แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเจลปิดผนึก DKGB2-3000-2V3000AH

หลักการของแบตเตอรี่สำรองทั่วไป
แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายไฟ DC แบบกลับทิศทางได้ ซึ่งเป็นอุปกรณ์เคมีที่จ่ายและจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า สิ่งที่เรียกว่าการกลับทิศทางได้นั้นหมายถึงการกู้คืนพลังงานไฟฟ้าหลังจากการคายประจุ พลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่นที่จุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์

การคายประจุแบตเตอรี่ (กระแสคายประจุ) คือกระบวนการที่พลังงานเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า การชาร์จแบตเตอรี่ (กระแสไหลเข้า) คือกระบวนการที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานเคมี ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดประกอบด้วยแผ่นบวกและแผ่นลบ อิเล็กโทรไลต์ และเซลล์อิเล็กโทรไลต์

สารออกฤทธิ์ของแผ่นบวกคือตะกั่วไดออกไซด์ (PbO2) สารออกฤทธิ์ของแผ่นลบคือตะกั่วโลหะสีเทาเป็นรูพรุน (Pb) และอิเล็กโทรไลต์คือสารละลายกรดซัลฟิวริก

ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าภายนอก ไอออนบวกและลบจะเคลื่อนที่ผ่านแต่ละขั้ว และเกิดปฏิกิริยาเคมีที่อินเทอร์เฟซสารละลายอิเล็กโทรด ในระหว่างการชาร์จ ตะกั่วซัลเฟตของแผ่นอิเล็กโทรดจะกู้คืนเป็น PbO2 ตะกั่วซัลเฟตของแผ่นอิเล็กโทรดลบจะกู้คืนเป็น Pb H2SO4 ในอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้น และความหนาแน่นเพิ่มขึ้น

การชาร์จจะดำเนินการจนกว่าสารออกฤทธิ์บนแผ่นอิเล็กโทรดจะฟื้นตัวอย่างสมบูรณ์สู่สถานะก่อนที่จะปล่อยประจุ หากแบตเตอรี่ยังคงถูกชาร์จต่อไป จะทำให้เกิดการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำและปล่อยฟองอากาศจำนวนมาก ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่จะจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ เมื่อสารออกฤทธิ์จำนวนเล็กน้อยละลายในอิเล็กโทรไลต์ ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดจะถูกสร้างขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิดขึ้นจากความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าของแผ่นบวกและขั้วลบ

เมื่อแผ่นบวกจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ PbO2 จำนวนเล็กน้อยจะละลายลงในอิเล็กโทรไลต์ สร้าง Pb (HO) 4 ด้วยน้ำ จากนั้นสลายตัวเป็นไอออนตะกั่วลำดับที่สี่และไอออนไฮดรอกไซด์ เมื่อถึงสมดุลไดนามิก ศักย์ของแผ่นบวกจะอยู่ที่ประมาณ +2V

โลหะ Pb ที่แผ่นขั้วลบทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์จนกลายเป็น Pb+2 และแผ่นอิเล็กโทรดจะมีประจุลบ เนื่องจากประจุบวกและประจุลบดึงดูดกัน Pb+2 จึงมีแนวโน้มที่จะจมลงบนพื้นผิวของแผ่นอิเล็กโทรด เมื่อทั้งสองเข้าสู่สมดุลไดนามิก ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นอิเล็กโทรดจะอยู่ที่ประมาณ -0.1V แรงเคลื่อนไฟฟ้าสถิต E0 ของแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็ม (เซลล์เดียว) อยู่ที่ประมาณ 2.1V และผลการทดสอบจริงคือ 2.044V

เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุ อิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่จะถูกอิเล็กโทรไลต์ แผ่นบวก PbO2 และแผ่นลบ Pb จะกลายเป็น PbSO4 และกรดซัลฟิวริกของอิเล็กโทรไลต์จะลดลง ความหนาแน่นจะลดลง นอกแบตเตอรี่ ขั้วประจุลบบนขั้วลบจะไหลไปยังขั้วบวกอย่างต่อเนื่องภายใต้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่

ระบบทั้งหมดสร้างวงจร: ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นที่ขั้วลบของแบตเตอรี่และปฏิกิริยารีดักชันเกิดขึ้นที่ขั้วบวกของแบตเตอรี่ เมื่อปฏิกิริยารีดักชันบนขั้วบวกทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นบวกลดลงทีละน้อย และปฏิกิริยาออกซิเดชันบนแผ่นลบทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นเพิ่มขึ้น กระบวนการทั้งหมดจะทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลง กระบวนการคายประจุของแบตเตอรี่เป็นกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการชาร์จ

เมื่อแบตเตอรี่หมดสารออกฤทธิ์บนแผ่นอิเล็กโทรด 70% ถึง 80% จะไม่มีผลใดๆ แบตเตอรี่ที่ดีควรปรับปรุงอัตราการใช้สารออกฤทธิ์บนแผ่นได้อย่างเต็มที่