a base di piombo (piombo-calcio o antimonio di piombo) per la conduzione degli elettroni e il supporto meccanico.

1.4 Modalità di fallimento e sfide di riparazione

Ammorbidimento/spargimento: di solito irreversibile, che richiede una sostituzione della batteria o della piastra.

Solfazione: formazione di cristalli PBSO₄ grossolani che aumentano la resistenza interna; La riparazione parziale è possibile attraverso metodi di desolfazione.

Limitazioni di riparazione: gravi danni a elettrodi positivi spesso richiedono la sostituzione della batteria a causa della difficoltà di ripristinare l'integrità del materiale attivo.

2. Comune Problemi di batteria al piombo-acido e metodi di riparazione

2.1 Problemi comuni e riparazioni corrispondenti

Riparare i sintomi

Problema	Sintomi	Principio di riparazione
Solfatazione	Cristalli bianchi su piastre, aumento della resistenza interna	Utilizzare la desolfazione dell'impulso ad alta frequenza o la dissoluzione chimica per rimuovere i cristalli di solfato di piombo
Perdita d'acqua	Livello a basso livello di elettroliti, piastre esposte	Riempirsi con acqua distillata o elettrolita
Spargimento di piastre	Perdita di capacità permanente	Irreversibile; Richiede la sostituzione della piastra o della batteria
Cortocircuito	Tensione cellulare anormale, rapida scarica	Rimuovere i detriti o sostituire il separatore

2.2 Metodi di riparazione pratici

Riparazione fisica (solfatazione, perdita d'acqua):

Principalmente per allagato Batterie al piombo-acido come batterie di avviamento per auto. Controllare e ricaricare ELS elettroliti con soluzione di ripristino della batteria al piombo-acido, depositi di solfatazione pulita delicatamente, quindi eseguire cicli di carica/scarica controllati per ripristinare la capacità.

Desolfazione degli impulsi:

Utilizza impulsi elettrici ad alta frequenza per abbattere i cristalli di solfato di piombo. Richiede apparecchiature di desolfatore a impulsi specializzate abbinate alla tensione della batteria. L'uso eccessivo può danneggiare le piastre, quindi si consiglia cautela.

Additivi chimici:

L'aggiunta di agenti che disciplina il solfato come EDTA o solfato di sodio può aiutare a dissolvere la solfatazione. Tuttavia, un uso improprio può corrodere le piastre e ridurre la durata della batteria.

Ciclismo profondo per solfatazione lieve:

Scaricare la batteria a circa 10,5 V (per batterie a 12 V), quindi eseguire la ricarica lenta a 0,1 ° C per 12+ ore, ripetendo 2-3 cicli per ringiovanire la capacità.

Sostituzione degli elettroliti:

Per contaminazione o invecchiamento, scaricare vecchi elettrolita, risciacquare con acqua distillata, ricaricare con elettrolita fresco (gravità specifica 1.28-1.30) e ricarica. Meglio adatto per allagarsi batterie al piombo-acido.

3. Quali batterie al piombo-acido possono essere riparate? Migliori metodi di riparazione

3.1 Casi riparabili

Solfazione lieve con una perdita di capacità inferiore al 50%.

Perdita d'acqua senza piastre completamente esposte, dove la funzione di ripristino di ricarica.

Short Circuits in fase iniziale causati da detriti rimovibili.

3.2 casi non riparabili

Gravi danni alla piastra o spargimento che richiedono sostituzione.

Case di batterie spezzate o che perdono che pongono pericoli per la sicurezza.

3.3 Metodo di riparazione più efficace

La combinazione di desolfazione dell'impulso più la ricarica dell'acqua è la più efficace per il trattamento delle batterie al piombo-acido inondate solfatate come batterie per auto e UPS. La procedura include:

1. Controllo e ricoperta di elettrolita con acqua distillata.

2. Applicazione della desolfazione del polso per 12-24 ore.

3. Ricaricamento e test della batteria completamente ricarica.

4. Suggerimenti per la prevenzione e la manutenzione

Evita la scarica profonda: ricarica le batterie almeno una volta al mese per prevenire la solfatazione.

Utilizzare i caricabatterie corretti: impedire la sovraccarico o la scarica profonda che danneggia le piastre.

Assicurarsi una corretta ventilazione: conservare le batterie in luoghi freschi e asciutti per ridurre la solfatazione accelerata dalle alte temperature.

Ispezione regolare: monitorare i livelli di elettroliti e la tensione della batteria per rilevare i primi problemi.

L'intervento precoce è fondamentale per estendere la durata della batteria al piombo. Il miglior approccio di riparazione per la solfatazione in fase iniziale è la desolfazione dell'impulso combinato con Soluzione di ripristino della batteria al piombo-acido . Tuttavia, quando l'elettrodo positivo subisce gravi danni come lo spargimento della piastra, è necessaria la sostituzione. Una manutenzione costante e un utilizzo corretto riducono significativamente i tassi di fallimento e i costi operativi.