باتری اسیدی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
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 وفرم دهنده‌های 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 اسید سولفوریک باعث می‌شود که اسید سولفوریک به صورت یونیزه درآمده و به یونهای H+ و HSO4- تبدیل شود.

جداکننده و فاصله دهنده، 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. انواع مختلفی از جداکننده‌ها تا بحال ابداع شده‌اند که مرسوم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

  1. 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.
  2. جداکننده‌های سلولزی که از هدایت الکتریکی نسبی و تخلخل مناسبی برخوردار می‌باشند.
  3. 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.
  4. جداکننده‌های AGM (Absorptive Glass Mat) 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.
  5. 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. در ایران هنوز شرکت صبا باتری باتری اسیدی عرضه میکند اما تقریبا در دنیا این باتری ها کمتر استفاده میشوند و بیشتر از باتری های بدون نیاز به نگهداری استفاده میشود. عوارض زیست محیطی و سلامتی پرسنل دو چالش فراروی این صنعت است.اسید سولفوریک به کار رفته در این گونه باتری ها باعث آسیب جدی به سیستم تنفسی مشخصا بیماری های انسدادی ریه مانند برونشیت و آمفیزم میگردد.سرب نیز یکی از ریسک های این صنعت است و بخارات ذوب آن و پودر سرب بکار رفته در صفحات باتری ها پیامد های بسیار ناگوار بر سلامتی کارگران دارد. از جنبه های زیست محیطی میتوان به ریختن اسید روی خاک و آلودگی آب و خاک و هوا به غبارات سرب اشاره کرد.دفع نامناسب پس آبهای کارخانه که بسیار آلوده هستند جنبه ای دیگر زیست محیطی است فرایند تولید به این صورت است ابتدا شمش های سرب به کارخانه وارد میشود دور کارگاه نوار سازی با ذوب کردن شمش ها نوار های صفحه های مثبت و منفی با ترکیب متفاوت ساخته میشود این نوارها به کارگاه خمیر مالی برده میشود و طی پروسه ای با دستگاه های ویژه تبدیل به صفحه مشبک مثبت یا منفی میگردد و خمیر بر روی آن قرار میگیرد.که پس از خشک شدن در دستگاه کیو رینگ صفحه آماده مصرف است. آنگاه صفحات به کارگاه مونتاژ برده میشود.اولین دستگاه مونتاژ البک نام دارد که صفحات مثبت یا منفی را در عایق قرار میدهد و صفحه دیگر را روی آن میگذارد که بسته به آمپراژ باتری تعداد صفحات متفاوت است از 4 مثبت 4 منفی تا 18 مثبت و منفی متفاوت است.دستگاه بعدی ریخته گری روی پرچم یا cos (costing. on strap) است و گروه بندی ها را ریختگی با سرب میکند اپراتور آن گروه بندی ها را داخل جعبه قرار میدهد و اپراتور کنترل و اصلاح میکند گروه بندی ها را و به دستگاه پلمپ حرارتی هدایت میکند و اپراتور درب روی جعبه قرار میدهد و آن را وارد دستگاه پلمپ حرارتی می نماید و پس از پلمپ شدن قطب ها توسط جوش گاز خودکار جوش داده میشود تا اینجا محصول نیمه ساخته داریم.و این محصول روی پالت قرار می‌گیرد و به کارگاه شارژ ارسال میشود.در کارگاه شارژ اسید سولفوریک با دانسیته 1/65 پر میشود و وارد وان میشود و با کانکتور سری میشود و به منبع برق متصل میشود بین 12 تا 20 ساعت شارژ میشود و در نهایت باتری ها شسته و کنترل و بسته بندی میشود

ساختار[ویرایش]

  • جداساز

جداساز بین دو صفحه قرار می‌گیرد و از اتصال کوتاه ، جلوگیری می‌کند.

منابع[ویرایش]

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Lead–acid battery». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۸ مه ۲۰۱۰.

پیوند به بیرون[ویرایش]

باتری ماشین