¿Por qué las baterías de plomo-ácido siguen en el mercado después de más de cien años? ¿Por qué hoy en día el índice de instalación de baterías de plomo-ácido para bicicletas eléctricas sigue siendo superior a 80%? Este artículo le llevará a explorar el ácido de la batería de plomo-ácido.
1. Batería de plomo-ácido
La batería de plomo-ácido fue inventada por el físico francés Gaston Plante en 1859 y fue la primera batería recargable para uso comercial. La histórica batería de plomo-ácido sigue siendo muy utilizada hoy en día.
Su popularidad es fácil de entender: El plomo-ácido es fiable y barato por vatio-hora, y pocas otras baterías ofrecen la misma cantidad de energía reciclable y barata que hace que las baterías de plomo-ácido sean ampliamente utilizadas en automóviles, carritos de golf, carretillas elevadoras, barcos y ups almacenamiento de energía.
2. Composición de la batería de plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido se construyen a partir de una estructura reticular de aleación de plomo. Como el plomo puro es demasiado blando para sostenerse por sí mismo, se le añaden pequeñas cantidades de otros metales como antimonio, calcio, estaño y selenio para ayudarle a adquirir mayor resistencia mecánica y mejorar al mismo tiempo sus propiedades eléctricas. Estas baterías suelen denominarse baterías de "plomo". - Baterías de "antimonio" y "plomo-calcio".
Añadir antimonio y estaño a las baterías de plomo-antimonio y plomo-estaño puede mejorar los ciclos profundos, pero al hacerlo se incrementa el consumo de agua y aumentan los requisitos de neutralización.
Aunque el calcio puede reducir la autodescarga, cuando la placa de plomo-calcio del electrodo positivo se sobrecarga, se producen efectos secundarios debido a la oxidación de la rejilla. Por lo tanto, el ácido moderno para la batería de plomo-ácido también utiliza otros dopantes como selenio, cadmio, estaño y arsénico para reducir el contenido de antimonio y calcio para reducir el impacto de los efectos secundarios.
3.Ácido para batería de plomo
Las baterías de plomo-ácido tienen un peso específico más elevado, pero no son tan duraderas como las de níquel y litio cuando se someten a ciclos profundos. Dado que la descarga completa de una batería de plomo-ácido provoca tensión, la batería pierde permanentemente una pequeña cantidad de capacidad con cada ciclo de descarga/carga. Cuando la batería está en buen estado de funcionamiento, esta pérdida es mínima, pero una vez que el rendimiento cae a la mitad de su capacidad nominal, el deterioro se acelera. Esta característica de desgaste se aplica a todas las baterías en distintos grados. Aquí encontrará más información sobre Batería de plomo-ácido frente a la de ión-litio.
4. Diferentes tipos de ácido para la batería de plomo-ácido
El plomo-ácido para aplicaciones de ciclo profundo puede proporcionar de 200 a 300 ciclos de descarga/carga en función de la profundidad de descarga. Las principales razones de su vida útil relativamente corta son la corrosión de la malla en el electrodo positivo, el agotamiento del material activo y la dilatación de la placa positiva; los fenómenos de envejecimiento se aceleran cuando aumenta la temperatura de funcionamiento y se aplican corrientes de descarga elevadas.
Carga de la batería de este tipo es fácil, basta con respetar los límites de tensión correctos. Elegir un límite de tensión bajo protegerá mejor la batería, pero dará lugar a un rendimiento deficiente y provocará la acumulación de sulfuro en la placa negativa. Limitar a un voltaje alto mejorará el rendimiento de la batería, pero creará corrosión de rejilla en la placa positiva. La sulfatación puede revertirse con reparaciones oportunas, pero la corrosión en el electrodo positivo será permanente.
5. Características del ácido para la batería de plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido no son adecuadas para la carga rápida, ya que la carga completa tarda entre 14 y 16 horas en la mayoría de los tipos de baterías. Las baterías deben almacenarse siempre completamente cargadas. Una capacidad baja de la batería puede provocar la sulfatación de la misma y reducir su rendimiento. La adición de carbono al electrodo negativo puede reducir este problema, pero reducirá la energía específica de la batería.
El plomo-ácido tiene una vida útil moderada, no se ve tan afectado por los ciclos de la batería como los sistemas basados en níquel, y tiene la mejor retención de carga entre las baterías recargables. El níquel-cadmio pierde alrededor de 40% de su energía almacenada en tres meses, mientras que el ácido de la batería de plomo-ácido mantiene la misma energía en un año.
Al mismo tiempo, las baterías de plomo-ácido funcionan bien en condiciones de baja temperatura, y el ácido de las baterías de plomo-ácido son superiores a las baterías de iones de litio cuando trabajan en condiciones bajo cero. Según la Universidad RWTH de Aquisgrán, en Alemania (2018), el coste de las baterías de plomo-ácido sumergidas en líquido es de aproximadamente $150 USD por kWh, uno de los niveles de coste más bajos entre las baterías.
6. Batería de plomo-ácido sellada
Las baterías de plomo-ácido selladas originales aparecieron a mediados de los años 70, aunque los ingenieros creían que el término "plomo-ácido sellado" era un término equivocado porque ninguna batería de plomo-ácido podía sellarse completamente: Para controlar la formación de gases durante las cargas intensas y las descargas rápidas, se añaden válvulas a las baterías selladas para que, cuando aumente la presión, se liberen los gases.
Además, el electrolito de una batería sellada no está empapado en un líquido, sino en un separador humidificado. Similar al diseño de los sistemas basados en níquel y litio, la batería sellada puede funcionar normalmente en cualquier dirección física sin ácido para el plomo. La batería no tiene fugas.
7. Batería de gel
Las VRLA también se denominan baterías de gel porque contienen un gel de tipo sílice con un electrolito suspendido en una suspensión. Si el gas se acumula y sube, la válvula de la VRLA actuará como purgador para garantizar la seguridad de la batería. Pero hay que intentar evitar el venteo repetido, ya que esto acabará por agotar la capacidad de la batería.
Debido a su bajo precio, servicio fiable y bajos costes de mantenimiento, los SLA siguen siendo la primera opción para la asistencia sanitaria en hospitales y residencias de ancianos. Los VRLA de mayor tamaño se utilizan como energía de reserva para torres de repetición de telefonía móvil, centros de Internet, bancos, hospitales, aeropuertos, etc.
8. Baterías de ciclo profundo
Baterías de ciclo profundo como batería de litio de ciclo profundo están diseñados para proporcionar potencia continua a sillas de ruedas, carritos de golf, carretillas elevadoras, etc. Se quiere conseguir la mayor capacidad posible y un número de ciclos moderadamente alto. Esto se consigue haciendo más gruesa la placa de plomo (véase la imagen siguiente).
Aunque las baterías están diseñadas para funcionar en ciclos, una descarga completa puede causar estrés en la batería, y el número de ciclos está relacionado con la profundidad de descarga (DoD).
El rendimiento de las baterías de ciclo profundo se expresa en Ah o minutos de autonomía, y no tiene nada que ver con el ácido en el caso de las baterías de plomo-ácido. La capacidad suele calcularse sobre la base de 5 horas y 20 horas de descarga. Si está interesado, aquí encontrará más información sobre bess manufacturing company.
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