باتری اسیدی یک اتومبیل

باتری اسیدی یا باتری سربی-اسیدی گونه‌ای از باتری قابل شارژ است که در سال ۱۸۵۹ توسط فیزیکدان فرانسوی، گاستون پلانته اختراع شد.

علی‌رغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساختار یک باتری ترکیبی است از مواد شیمیایی، نکات الکتریکی، نگهدارنده‌ها و فرم‌دهنده‌های مکانیکی.

بطور کلی می‌توان باتری سرب اسید را متشکل از ۴ بخش کلی دانست:

الکترود یا صفحات مثبت که به آن‌ها آند نیز گفته می‌شود.
الکترونها در حین دشارژ جذب این قطب یا صفحات می‌شوند.
در باتریهای سرب اسیدی ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده صفحات مثبت، اکسید سرب (PbO2) می‌باشد.
الکترود یا صفحات منفی که به آن‌ها کاتد نیز گفته می‌شود.
الکترونها در حین دشارژ از این قطب خارج می‌شوند.
ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده الکترودهای منفی، سرب (Pb) است.
لازم به ذکر است که سرب یا اکسید آن از لحاظ مکانیکی قابلیت فرم‌گیری مناسب ندارند و اغلب به کمک افزودن آلیاژهای مختلف و همچنین شبکه‌های نگهدارنده حالت دهی می‌شوند.
ضمناً اصطلاحاً آن‌ها را مواد فعال یا Active Material نیز می‌گویند.
زیرا در اصل واکنش شیمیایی داخل باتری به کمک سرب و اکسید آن صورت می‌گیرد.

الکترولیت که محیط ما بین دو الکترود را پر می‌کند و در واقع بستری برای عبور شارژ بین الکترودهای مثبت و منفی را فراهم می‌آورد.

در باتریهای سرب اسیدی هر دو قطب در محلولی از اسید سولفوریک (H2SO4) با غلظتی در حدود ۲۵ تا ۴۰ درصد و آب (H2O) با غلظتی در حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد، غوطه ور هستند.
ترکیب آب و اسیدسولفوریک باعث می‌شود که اسید سولفوریک به صورت یونیزه درآمده و به یونهای +H و -HSO4 تبدیل شود.
جداکننده و فاصله‌دهنده، بخش دیگر باتریهای سرب اسیدی را تشکیل می‌دهند.
وظیفه اصلی آن‌ها جداسازی و ایزوله کردن الکتریکی قطبهای مثبت و منفی از یکدیگر است.
بخشی از تکنولوژی ساخت باتریهای سرب اسیدی، مربوط به طراحی این ایزولاتورهای الکترومکانیکی است.
در بعضی از انواع که از نظر حجم باتری محدودیتی وجود ندارد، این ایزولاسیون به کمک ایجاد فاصله فیزیکی بین الکترودها ایجاد می‌شود که باعث ارزانتر شدن باتری ولی افزایش حجم آن می‌شود.

اجزای یک باتری

از دیگر اجزای باتری می توان به:

پوسته…………………………. Battery case

درپوش باتری………………..Battery cover

در خانه باتری…………………………Vent cap

قطب های باتری……………… Terminal post

خانه باتری………………………….Battery cell

صفحه های مثبت……………… Positive plate

صفحه های منفی …………… Negative plate

صفحه های عایق ………………….. Separator

الکترولیت…………………………… Electrolyte

شانه نگهدارنده صفحات……………… Plate connector

پلاک باتری…………………… Battery information label

نشاندهنده شارژ باتری…………………Gravity indicator

نشاندهنده سطح الکترولیت…………….charging leveler

اشاره کرد.

بعضی از این اجزا در تمامی باتری‌ها استفاده نمی‌شوند . مثلا نشان‌دهنده شارژ بودن باتری و نشاندهنده سطح الکترولیت.

باتری اسیدی
باتری اسیدی

انواع مختلفی از جداکننده‌ها تا بحال ابداع شده‌اند که مرسوم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

جداکننده‌های PVC این نوع جداکننده‌ها اغلب در باتریهای معمولی (Normal) دریچه دار (Vented) با آلیاژ سرب – آنتیموان استفاده می‌شود که از لحاظ هدایت الکتریکی از جمله بدترین جداکننده‌های باتری می‌باشد.جداکننده‌های سلولزی که از هدایت الکتریکی نسبی و تخلخل مناسبی برخوردار می‌باشند.
جداکننده‌های پلی اتیلنی، از استحکام مکانیکی و هدایت مناسبی برخوردار هستند و به دلیل فرم‌پذیری مناسب خود اغلب به صورت پاکتی الکترودهای مثبت را در بر می‌گیرند.

جداکننده‌های AGM) Absorptive Glass Mat)

این نوع از جداکننده‌ها، تقریباً به عنوان بهترین نوع جداکننده شناخته می‌شوند و تأثیر بسزایی در برگشت‌پذیری مجدد اکسیژن آزاد شده در واکنش‌ها به محیط شیمیایی باتریها بازی می‌کنند.
جداکننده‌های Gel تقریباً مشابه AGM می‌باشند و بطور کلی در باتری‌هایی که از این نوع جداکننده‌ها استفاده می‌کند الکترولیت به صورت مایع جریان ندارد و اغلب به صورت ژلی یا خمیری شکل است.
به‌طور کلی اختلاف ولتاژ ایجاد شده به کمک یک سلول از الکترودهای مثبت و منفی در باتریهای سرب اسیدی حدود ۲ تا ۲٫۱ ولت است.
لذا ولتاژهای بالاتر مثل ۱۲ ولت از اتصال سری چندین سری از الکترودهای مثبت و منفی تشکیل می‌شود.
قطر صفحات مثبت و منفی نقش اساسی در تعیین ظرفیت باتری بازی می‌کنند.
اغلب برای کاربردهای با ظرفیت معمول همچون باتریهای استارتر خودرو قطر این صفحات کمتر از ۲ میلی‌متر است.
اما در کاربردهایی با قابلیت شارژ دهی طولانی قطر الکترودها به ۶ میلی‌متر نیز خواهد رسید.

باتری خودرو

باتری ها : باتری ها مولد هایی هستند که انرژی شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی میکنند .

باتری ها معمولا از کنار هم قرار دادن حداقل دو صفحه فلزی ( یا آلیاژیی) متفاوت در داخل یک محلول شیمیایی بوجود می‌آیند. یکی از این دو صفحه دارای خاصیت الکترون دهی بیشتر(مثبت یا آند) و دیگری دارای خاصیت الکترون گیری بیشتر(منفی یا کاتد ) میباشد .

محلول شیمیایی که باعث ایجاد ارتباط بین این دو صفحه میگردد ، الکترولیت نامیده میشود.

دسته بندی باتری‌ها

باتریها را به روشهای مختلف دسته بندی می‌کنند در ادامه مهمترین روشهای دسته بندی آمده است.

از نظر حالت الکترولیت :

باتری خشک (dry) الکترولیت این نوع باتری ها جامد می‌باشند، مانند باتریهای قلمی،

باتری تر (wet) دارای الکترولیت مایع می‌باشند، مثل باتریهای مورد استفاده در خودرو ها

توجه : امروزه نوعی باتری ها به بازار ارائه شده که الکترولیت آن نه کاملا جامد مانند باتری قلمی و نه مایع مانند باتریهای متداول خودروها ، الکترولیت این باتری ها مانند ژل میباشند به این باتری ها ، باتری های با مراقبت کم (free-maintenance) یا (low-maintenance) نامیده می‌شوند . البته شاید بتوان آنها را در دسته باتری های خشک قرار داد.

 

 

باتری اسیدی
باتری اسیدی

از نظر جنس الکترولیت و صفحات :

باتری سربی- اسیدی (lead acid )، باتری نیکل- کادمیوم (Nickel-cadmium)، باتری هوا- روی(zinc-air) ، باتر آلکالاین (alkaline)….

معمولا باتریهای خودرو ها از نوع باتری های سربی- اسیدی می‌باشند و دلایلش این است که اولا هزینه ساخت آن کمتر از انواع دیگر است و ثانیا محدوده دمایی مناسب برای بهترین کارایی آن نسبت به سایر باتریها گسترده تر است .
آمپر و ولتاژ ان نیز در ان محدوده دمایی مناسب می‌باشد. از این پس منظور ما از عبارت باتری، همان باتری سربی-اسیدی می‌باشد.

جدول زیر میزان تولید ولتاژ انواع باتری ها در هر خانه باتری را نشان می‌دهد.

 

نوع باتری سربی- اسیدی نیکل- کارمیم نیکل- آهن سریم- گوگرد
ولتاژ هر خانه باتری 2v 1.2v 1.2v 2v

همانطور که ملاحظه می‌گردد، باتریهای سربی اسیدی و باتریهای سدیم گوگرد بیشترین میزان تولید ولتاژ را در هرخانه باتری را دارا می‌باشند.

اما تولید باتریهای سربی اسیدی ارزان تر از باتری های سدیم گوگرد می‌باشند (سرب نسبت به سایر فلزات ارزان تر است )، بنابرین این نوع باتری در خودروها متداول می‌باشد

چرا خودرو ها به باتری نیازمندند؟

تامین برق مورد نیاز در زمانی که موتور خاموش است ، تامین برق لازم جهت استارتر،  کمک به سیستم شارژ در زمانی که تعداد مصرف‌کننده‌ها بالا می‌رود ( و آمپر مصرفی زیاد می‌شود)  را می‌توان  از عمده نیازهای خودروها به باتری دانشت.

باتری اسیدی
باتری اسیدی

عملکرد باتریهای سربی اسیدی

تجزیه :

O2 از PbO2 جدا می‌شود

H2 از H2SO4 جدا می‌گردد

ترکیب :

O2 با 2H2 ترکیب می‌شود و در نهایت 2H2O می‌دهد .

Pb صفحه مثبت با SO4 ترکیب شده و PbSO4 می‌دهد.

Pb صفحه منفی با SO4 ترکیب شده و PbSO4 می‌دهد

صفحه مثبت و منفی هر دو تبدیل به PbSO4 می‌شود.

الکترولیت تبدیل به H2O (آب) می‌شود.

تجزیه :

PbSO4 صفحه مثبت و منفی به Pb با دو بار مثبت و SO4 با دو بار منفی تجزیه می‌شود .

H2O به 2H با بار مثبت و O با دو بار منفی .

ترکیب :

Pb صفحه مثبت با دو تا O ترکیب شده و PbO2 می‌دهد.

SO4 صفحات مثبت و منفی با 2H ترکیب شده و H2SO4 می‌دهد

و در نهایت دوباره همان حالت اولیه پس از شارژ شده باتری بوجود می‌اید

 

 

شرکت رایمند ارتباطات به عنوان تامین‌کننده انواع باتری یو پی اس UPS، آماده ارائه محصولات خود با کیفیت بالا و قیمت مناسب به مشتریان است.