料金の均等化

イコライズ料金とは何ですか?

This post is also available in: English हिन्दी Español

鉛蓄電池の均等化充電

この場合、充電を均等化する目的は、鉛蓄電池のオン充電電圧をガスレベルに引き上げ、未変換の硫酸鉛がNAMとPAMでそれぞれ二酸化鉛を鉛と鉛に充電されるようにすることです。

イコライジングチャージ:鉛蓄電池の充電を均等化する方法

鉛蓄電池の適切なメンテナンスは、電池の寿命を改善するのに役立ちます。 この保守手順の最も重要な側面の 1 つは、料金の均等化です。

浸水したバッテリーのイコライジング充電:

このようなタイプの電池の場合、12V電池のオン充電電圧をガスレベルに引き上げ、未変換の硫酸鉛がNAMとPAMでそれぞれ二酸化鉛をリードし、鉛にそれぞれ充電されるようにします。 自由で大量のガスが供給されると、すべての未充電の硫酸イオンが電解質に入り、酸密度を高めます。

彼の古典的な本の中のVinalは、細胞の電圧とガスレベルの関係を与えます。

Cell Voltage (V) Level of gassing Composition of the gases evolved H2 Percent Composition of the gases evolved O2 Percent
2.2 No gassing - -
2.3 Slight 52 47
2.4 Normal 60 38
2.5 Copious 67 33

浸水セルの充電におけるガスレベルとセル電圧

(クレジット:ビナル、G.W.、蓄電池、ジョン・ワイリー&サンズ、ニューヨーク、1954年、262ページ)

同様に、工場で正しく初期充電されていない電池は、さらにイコライゼーション充電が必要です。 これは、例えばインバータ電池を試運転してから数ヶ月以内に電解液の比重の増加によって証明することができる。 通常、比重値は出荷前に1.240になります。 この値が達成されると、一部のメーカーは充電を停止し、バッテリーが完全に充電されていると仮定します。

実際には、彼らが最初の充電をさらに続けていたら、比重の大幅な上昇を見ることができました。 初期充電のこの側面は、プレート内の未充電の硫酸鉛の存在を示す。 硫酸鉛のこの量は、さらなる充電の過程で電解質の比重を増加させるのに役立った。

イコライゼーションはどのようにして料金を引き受けますか?

イコライゼーション充電は、バッテリの設計寿命を実現するのに役立ち、充電不足による早期の故障を回避します。通常のイコライズチャージを受けるバッテリは、それ以外の場合よりも長生きします。これは、フォークリフト電池、自動車用バッテリーおよびインバータ電池の場合に特に当てはまります。 私たちは、均等充電フォークリフトバッテリーを与えることは、フォークリフトバッテリーのより良い性能を保証することを見てきました。 充電イコライゼーション制御によるバッテリ寿命の延長は、バッテリ性能を向上させるために確立された方法です。

一部の国では、UPSと固定電源バッテリーは、1年間に数分でも停電を経験しません。 このような状況では、バッテリーの製造業者は、数分間、電源の電源をオフにするように消費者にアドバイスします。 これは「フロートパッシベーション」を回避します。

バッテリーのイコライジング充電:VRLA

上記のすべての側面は、VRバッテリーにも適用されます。 唯一の違いは、イコライズチャージの充電電圧が低いということです。 バッテリは、イコライズ充電時に14.4V(12Vバッテリーの場合)以下に充電される予定です。 ガス料金は次のとおりです。

バルブ調整セルの充電におけるガスレベルとセルフロート電圧

Cell voltage (V) Level of gassing Recombination efficiency (%) Gassing rate * Relative gassing rate
2.25 to 2.3 Negligible gassing ~ 99.87 ~ 0.0185 ~ 1
2.4 Some gassing ~ 99.74 ~ 0.037 ~ 2
2.5 Gassing ~ 97.4 ~ 0.37 ~ 20

*cc/h/Ah/cell from:クレジット:C&D技術:技術速報41-6739、2012. 1立方フィート = 28317 cc (= (12*2.54)3 = 28316.85)

VRLA電池は、浸水した鉛蓄電池とどのように異なりますか?

鉛蓄電池の2つのバージョンの基本的な化学は同じです。 放電反応は似ていますが、充電反応は中間工程で異なります。

浸水した鉛蓄電池の充電終了近くで発生したガス(水素と酸素)は排気される。 酸素ガスは、気体媒体中の拡散係数が高いため、VR細胞の正のプレート上で容易に負の板に移動し、鉛を酸化する。 これはVRセルの速い反応です。 このようなガスの移動は、拡散係数が低いため、浸水した細胞では不可能です。 AGMが完全に飽和し、水の電解と一部の水の損失のために飢えた電解質状態が発達し始めた場合にのみ、酸素再結合反応が始まる場合にも、洪水細胞に似た条件がVRセルで発生します。

バルブ調節セルでは、水素の進化は、電荷中の硫酸鉛の形成によって阻害される。 この硫酸鉛は、水素の進化が非常に減少するように、より正の値に負のプレートの電位を取ります。 特殊合金は、より高い水素過電圧を有する負のグリッドにも使用されます。

建設用 VRLA バッテリーには、次の違いがあります。

  • 電解質の容積はVRLA電池で少ない。 これは、吸収ガラスマット(AGM)分離器の不飽和細孔を介してNAMに接触するためにPAMから進化した酸素のための通路があるべきであるので、意図的に保管されています。 電解液の体積減少を補うために、より高密度の酸がVR電池に使用される。 これはまた、低レート容量の低下を補います。
  • これらの要素はVRLAバッテリーで高度に圧縮されています。 この側面は、電池の寿命を向上させる上で最も重要な役割を果たしています。 プレートセパレータ-コンテナの壁の圧縮は、設計の不可欠な部分です。 これにより、プレートとセパレータ間の電解質拡散が良好です。 また、活性物質の正の膨張の減少と結果として生じる容量の損失により、寿命も増加します。

  • VRLA電池は、各セルに一方向再密封弁を有するか、または少数のセル(特に小容量セル)に共通のバルブが存在する場合があります。 この多機能バルブは、次のように動作します。
    私。 大気(酸素)の偶発的な侵入を防ぎます。
    Ii。 PAM から NAM への圧力支援酸素輸送に役立ちます
    Iii。 充電器の不正な充電や誤動作による、バッテリ内部の過度の圧力の発生時に爆発を防ぎます。
  • VRLA電池の適切な機能は、内部酸素サイクルに依存し、漏れ防止構造に依存します:シールをカバーする蓋とシールをカバーするポット。 内部酸素サイクルは水素の進化を減らすのに役立ち、水の損失を減らすのに役立ちます。

内部酸素サイクル

VRLA バッテリの充電中:
正のプレートでは、O2ガスが進化し、陽子と電子が生成されます。
2H2O → 4H+ + O2 ↑ + 4e- ….Eq. 1

酸素ガス、水素イオンおよび電子は、正のプレート上の水の電気分解の結果として進化し、AGMセパレータの空の細孔、ガス充填気孔および電解質チャネル(またはゲル化されたVR電池の場合はゲル化された電解質マトリックスの微細な亀裂)を通過し、負のプレートに到達する。 このガスはNAMの鉛と組み合わせてPbOになり、還元された酸素は水素イオンと結合して水を形成します。 この酸化物は、硫酸イオンと化学的に結合して硫酸鉛を形成する

2Pb + O2 → 2PbO
2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
——————————————————
2Pb + O2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 +2H 2O + Heat……Eq. 2
—————————————————–
しかし、これは充電プロセスであるため、硫酸鉛は再び生産され、鉛に変換する必要があります。硫酸は、電荷を帯びた場合に陽子(水素イオン)と正のプレートでの水の分解から生じる電子と反応して電気化学的経路によって生成されます。

2PbSO4 + 4H+ + 4e → 2Pb + 2H2SO4….Eq. 3

NAM が充電中に PbSO4に変換されると、負のプレートの電位はより正になります(放電の場合のように)。 これは、水素の進化反応を妨げるのに役立ちます。 水素ガスは非常に少量ですが、一方向バルブは、水素を大気に通すことで、瓶の中の圧力が危険なレベルに達しないことを保証し、電池の膨らみやその他の欠陥を防ぐことができます。

最後の反応は細胞の化学バランスを回復する。 反応の正味合計(Eq 1)から(Eq 3)がゼロであり、充電中に消費される電気エネルギーは化学エネルギーではなく熱に変換されます[Ref R.F.ネルソン、プロク.第4回Int鉛酸電池セミナー、1990年4月25-27日、サンフランシスコ、米国、ILZRO社、1990、pp.31-60]。

料金の均等化
鉛酸細胞 - 放電反応の説明
料金の均等化
VRLA細胞における再結合反応

VRLAセルの最も重要な利点は、メンテナンス手順として水を添加する必要が無い点である。 次の利点は、セルあたり2.25〜2.3Vの推奨フロート電圧で100%近く再結合するため、動作の過程でごくわずかな量のガスを進化させることです。 また、これらの電池を場所から場所へ移動する場合にも輸送上の制限はありません。

一次電池および充電式バッテリー

電池は、酸化還元反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気化学電源として機能する電気化学装置として定義されます。 しかし、それは多年生の力の源ではありません。 電池はエネルギー生成反応を持続するのに十分な活性材料があるまでだけ電力を供給する。 バッテリの電圧レベルがシステムの化学によって定義された特定の低いレベルに到達したら、反応を逆転させなければならない、すなわち、電池は直流を受け取らなければならない。 放電反応を逆に放電した電池に逆方向に直流電流を供給する行為を「充電」といいます。

これは、放電製品から元の活性材料を再生し、また、システムの化学によって再定義し、より高い値にバッテリ電圧を増加させます。 このステートメントは、二次電池または蓄電池と呼ばれる電池に適用されます。 電気トーチや腕時計などに使用されるような一次細胞には関係ありません。 放電時のバッテリ電圧の低下は、活性材料の枯渇やその他のいくつかの理由により発生します。

独立したバッテリ単位は「セル」と呼ばれます。 バッテリーは、設計された電圧と容量の定格または合計kWh定格を達成するために、いくつかの異なる方法で接続された2つ以上のセルの組み合わせです。 最も一般的には、モノブロック電池は自動車および小容量弁調節鉛蓄電池(VRLA)および管状電池(12V /200 Ahまで)に採用されています。この容量を超える単一セルは、連続または直列並列配置でそれらを組み合わせることによって必要なkWh評価を得るために使用されます。

48V/1500 Ah(または72 kWh)の鉛蓄電池は、24個の2V/1500 Ah容量セルを簡単なシリーズ方式で接続するか、または2V/750 Ah容量セルの48セルを直列並列方式で接続することができます。 これは、48V / 750Ah(または36 kWh)のバッテリを作るためにシリーズで接続された24セルです。 別のそのような48V / 750バッテリーは、48V / 1500 Ah (72 kWh)バッテリーにするために最初のバッテリーに並列接続されます。

リチウムイオン(Liイオン)電気自動車(EV)バッテリーの別の例:
バッテリーパックのサイズに応じて、EVメーカーのテスラはパックあたり約6,000-8,000セルを使用し、各セルは3.6V / 3.1〜3.4 Ah容量で70または90kWhのバッテリーパックを構築します。

70 kWhテスラEVバッテリーは、3.7 V /3.4ああ型18650 NCAセルの約6000セルを使用し、複雑な直列並列配置で接続されています。 それは1回の充電あたり325キロの範囲を有する。 (図18650は、長さ(または高さ)65mmの概数と直径18mmのリチウムイオンセルの特定のタイプを指します。 用語「NCA」は、この細胞で使用されるカソード材料、例えば、N=ニッケル、C=コバルトおよびA=アルミニウム、すなわちニッケルコバルト-酸化アルミニウムカソード材料)
90kWhパックは16モジュールに7,616個のセルを持っています。 重量は540のkgである。 料金は1回426kmです。

セルのコンポーネント:

バッテリーの最も重要なコンポーネントは次のとおりです。
A。 アノード(負のプレート)
B。 カソード(プラスプレート)
C。 電解質(鉛蓄電池では、電解質も活物質ですが、他のほとんどのシステムでは使用できません)
上記の 3 つはアクティブ コンポーネントと呼ばれます
もちろん、非アクティブなコンポーネントは、次のような存在です。
A。 瓶
B。 現在の収集グリッド
C。 バスバーまたはコネクタストラップ
D。 区切り 記号
E。 セル間コネクタ
F。 ターミナルポストなど

鉛蓄電池では、電解質(希硫酸)は、下記の細胞反応からわかるようにエネルギー生成反応に関与する。 硫酸は二酸化鉛を変換し、硫酸を導くために消費され、放電反応が進むにつれて電解質の密度が低下します。 逆に、セルが充電されると、電荷反応が進むにつれて電解質の密度が上昇する。 その理由は、放電中に両方の活性物質によって吸収される硫酸イオンが電解質中に放出され、電解質の密度が高くなるからである。

放電と充電反応

ガルバニックセルや電池の反応は、システムまたは化学に固有です。

たとえば、鉛酸細胞は次のようになります。

Pb + PbO2 + 2H2SO4放電↔充電 2PbSO4 +2H 2O E° = 2.04 V

Ni-Cd セル内

Cd + 2NiOOH + 2H2O 放電 ↔ 充電 Cd(OH) 2 + 2Ni(OH)2 E° = 1.32 V2

Zn-Cl2セルの場合:

Zn + Cl2放電↔充電 ZnCl2 E° = 2.12 V

ダニエルセル(これはプライマリセルです。ここでは可逆矢印がないことに注意してください)

Zn + Cu2+放電↔充電 Zn2+ Cu(S) E° = 1.1 V

イコライジング充電:バッテリーの充電に関する詳細

上記のように、蓄電池は多年生の電源ではない。 それが使い果たされると、再びそれから電力を得るために充電する必要があります。 電池は、平均余命と呼ばれる一定の寿命を与えることを期待されています。 設計寿命と信頼性を得るために、蓄電池は製造業者の指示に従って適切に充電され、維持されるべきである。 適切な充電方法は、バッテリから可能な限り最大の寿命を得るために使用する必要があります。

鉛酸細胞中の反応:

放電中: PbO2 + Pb +2H 2SO4 2PbSO4 + 2H2O

放電は、ある量の伝導材料が細胞内に存在するまでのみ進行します。その後、電圧降下の速度は非常に速く、終了電圧はすぐに到達します。 だから、放電を継続してはならないカットオフ電圧または終了電圧と呼ばれるものがあります。 さらなる放電は、充電が困難になり、予期しない壊滅的な結果につながる可能性があります。

バッテリーは、メーカーが推奨する料金で、またはそれらが提供する指示に従って、放電後すぐに充電される予定です。

細胞内の放電と充電反応の間に何が起こりますか?

電解質: 2H2SO4 = 2H+ 2HSO4 ̅

負のプレート: Pb° = Pb2 + HSO4 + 2e

Pb2+ + HSO4 ̅ = PbSO4 + H+

⇑ ⇓

プラスプレート:PbO2= Pb4++2O 2-

Pb4+ + 2e = Pb2+

Pb2++ 3H+ HSO4 ̅ +2O 2- =PbSO4 ‘+ 2H2O

硫酸は、強い電解質であり、水素イオンとバイサルプ塩イオン(硫酸水素イオンとも呼ばれる)として解解される。

イコライズチャージ:VRLAセルの再結合反応
VRLA細胞における再結合反応

放電を開始すると、負のプレートの多孔質鉛が酸化されて鉛イオン(Pb2+)になり、常に硫酸電解質と接触するため、硫酸鉛(PbSO4)に変換されます。後者は、負のプレートの毛穴、表面および亀裂に白い材料として堆積する。 前者の反応(鉛イオンになる鉛)は自然界で電気化学的であり、後者(硫酸鉛になる鉛イオン)は化学反応である。

我々は、鉛が反応部位の近傍に鉛イオンとして溶解し、負の活物質(NAM)上の電解質(NAM)からの亜硫酸イオンと組み合わせた後すぐに硫酸鉛として沈着すると言う。 このような反応は、電気化学における溶解堆積または溶解沈殿機構と呼ばれる。
同様に、正の活物質(PAM)はNAMから来る電子と結合して鉛イオンとなり、電解質からの二硫酸イオンと結合し、正の活物質に硫酸鉛として沈着し、同様の溶解堆積機構に従う。

充電中: 2PbSO4 + 2H2Oチャージ → PbO2 + Pb + 2H2SO4

正および負のプレートの放電中に得られた反応生成物は、充電中に元の材料に戻されます。 ここで、反応は放電のものに対して逆の指定を有する。 正のプレートは酸化を受け、反対の極性プレートは還元されます。

イコライジング料金: フルチャージが完了する時期

次の条件が満たされている場合、バッテリーは通常の充電が完了したと見なされます。

Parameter Flooded Lead acid Battery Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA)
Charging voltage & current A constant current charge is assumed here: the voltage of a battery at the end of a charge should be constant for a particular current. The value may be 16.2 to 16.5v for a a 12v battery For a constant impressed voltage (say 13.8v to 14.4v for a 12v battery), the current should be constant for at least two hours
Specific gravity of electrolyte Specific gravity of electrolyte should also reach constant value. This value will depend on the fully charged battery when it was supplied by the manufacturer. Specific gravity of electrolyte cannot be measured.
Nature of gassing Uniform and copious gassing on both the plates. The volume of gases evolved will be 1:2 as in water, i.e., 2 volumes of hydrogen for 1 volume of oxygen. At the levels of charging voltage recommended for VRLABs, negligible gassing is observed. At 2.25 to 2.3 volts per cell (Vpc) float charge, no gas evolution is observed. At 2.3 Vpc, a 12V 100Ah VRLAB may emit 8 to 11 ml/h/12V battery. But at 2.4 Vpc it is almost double, 18 to 21 ml/h/12V battery. (i. pbq VRLA Batteries, January, 2010. ii. C&D Technologies: Technical Bulletin 41-6739, 2012.)

イコライズチャージ:充電が必要なのはいつですか?

  • 新しく組み立てられた鉛蓄電池は、初期充填と初期充電が必要です。
  • 放電したバッテリーには通常の充電が必要です。
  • 家電製品や機器に接続されたバッテリーは、通常 > 、12Vバッテリーの場合、16 Vの完全充電電圧に達しないという意味で、完全に充電されていません。 例えば、自動車における(開始、照明、点火)SLI用途において、電池が得ることができる最大電圧は12Vバッテリの場合は約14.4Vである。 同様に、インバータ/UPSバッテリの充電電圧は13.8~14.4Vを超えるものではありません。このような用途では、正と負の両方のプレートに未変換の硫酸鉛の蓄積のプロセスは、バッテリの寿命が増加するにつれて増加し続けます。

その理由は、上記の電圧値が、放電した全ての製品を元の活性材料に復元するのに十分ではないからである。 このような電池は、すべてのセルを完全に充電し、同じレベルに持ち込むために定期的な充電を必要とします。 これはまた、電解質の階層化の影響を除去するのに役立ちます。 このような余分なアプライアンスの充電は、ベンチチャージまたはイコライジング料金と呼ばれます。

イコライゼーション料金に関する結論:

イコライジング料金は、メンテナンス手順の一部です。 イコライズチャージが行える最大電圧は、鉛蓄電池の種類によって異なります。 前者のタイプのセルは、12Vバッテリの電圧を16.5Vの電圧に一定電流で充電して、バッテリ内のすべてのセルを同じレベルに保つことができます。

ただし、VRLAセルは定電圧方式でのみ充電する必要があり、この感電電圧は12Vバッテリの推奨最大電圧14.4Vを超えてはいけません。 定電圧充電の設備が利用できない場合、VRLA電池は、バッテリの端子電圧(TV)の一定の監視で一定電流で充電することができます。 テレビが14.4 Vレベルに近づくか、または超えるときはいつでも、テレビが14.4 Vを超えないように充電電流を継続的に減らす必要があります

詳しくはお気軽にご連絡ください。

Get informed everytime

we publish a new technical article!!

3029

Read our Privacy Policy here

Scroll to Top