Ta tillbaka ett blybatteri från de döda: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Av alla gamla batteridesigner är blysyra den typ som fortfarande används mest. Dess energitäthet (wattimmar per kg) och låg kostnad gör dem utbredda.

Som vilken typ av batteri som helst, är det baserat på en elektrokemisk reaktion: en interaktion mellan olika kemiska ämnen som i huvudsak producerar ett överskott av elektroner på ena sidan och ett underskott på den andra sidan. Denna skillnad ("potential") är spänning och möjliggör ett flöde av ström när elektroner cirkulerar runt kretsen för att fylla det underskottet. När skillnaden neutraliseras minskar den tillgängliga laddningen i batteriet. Nyckeln i laddningsbara batterier är att denna reaktion är reversibel, eftersom tillförsel av en ström i batteriet (i motsats till att dras ur det) kommer att återställa laddningen. Andra elektrokemiska reaktioner kan ge högre energitätheter på bekostnad av att de inte kan laddas.

Spänningen som genereras av varje reaktion är mer eller mindre fast (den varierar lite beroende på laddningsprocenten). Bly-syra är 2 volt. Till exempel är nickelbaserade laddningsbara 1,2 eller 1,4v, och litiumceller är 3,7v. På grund av detta, om du vill ha ett 12v batteri måste du placera flera av dessa reaktioner i serie för att lägga till spänningarna. Var och en av dessa kallas en cell. Som du kan se på bilderna består en 12v blysyra av 6 celler. 12v, 6v, 8v och till och med encelliga 2v batterier är vanliga.

Därefter förklarar jag på vilka sätt blycellsceller kan konstrueras, så att du kan identifiera vad som behöver göras med just ditt batteri.

Steg 1: Identifiera din typ av batteri

Det finns 3 huvudkomponenter i dessa batterier. Ja, det är bly och och syra. Specifikt en lösning av svavelsyra, blyplattor och blyoxidplattor. Blyplattor är negativa. Blyoxid gör det positiva, eftersom syreatomerna bundna till blyet "saknar" elektroner (elektroner har negativ laddning), vilket är "mindre negativt" = positivt. Svavelsyran, upplöst i vatten, kallas elektrolyt och transporterar elektroner till och från dessa plattor och vid reaktion med bly frigör elektroner.

Plattornas mängd, tjocklek och storlek kan variera, liksom hur elektrolyten hålls.

Start- och djupcykelbatterier

De olika syftena med dessa batterier betyder att tallrikarnas storlek är olika. Ett startbatteri är vad du vanligtvis hittar i gasbilar. Deras huvudsakliga uppgift är att leverera en stor ström under en kort tid för att vrida motorn som startar motorn. Deras normala användning tömmer dem inte för mycket - bara ett stort, kort dopp som laddas upp ganska snabbt. Generatorn i bilen håller batteriet laddat när det kör lampor, stereo, ECU och all annan elektronik.

Djupcykelbatterier är å andra sidan konstruerade för att hantera långsamma men avsevärda urladdningar. De kanske inte kan ge så mycket "slag" på ett infall (dvs. stora strömstötar) men kan släppas ut mycket mer innan de drabbas av skada. Det här är vad du hittar på UPS-enheter, solenergisystem, nödljus och många elfordon som gaffeltruckar, golfbilar, några lastbilar, tidiga och DIY-elbilar och leksaker för barn.

Översvämmade och förseglade batterier

Denna skillnad härrör från hur elektrolyten hålls i cellen. Plattorna måste omges av svavelsyralösningen så att reaktionen kan ske. Det enklaste sättet att uppnå detta är att bara sänka ner plattorna i vätskelösningen. Där är du: översvämmade batterier. Översvämmade batterier kan antingen vara startmotorer (de flesta bilbatterier) eller djupa cykler (till exempel gaffeltruck- eller golfbilbatterier)

En stor fördel är att eftersom lite vatten går förlorad vid laddning (mer om detta senare) kan du ladda snabbare eftersom du har råd att tappa mer vatten och bara fylla på det med jämna mellanrum. En stor nackdel är att de bara kan installeras horisontellt.

Förseglade eller "underhållsfria" batterier har istället ett glasfiberark mellan plattorna-en absorberande glasmatta eller AGM som också är ett annat namn för dessa. Glasfiberet suger upp lösningen och håller den i kontakt med båda typerna av plattor, samtidigt som den förhindrar att de vidrör och kortas ut vid skador på batteriet. Det betyder att de också kan installeras snett och utsättas för mer missbruk innan de spills eller ger problem.

Eftersom laddningsreaktionen frigör väte behöver bly-syrabatterier ventileras så att de kan släppa ut överskott av gas. Förseglade batterier har ventiler för att styra frisläppandet, vilket leder till ännu ett namn för förseglade slag: VRLA för ventilreglerad blysyra

En annan typ är gelceller som har ett förtjockningsmedel i lösningen och kombinerar därför vissa fördelar med båda de tidigare sorterna. Jag har inte stött på dessa, men kan i princip återställas på samma sätt, även om det kan kräva lite skakningar. Dessa är vanliga i startsättet som högpresterande bilbatterier.

Steg 2: Hur ett blybatteri dör

Nu när vi har gått igenom hur batterierna fungerar och är konstruerade, blir det lättare att förklara hur de kan misslyckas. Det här är de två huvudsakliga sätten att de inte kan hålla en avgift:

Svavelproblem

De kemiskt benägna kommer att ha märkt att när svavelsyran avsätter elektronen på andra sidan måste svavelatomen gå någonstans, så det bildar blysulfat ovanpå blyplattan. Detta är i teorin omvänt vid laddning, men i verkligheten förekommer inte 100% av svavlet. Kristaller kan bildas och antingen fastna i koppar, reducera dess aktiva yta (sulfatering), eller falla till botten och bära en del av blyet med det lämnar gropar i plattan (grop eller korrosion) samt minska mängden svavelsyra syra tillgänglig i lösningen.

En viss mängd sulfatering är oundviklig med laddnings- och urladdningscykler och är det viktigaste sättet på vilket ett batteri åldras och blir oanvändbart. Felaktig laddning och urladdning (för snabbt eller för djupt) kan leda till detta i förtid.

Vattenproblem

Svavelsyran är bara en liten del av vätskan inuti batteriet, cirka 25%. Därför måste den lösas upp i vatten så att den når hela plattans område. Eftersom de har olika kokpunkter kan vatten förångas och separeras ur blandningen, vilket minskar dess volym och effektivt "torkar ut" batteriet.

Detta är vanligare med batterier som inte ofta cyklas och sker istället från miljöfaktorer.

Är den död?

I båda fallen kommer spänningen över batteripolerna att vara mycket låg (endast några mV). Motståndet kommer också att vara mycket högt, men använd inte multimeterns ohm -läge för att mäta detta! Det betyder snarare att det bara tillåter en mycket liten mängd ström att cirkulera genom det, som ett stort motstånd skulle. Du kan se detta sätta din ammeter i serie mellan batteriet och laddaren, där du bara kommer att mäta en liten ström (några milliampere).

Batteriet jag använder som exempel hade för tidig vattenförlust. Den köptes ny för 10 år sedan och har aldrig använts. Allt vatten avdunstade och därför fanns det inget sätt för elektroner att ta sig runt.

Om ditt batteri har blivit sulfaterat fungerar denna metod förmodligen inte särskilt bra. Det kunde inte ge några resultat, eller bara begränsade. För det första kommer batterikapaciteten sannolikt att vara mindre. Jag har läst att en hög ström kan användas för att tvinga blysulfatkristallerna att lösa svavlet tillbaka i lösningen och av plattorna, men jag har aldrig provat det. Strömmarna är i intervallet 100-200 A (ja, hela ampere!), Så en svetsare används normalt (de avger låga volt vid mycket höga ampere)

Steg 3: Öppna 'Er Up

För resten av stegen kommer jag att fokusera på förseglade batterier som de jag själv återställer

Översvämmade batterier är avsedda att öppnas och kommer att indikera var du kan bända av locken. De är avsedda att fyllas på också, så det borde ge bra resultat om du ser att det har torkat ut.

Å andra sidan var förseglade batterier inte avsedda att öppnas. Men vi har inget emot det för mycket. Du kommer förmodligen att märka spår runt locket. Det här är faktiskt ventilerna där överskottet av väte kommer ut. Du kan använda dessa punkter för att bända av locket med en liten platt skruvmejsel. Även om det kan kännas som att det har clips, är locket faktiskt limmat på flera ställen.

Nu kan du se de 6 ventilerna som består av de 6 cellerna i detta batteri. För att se inuti, låt oss ta av dem, men var försiktig:

• Det kan vara lite tryck inuti, vilket leder ventilen att flyga av när den lyfts. Tång rekommenderas.
• Det kan också hänga lite syra runt ventilen, som genom att ta bort den kan sprutas på dig. Handskar och/eller skyddsglasögon föreslås, liksom att hålla en skakare av natriumbikarbonat för att neutralisera eventuella spill
• Ventilerna är mycket viktiga. Förlora dem inte!

Steg 4: Inspektera

Tänd inuti ventilhålen och se in i cellerna Du kan uppskatta bly, blyoxid och glasfibermatta.

Om allt ser väldigt torrt ut, bra! Att tillsätta lite vatten ger batteriet liv igen. Åtminstone lite. Så läs vidare.

Kom ihåg: om du tydligt kan se vätska, men bara få några mV på terminalerna, fungerar den här metoden inte för dig. Ditt batteri är troligen sulfaterat.

Peta med din multimeter leder in i intilliggande celler och mäta spänning och motstånd. Detta för att leta efter shorts. Kontrollera spänningen först, så bör du få några millivol som mest. Om mätningen verkar vara noll volt, eller för nära den, mäta motståndet. Ett mycket lågt värde indikerar att en cell har kortats ut, det vill säga att motstående plattor vidrör. Jag skulle inte rekommendera att återställa dessa, eftersom laddningsspänningen blir lägre (du laddar färre celler) och en vanlig laddare kommer att skada de andra. Om du vet vad du gör och kan leva med att hantera spänningen för ditt handikappade batteri, fortsätt för all del och ge det en ny chans i livet. Om inte, kom ihåg att dessa batterier är ungefär 95% återvinningsbara.

Steg 5: Få rätt vatten

I motsats till populärkunskap är ren H2O faktiskt inte ledande. Kranvatten leder elektricitet på grund av föroreningar som löses upp i det. Natrium och andra mineraler som finns i det bildar salter som kan bära elektroner.

Eftersom reaktionen i vårt batteri beror på att svavelsyran bär elektronerna är det mycket viktigt att inga andra laddningsbärande molekyler finns i vattnet vi tillsätter.

Ange destillerat vatten!

Detta vatten har haft alla föroreningar kemiskt separerade. Det finns i många stormarknader. Det är vanligt att använda i klädjärn eftersom kranvatten innehåller kalcium som kan täppa till deras små inre rör.

Vidare har injicerbart vatten hanterats på ett sterilt sätt efter destillation. Det är inte nödvändigt, men eftersom det finns i apotek kan det för många (som det var för mig) vara lättare att hitta och lika billigt.

I en nypa eller i post-apokalyptiska överlevnadsscenarier (hur läser du detta?) Fungerar regnvatten också bra, eftersom det har destillerats naturligt (det avdunstades till moln).

Steg 6: Påfyllning

Låt mig upprepa: destillerat vatten! Ju större batteri desto mer vatten håller det, eftersom cellerna är större; min 12AH innehöll cirka 30 ml per cell (1 oz?). Det är bra att använda en graderad behållare eller en spruta så att mängden vatten du lägger i varje cell är lika.

Med hjälp av en tratt eller spruta häller du en måttlig mängd vatten i den första cellen, väntar på att mattan ska absorbera den (om du inte har ett översvämmat batteri som inte har någon matta) och fylls upp till strax under toppen av tallrikarna.

Nivån kan förändras efter ett par laddningar när mattan absorberar lösningen och en del av vattnet separerar (elektrolyserar) bort. Fyll resten av cellerna med samma mängd.

Se upp för kapillaritet! En cell kan visas full när en fettdroppe fastnar på ventilhålets väggar. En bomullspinne eller en knackning bör lämna öppningen fri igen. Alla celler bör ta i mer eller mindre samma mängd vatten.

Steg 7: Första nya avgiften

Den första laddningen kommer att vara en "aktiveringsavgift", där vi startar om reaktionen. I detta skede kommer strömmen som går in i batteriet att vara mycket låg. Den kommer att ta upp hastigheten och ladda med normal hastighet vid den andra eller tredje cykeln.

Det är viktigt att göra den första handfull laddningarna med locket och/eller ventilerna avstängda så att den överflödiga lösningen som oundvikligen finns i ditt batteri inte spills så mycket. Detta kommer att komma ut som väte så det är också viktigt att ha området ventilerat för att undvika explosioner!

För att göra den första laddningen ansluter du batteriet till laddaren med amperemätaren i serie. Vi kommer att behöva mäta ström för detta. Du kan också alltid använda en justerbar strömförsörjning. Den måste ha spänningskontroll, medan strömbegränsning är användbar men inte nödvändig.

Kontrollera batteriets etikett för laddningsgräns. Om din strömförsörjning har strömbegränsning föreslår jag att du ställer in den till cirka 80% av detta.

Om ditt batteri inte har någon angiven gräns eller om etiketten har runnit ut, anser du att gränsen är cirka 40% av den nominella kapaciteten.

Ställ in din spänning till 14,4 volt för att börja. Detta är standard laddningsspänning för en 12V. Den initiala strömmen kommer att vara mycket liten. Om din strömförsörjning är kapabel kan du öka spänningen för att påskynda reaktionen. Många laddare med "återställningsläge" gör detta. Det är säkert att gå upp till 60V för ett 12V -batteri så länge du minskar spänningen när batteriet börjar acceptera högre och högre ström. Den nuvarande gränsen för din strömförsörjning kommer att fortsätta minska denna spänning för dig.

Om du inte kan gå längre än 14,4v (till exempel om du använder en dedikerad laddare), fortsätt bara kolla strömmen. Det kommer först att öka långsamt först, sedan snabbare och snabbare, upp till en punkt där det börjar sjunka. Grattis, detta är vanlig laddning!

Bilderna visar denna ökning-sedan-minskning av strömmen

När strömmen når cirka 0,03 gånger batteriets kapacitet har den laddats till över 90-95%

Steg 8: Försegla säkerhetskopieringen och första användningsområdena

(Om inte batteriet är översvämmat, sätt bara på locken igen) Som nämnts kan vattennivån förändras. Om du har tid, ladda och ladda ur batteriet några gånger (anslut en glödlampa, motor eller annan last som snabbt laddar ur det) för att få lösningen till en stabil nivå.

Rengör och torka ventilerna och ventilstolparna. Sätt tillbaka ventilerna och lim tillbaka locket, leta efter fläckarna där det limmades och använd en droppe cyanoakrylatlim på varje. Lägg lite vikt ovanpå ett tag och låt torka.

Steg 9: Håll koll på det

Ditt batteri är klart men det togs tillbaka från döden så det kan förstås uppträda konstigt. Kapaciteten kan minska, beroende på orsaken och graden av skada. Min verkade nästan opåverkad, andra kanske bara ger 20% av sin tidigare kapacitet. Det är troligt att de har överskott av vatten. Detta är okej. Kom bara ihåg att låta laddas i ett ventilerat, eldfritt område, så att spill kommer att uppstå ibland. Jag förvarar saltskakan med natriumbikarbonat i närheten.