La bateria del cotxe, coneguda com a acumulador, és la responsable dels sistemes d'arrencada, il·luminació i encès d'un cotxe. Normalment, les bateries dels cotxes són de plom-àcid, que consisteixen en cèl·lules galvàniques que proporcionen un sistema de 12 volts. Cadascuna de les cèl·lules crea 2,1 volts quan està completament carregada. La densitat d'electròlits és una propietat controlada d'una solució àcida aquosa que garanteix el funcionament normal de les bateries.
Composició d'una bateria de plom-àcid
L'electròlit de la bateria de plom-àcid és una solució d'àcid sulfúric i aigua destil·lada. La gravetat específica de l'àcid sulfúric pur és d'uns 1,84 g/cm3, i aquest àcid pur es dilueix amb aigua destil·lada fins que la gravetat específica de la solució és d'1,2-1,23 g/cm 3.
Tot i que en alguns casos, es recomana la densitat de l'electròlit a la bateria en funció del tipus de bateria, les condicions estacionals i climàtiques. La gravetat específica d'una bateria completament carregada segons l'estàndard industrial a Rússia és d'1,25-1,27 g/cm3 a l'estiu i per a hiverns severs - 1,27-1, 29 g/cm3.
Gravetat específica de l'electròlit
Un dels principals paràmetres de la bateria és la gravetat específica de l'electròlit. És la relació entre el pes d'una solució (àcid sulfúric) i el pes d'un volum igual d'aigua a una temperatura determinada. Normalment es mesura amb un hidròmetre. La densitat de l'electròlit s'utilitza com a indicador de l'estat de càrrega d'una pila o bateria, però no pot caracteritzar la capacitat de la bateria. Durant la descàrrega, la gravetat específica disminueix linealment.
Donat això, cal aclarir la mida de la densitat permesa. L'electròlit de la bateria no ha de superar els 1,44 g/cm3. La densitat pot ser d'1,07 a 1,3 g/cm3. Aleshores, la temperatura de la mescla serà d'uns +15 C.
L'electròlit d'augment de densitat en la seva forma pura es caracteritza per un valor força elevat d'aquest indicador. La seva densitat és d'1,6 g/cm3.
Nivell de càrrega
Quan està completament carregat en estat estacionari i sota descàrrega, mesurar la gravetat específica de l'electròlit dóna una indicació aproximada de l'estat de càrrega de la cèl·lula. Gravetat específica=voltatge de circuit obert - 0,845.
Exemple: 2,13 V - 0,845=1,285 g/cm3.
La gravetat específica disminueix quan la bateria es descarrega a un nivell proper al de l'aigua pura i augmenta durant la recàrrega. La bateria es considera completament carregada quan la densitat de l'electròlit de la bateria arriba al valor màxim possible. Específicel pes depèn de la temperatura i de la quantitat d'electròlit a la cèl·lula. Quan l'electròlit està a prop de la marca baixa, la gravetat específica és més alta que la nominal, cau i s'afegeix aigua a la cel·la per portar l'electròlit al nivell necessari.
El volum de l'electròlit s'expandeix a mesura que augmenta la temperatura i es contrau a mesura que la temperatura baixa, la qual cosa afecta la densitat o la gravetat específica. A mesura que el volum d'electròlit s'expandeix, la lectura disminueix i, per contra, la gravetat específica augmenta a temperatures més baixes.
Abans d'augmentar la densitat de l'electròlit de la bateria, heu de fer mesures i càlculs. La gravetat específica de la bateria ve determinada per l'aplicació en què s'utilitzarà, tenint en compte la temperatura de funcionament i la durada de la bateria.
| % àcid sulfúric | % d'aigua | Gravetat específica (20 °C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Reacció química a les bateries
Tan aviat com es connecta una càrrega als terminals de la bateria, un corrent de descàrrega comença a fluir per la càrrega i la bateria comença a descarregar-se. Durant el procés de descàrrega, l'acidesa de la solució d'electròlit disminueix i condueix a la formació de dipòsits de sulfat tant a les plaques positives com negatives. En aquest procés de descàrrega, la quantitat d'aigua a la solució d'electròlit augmenta, la qual cosa redueix la seva gravetat específica.
Les cèl·lules de la bateria es poden descarregar a una tensió mínima i una gravetat específica especificades. Una bateria de plom-àcid completament carregada té un voltatge i una gravetat específica de 2,2 V i 1,250 g/cm3 respectivament, i aquesta cel·la normalment es pot descarregar fins que els valors corresponents no arribin a 1,8 V i 1,1. g/cm3.
Composició d'electròlits
L'electròlit conté una barreja d'àcid sulfúric i aigua destil·lada. Les dades no seran precises quan es mesuren si el conductor acaba d'afegir aigua. Cal esperar una estona perquè l'aigua dolça tingui temps de barrejar-se amb la solució existent. Abans d'augmentar la densitat de l'electròlit, cal recordar: com més gran sigui la concentració d'àcid sulfúric, més dens serà l'electròlit. Com més gran sigui la densitat, més alt serà el nivell de càrrega.
Per a la solució d'electròlits, l'aigua destil·lada és la millor opció. Això minimitza el possiblecontaminants en solució. Alguns contaminants poden reaccionar amb ions electròlits. Per exemple, si barreges una solució amb sals de NaCl, es formarà un precipitat que canviarà la qualitat de la solució.
Influència de la temperatura en la capacitat
Quina és la densitat de l'electròlit? Això dependrà de la temperatura dins de les bateries. El manual d'usuari de bateries específiques especifica quina correcció s'ha d'aplicar. Per exemple, al manual de Surrette/Rolls per a temperatures que oscil·len entre -17,8 i -54,4oC per sota de 21oC, resteu 0,04 per cada 6 graus.
Molts inversors o controladors de càrrega tenen un sensor de temperatura de la bateria que es connecta a la bateria. Normalment tenen una pantalla LCD. Apuntar amb el termòmetre d'infrarojos també donarà la informació necessària.
Densímetre
El hidròmetre de densitat d'electròlit s'utilitza per mesurar la gravetat específica de la solució d'electròlit a cada cel·la. La bateria d'àcid està completament carregada amb un pes específic d'1,255 g/cm3 a 26oC. La gravetat específica és una mesura d'un fluid que es compara amb una base. Aquesta és l'aigua a la qual se li assigna un nombre base de 1.000 g/cm3.
La concentració d'àcid sulfúric a l'aigua en una bateria nova és d'1,280 g/cm3, el que significa que l'electròlit pesa 1,280 g/cm3 vegades el pes del mateix volum d'aigua. Es provarà una bateria completament carregada fins a1.280 g/cm3, mentre es descarrega, comptarà a partir de 1.100 g/cm3.
Procediment de prova de l'hidrometre
La temperatura de lectura del hidròmetre s'ha d'ajustar a una temperatura de 27oC, especialment pel que fa a la densitat d'electròlits a l'hivern. Els hidròmetres d' alta qualitat tenen un termòmetre intern que mesurarà la temperatura de l'electròlit i inclourà una escala de conversió per corregir les lectures del flotador. És important reconèixer que la temperatura és significativament diferent de l'ambient si es condueix el vehicle. Ordre de mesura:
- Aboqueu l'electròlit a l'hidròmetre amb una bombeta de goma diverses vegades perquè el termòmetre pugui ajustar la temperatura de l'electròlit i prendre lectures.
- Estudia el color de l'electròlit. Una decoloració marró o grisa indica un problema amb la bateria i és un signe que la bateria s'acosta al final de la seva vida útil.
- Dirigiu la quantitat mínima d'electròlit a l'hidròmetre de manera que el flotador suri lliurement sense entrar en contacte amb la part superior o inferior del cilindre de mesura.
- Manteniu el hidròmetre en posició vertical a l'alçada dels ulls i presteu atenció a la lectura on l'electròlit coincideix amb l'escala del flotador.
- Afegiu o resteu 0,004 unitats per llegir cada 6oC, quan la temperatura de l'electròlit sigui superior o inferior a 27oC.
- Ajusta la lectura, per exemple, si la gravetat específica és 1,250 g/cm3 i la temperatura de l'electròlit és32oC, un valor d'1,250 g/cm3 dóna un valor corregit d'1,254 g/cm3. De la mateixa manera, si la temperatura era de 21oC, resteu 1,246 g/cm3. Quatre punts (0,004) d'1,250 g/cm3.
- Prova cada cel·la i la lectura de notes corregida a 27oC abans de comprovar la densitat d'electròlits.
Exemples de mesura de càrrega
Exemple 1:
- L'hidrometre indica 1,333 g/cm3.
- La temperatura és de 17 graus, es recomana 10 graus per sota.
- Resta 0,007 d'1,333 g/cm3.
- El resultat és 1,263 g/cm3, de manera que l'estat de càrrega és al voltant del 100 per cent.
Exemple 2:
- Dades de densitat: 1,178 g/cm3.
- La temperatura de l'electròlit és de 43 graus C, que és 16 graus per sobre del normal.
- Afegiu 0,016 a 1,178 g/cm3.
- El resultat és 1,194 g/cm3, 50 per cent carregat.
| ESTAT DE CÀRREGA | PES ESPECÍFIC g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Taula de densitat d'electròlits
La següent taula de correcció de temperaturaés una manera d'explicar els canvis bruscos en els valors de densitat d'electròlits a diferents temperatures.
Per utilitzar aquesta taula, cal conèixer la temperatura de l'electròlit. Si la mesura no és possible per algun motiu, és millor utilitzar la temperatura ambient.
La taula de densitat d'electròlits es mostra a continuació. Aquestes dades es basen en la temperatura:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Com podeu veure en aquesta taula, la densitat d'electròlits a la bateria a l'hivern és molt més alta que a l'estació càlida.
Manteniment de la bateria
Aquestes bateries contenen àcid sulfúric. Sempre s'han d'utilitzar ulleres de seguretat i guants de goma quan els manipuleu.
Si les cèl·lules es sobrecarreguen, les propietats físiques del sulfat de plom canvien gradualment i es destrueixen, cosa que interromp el procés de càrrega. Per tant, la densitat de l'electròlit disminueix a causa de la lenta velocitat de la reacció química.
La qualitat de l'àcid sulfúric ha de ser alta. En cas contrari, la bateria pot quedar ràpidament inoperable. Els nivells baixos d'electròlits ajuden a assecar les plaques internes del dispositiu, cosa que fa que no es pugui restaurar la bateria.
Les bateries sulfatades es poden reconèixer fàcilment mirant el color canviat de les plaques. El color de la placa sulfatada es torna més clar i la seva superfície es torna groga. Aquestes cèl·lules mostren una disminució de la potència. Si la sulfonació es produeix durant molt de temps, és irreversibleprocessos.
Per evitar aquesta situació, es recomana carregar les bateries de plom-àcid durant molt de temps a una velocitat de càrrega baixa.
Sempre hi ha una gran possibilitat de danyar els blocs de terminals de les cèl·lules de la bateria. La corrosió afecta principalment les connexions cargolades entre cèl·lules. Això es pot evitar fàcilment assegurant-vos que cada cargol estigui segellat amb una fina capa de greix especial.
Quan la bateria s'està carregant, hi ha una gran possibilitat d'esprai àcid i gasos. Poden contaminar l'atmosfera al voltant de la bateria. Per tant, cal una bona ventilació a prop del compartiment de la bateria.
Aquests gasos són explosius, per tant, les flames obertes no haurien d'entrar a l'espai on es carreguen les bateries de plom.
Per evitar que la bateria exploti, cosa que podria causar lesions greus o la mort, no introduïu cap termòmetre metàl·lic a la bateria. Heu d'utilitzar un hidròmetre amb un termòmetre integrat, dissenyat per provar bateries.
Vida útil de la font d'alimentació
El rendiment de la bateria es degrada amb el pas del temps, tant si s'utilitza com si no, també es degrada amb cicles de càrrega-descàrrega freqüents. La vida útil és la quantitat de temps que es pot emmagatzemar una bateria inactiva abans que es torni inutilitzable. En general es creu que això és al voltant del 80% de la seva capacitat original.
Hi ha diversos factors que afecten significativament la durada de la bateria:
- Vida cíclica. TempsLa durada de la bateria està determinada principalment pels cicles d'ús de la bateria. Normalment entre 300 i 700 cicles en ús normal.
- Efecte de profunditat de descàrrega (DOD). Renunciar a un rendiment més alt donarà lloc a un cicle de vida més curt.
- Efecte de temperatura. Aquest és un factor important en el rendiment de la bateria, la vida útil, la càrrega i el control de la tensió. A temperatures més altes, es produeix més activitat química a la bateria que a temperatures més baixes. Per a la majoria de bateries, l'interval de temperatura recomanat és de -17 a 35oC.
- Tensió i velocitat de recàrrega. Totes les bateries de plom-àcid alliberen hidrogen de la placa negativa i oxigen de la placa positiva durant la càrrega. Una bateria només pot emmagatzemar una certa quantitat d'electricitat. Per regla general, la bateria es carrega al 90% en el 60% del temps. I el 10% de la bateria restant es carrega al voltant del 40% del temps total.
La bona durada de la bateria és de 500 a 1200 cicles. El procés d'envelliment real condueix a una disminució gradual de la capacitat. Quan una cèl·lula arriba a una certa vida útil, no deixa de funcionar de sobte, aquest procés s'allarga amb el temps, s'ha de controlar per tal de preparar-se a temps per a la substitució de la bateria.
