מאז 1859, סוללות עופרת חומצה היו המוצרים הנפוצים ביותר בתחום הסוללות, כגון מכוניות, קטרים ​​וספינות. ישנן סוללות עופרת במטוסים וציוד גיבוי, וסוללות עופרת מתקבלות היטב באזורים אלו. אבל למה יש תלונות על שימוש באותם מוצרים באופניים חשמליים? בדרך כלל מדווחים שתוחלת החיים קצרה מדי. למה זה? לאחר מכן, אנו מנתחים את הסיבות המשפיעות על חיי סוללות עופרת-חומצה מהיבטים שונים;

1. כשל חיים שנגרם על ידי עקרון העבודה של סוללות עופרת חומצה;

תהליך הטעינה והפריקה של סוללות עופרת-חומצה הוא תהליך תגובה אלקטרוכימית. בעת טעינה, עופרת סולפט יוצר תחמוצת עופרת, ובפריקה תחמוצת עופרת מצטמצמת לעופרת סולפט. סולפט עופרת הוא חומר שקל מאוד להתגבש. כאשר ריכוז העופרת סולפט באלקטרוליט הסוללה גבוה מדי או זמן הסרק הסטטי ארוך מדי, הוא יתאסף יחד ליצירת גבישים קטנים. גבישים קטנים אלה מושכים את החומצה הגופרתית שמסביב. עופרת היא כמו כדור שלג, ויוצרת גבישים אינרטיים גדולים. לא ניתן עוד לצמצם את סולפט העופרת הגבישי לתחמוצת עופרת בעת טעינה, אלא ישקע ויידבק ללוחית האלקטרודה, וכתוצאה מכך הפחתה באזור העבודה של לוח האלקטרודה. תופעה זו נקראת גיפור. נקרא גם הזדקנות. בשלב זה, קיבולת הסוללה תקטן בהדרגה עד שהיא תהפוך לבלתי שמישה. כאשר כמות גדולה של עופרת גופרתית מצטברת, היא תמשוך חלקיקי עופרת ליצירת ענפי עופרת. הגישור בין הלוחות החיוביים והשליליים יגרום לקצר בסוללה. אם יש רווחים על פני לוח האלקטרודה או קופסת הפלסטיק האטומה, גבישי עופרת סולפט יצטברו במרווחים אלה וייווצר מתח התפשטות, שבסופו של דבר יגרום ללוחית האלקטרודה להישבר או לקליפה להישבר, וכתוצאה מכך בלתי ניתן לתיקון. השלכות. הסוללה פגומה פיזית. לכן, מנגנון חשוב המוביל לכשל ולנזק של סוללות עופרת הוא הגיפור שלא ניתן למנוע על ידי הסוללה עצמה.

2. סיבות לסביבת העבודה המיוחדת של אופניים חשמליים

כל עוד מדובר בסוללה, היא תגופר במהלך השימוש, אך לסוללות עופרת בתחומים אחרים יש אורך חיים ארוך יותר מאשר לאופניים חשמליים. הסיבה לכך היא שלסוללת עופרת-חומצה של אופניים חשמליים יש סביבת עבודה הנוטה להתגפור.

① פריקה עמוקה
המצבר המשמש במכונית מתפרק רק בכיוון אחד במהלך ההצתה. לאחר ההצתה, הגנרטור יטען אוטומטית את המצבר מבלי לגרום לפריקה עמוקה של המצבר. עם זאת, אי אפשר להטעין אופניים חשמליים תוך כדי רכיבה, ולרוב זה עולה על 60% מהפריקה העמוקה. במהלך הפריקה העמוקה, ריכוז העופרת סולפט עולה, והגיפור יהיה חמור מאוד.

② פריקת זרם גבוה
זרם השיוט של אופניים חשמליים ל-20 קילומטרים הוא בדרך כלל 4A, שכבר גבוה מערכו. זרם העבודה של המצבר בתחומים אחרים, כמו גם זרם העבודה של אופניים חשמליים עם מהירות יתר ועומס יתר גדול אף יותר. יצרני סוללות ערכו מבחני חיי מחזור של 70% ב-1C ו-60% ב-2C. לאחר מבחן חיים כזה, לסוללות רבות יש תוחלת חיים של 350 מחזורי טעינה ופריקה, אך ההשפעה בפועל שונה בתכלית. הסיבה לכך היא שהפעלת זרם גבוה תגדיל את עומק הפריקה ב-50%, והסוללה תאיץ את הגיפור. לכן, מכיוון שגוף האופנוע התלת-גלגלי כבד מדי וזרם העבודה גדול מ-6A, חיי הסוללה של האופנוע התלת-גלגלי החשמלי קצרים.

③ טעינה ופריקה בתדר גבוה
הסוללה המשמשת בתחום כוח הגיבוי תתרוקן רק לאחר ניתוק החשמל. אם החשמל מנותק 8 פעמים בשנה, הוא יגיע לתוחלת חיים של 10 שנים ויש צורך להטעין אותו רק 80 פעמים. במהלך החיים, מקובל שסוללות אופניים חשמליות נטענות ונפרקות יותר מ-300 פעמים בשנה.

④טעינה לטווח קצר
מכיוון שאופניים חשמליים הם כלי תחבורה, אין הרבה זמן טעינה. על מנת להשלים את הטעינה של 36V או 48V 20A שעה תוך 8 שעות, כאשר מתח הטעינה עולה על מתח התפתחות החמצן של התא (2.35V), יש צורך להגביר את מתח הטעינה (בדרך כלל 2.7~2.9V עבור התא) . או כאשר מתח שחרור המימן (2.42 וולט), עקב שחרור יותר מדי חמצן, הסוללה תפתח את שסתום הפליטה, דבר שיגרום לאיבוד מים ולהגברת ריכוז האלקטרוליט, ולהגברת גיפור הסוללה. .

⑤ לא ניתן לטעון בזמן לאחר הפריקה
ככלי תחבורה, הטעינה והפריקה של אופניים חשמליים מופרדות לחלוטין. כאשר הוא נטען ומופחת לתחמוצת עופרת, הוא יגופר ויוצר גבישים.

3. סיבות לייצור סוללה
לאור הייחודיות של סוללות עופרת-חומצה לאופניים חשמליים, יצרני סוללות רבים אימצו מגוון שיטות. השיטה האופיינית ביותר היא כדלקמן:

① הגדל את מספר הלוחות.
שנה את העיצוב המקורי של רשת יחידה של 5 בלוקים ו-6 בלוקים ל-6 בלוקים ו-7 בלוקים, 7 בלוקים ו-8 בלוקים, או אפילו 8 בלוקים ו-9 בלוקים. על ידי הפחתת עובי לוחות האלקטרודות והמפרידים, והגדלת מספר לוחות האלקטרודות, ניתן להגדיל את קיבולת הסוללה.

② הגדל את שיעור החומצה הגופרתית בסוללה.
המשקל הסגולי של חומצה גופרתית של הסוללה הצפה המקורית הוא בדרך כלל בין 1.21 ל-1.28, בעוד שהמשקל הסגולי של חומצה גופרתית של סוללת האופניים החשמליים הוא בדרך כלל בין 1.36 ל-1.38, מה שיכול לספק יותר זרם ולהגדיל את הזרם ההתחלתי. קיבולת סוללה.

③ הכמות והיחס של תחמוצת עופרת שנוספה לאחרונה כחומר פעיל אלקטרודה חיובית.
תוספת תחמוצת עופרת מגבירה את חומרי התגובה האלקטרוכימית החדשים המעורבים בפריקה, מה שגם מגדיל את זמן הפריקה מחדש ומגדיל את קיבולת הסוללה.