Mang pin axit-chì trở về từ cõi chết: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Trong số tất cả các thiết kế pin cũ, axit-chì là loại vẫn được sử dụng rộng rãi nhất. Mật độ năng lượng của nó (watt-giờ trên kg) và chi phí thấp khiến chúng trở nên phổ biến.

Như bất kỳ loại pin nào, nó dựa trên phản ứng điện hóa: tương tác giữa các chất hóa học khác nhau, về cơ bản, tạo ra sự dư thừa electron ở một bên và sự thiếu hụt ở bên kia. Sự khác biệt này ("tiềm năng") là điện áp, và tạo ra một dòng điện khi các electron luân chuyển xung quanh mạch để lấp đầy phần thâm hụt đó. Khi sự khác biệt trung hòa điện tích có sẵn trong pin giảm. Chìa khóa ở pin sạc lại được là phản ứng này có thể đảo ngược được, vì khi đưa dòng điện vào pin (trái ngược với việc rút ra khỏi nó) sẽ khôi phục lại điện tích. Các phản ứng điện hóa khác có thể mang lại mật độ năng lượng cao hơn với chi phí không thể sạc lại được.

Điện áp tạo ra bởi mỗi phản ứng là cố định (nó thay đổi một chút tùy thuộc vào phần trăm điện tích). Axit-chì là 2 vôn. Ví dụ, pin sạc lại dựa trên niken là 1,2 hoặc 1,4v và pin lithium là 3,7v. Do đó, nếu bạn muốn có pin 12v, bạn sẽ cần đặt một số phản ứng này nối tiếp nhau để thêm điện áp. Mỗi ô này được gọi là một ô. Như bạn có thể thấy trong hình, một axit chì 12v bao gồm 6 tế bào. Pin 12v, 6v, 8v và thậm chí cả pin đơn 2v là phổ biến.

Tiếp theo, tôi sẽ giải thích các cách mà các tế bào axit-chì có thể được cấu tạo, để bạn có thể xác định những gì cần phải làm đối với loại pin cụ thể của mình.

Bước 1: Xác định loại pin của bạn

Có 3 thành phần chính đối với các loại pin này. Vâng, đó là chì và axit. Cụ thể là dung dịch axit sunfuric, các tấm chì và các tấm oxit chì. Các tấm chì là cực âm. Ôxit chì tạo ra cực dương, vì các nguyên tử ôxy liên kết với chì "thiếu" các điện tử (các điện tử mang điện tích âm), do đó "ít âm hơn" = dương. Axit sulfuric, hòa tan trong nước, được gọi là chất điện phân và mang các điện tử đến và đi từ các tấm này, và khi phản ứng với chì, giải phóng các điện tử.

Số lượng, độ dày và kích thước của các tấm có thể khác nhau, cũng như cách chất điện phân được giữ.

Bộ khởi động và pin chu kỳ sâu

Các mục đích khác nhau của các loại pin này có nghĩa là kích thước của các tấm khác nhau. Ắc quy khởi động là thứ bạn thường thấy trên những chiếc ô tô chạy bằng xăng. Nhiệm vụ chính của chúng là cung cấp dòng điện lớn trong thời gian ngắn để làm quay động cơ quay động cơ khởi động. Việc sử dụng bình thường của chúng không xả quá nhiều - chỉ cần một lần nhúng ngắn, lớn là được sạc lại khá nhanh. Máy phát điện trong ô tô giữ cho pin được sạc khi nó chạy đèn, âm thanh nổi, ECU và tất cả các thiết bị điện tử khác.

Mặt khác, pin chu kỳ sâu được thiết kế để xử lý việc phóng điện chậm nhưng đáng kể. Chúng có thể không tạo ra nhiều "cú đấm" vào một ý thích (tức là dòng điện tăng mạnh) nhưng có thể được phóng ra nhiều hơn trước khi gây ra thiệt hại. Đây là những gì bạn tìm thấy trên UPS, hệ thống năng lượng mặt trời, đèn khẩn cấp và nhiều phương tiện điện như xe nâng, xe chơi gôn, một số xe tải giao hàng, ô tô điện đời đầu và tự làm cũng như đồ chơi trẻ em.

Ắc quy bị ngập và kín

Sự khác biệt này phát sinh từ cách chất điện phân được tổ chức trong tế bào. Các đĩa này cần được bao quanh bởi dung dịch axit sunfuric để phản ứng có thể xảy ra. Cách đơn giản nhất để đạt được điều này là chỉ cần nhúng các đĩa vào dung dịch chất lỏng. Của bạn đấy: pin ngập nước. Ắc quy ngập có thể là loại khởi động (hầu hết các loại ắc quy ô tô) hoặc chu kỳ sâu (ví dụ như ắc quy xe nâng hoặc xe golf)

Một lợi thế lớn là vì một ít nước bị mất khi sạc (sẽ nói thêm về điều này sau), bạn có thể sạc nhanh hơn vì bạn có thể đủ khả năng để mất nhiều nước hơn và chỉ cần thường xuyên sạc lại. Một bất lợi lớn là chúng chỉ có thể được cài đặt theo chiều ngang.

Thay vào đó, pin kín hoặc "không cần bảo dưỡng" có một tấm sợi thủy tinh ở giữa các tấm - một tấm lót thủy tinh hấp thụ hoặc AGM cũng là một tên gọi khác của những tấm pin này. Sợi thủy tinh thấm dung dịch và giữ cho nó tiếp xúc với cả hai loại tấm, đồng thời ngăn chúng chạm và chập điện trong trường hợp pin bị hỏng. Điều này có nghĩa là chúng cũng có thể được lắp đặt ở một góc và có thể bị lạm dụng nhiều hơn trước khi đổ hoặc gây ra sự cố.

Vì phản ứng sạc giải phóng hydro, nên pin axit-chì cần có lỗ thông hơi để chúng có thể thoát ra khí dư. Ắc quy kín có van để kiểm soát việc xả ra, dẫn đến một tên gọi khác cho pin kín: VRLA cho axit-chì được điều chỉnh bằng van

Một loại khác là các tế bào gel, có chất làm đặc trong dung dịch, do đó kết hợp một số lợi ích của cả hai loại trước đó. Tôi đã không xem qua những điều này, nhưng về nguyên tắc có thể được khôi phục theo cách tương tự, mặc dù có thể yêu cầu một số rung lắc. Chúng thường gặp ở loại khởi động như ắc quy ô tô hiệu suất cao.

Bước 2: Pin axit chì chết như thế nào

Bây giờ chúng ta đã xem qua cách thức hoạt động và cấu tạo của pin, sẽ dễ dàng hơn để giải thích những cách mà chúng có thể bị hỏng. Đây là hai cách chính khiến họ không thể giữ một khoản phí:

Vấn đề lưu huỳnh

Những người có khuynh hướng hóa học sẽ nhận thấy rằng khi axit sunfuric lắng đọng điện tử ở phía bên kia, nguyên tử lưu huỳnh phải đi đến một nơi nào đó, vì vậy nó tạo thành chì sunfat trên đỉnh của tấm chì. Điều này trên lý thuyết bị đảo ngược khi sạc lại, nhưng trên thực tế không xảy ra đối với 100% lưu huỳnh. Các tinh thể có thể hình thành và bị dính vào đồng, làm giảm diện tích bề mặt hoạt động của nó (sunfat hóa), hoặc rơi xuống đáy mang theo một số chì cùng với nó để lại các vết rỗ trong tấm (rỗ hoặc ăn mòn) cũng như làm giảm lượng sulfuric axit có sẵn trong dung dịch.

Một số lượng sulfat hóa là không thể tránh khỏi với các chu kỳ sạc và xả và là cách chính khiến pin già đi và không sử dụng được. Sạc và xả không đúng cách (quá nhanh hoặc quá sâu) có thể dẫn đến điều này sớm.

Vấn đề nước

Axit sunfuric chỉ là một phần nhỏ của chất lỏng bên trong pin, khoảng 25%. Do đó nó cần được hòa tan trong nước để nó đạt được toàn bộ diện tích của các tấm. Khi chúng có nhiệt độ sôi khác nhau, nước có thể bay hơi và tách ra khỏi hỗn hợp, làm giảm thể tích và "làm khô" pin một cách hiệu quả.

Điều này thường xảy ra hơn với các loại pin không thường xuyên chạy theo chu kỳ và thay vào đó là do các yếu tố môi trường.

Nó chết rồi à?

Trong cả hai trường hợp, điện áp trên các cực của pin sẽ rất thấp (chỉ vài mV). Điện trở cũng sẽ rất cao, nhưng không sử dụng chế độ ohm của đồng hồ vạn năng để đo điều này! Đúng hơn có nghĩa là nó chỉ cho phép một lượng rất nhỏ dòng điện chạy qua nó, giống như một điện trở lớn. Bạn có thể thấy điều này đặt ampe kế của bạn mắc nối tiếp giữa pin và bộ sạc, nơi bạn sẽ chỉ đo được một dòng điện nhỏ (vài miliampe).

Ví dụ như pin tôi đang sử dụng đã bị mất nước sớm. Nó đã được mua mới cách đây 10 năm, và không bao giờ được sử dụng. Tất cả nước đã bốc hơi và do đó không có cách nào để các electron di chuyển xung quanh.

Nếu pin của bạn đã bị sunfat hóa, phương pháp này có thể sẽ không hoạt động tốt. Nó có thể không mang lại kết quả hoặc chỉ có những kết quả hạn chế. Đối với một, dung lượng pin có thể sẽ nhỏ hơn. Tôi đã đọc rằng một dòng điện cao có thể được sử dụng để buộc các tinh thể chì sunfat hòa tan lưu huỳnh trở lại dung dịch và ra khỏi các tấm, nhưng tôi chưa bao giờ thử nó. Dòng điện liên quan nằm trong phạm vi 100-200 A (vâng, toàn bộ ampe!), Vì vậy thợ hàn thường được sử dụng (họ phát ra vôn thấp ở ampe rất cao)

Bước 3: Mở 'Er Up

Đối với các bước còn lại, tôi sẽ tập trung vào những viên pin được niêm phong giống như những viên pin mà tôi đang tự phục hồi

Pin bị ngập có nghĩa là được mở và sẽ có chỉ báo nơi bạn có thể cạy nắp. Chúng cũng có nghĩa là được đổ đầy lại, vì vậy điều này sẽ cho kết quả tốt nếu bạn thấy nó bị khô.

Mặt khác, pin kín không dùng để mở. Nhưng chúng tôi không bận tâm về điều đó quá nhiều. Bạn có thể sẽ nhận thấy các khe xung quanh nắp. Đây thực sự là những lỗ thông hơi nơi lượng hydro dư thừa thoát ra. Bạn có thể sử dụng những điểm này để cạy nắp bằng tuốc nơ vít đầu dẹt nhỏ. Mặc dù có vẻ như nó có những cái kẹp, nhưng trên thực tế, phần nắp được dán ở một số chỗ.

Bây giờ bạn có thể thấy 6 van tạo thành 6 ô của pin này. Để xem bên trong, chúng ta hãy tháo chúng ra, nhưng hãy cẩn thận:

• Có thể có một số áp suất bên trong, dẫn đến van bay ra khi được nâng lên. Kìm được khuyến khích.
• Cũng có thể có một số axit bám quanh van, khi tháo van ra có thể bị phun vào người. Nên đeo găng tay và / hoặc kính bảo hộ, cũng như giữ một bình lắc natri bicacbonat để trung hòa bất kỳ sự cố tràn nào
• Các van rất quan trọng. Đừng để mất chúng!

Bước 4: Kiểm tra

Ánh sáng bên trong các lỗ van và nhìn vào các tế bào Bạn có thể đánh giá cao chì, ôxít chì và tấm lót sợi thủy tinh.

Nếu tất cả trông rất khô, tuyệt vời! Thêm một ít nước sẽ làm tăng tuổi thọ cho pin của bạn. Ít nhất là một chút. Vì vậy, hãy đọc tiếp.

Hãy nhớ rằng: nếu bạn có thể nhìn thấy rõ ràng chất lỏng nhưng chỉ nhận được một vài mV trên các thiết bị đầu cuối, phương pháp này sẽ không hiệu quả với bạn. Pin của bạn có thể đã bị sunfat hóa.

Chọc các dây dẫn đồng hồ vạn năng của bạn vào các ô liền kề và đo điện áp và điện trở. Đây là để tìm quần đùi. Trước tiên, hãy kiểm tra điện áp, và tối đa bạn sẽ nhận được một vài milivôn. Nếu kết quả đo có vẻ là 0 vôn hoặc quá gần với nó, hãy đo điện trở. Một giá trị rất thấp chỉ ra rằng một tế bào đã bị đoản mạch, tức là các tấm đối diện đang chạm vào nhau. Tôi không khuyên bạn nên khôi phục những thứ này, vì điện áp sạc sẽ thấp hơn (bạn đang sạc ít pin hơn) và bộ sạc bình thường sẽ làm hỏng những bộ sạc khác. Nếu bạn biết mình đang làm gì và có thể sống được với việc quản lý điện áp cho viên pin khuyết tật của mình, bằng mọi cách, hãy tiếp tục và cho nó một cơ hội khác trong cuộc sống. Nếu không, hãy nhớ rằng những loại pin này có thể tái chế 95%.

Bước 5: Lấy nước phù hợp

Trái ngược với kiến thức phổ thông, H2O nguyên chất thực sự không dẫn điện. Nước máy sẽ dẫn điện do các tạp chất hòa tan trong đó. Natri và các khoáng chất khác có trong nó tạo thành muối có thể mang điện tử.

Vì phản ứng trong pin của chúng ta phụ thuộc vào axit sulfuric mang các điện tử, nên điều rất quan trọng là không có phân tử mang điện tích nào khác có trong nước mà chúng ta thêm vào.

Nhập nước cất!

Nước này đã được tách tất cả các tạp chất về mặt hóa học. Nó có thể được tìm thấy trong nhiều siêu thị. Nó thường được sử dụng cho bàn là quần áo vì nước máy chứa canxi có thể làm tắc nghẽn các ống dẫn nhỏ bên trong của chúng.

Hơn nữa, nước tiêm đã được xử lý vô trùng sau khi chưng cất. Nó không cần thiết, nhưng vì thứ này có sẵn trong các hiệu thuốc, đối với nhiều người (như đối với tôi), nó có thể dễ tìm hơn và rẻ như nhau.

Trong một số trường hợp khó khăn, hoặc trong các tình huống sinh tồn sau tận thế (bạn đọc thế nào?) Nước mưa cũng hoạt động tốt, vì nó đã được chưng cất tự nhiên (nó đã bay hơi thành mây).

Bước 6: Nạp tiền

Cho phép tôi nhắc lại: nước cất! Pin càng lớn thì càng chứa được nhiều nước, vì các tế bào lớn hơn; 12AH của tôi chứa khoảng 30mL mỗi ô (1oz?). Tốt nhất là bạn nên sử dụng một hộp đựng có chia độ hoặc một ống tiêm để lượng nước bạn đưa vào mỗi ô là bằng nhau.

Với sự trợ giúp của một cái phễu hoặc ống tiêm, đổ một lượng nước vừa phải vào ô đầu tiên, đợi cho tấm lót hấp thụ nó (trừ khi bạn có một cục pin ngập nước, không có tấm lót) và đổ đầy nước ngay dưới đỉnh của Những cái đĩa.

Mức độ có thể thay đổi sau một vài lần sạc khi tấm thảm hấp thụ dung dịch và một phần nước tách ra (điện phân). Điền vào phần còn lại của các ô với cùng một lượng.

Xem ra cho mao dẫn! Một tế bào có thể xuất hiện đầy khi một giọt chất béo bám vào thành lỗ van. Một tăm bông hoặc một số thao tác gõ sẽ để lại vết hở. Tất cả các tế bào nên hấp thụ nhiều hơn hoặc ít hơn một lượng nước như nhau.

Bước 7: Khoản phí mới đầu tiên

Khoản phí đầu tiên sẽ là "phí kích hoạt", nơi chúng tôi đang khởi động lại phản ứng. Ở giai đoạn này, dòng điện đi vào pin sẽ rất thấp. Nó sẽ tăng tốc độ và sạc ở tốc độ bình thường vào chu kỳ thứ 2 hoặc thứ 3.

Điều quan trọng là phải thực hiện một số lần sạc đầu tiên với nắp và / hoặc van tắt để dung dịch dư thừa chắc chắn hiện có trong pin của bạn không bị tràn nhiều. Chất này sẽ sinh ra dưới dạng hydro vì vậy điều quan trọng là phải thông gió cho khu vực này để tránh các vụ nổ!

Để thực hiện lần sạc đầu tiên, hãy kết nối pin với bộ sạc mắc nối tiếp ampe kế. Chúng tôi sẽ cần đo dòng điện cho việc này. Bạn cũng có thể luôn sử dụng nguồn điện có thể điều chỉnh được. Nó phải có điều khiển điện áp, trong khi giới hạn dòng điện là hữu ích nhưng không cần thiết.

Kiểm tra nhãn pin để biết giới hạn dòng sạc. Nếu nguồn cung cấp của bạn có giới hạn hiện tại, tôi khuyên bạn nên đặt nó thành khoảng 80% trong số này.

Nếu pin của bạn không có giới hạn đã nêu hoặc nhãn đã bị mòn, hãy coi giới hạn là khoảng 40% dung lượng định mức.

Đặt điện áp của bạn thành 14,4 vôn để bắt đầu. Đây là điện áp sạc tiêu chuẩn cho 12V. Dòng điện ban đầu sẽ rất nhỏ. Nếu nguồn điện của bạn có khả năng, bạn có thể tăng hiệu điện thế để đẩy nhanh phản ứng. Nhiều bộ sạc có "chế độ khôi phục" thực hiện điều này. Sẽ an toàn khi lên đến 60V đối với pin 12V miễn là bạn giảm điện áp khi pin bắt đầu chấp nhận dòng điện ngày càng cao. Giới hạn hiện tại trên nguồn cung cấp của bạn sẽ tiếp tục giảm điện áp này cho bạn.

Nếu bạn không thể vượt quá 14,4v (ví dụ: nếu bạn đang sử dụng bộ sạc chuyên dụng), chỉ cần tiếp tục kiểm tra dòng điện. Lúc đầu, nó sẽ chỉ tăng từ từ, sau đó ngày càng nhanh hơn, cho đến khi nó bắt đầu giảm xuống. Xin chúc mừng, đây là sạc bình thường!

Các bức ảnh cho thấy dòng điện tăng-rồi-giảm này

Khi dòng điện lên đến khoảng 0,03 lần dung lượng của pin, nó đã được sạc đến hơn 90-95%

Bước 8: Đóng dấu sao lưu và vài lần sử dụng đầu tiên

(Trừ khi pin của bạn bị ngập, sau đó chỉ cần bật nắp trở lại) Như đã đề cập, mực nước có thể thay đổi. Nếu bạn có thời gian, hãy sạc và xả pin một vài lần (kết nối bóng đèn, động cơ hoặc một số tải khác sẽ xả nhanh) để dung dịch về mức ổn định.

Làm sạch và làm khô van và trụ van. Đặt các van trở lại và dán nắp lại, tìm các vị trí mà nó đã được dán và sử dụng một giọt keo cyanoacrylate trên mỗi van. Đặt một số trọng lượng lên trên một lúc và để khô.

Bước 9: Theo dõi nó

Pin của bạn đã sẵn sàng nhưng nó được đưa trở lại từ trạng thái chết, có thể hiểu được, nó có thể hoạt động kỳ lạ. Dung lượng có thể giảm, tùy thuộc vào nguyên nhân và mức độ hư hỏng. Của tôi dường như hầu như không bị ảnh hưởng, những người khác có thể chỉ cung cấp 20% công suất trước đó của họ. Có khả năng là chúng bị dư nước. Điều này là ổn. Chỉ cần nhớ để sạc ở khu vực thông gió, không có lửa, và thỉnh thoảng sẽ xảy ra hiện tượng tràn. Tôi giữ cái máy lắc muối với natri bicacbonat gần đó.