Date tehnice generale despre baterii

CE  ESTE  BATERIA ACID-PLUMB ?

Bateriile sunt  echipamente ce transforma energia chimica in electricitate.

Bateriile sunt un mod eficient de a face electricitatea portabila. In plus, bateriile furnizeaza energie in scopul de a inlocui  energia electrica furnizata de reteaua electrica.

Pe masura ce intregul glob devine dependent de electricitate, mobilitatea bateriilor joaca un rol si mai important in viata de zi cu zi.

Bateriile se prezinta intr-o larga varietate de forme si marimi si au diverse aplicatii, de la unica folosinta pana la cativa ani.

ISTORIA  BATERIEI

Cei mai multi istorici situeaza inventia bateriei in jurul anului 1800, atunci cand experimentele lui Alessandro Volta au generat curent electric din reactii chimice intre elemente diferite.

Pila voltaica originala folosea discuri din zinc si argint si un separator poros dintr-un material nonconducator, saturat de apa sarata. Experimentele  cu diferite combinatii de metale si electroliti au continuat in urmatorii 60 de ani.

Johann Ritter a demonstrat pentru prima oara elementele unei baterii reincarcabile in 1802, dar totusi acestea au ramas o curiozitate de laborator, pana tarziu, in secolul dinamurilor actionate cu abur capabile sa le reincarce.

In prima jumatate a sec 19 experimentele au continuat cu o varietate de combinatii de materiale cu electrozi pozitivi/negativi si diversi electroliti. Abia in anul 1860 stramosii bateriilor din zilele noastre au fost descoperiti, respectiv George Leclanche a construit prima baterie din carbon-zinc.

Bateriile secundare dateaza dupa 1860, cand Raymond Gaston Plante a inventat bateria plumb-acid.

Celula acesteia se baza pe 2 placute subtiri separate de o folie de cauciuc. El a rulat aceasta combinatie si a introdus-o intr-o solutie diluata de acid sulfuric. Initial capacitatea era limitata din cauza placutei pozitive ce prezenta putin material pentru a face reactie.

Pe la 1881, Faure si altii au creat baterii folosind o pasta de oxid de plumb pentru placa pozitiva, aceasta permitind o formare mai rapida.

Din moment ce majoritatea problemelor cu bateriile plumb-acid innundate implicau scurgerea electrolitului , cele mai multe incercari au fost facute in idea de a elimina acidul liber din baterie. Cercetatorii germani au descoperit la inceputul anilor '60 un gel-electrolit pentru bateria plumb-acid ceea ce a constituit o imbunatatire.

PLUMBUL

Plumbul este unul dintre primele metale folosite de catre oameni, folosirea lui datind din 6500 I.Ch..

Tevi de plumb antice au fost descoperite in Egipt datind din timpul lui Pharaohs ce a folosit plumbul in emailul obiectelor de ceramica.

Plumbul este de obicei asociat cu alte minerale- zinc, cupru, argint-, proprietatile sale naturale precum masa, maleabilitatea, punct de topire scazut, rezistenta la coroziune, proprietati electrice si rezistenta indelungata, facandu-l indispensabil in industria mondiala.

Plumbul are rata cea mai ridicata de reciclare dintre toate materialele industriale din lume.

Din ce este alcatuita o baterie?

O  carcasa din polietilena  (monobloc)

Placi interne pozitive si negative, realizate din plumb.

Separatori placi din material poros sintetic.

Electrolit, o solutie diluata din acid sulfuric si apa.

Borne din plumb, legatura dintre baterie si  corpul ce are nevoie de energie.

Procesul de fabricare?

Procesul de fabricare incepe cu productia carcaselor (monobloc) din plastic. Majoritatea sunt realizate din polipropilena. Pentru bateriia de 12 V  (pentru autoturisme), monoblocul este impartit in 6 diviziuni / celule. Capacul va fi fixat si sigilat atunci cand bateria va fi gata.

Procesul continua cu realizarea gratarelor si placilor din plumb si aliaj din alte metale. O baterie trebuie sa aiba placi pozitive si negative pentru a transmite curent.

Apoi, o pasta formata din oxid de plumb, acid sulfuric si apa este aplicata pe gratare. Materiale expandate  alcatuite din diverse pudre sulfuroase sunt adaugate in aceasta pasta pentru a realiza placile negative.

In interiorul bateriei, placile pozitive si placile negative trebuiesc separate pentru a preveni scurt-circuitele.

Separatorii sunt  folii de plastic subtiri, folosite ca izolatori intre placile pozitive si cele negative. Porii din separatori permit curentului electric sa circule intre placi in timp ce impiedica scurt circuitele.

In urmatoarea faza, o placa pozitiva este imperecheata cu o placa negativa si un separator. Acest pachet se numeste element, si se gaseste cate unul in fiecare celula. Elementele sunt asezate in monobloc. Celulele sunt unite printr-un metal ce transmite curentul electric. Bornele de plumb sunt sudate. Dupa aceasta bateria este umpluta cu electrolit si apoi este fixat capacul. Bateria se verifica de scurgeri.

Ultimul pas, este incarcarea. In timpul acestui proces, bornele bateriei sunt conectate la o sursa de curent si bateria este incarcata mai multe ore la rand. Cand bateria este incarcata complet, este mutata intr-un alt loc unde este curatata si se eticheteaza.

CUM  FUNCTIONEAZA O BATERIE?

O baterie inmagazineaza energie pentru uz ulterior. Ea produce tensiune dintr-o reactie chimica produsa intre doua materiale diferite (placa pozitiva si cea negativa) care sunt introduse in electrolit. Intr-o baterie normala acid-plumb, tensiunea aproximativa este de 2 V /celula, deci un total de 12V. Curentul este degajat de baterie cu atat mai repede cu cat exista un circuit intre borna pozitiva si cea negativa.

Cei mai multi dintre oameni nu realizeaza ca o baterie acid-plumb functioneaza pe baza unui proces continuu de incarcare-descarcare.  Atunci cand o baterie este conectata la o sursa ce are nevoie de curent, cum ar fi un autoturism, curentul iese din baterie si bateria incepe sa se descarce.

In procesul invers, o baterie devine incarcata atunci cand primeste iar curent, reinstalind diferentele chimice dintre placi. Aceasta se intaimpla atunci cand conduceti fara alti consumatori si alternatorul reincarca bateria.

Pe masura ce bateria se descarca, placile de plumb devin din punct de vedere chimic asemanatoare, acidul devine mai slab si tensiunea scade.

Bateria se poate reincarca total si atunci se reinstaleaza diferentele chimice dintre placi, iar ea poate furniza din nou curent.

Acest proces unic de descarcare-incarcare ce are loc intr-o baterie acid-plumb, inseamna ca bateria poate fi descarcata si apoi incarcata de mai multe ori.

Daca bateria este descarcata, nu defecta, poate porni de la o alta baterie complet incarcata. 30 de minute de condus ar trebui sa fie suficienti apoi pentru a o reincarca. In cazul in care alternatorul sau un alt component in sistemul electric al autoturismului este defect, bateria nu va putea fi incarcata. Deci, daca bateria se tot descarca, verifica intai sistemul electric, apoi inlocuieste bateria.

CELE  MAI  FRECVENTE  INTRBARI  DESPRE  BATERII

ATENTIE !!! 

• Bateriile plumb-acid contin  un electrolit din acid-sulfuric,  otrava coroziva foarte puternica, ce emana gaze in cazul reincarcarii si explodeaza in cazul aprinderii.
• Atunci cand se lucreaza cu baterii este nevoie de o ventilatie intensa, scoateti toate bijuteriile si purtati ochelari de protectie, precum si echipament de protectie!
• Nu permiteti electrolitului sa se amestece cu apa sarata , in acest caz existind riscul producerii de gaz-chlorine (mortal).

I.  Cum se realizeaza intretinerea preventiva ?

Intretinerea preventiva a unei baterii auto este foarte usoara si trebuie sa aibe loc odata pe luna in perioadele calde si de cate ori se schimba uleiul in perioadele cu temperaturi scazute. Iata cateva etape simple:

In timp ce manipulati baterii acid-plumb, purtati ochelari de protectie.

Daca nivelul electrolitului este scazut, lasati bateria  sa  ajunga la temperatura camerei si adaugati numai apa distilata (deionizata sau demineralizata) pana la nivelul indicat de producator. Daca nu exista niciun indicator nivelul trebuie sa fie  6-10 mm sub tubul de umplere. Placile trebuie sa fie acoperite tot timpul. Evitati supraumplerea, mai ales in zilele toride, deoarece caldura va dilata electrolitul.

Daca este necesar, inlaturati plumbul oxidat sau orice alta coroziune cu o perie de sirma.

Curatati capacul bateriei pentru a elimina urmele de electrolit si a preveni coroziuni.

Curatati alternatorul pentru a permite o racire mai buna si verificati curelele alternatorului de fisuri, etc..

Verificati cablurile bateriei de coroziuni sau proeminente si inlocuiti-le daca este necesar, cu cabluri egale in diametru sau mai mari.

II. Cum reincarc bateria?

    Exista patru  etape pentru reincarcare:

Etapa  de incarcare ,  atunci cand curentul de incarcare este constant si tensiunea bateriei creste,  pana la 80% din procesul de reincarcare. Poti furniza bateriei atat curent cat permite , atata timp cat nu depaseste 20% din  20 ore ( C/20 ) amperi ora (Ah)  sau 8%  din rata RC si  depaseste 51.5⁰C.

Etapa de absorbtie,  atunci cand tensiunea incarcatorului, depinde de tipul bateriei, este constanta intre 14,1 VDC si 14,8 VDC la 26,7⁰C si curentul scade pana cand bateria este complet incarcata, ceea ce de obicei semnifica cei 20% ramasi din preocesul de reincarcare. O incarcare totala normala are loc atunci cand curentul de incarcare se opreste la 2% (C/50) sau mai putin din  capacitatea Ah  a bateriei.

Etapa de plutire , optionala, este acolo unde tensiunea de incarcare se afla intre valorile 13,0 VDC si 13,8 VDC, mentinuta constant, si este folosita pentru a mentine bateria total incarcata.

Etapa de egalizare, este o absorbtie controlata de 5% de supraincarcare, ce egalizeaza tensiunea si gravitatia specifica in fiecare celula. Aceasta ajuta la disparitia cristalelor de sulfat care s-ar fi putut forma in timpul reactiilor chimice precum startificarea, atunci cand concentratia de acid este mai puternica pe fundul bateriei.

III.    Pot mari durata de viata a bateriei?

    Iata cateva sfaturi pentru a mari durata de viata a bateriei:

In zonele calduroase precum si in timpul verii, nivelul electrolitului trebuie verificat frecvent si in cazul in care este nevoie, se adauga apa distilata. (in cazuri extreme se poate adauga apa de ploaie).

Opriti toti consumatorii (climatizarea, radio-ul, faruri) inainte de a porni masina, in mod special iarna.

Uitarea diferitilor consumatori pe pozitia pornit poate descarca total bateria, iar in unele cazuri chiar defecta. Daca se intampla aceasta, incarcati total bateria cu un incarcator extern.

In zonele cu climat mai rece, inlocuirea cablurilor bateriei cu cabluri cu diametru mai mare, va creste puterea disponibila pentru pornirea motorului.

IV.    Cum pot recupera o baterie sulfatata?

    In timpul procesului normal de descarcare, se formeaza cristale fine de sulfat de plumb in pori si pe suprafetele placilor pozitive si negative ale bateriei acid-plumb. Cand o baterie este lasata intr-un proces de descarcare continuu, sau nivelul electrolitului este sub limita superioara a placilor, o parte din sulfatul de plumb moale, recristalizeaza in sulfat de plumb dur. Acest proces de creeare a sulfatului de plumb dur se numeste sulfatare- plumb. Se intaimpla in 85% din cazurile de defectare a bateriilor acid-plumb. In acest caz, placile pozitive devin maro deschis iar cele negative vor fi mate, cu aspect albicios.

cum pot preveni sulfatarea permanenta? Cea mai buna solutie este aceea de a mentine permanent bateria incarcata total.

cum pot recupera o baterie sulfatata?

a)Supune-ti bateria unui curent de 1-2 A pentru 48-120 de ore la 14,4 VDC. Daca bateria ajunge la o temperatura de 43,3^oC, opriti incarcarea si asteptati sa se raceasca, apoi reluati procesul.

b) Inlocuiti electrolitul cu apa distilata, asteptati o ora, si conectati-o la un curent constant de 13,8 VDC pana cand nu mai apar fluctuatii de tensiune, apoi scoateti electrolitul si inclocuiti-l cu unul proaspat si iar reincarcati. Cristalele de sulfat sunt mai solubile in apa decat in electrolit; pa masura ce aceste cristale sunt dizolvate, sulfatul este transformat in acid sulfuric si gravitatia specifica creste.

CELE  MAI  CUNOSCUTE  MITURI   DESPRE  BATERII

Depozitarea unei baterii pe paviment de beton o va descarca.

Cu o 100 de ani in urma, atunci cand monoblocul bateriei era realizat din cutii de lemn imbinate cu smoala, depozitarea pe o  suprafata betonata ii accelera descarcarea. Monoblocurile bateriilor moderne sunt realizate din polipropilena sau cauciuc dur, sunt etanse, deci scurgerile externe - cauzatoare de descarcare nu mai sunt o problema.

Stratificarea temperaturii poate accelera descarcarea bateriei in cazul in care aceasta ar fi depozitata pe o podea foarte rece in timp ce in camera ar fi foarte cald.

Conducerea autoturismului va reincarca total bateria.

Exista cativa factori ce influenteaza  activitatea alternatorului de a incarca o baterie, si anume cantitatea de curent transmisa de acesta catre baterie, durata de timp in care acesta este disponibil si temperatura. In general, in cazul opririlor dese sau a calatoriilor scurte in anotimpuri reci, este posibil ca alternatorul sa nu incarce total bateria.

3.       O baterie nu va pierde din curent in timpul depozitarii.

Depinde de tipul bateriei si de temperatura. Bateriile  prezinta o auto-descarcare naturala  sau o asa numita "scurgere" interna electro-chimica la un nivel de 1%-25% / luna. In  timp, bateria se poate sulfata si descarca total. Temperaturile foarte ridicate accelereaza acest proces. O baterie depozitata la 35⁰C se va descarca de doua ori mai repede decat una depozitata la 24⁰C.

    4.   Impulsurile de curent, aspirina sau diversi aditivi vor revigora bateria sulfatata.

Majoritatea expertilor sunt de acord ca impulsurile de curent nu actioneaza mai bine dacat incarcatoarele cu curent constant  in eliminarea sulfatarii. De asemenea sunt de acord ca nu exista o dovada ca aditivii sau aspirina pot prelungi viata bateriilor. Avantaje pe termen scurt  sunt cistigate prin cresterea aciditatii bateriei.

In zilele foarte friguroase aprindeti farurile pentru a "incalzi" bateria inaintea pornirii motorului.

In timp ce nu exista indoiala ca aprinderea farurilor va creste circuitul in cadrul bateriei, cu siguranta  va diminua capacitatea necesara pentru pornirea unui motor rece. De aceea NU este recomandata aceasta actiune.

    6.    Bateriile rezista mai mult timp in zonele cu climat cald decat in cele reci.

In zonele cu climat cald, bateriile rezista cu  2/3 mai mult decat in cele reci. Caldura omoara bateriile, in special pe cele fara intretinere, iar frigul reduce capacitatea de pornire.

O baterie cu capacitate mai mare, va dauna masinii.

      Un motor de pornire va folosi o cantitate fixa de curent din baterie, bazata pe rezistenta sa la sarcina. O capacitate mai mare de curent a bateriei va suplimenta numai daca este necesar. Nu va afecta autoturismul.

   8.   Bateriile acid-plumb au memorie.

Bateriile acid plumb nu au  "memory effect", prezent la bateriile de prima generatie Ni-Cad. Totusi, descarcari successive vor diminua capacitatea bateriei. Descarcari puternice sub 12.0 volti pot afecta bateriile de pornire si vor scurta durata lor de viata.

  9.    Bateriile defecte nu vor afecta sistemul de incarcare sau pornirea.

     O baterie defecta sau slaba poate afecta sistemul de incarcare si pornire si poate cauza rateuri premature din cauza faptului ca trebuie sa compenseze tensiunea sau curentul. Daca se inlocuieste bateria, alternatorul, regulatorul de tensiune sau pornire, trebuie sa se verifice si celelalte componente sa fie in stare buna de functionare.

10. Odata formata, bateria nu isi poate schimba polaritatea.

     Daca o baterie este total descarcata dar continua sa aibe sarcina, este posibil ca una sau mai multe celule sa isi schimbe polaritatea, ca si in cazul in care bateria a fost reincarcata cu polaritatea inversata. Pentru a schimba polaritatea, descarcati total bateria si incarcati-o apoi cu polaritatea corecta.