Breng een loodzuuraccu terug uit de dood - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Van alle oude batterijontwerpen is loodzuur het soort dat nog het meest wordt gebruikt. De energiedichtheid (wattuur per kg) en lage kosten maken ze wijdverbreid.

Zoals elke soort batterij, is deze gebaseerd op een elektrochemische reactie: een interactie tussen verschillende chemische stoffen die in wezen een overmaat aan elektronen produceert aan de ene kant en een tekort aan de andere kant. Dit verschil ("potentieel") is spanning en maakt een stroom van stroom mogelijk terwijl elektronen door het circuit circuleren om dat tekort te vullen. Naarmate het verschil neutraliseert, neemt de beschikbare lading in de batterij af. De sleutel tot oplaadbare batterijen is dat deze reactie omkeerbaar is, omdat het aanbrengen van stroom in de batterij (in plaats van eruit te halen) de lading zal herstellen. Andere elektrochemische reacties kunnen hogere energiedichtheden opleveren ten koste van het feit dat ze niet oplaadbaar zijn.

De spanning die door elke reactie wordt gegenereerd, is min of meer vast (het varieert een beetje, afhankelijk van het percentage lading). Loodzuur is 2 volt. Op nikkel gebaseerde oplaadbare batterijen zijn bijvoorbeeld 1,2 of 1,4 V en lithiumcellen zijn 3,7 V. Als u een 12v-batterij wilt, moet u daarom verschillende van deze reacties in serie plaatsen om de spanningen toe te voegen. Elk van deze wordt een cel genoemd. Zoals je op de foto's kunt zien, is een 12v-loodzuur samengesteld uit 6 cellen. 12v, 6v, 8v en zelfs eencellige 2v-batterijen zijn gebruikelijk.

Vervolgens zal ik de manieren uitleggen waarop loodzuurcellen kunnen worden geconstrueerd, zodat u kunt bepalen wat er met uw specifieke batterij moet gebeuren.

Stap 1: identificeer uw type batterij

Deze batterijen hebben 3 hoofdcomponenten. Ja, het is lood en en zuur. Specifiek een oplossing van zwavelzuur, loodplaten en loodoxideplaten. Loden platen zijn het negatief. Loodoxide maakt het positieve, omdat de zuurstofatomen die aan het lood gebonden zijn "elektronen missen" (elektronen hebben een negatieve lading), dus "minder negatief" = positief. Het zwavelzuur, opgelost in water, wordt de elektrolyt genoemd en vervoert elektronen van en naar deze platen, en bij reactie met het lood komen elektronen vrij.

De hoeveelheid, dikte en grootte van de platen kan variëren, evenals de manier waarop de elektrolyt wordt vastgehouden.

Start- en deep-cycle accu's

Door de verschillende doeleinden van deze batterijen is de grootte van de platen verschillend. Een startaccu is wat je vaak aantreft in auto's op gas. Hun belangrijkste taak is om gedurende een korte tijd een grote stroom te leveren om de motor te laten draaien die de motor start om te starten. Bij normaal gebruik ontladen ze niet te veel - slechts één grote, korte dip die vrij snel wordt opgeladen. De dynamo in de auto houdt de batterij opgeladen terwijl deze de lichten, stereo, ECU en alle andere elektronica aanstuurt.

Deep cycle-batterijen zijn daarentegen ontworpen om langzame maar aanzienlijke ontladingen aan te kunnen. Ze zijn misschien niet in staat om in een opwelling zo'n "stoot" te geven (d.w.z. grote stroompieken), maar kunnen veel meer worden ontladen voordat ze schade oplopen. Dit vind je op UPS'en, zonne-energiesystemen, noodverlichting en veel elektrische voertuigen zoals vorkheftrucks, golfkarretjes, sommige bestelwagens, vroege en doe-het-zelf elektrische auto's en kinderspeelgoed.

Overstroomde en verzegelde batterijen

Dit onderscheid komt voort uit de manier waarop de elektrolyt in de cel wordt vastgehouden. De platen moeten worden omgeven door de zwavelzuuroplossing zodat de reactie kan plaatsvinden. De eenvoudigste manier om dit te bereiken is door de platen gewoon in de vloeibare oplossing onder te dompelen. Daar ga je: overstroomde batterij. Overstroomde accu's kunnen ofwel startaccu's (de meeste autoaccu's) of deep cycle-accu's zijn (bijvoorbeeld vorkheftruck- of golfkaraccu's)

Een groot voordeel is dat, aangezien er een beetje water verloren gaat tijdens het opladen (hierover later meer), je sneller kunt opladen omdat je het je kunt veroorloven om meer water te verliezen, en het gewoon af en toe bij te vullen. Een groot nadeel is dat ze alleen horizontaal geplaatst kunnen worden.

Verzegelde of "onderhoudsvrije" batterijen hebben in plaats daarvan een vel glasvezel tussen de platen - een absorberende glasmat of AGM, wat ook een andere naam hiervoor is. De glasvezel neemt de oplossing op en houdt deze in contact met beide soorten platen, terwijl ze ook voorkomen dat ze elkaar raken en kortsluiten in het geval van schade aan de batterij. Dit betekent dat ze ook onder een hoek kunnen worden geïnstalleerd en onderhevig zijn aan meer misbruik voordat ze morsen of problemen geven.

Omdat bij de laadreactie waterstof vrijkomt, moeten loodzuuraccu's worden ontlucht, zodat ze het overtollige gas kunnen afvoeren. Verzegelde batterijen hebben kleppen om de afgifte te regelen, wat leidt tot nog een andere naam voor verzegelde matten: VRLA voor klepgereguleerd loodzuur

Een ander soort zijn gelcellen, die een verdikkingsmiddel in de oplossing hebben, waardoor een aantal voordelen van beide voorgaande soorten worden gecombineerd. Ik ben deze nog niet tegengekomen, maar kan in principe op dezelfde manier hersteld worden, al moet er misschien even geschud worden. Deze zijn gebruikelijk in het starterstype als hoogwaardige auto-accu's.

Stap 2: Hoe een loodaccu sterft

Nu we de manier hebben besproken waarop de batterijen werken en zijn geconstrueerd, zal het gemakkelijker zijn om uit te leggen op welke manieren ze kunnen falen. Dit zijn de twee belangrijkste manieren waarop ze geen lading kunnen vasthouden:

zwavel problemen

De chemisch ingestelde zal hebben opgemerkt dat als het zwavelzuur het elektron aan de andere kant afzet, het zwavelatoom ergens heen moet, dus het vormt loodsulfaat bovenop de loden plaat. Dit is in theorie omgekeerd bij het opladen, maar in werkelijkheid komt dit niet voor voor 100% van de zwavel. Kristallen kunnen zich vormen en ofwel aan het koper blijven kleven, waardoor het actieve oppervlak (sulfatie) wordt verminderd, of naar de bodem vallen en een deel van het lood met zich meedragen, waardoor putjes in de plaat achterblijven (pitting of corrosie) en de hoeveelheid zwavelzuur wordt verminderd. zuur beschikbaar in de oplossing.

Een zekere mate van sulfatering is onvermijdelijk bij laad- en ontlaadcycli en is de belangrijkste manier waarop een batterij veroudert en onbruikbaar wordt. Onjuist laden en ontladen (te snel of te diep) kan hier voortijdig toe leiden.

Waterproblemen

Het zwavelzuur is slechts een klein deel van de vloeistof in de batterij, ongeveer 25%. Daarom moet het worden opgelost in water zodat het het hele oppervlak van de platen bereikt. Omdat ze verschillende kookpunten hebben, kan water verdampen en uit het mengsel scheiden, waardoor het volume afneemt en de batterij effectief "uitdroogt".

Dit komt vaker voor bij batterijen die niet vaak worden gefietst en in plaats daarvan worden veroorzaakt door omgevingsfactoren.

Is het dood?

In beide gevallen zal de spanning over de accupolen erg laag zijn (slechts enkele mV). De weerstand zal ook erg hoog zijn, maar gebruik niet de ohm-modus van je multimeter om dit te meten! Het betekent eerder dat er slechts een zeer kleine hoeveelheid stroom doorheen kan circuleren, zoals een grote weerstand zou doen. Je kunt dit zien door je ampèremeter in serie te zetten tussen de accu en de oplader, waarbij je maar een kleine stroom (enkele milliampère) meet.

De batterij die ik als voorbeeld gebruik, had voortijdig waterverlies. Hij is 10 jaar geleden nieuw gekocht en nooit gebruikt. Al het water verdampte en daarom was er geen manier voor elektronen om rond te komen.

Als uw batterij gesulfateerd is, zal deze methode waarschijnlijk niet zo goed werken. Het kon geen of slechts beperkte resultaten opleveren. Ten eerste zal de batterijcapaciteit waarschijnlijk kleiner zijn. Ik heb gelezen dat een hoge stroom kan worden gebruikt om de loodsulfaatkristallen te dwingen de zwavel weer op te lossen in de oplossing en van de platen af, maar ik heb het nooit geprobeerd. De betrokken stromen liggen in het bereik van 100-200 A (ja, hele ampères!)

Stap 3: Open 'Er Up'

Voor de rest van de stappen zal ik me concentreren op verzegelde batterijen zoals degene die ik zelf aan het herstellen ben

Overstroomde batterijen zijn bedoeld om te worden geopend en hebben een indicatie van waar u de deksels kunt loswrikken. Ze zijn ook bedoeld om te worden bijgevuld, dus dit zou goede resultaten moeten opleveren als je ziet dat het uitgedroogd is.

Aan de andere kant waren verzegelde batterijen niet bedoeld om te worden geopend. Maar daar houden we ons niet zo mee bezig. U zult waarschijnlijk sleuven rond het deksel opmerken. Dit zijn eigenlijk de ventilatieopeningen waar de overtollige waterstof naar buiten komt. U kunt deze punten gebruiken om het deksel eraf te wrikken met een kleine platte schroevendraaier. Hoewel het voelt alsof er clips in zitten, is het deksel in feite op meerdere plekken gelijmd.

Nu kunt u de 6 kleppen zien die de 6 cellen van deze batterij vormen. Laten we ze uitdoen om naar binnen te kijken, maar wees voorzichtig:

• Er kan wat druk binnenin zijn, waardoor de klep wegvliegt wanneer hij wordt opgetild. Tangen worden aanbevolen.
• Er kan ook wat zuur rond de klep hangen, dat door het verwijderen ervan op je kan worden gespoten. Handschoenen en/of veiligheidsbril worden aanbevolen, evenals een shaker natriumbicarbonaat om gemorste vloeistoffen te neutraliseren
• De ventielen zijn erg belangrijk. Verlies ze niet!

Stap 4: Inspecteer

Licht in de klepgaten en kijk in de cellenJe kunt de lood-, loodoxide- en glasvezelmat waarderen.

Als het er allemaal erg droog uitziet, prima! Door wat water toe te voegen, gaat je batterij weer lang mee. Ten minste een klein beetje. Lees dus verder.

Onthoud: als u vloeistof duidelijk kunt zien, maar slechts een paar mV op de klemmen krijgt, werkt deze methode niet voor u. Je batterij is waarschijnlijk gesulfateerd.

Prik met je multimeterkabels in aangrenzende cellen en meet spanning en weerstand. Dit is om korte broeken te zoeken. Controleer eerst de spanning en je zou maximaal een paar millivolt moeten krijgen. Als de meting nul volt lijkt te zijn, of te dichtbij, meet dan de weerstand. Een zeer lage waarde geeft aan dat een cel is kortgesloten, dat wil zeggen dat tegenoverliggende platen elkaar raken. Ik zou niet aanraden om deze te herstellen, omdat de laadspanning lager zal zijn (je laadt minder cellen op) en een normale lader zal de andere beschadigen. Als je weet wat je doet en kunt leven met het beheren van de spanning voor je gehandicapte batterij, ga je gang en geef het nog een kans in het leven. Zo niet, bedenk dan dat deze batterijen voor ongeveer 95% recyclebaar zijn.

Stap 5: Verkrijg het juiste water

In tegenstelling tot wat algemeen bekend is, is pure H2O eigenlijk niet geleidend. Kraanwater geleidt elektriciteit vanwege de daarin opgeloste onzuiverheden. Natrium en andere mineralen die erin aanwezig zijn, vormen zouten die elektronen kunnen dragen.

Omdat de reactie in onze batterij afhankelijk is van het zwavelzuur dat de elektronen draagt, is het erg belangrijk dat er geen andere ladingdragende moleculen aanwezig zijn in het water dat we toevoegen.

Voer gedestilleerd water in!

In dit water zijn alle onzuiverheden chemisch gescheiden. Het is te vinden in veel supermarkten. Het is gebruikelijk voor gebruik in strijkijzers, omdat kraanwater calcium bevat dat hun kleine interne leidingen kan verstoppen.

Verder is injecteerbaar water na destillatie steriel behandeld. Het is niet nodig, maar aangezien dit verkrijgbaar is in drogisterijen, kan het voor velen (zoals het was voor mij) gemakkelijker te vinden zijn, en net zo goedkoop.

In een mum van tijd, of in post-apocalyptische overlevingsscenario's (hoe lees je dit?) regenwater werkt ook goed, omdat het op natuurlijke wijze is gedestilleerd (het werd verdampt tot wolken).

Stap 6: bijvullen

Sta me toe te herhalen: gedestilleerd water! Hoe groter de batterij, hoe meer water deze bevat, aangezien de cellen groter zijn; mijn 12AH bevatte ongeveer 30 ml per cel (1oz?). Het is goed om een maatbeker of een spuit te gebruiken, zodat de hoeveelheid water die je in elke cel doet gelijk is.

Giet met behulp van een trechter of de spuit een matige hoeveelheid water in de eerste cel, wacht tot de mat het absorbeert (tenzij u een volgelopen batterij heeft, die geen mat heeft) en vul tot net onder de bovenkant van de borden.

Het niveau kan na een paar keer opladen veranderen, omdat de mat de oplossing absorbeert en een deel van het water zich afscheidt (elektrolyseert). Vul de rest van de cellen met hetzelfde aantal.

Pas op voor capillariteit! Een cel kan vol lijken wanneer een vetdruppel aan de wanden van het klepgat blijft kleven. Een wattenstaafje of wat tikken zou de opening weer vrij moeten laten. Alle cellen moeten min of meer dezelfde hoeveelheid water opnemen.

Stap 7: Eerste nieuwe lading

De eerste lading is een "activeringslading", waarbij we de reactie opnieuw starten. In dit stadium zal de stroom die naar de batterij gaat erg laag zijn. Het zal snelheid oppikken en bij de 2e of 3e cyclus op normale snelheid opladen.

Het is belangrijk om de eerste handvol ladingen te maken met het deksel en/of de kleppen eraf, zodat de overtollige oplossing die zich nu onvermijdelijk in uw batterij bevindt, niet zo veel morst. Dit komt als waterstof vrij, dus het is ook belangrijk om de ruimte te geventileerd om explosies te voorkomen!

Om de eerste lading te maken, sluit u de batterij aan op de lader met de ampèremeter in serie. Hiervoor moeten we de stroom meten. Je kunt ook altijd een regelbare voeding gebruiken. Het moet spanningsregeling hebben, terwijl stroombegrenzing nuttig maar niet noodzakelijk is.

Controleer het batterijlabel voor een laadstroomlimiet. Als uw voeding een stroombegrenzing heeft, raad ik aan deze in te stellen op ongeveer 80% hiervan.

Als uw batterij geen aangegeven limiet heeft of het label is versleten, beschouw de limiet dan als ongeveer 40% van de nominale capaciteit.

Stel uw spanning in op 14,4 volt om te beginnen. Dit is de standaard laadspanning voor een 12V. De initiële stroom zal erg klein zijn. Als uw voeding daartoe in staat is, kunt u de spanning verhogen om de reactie te versnellen. Veel opladers met "herstelmodus" doen dit. Het is veilig om tot 60V te gaan voor een 12V-batterij zolang u de spanning verlaagt naarmate de batterij steeds hogere stroom begint te accepteren. De huidige limiet op uw voeding zal deze spanning voor u blijven verlagen.

Als je niet verder kunt gaan dan 14,4 V (bijvoorbeeld als je een speciale oplader gebruikt), blijf dan gewoon de stroom controleren. Het zal eerst slechts langzaam toenemen, dan sneller en sneller, tot het punt waarop het begint te dalen. Gefeliciteerd, dit is normaal opladen!

De foto's tonen deze toename-en-afname van de stroom

Wanneer de stroom ongeveer 0,03 keer de capaciteit van de batterij bereikt, is deze opgeladen tot meer dan 90-95%

Stap 8: Back-up verzegelen en de eerste paar keer gebruiken

(Tenzij uw batterij vol is, klap dan gewoon de deksels er weer op) Zoals eerder vermeld, kan het waterpeil veranderen. Als je tijd hebt, laad en ontlaad de batterij dan een paar keer (sluit een gloeilamp, motor of een andere belasting aan die hem snel ontlaadt) om de oplossing op een stabiel niveau te krijgen.

Reinig en droog de kleppen en klepposten. Plaats de ventielen terug en lijm het deksel er weer op, op zoek naar de plekken waar het was gelijmd en gebruik op elk een druppel cyanoacrylaatlijm. Leg er een tijdje wat gewicht op en laat drogen.

Stap 9: Houd het in de gaten

Uw batterij is klaar, maar hij is uit de dood teruggebracht, dus begrijpelijkerwijs kan hij zich vreemd gedragen. De capaciteit kan worden verminderd, afhankelijk van de oorzaak en de mate van schade. De mijne leek bijna onaangetast, anderen geven misschien maar 20% van hun vorige capaciteit. Het is waarschijnlijk dat ze overtollig water hebben. Dit is oke. Vergeet niet om op te laden in een geventileerde, vlamvrije ruimte, en dat er af en toe gemorst kan worden. Ik heb de zoutvaatje met natriumbicarbonaat in de buurt.