แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นรากฐานสำคัญของเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 แหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้เหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดถือเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งาน
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันเพื่อจัดเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ องค์ประกอบหลัก ได้แก่ :
จาน: ผลิตจากตะกั่วไดออกไซด์ (แผ่นขั้วบวก) และตะกั่วฟองน้ำ (แผ่นขั้วลบ) ซึ่งแช่อยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์
อิเล็กโทรไลต์: ส่วนผสมของกรดซัลฟิวริกและน้ำ ซึ่งเอื้อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นสำหรับการเก็บสะสมพลังงาน
ตัวคั่น: วัสดุฉนวนบางๆ วางอยู่ระหว่างแผ่นขั้วบวกและขั้วลบเพื่อป้องกันการลัดวงจรในขณะที่ปล่อยให้ไอออนิกเคลื่อนที่
คอนเทนเนอร์: เคสที่ทนทานซึ่งบรรจุส่วนประกอบภายในทั้งหมด ซึ่งโดยทั่วไปทำจากพลาสติกหรือยางที่ทนทาน
เทอร์มินัล: แบตเตอรี่มีสองขั้ว: ขั้วบวกและขั้วลบ ขั้วต่อแบบปิดช่วยให้ปล่อยกระแสไฟฟ้าได้สูงและอายุการใช้งานยาวนาน
การทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้ระหว่างวัสดุออกฤทธิ์บนเพลตและสารละลายอิเล็กโทรไลต์
ในระหว่างการจำหน่าย กระบวนการต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:
กรดซัลฟูริกในอิเล็กโทรไลต์ทำปฏิกิริยากับทั้งเพลตที่เป็นบวก (ลีดไดออกไซด์) และลบ (สปอนจ์ลีด) ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดลีดซัลเฟตบนทั้งสองแผ่นในขณะที่ปล่อยอิเล็กตรอนผ่านวงจรภายนอกทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า เมื่ออิเล็กตรอนไหลจากแผ่นขั้วลบไปยังแผ่นขั้วบวกผ่านโหลดภายนอก พลังงานจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่
ในระหว่างการชาร์จ กระบวนการนี้จะกลับกัน:
แหล่งพลังงานภายนอกใช้แรงดันไฟฟ้าผ่านขั้วแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะขับเคลื่อนอิเล็กตรอนกลับเข้าไปในแผ่นขั้วลบ ในขณะที่แปลงลีดซัลเฟตกลับเป็นรูปแบบดั้งเดิม—ลีดไดออกไซด์บนแผ่นขั้วบวก และตะกั่วฟองน้ำบนแผ่นขั้วลบ ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกจะเพิ่มขึ้นเมื่อโมเลกุลของน้ำแตกตัวระหว่างอิเล็กโทรไลซิส
ลักษณะที่เป็นวัฏจักรนี้ทำให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้หลายครั้งโดยไม่เสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญเมื่อได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม
เทคนิคการชาร์จที่ถูกต้อง
แนวทางปฏิบัติในการชาร์จที่มีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาประสิทธิภาพสูงสุดในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด:
การชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่: วิธีนี้ช่วยให้สามารถชาร์จโดยที่แรงดันไฟฟ้าคงอยู่ที่ค่าคงที่ ข้อดีคือกระแสไฟชาร์จจะถูกปรับโดยอัตโนมัติเมื่อสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่เปลี่ยนไป
การชาร์จแบบสามขั้นตอน: ประกอบด้วยประจุจำนวนมาก (กระแสคงที่) ค่าการดูดซึม (แรงดันคงที่) และประจุลอย (โหมดการบำรุงรักษา) เทคนิคนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะชาร์จใหม่ได้ทั่วถึงโดยไม่เกิดความเครียดกับส่วนประกอบแบตเตอรี่มากเกินไป
การตรวจสอบอุณหภูมิระหว่างการชาร์จถือเป็นสิ่งสำคัญ อุณหภูมิสูงสามารถเร่งกระบวนการที่เป็นอันตราย เช่น การเกิดแก๊สหรือการระบายความร้อน
วิธีการคายประจุที่มีประสิทธิภาพ
รอบการคายประจุควรได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการคายประจุลึกซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของแบตเตอรี่:
หลีกเลี่ยงการคายประจุเกินความลึกของการคายประจุเกิน 50% ทุกครั้งที่เป็นไปได้ การปล่อยน้ำลึกบ่อยครั้งจะทำให้อายุการใช้งานโดยรวมสั้นลงอย่างมาก
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดจำเป็นสำหรับการจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ในการใช้งานต่างๆ ด้วยการทำความเข้าใจโครงสร้างและหลักการทำงาน ผู้ใช้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานได้ การตรวจสอบการชาร์จและการคายประจุที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญ การนำไปปฏิบัติ ระบบตรวจสอบแบตเตอรี่ DFUN (BMS) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดยังคงเป็นส่วนสำคัญของโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงาน ระบบจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์ และกระแสประจุ/คายประจุในรูปแบบหลายเซลล์ และรวมถึงคุณสมบัติการเปิดใช้งานแบตเตอรี่และการปรับสมดุลแบตเตอรี่เพื่อปรับปรุงการควบคุมและการบำรุงรักษา
