AGM-Batterie und VLRA-Batterie

Pb-Ca-Sn-Legierungsgitter werden in Blei-Säure-Batterien verwendet, und den negativen Platten werden Inhibitoren der Wasserstoffentwicklung zugesetzt. Die Nassladetechnologie ist in der Batterieindustrie weit verbreitet. Nach Begrenzung der Ladespannung können diese Batterien als wartungsfrei angesehen werden. Ihre Lebensdauer ist jedoch stark von den unbedingt einzuhaltenden Ladebedingungen, insbesondere der Begrenzung der maximalen Ladespannung, abhängig. Batterieingenieure und -hersteller suchen nach Möglichkeiten, H₂ und o₂ wird beim Laden und Überladen der Batterie freigesetzt. Auf diese Weise kann das Problem des Wasserverlustes gelöst werden.

Der Wasserverlust in der Batterie verursacht die Konzentration von H₂ALSO₄ zu erhöhen, was zu einer Passivierung der positiven Platte führt.Drei Haupttechniken wurden entwickelt, um Wasserstoff und Sauerstoff wieder in das Wasser zu rekombinieren, wie unten beschrieben:

1. Wasserstoff und Sauerstoff werden in der katalytischen Kerze kombiniert;

2. Wasserstoff und Sauerstoff werden an der katalytischen Hilfselektrode kombiniert;

3. Ventilgeregelte Blei-Säure-Batterie (VRLAB).

Das Arbeitsprinzip von VRLAB lässt sich wie folgt zusammenfassen:

- Die positive Platte unterliegt einer Wasserspaltungsreaktion, die O verursacht₂ausfallen und H+-Ionen entstehen.

- Ö₂ und H+-Ionen diffundieren durch Gaskanäle und Flüssigkeitskanäle im Separator zur negativen Platte.

- Nach Erreichen der negativen Platte geht Sauerstoff eine Reduktionsreaktion ein und reagiert mit H+-Ionen zu Wasser.

- Das erzeugte Wasser diffundiert durch den Separator zur positiven Platte, so dass das von der positiven Platte elektrolysierte Wasser zurückgewonnen wird.

Die obige Reaktion bildet den sogenannten geschlossenen Sauerstoffkreislauf (COC). Der geschlossene Sauerstoffkreislauf reduziert den Wasserverlust der Batterie beim Laden und Überladen erheblich und macht sie wartungsfrei.

Je nach Separatortyp und Elektrolytzustand sind die beiden grundlegenden Technologien, die in VRLA-Batterien eingesetzt werden,:

 (1) Batterien mit adsorbierter Glasfasermatte (AGM), deren Elektrolyt im AGM-Separator adsorbiert wird. Adsorptionsglasfaser enthält nicht mehr als 85 % Glasfasern mit einer Länge von 1 bis 2 mm und enthält 15 % Polymerfaser (Polyethylen, Polyphenylen usw.) als Verstärkungsmaterial. Glasfasern sind hydrophil und haben die Funktion, Elektrolyte zu adsorbieren, während Polymerfasern mechanischen Halt bieten und auch eine gewisse Hydrophilie aufweisen, die die Bildung von Gaskanälen begünstigen kann.

(2) Batterien mit kolloidalem Elektrolyt (kolloidale Batterie), der Elektrolyt dieser Batterie ist ein nicht fließendes thixotropes Kolloid, das SiO enthält₂ und Al₂Ö₃ Teilchen mit einem Durchmesser von mehreren Nanometern. Verwenden Sie den gleichen Polymerseparator, der in überfluteten Batterien verwendet wird, um die positiven und negativen Platten zu trennen. Gel-Batterien verlieren ebenso wie geflutete Batterien (die einen fließenden Elektrolyten enthalten) Wasser, wenn sie mit dem Gebrauch beginnen. Dadurch schrumpft das Kolloid und es bilden sich Risse im Inneren. Diese Risse bilden Sauerstoffkanäle. Der von der positiven Platte entwickelte Sauerstoff erreicht die negative Platte, so dass das COC zu arbeiten beginnt und der Wasserverlust aufhört. Der Wirkungsmechanismus der COCs aller Typen von VRLA-Batterien ist gleich, unabhängig von der Art des verwendeten Separators (wie AGM oder Gel-Separator).

Jede Zelle der VRLA-Batterie hat ein Druckreduzierventil (anstelle der Entlüftungskappe der gefluteten Batterie), das einen bestimmten Gasdruck über der Batteriepolgruppe, bestehend aus Elektrodenplatte und Separator, aufrechterhalten kann. Die Sauerstoffreduktionsreaktion findet in der negativen Platte statt, wodurch der Sauerstoffdruck an der negativen Platte in der Polgruppe stark reduziert wird. Dadurch entsteht innerhalb der Polgruppe ein Diffusionsgradient, der den Sauerstoffstrom zur negativen Platte leitet. Daher ist das Druckminderventil ein wesentlicher Bestandteil von VRLAB.

Sauerstoff wird auf zwei Wegen transportiert:

(1) durch den ungehinderten Gaskanal des AGM-Separators und

(2) im Elektrolyten gelöst und entlang des mit einem bestimmten Durchmesser gefüllten Elektrolytkanals transportiert. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff im Gaskanal ist größer, 6 Größenordnungen höher als die Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff im Flüssigkeitskanal. Da daher im Elektrolyten wenig Sauerstoff gelöst ist, ist der Sauerstofftransport im Elektrolyten vernachlässigbar.

Die AGM-Batterie ist eine Art VRLA-Batterie, die sich von der Gel-Batterie dadurch unterscheidet, dass sie Glasfasern verwendet, die Schwefelsäure-Elektrolyt als Separator absorbieren können. Von der positiven Elektrode erzeugter Sauerstoff wird durch die Poren des Separators zur negativen Elektrode transportiert und reagiert mit Wasserstoff, um Wasser und Wärme zu erzeugen.

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