Was ist eine Blei-Säure-Batterie?

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Blei-Säure-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die Blei und Schwefelsäure verwendet, um eine Rolle zu spielen. Blei wird in Schwefelsäure getaucht, um kontrollierte chemische Reaktionen zu ermöglichen.

Diese chemische Reaktion ist die Ursache für die Batteriestromerzeugung. Die Reaktion wird dann umgekehrt, um die Batterie aufzuladen.

Materialien für Blei-Säure-Batterien

Die wichtigsten aktiven Materialien, die für den Bau von Blei-Säure-Batterien benötigt werden, sind:

Bleiperoxid (PbO2): dunkelbraunes, hartes und sprödes Material, das eine positive Platte bildet.

Bleischwamm (Pb): Reines Blei im Zustand eines weichen Schwamms bildet die negative Platte.

Verdünnte Schwefelsäure (H2SO4): eine starke Säure und ein guter Elektrolyt. Es ist stark ionisiert, und der größte Teil der während der Verdünnung freigesetzten Wärme stammt aus der Hydratation von Wasserstoffionen. Für Bleibatterien mit Wasser: Säure=3:1.

Wie funktionieren Bleibatterien?

Blei-Säure-Batterien bestehen aus Bleiperoxid-Elektrodenplatten und Schwamm-Blei-Elektrodenplatten, die in verdünnte Schwefelsäure getaucht sind. Der Strom wird extern zwischen diesen Platinen verbunden. In verdünnter Schwefelsäure spalten sich Säuremoleküle in positive Wasserstoffionen (H plus ) und negative Sulfationen (SO4 --). Wenn es die PbO2-Platte erreicht, erhalten Wasserstoffionen von dort Elektronen und werden zu Wasserstoffatomen, die PbO2 erneut angreifen und PbO und H2O (Wasser) bilden. Dieses PbO reagiert mit H2SO4 zu PbSO4 und H2O (Wasser).

SO4 --Ionen (Anionen) bewegen sich zur Elektrode (Anode), die mit dem positiven Pol der Gleichstromversorgung verbunden ist, wo sie überschüssige Elektronen abgeben und zu freien Radikalen SO4 werden. Dieses Radikal SO4 kann nicht alleine existieren; Daher reagiert es mit PbSO4 der Anode, um Bleiperoxid (PbO2) und Schwefelsäure (H2SO4) zu erzeugen.

Wenn der Akku aufgeladen ist

Das Aufladen ist ein Prozess der Umkehrung einer elektrochemischen Reaktion. Es wandelt elektrische Energie aus dem Ladegerät in chemische Energie in der Batterie um. Die Batterie speichert jedoch keine Energie. Es speichert die chemische Energie, die zur Stromerzeugung benötigt wird.

Wenn die Spannung des Ladegeräts höher ist als die der Batterie, kehrt das Batterieladegerät den Strom um. Das Ladegerät erzeugt zu viele Elektronen auf der negativen Platte, und positive Wasserstoffionen werden von ihnen angezogen. Wasserstoff reagiert mit Bleisulfat zu Schwefelsäure und Blei. Wenn der größte Teil des Sulfats verschwindet, steigt Wasserstoff von der negativen Platte auf. Der Sauerstoff im Wasser reagiert mit dem Bleisulfat auf der positiven Platte, um es wieder zu Bleidioxid zu machen. Wenn die Reaktion kurz vor dem Abschluss steht, steigen Sauerstoffblasen von der positiven Platte auf. Dies wird als Blutung bezeichnet.

Selbstentladung

Eine schlechte Eigenschaft von Blei-Säure-Batterien ist, dass sie sich selbst entladen, auch wenn sie nicht verwendet werden. Als Faustregel gilt ein Prozent Selbstentladung pro Tag. Die Geschwindigkeit nimmt bei hoher Temperatur zu und bei niedriger Temperatur ab.

Der Elektrolytwechsel in Blei-Säure-Batterien nach dem Laden und Entladen

Wenn die Bleibatterie entladen wird, nimmt die Schwefelsäure im Elektrolyten ab, der Wassergehalt steigt und das spezifische Gewicht der Lösung nimmt ab.

Wenn die Blei-Säure-Batterie geladen wird, steigt die Schwefelsäure im Elektrolyten kontinuierlich an, das Wasser nimmt allmählich ab und das spezifische Gewicht der Lösung nimmt zu.

Tatsächlich bestimmt die Änderung des spezifischen Gewichts des Elektrolyten den Ladezustand der Blei-Säure-Batterie. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Batterie regelmäßig zu wässern, um sicherzustellen, dass Sie das Beste daraus machen.