แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเจลปิดผนึก DKGB2-3000-2V3000AH

หลักการของแบตเตอรี่สำรองทั่วไป
แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแบบกลับทิศทางได้ ซึ่งเป็นอุปกรณ์เคมีที่จ่ายและกักเก็บพลังงานไฟฟ้า ความสามารถในการกลับทิศทางได้ หมายถึงการคืนพลังงานไฟฟ้าหลังจากการคายประจุ พลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่นที่จุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์

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

สารออกฤทธิ์ของแผ่นบวกคือตะกั่วไดออกไซด์ (PbO2) สารออกฤทธิ์ของแผ่นลบคือตะกั่วโลหะฟองน้ำสีเทา (Pb) และอิเล็กโทรไลต์คือสารละลายกรดซัลฟิวริก

ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอก ไอออนบวกและไอออนลบจะเคลื่อนที่ผ่านแต่ละขั้ว และเกิดปฏิกิริยาเคมีที่บริเวณรอยต่อของสารละลายอิเล็กโทรด ระหว่างการชาร์จ ตะกั่วซัลเฟตของแผ่นอิเล็กโทรดจะกลับคืนเป็น PbO2 ตะกั่วซัลเฟตของแผ่นอิเล็กโทรดลบจะกลับคืนเป็น Pb ปริมาณ H2SO4 ในอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น และความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น

การชาร์จจะดำเนินการจนกว่าสารออกฤทธิ์บนแผ่นอิเล็กโทรดจะกลับสู่สถานะเดิมอย่างสมบูรณ์ก่อนการคายประจุ หากยังคงชาร์จแบตเตอรี่ต่อไป จะทำให้เกิดการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำและปล่อยฟองอากาศจำนวนมาก ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่จะถูกจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ เมื่อสารออกฤทธิ์จำนวนเล็กน้อยละลายในอิเล็กโทรไลต์ จะเกิดศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิดขึ้นจากความต่างศักย์ไฟฟ้าของแผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบ

เมื่อแผ่นขั้วบวกจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ PbO2 จำนวนเล็กน้อยจะละลายเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์ สร้าง Pb (HO) 4 ด้วยน้ำ จากนั้นสลายตัวเป็นไอออนตะกั่วลำดับที่สี่และไอออนไฮดรอกไซด์ เมื่อถึงสมดุลไดนามิก ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นขั้วบวกจะอยู่ที่ประมาณ +2V

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

เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุ อิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่จะถูกอิเล็กโทรไลต์ เพลตบวก PbO2 และเพลตลบ Pb จะกลายเป็น PbSO4 และอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิวริกจะลดลง ความหนาแน่นจะลดลง ด้านนอกแบตเตอรี่ ขั้วประจุลบบนขั้วลบจะไหลไปยังขั้วบวกอย่างต่อเนื่องภายใต้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่

ระบบทั้งหมดประกอบกันเป็นวงจร: ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ และปฏิกิริยารีดักชันเกิดขึ้นที่ขั้วบวกของแบตเตอรี่ เมื่อปฏิกิริยารีดักชันบนขั้วบวกทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นขั้วบวกลดลงเรื่อยๆ และปฏิกิริยาออกซิเดชันบนแผ่นขั้วลบทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแผ่นขั้วลบเพิ่มขึ้น กระบวนการทั้งหมดจะทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลง กระบวนการคายประจุของแบตเตอรี่เป็นกระบวนการตรงข้ามกับกระบวนการชาร์จ

หลังจากแบตเตอรี่หมด สารออกฤทธิ์บนแผ่นอิเล็กโทรด 70% ถึง 80% จะไม่มีผลใดๆ แบตเตอรี่ที่ดีควรปรับปรุงอัตราการใช้สารออกฤทธิ์บนแผ่นได้อย่างเต็มที่