Traga uma bateria de ácido-chumbo de volta dos mortos: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

De todos os designs de bateria antigos, o ácido de chumbo é o tipo mais amplamente utilizado. Sua densidade de energia (watt-hora por kg) e seu baixo custo os tornam generalizados.

Como qualquer tipo de bateria, ela se baseia em uma reação eletroquímica: uma interação entre diferentes substâncias químicas que, essencialmente, produz um excesso de elétrons de um lado e um déficit do outro. Essa diferença ("potencial") é a voltagem e permite um fluxo de corrente conforme os elétrons circulam pelo circuito para preencher esse déficit. À medida que a diferença é neutralizada, a carga disponível na bateria diminui. O segredo das baterias recarregáveis é que essa reação é reversível, pois a aplicação de uma corrente na bateria (em vez de extrair dela) irá restaurar a carga. Outras reações eletroquímicas podem produzir densidades de energia mais altas ao custo de não serem recarregáveis.

A voltagem gerada por cada reação é mais ou menos fixa (varia um pouco dependendo da porcentagem de carga). O ácido-chumbo tem 2 volts. Por exemplo, os recarregáveis à base de níquel têm 1,2 ou 1,4v e as células de lítio 3,7v. Por isso, se você quiser uma bateria de 12v, precisará colocar várias dessas reações em série para adicionar as tensões. Cada um deles é chamado de célula. Como você pode ver nas fotos, um chumbo-ácido 12v é composto por 6 células. 12v, 6v, 8v e até baterias de célula única 2v são comuns.

A seguir, explicarei as maneiras pelas quais as células de chumbo-ácido podem ser construídas, para que você possa identificar o que precisa ser feito em sua bateria específica.

Etapa 1: Identifique o seu tipo de bateria

Existem 3 componentes principais para essas baterias. Sim, é chumbo e ácido. Especificamente, uma solução de ácido sulfúrico, placas de chumbo e placas de óxido de chumbo. As placas de chumbo são o negativo. O óxido de chumbo torna o positivo, pois os átomos de oxigênio ligados ao chumbo "carecem" de elétrons (os elétrons têm carga negativa), portanto é "menos negativo" = positivo. O ácido sulfúrico, dissolvido em água, é chamado de eletrólito e carrega elétrons de e para essas placas e, ao reagir com o chumbo, libera elétrons.

A quantidade, espessura e tamanho das placas podem variar, assim como a forma como o eletrólito é retido.

Baterias de arranque e de ciclo profundo

As diferentes finalidades dessas baterias significam que o tamanho das placas é diferente. Uma bateria de arranque é o que você normalmente encontra em carros a gás. Sua principal tarefa é fornecer uma grande corrente por um curto período de tempo para girar o motor que dá partida no motor. Seu uso normal não os descarrega muito - apenas um mergulho grande e curto que é recarregado rapidamente. O alternador no carro mantém a bateria carregada enquanto aciona as luzes, o som, a ECU e todos os outros componentes eletrônicos.

As baterias de ciclo profundo, por outro lado, são projetadas para lidar com descargas lentas, mas consideráveis. Eles podem não ser capazes de fornecer tanto "soco" por capricho (ou seja, grandes picos de corrente), mas podem ser descarregados muito mais antes de incorrer em danos. Isso é o que você encontra em no-breaks, sistemas de energia solar, luzes de emergência e muitos veículos elétricos, como empilhadeiras, carrinhos de golfe, alguns caminhões de entrega, carros elétricos antigos e DIY e brinquedos infantis.

Baterias inundadas e seladas

Essa distinção surge da maneira como o eletrólito é retido na célula. As placas precisam ser circundadas pela solução de ácido sulfúrico para que a reação possa ocorrer. A maneira mais simples de conseguir isso é simplesmente mergulhar as placas na solução líquida. Pronto: bateria inundada. Baterias inundadas podem ser de arranque (a maioria das baterias de carro) ou de ciclo profundo (baterias de empilhadeira ou carrinho de golfe, por exemplo)

Uma grande vantagem é que, como um pouco de água é perdida durante o carregamento (mais sobre isso depois), você pode carregar mais rapidamente, pois pode perder mais água, e apenas recarregue de vez em quando. Uma grande desvantagem é que eles só podem ser instalados horizontalmente.

Em vez disso, as baterias seladas ou "livres de manutenção" têm uma folha de fibra de vidro entre as placas - uma esteira de vidro absorvente ou AGM, que também é outro nome para elas. A fibra de vidro absorve a solução e a mantém em contato com os dois tipos de placas, ao mesmo tempo que evita que se toquem e entrem em curto em caso de danos à bateria. Isso significa que eles também podem ser instalados em um ângulo e estar sujeitos a mais abusos antes de derramar ou causar problemas.

Como a reação de carga libera hidrogênio, as baterias de chumbo-ácido precisam ser ventiladas para que possam liberar o excesso de gás. Baterias seladas têm válvulas para controlar a liberação, o que leva a outro nome para baterias seladas: VRLA para chumbo-ácido regulado por válvula

Outro tipo são as células de gel, que possuem um espessante na solução, combinando, portanto, alguns benefícios dos dois tipos anteriores. Eu não encontrei estes, mas em princípio podem ser restaurados da mesma maneira, embora possam requerer um pouco de agitação. São comuns no tipo de partida, como baterias de carro de alto desempenho.

Etapa 2: Como uma bateria de ácido-chumbo morre

Agora que vimos como as baterias funcionam e são construídas, será mais fácil explicar as maneiras pelas quais elas podem falhar. Estas são as duas principais maneiras pelas quais eles se tornam incapazes de manter uma carga:

Problemas de enxofre

Os inclinados à química terão notado que, à medida que o ácido sulfúrico deposita o elétron do outro lado, o átomo de enxofre tem que ir para algum lugar, formando sulfato de chumbo no topo da placa de chumbo. Em teoria, isso é revertido na recarga, mas na realidade não ocorre para 100% do enxofre. Os cristais podem se formar e ficar presos ao cobre, reduzindo sua área de superfície ativa (sulfatação), ou cair para o fundo carregando um pouco do chumbo com ele, deixando poços na placa (pite ou corrosão), bem como reduzindo a quantidade de sulfúrico ácido disponível na solução.

Alguma quantidade de sulfatação é inevitável com os ciclos de carga e descarga e é a principal maneira pela qual uma bateria envelhece e se torna inutilizável. Carga e descarga inadequadas (muito rápidas ou muito profundas) podem levar a isso prematuramente.

Problemas de água

O ácido sulfúrico é apenas uma pequena porção do líquido dentro da bateria, em torno de 25%. Portanto, ele precisa ser dissolvido em água para que alcance toda a área das placas. Por terem diferentes pontos de ebulição, a água pode evaporar e se separar da mistura, reduzindo seu volume e "secando" efetivamente a bateria.

Isso é mais comum com baterias que não são cicladas com frequência e ocorre devido a fatores ambientais.

Está morto?

Em ambos os casos, a tensão nos terminais da bateria será muito baixa (apenas alguns mV). A resistência também será muito alta, mas não use o modo ohm do multímetro para medir isso! Em vez disso, significa que só permite que uma quantidade muito pequena de corrente circule por ele, como faria um resistor grande. Você pode ver isso colocando seu amperímetro em série entre a bateria e o carregador, onde você medirá apenas uma pequena corrente (alguns miliamperes).

A bateria que estou usando como exemplo apresentou perda prematura de água. Foi comprado novo há 10 anos e nunca foi usado. Toda a água evaporou e, portanto, não havia como os elétrons se moverem.

Se a bateria estiver sulfatada, esse método provavelmente não funcionará muito bem. Não poderia produzir resultados, ou apenas alguns limitados. Por um lado, a capacidade da bateria provavelmente será menor. Eu li que uma alta corrente pode ser usada para forçar os cristais de sulfato de chumbo a dissolver o enxofre de volta na solução e fora das placas, mas nunca tentei. As correntes envolvidas estão na faixa de 100-200 A (sim, amperes inteiros!), Então um soldador é normalmente usado (eles emitem volts baixos em amperes muito altos)

Etapa 3: Abra o 'Er Up

Para o restante das etapas, estarei concentrando-me em baterias seladas como as que estou recuperando sozinho

Baterias inundadas devem ser abertas e terão uma indicação de onde você pode retirar as tampas. Eles devem ser recarregados também, então isso deve dar bons resultados se você perceber que está seco.

Por outro lado, as baterias seladas não foram feitas para serem abertas. Mas não nos importamos muito com isso. Você provavelmente notará fendas ao redor da tampa. Essas são, na verdade, as aberturas de onde o excesso de hidrogênio sai. Você pode usar esses pontos para abrir a tampa com uma pequena chave de fenda. Embora possa parecer que tem clipes, a tampa está colada em vários pontos.

Agora você pode ver as 6 válvulas que compõem as 6 células desta bateria. Para ver por dentro, vamos tirá-los, mas tome cuidado:

• Pode haver alguma pressão interna, fazendo com que a válvula voe ao ser levantada. Alicates são recomendados.
• Também pode haver um pouco de ácido pendurado em torno da válvula, que ao removê-lo pode espirrar em você. Luvas e / ou óculos de proteção são sugeridos, assim como manter um agitador de bicarbonato de sódio para neutralizar qualquer derramamento
• As válvulas são muito importantes. Não os perca!

Etapa 4: inspecionar

Ilumine dentro dos orifícios da válvula e veja dentro das células. Você pode apreciar o chumbo, o óxido de chumbo e o tapete de fibra de vidro.

Se tudo parecer muito seco, ótimo! Adicionar um pouco de água devolverá a vida à bateria. Pelo menos um pouco. Então continue lendo.

Lembre-se: se você puder ver o líquido claramente, mas obter apenas alguns mV nos terminais, este método não funcionará para você. Sua bateria provavelmente está sulfatada.

Pique com os condutores do multímetro nas células adjacentes e meça a tensão e a resistência. Isso é para procurar shorts. Verifique a tensão primeiro e você deve obter alguns milivolts no máximo. Se a medição parecer zero volts, ou muito perto disso, meça a resistência. Um valor muito baixo indica que uma célula entrou em curto, ou seja, que as placas opostas estão se tocando. Eu não recomendaria recuperá-los, pois a voltagem de carregamento será menor (você está carregando menos células) e um carregador normal danificará os outros. Se você sabe o que está fazendo e pode lidar com o gerenciamento da voltagem de sua bateria deficiente, vá em frente e dê a ela outra chance de vida. Caso contrário, lembre-se de que essas baterias são cerca de 95% recicláveis.

Etapa 5: Obtenha a água certa

Ao contrário do conhecimento popular, o H2O puro não é condutor. A água da torneira conduz eletricidade por causa das impurezas dissolvidas nela. O sódio e outros minerais presentes nele formam sais que podem transportar elétrons.

Como a reação em nossa bateria depende do ácido sulfúrico que carrega os elétrons, é muito importante que nenhuma outra molécula carregadora esteja presente na água que adicionamos.

Entre na água destilada!

Esta água teve todas as impurezas quimicamente separadas. Ele pode ser encontrado em muitos supermercados. É comum para uso em ferros de passar, pois a água da torneira contém cálcio que pode obstruir seus pequenos condutos internos.

Além disso, a água injetável foi tratada de forma estéril após a destilação. Não é necessário, mas como está disponível nas farmácias, para muitos (como foi para mim) pode ser mais fácil de encontrar e tão barato.

Em uma pitada, ou em cenários de sobrevivência pós-apocalíptica (como você está lendo isso?), A água da chuva também funciona bem, já que foi naturalmente destilada (foi evaporada em nuvens).

Etapa 6: encher

Permitam-me repetir: água destilada! Quanto maior a bateria, mais água ela retém, pois as células são maiores; meu 12AH reteve cerca de 30mL por célula (1 oz?). É bom usar um recipiente graduado ou uma seringa para que a quantidade de água que você coloca em cada célula seja igual.

Com a ajuda de um funil ou seringa, despeje uma quantidade moderada de água na primeira célula, espere o tapete absorvê-la (a menos que você tenha uma bateria inundada, que não tem tapete), e encha até logo abaixo do topo de os pratos.

O nível pode mudar após algumas cargas, pois a esteira absorve a solução e parte da água se separa (eletrolisa). Preencha o resto das células com a mesma quantidade.

Cuidado com a capilaridade! Uma célula pode parecer cheia quando uma gota de gordura gruda nas paredes do orifício da válvula. Um cotonete ou alguma batidinha deve deixar a abertura livre novamente. Todas as células devem absorver mais ou menos a mesma quantidade de água.

Etapa 7: Primeira nova cobrança

A primeira carga será uma "carga de ativação", onde estamos reiniciando a reação. Nesta fase, a corrente que vai para a bateria será muito baixa. Ele ganhará velocidade e carregará em velocidade normal no segundo ou terceiro ciclo.

É importante fazer o primeiro punhado de cargas com a tampa e / ou válvulas fechadas para que o excesso de solução que inevitavelmente está agora na bateria não derrame tanto. Isso sairá como hidrogênio, então também é importante que a área seja ventilada para evitar explosões!

Para fazer a primeira carga, conecte a bateria ao carregador com o amperímetro em série. Vamos precisar medir a corrente para isso. Você também pode sempre usar uma fonte de alimentação ajustável. Ele deve ter controle de tensão, enquanto a limitação de corrente é útil, mas não necessária.

Verifique a etiqueta da bateria para um limite de corrente de carga. Se o seu suprimento tem limitação de corrente, sugiro configurá-lo para cerca de 80% disso.

Se a bateria não tiver limite declarado ou se a etiqueta estiver gasta, considere o limite em cerca de 40% da capacidade nominal.

Defina sua voltagem para 14,4 volts para começar. Esta é a tensão de carga padrão para 12V. A corrente inicial será muito pequena. Se sua fonte de alimentação for capaz, você pode aumentar a tensão para acelerar a reação. Muitos carregadores com "modo de recuperação" fazem isso. É seguro ir até 60 V para uma bateria de 12 V, contanto que você diminua a tensão à medida que a bateria começa a aceitar correntes cada vez mais altas. O limite de corrente em sua alimentação continuará diminuindo essa tensão para você.

Se você não pode ir além de 14,4 V (por exemplo, se estiver usando um carregador dedicado), continue verificando a corrente. Ela aumentará apenas lentamente no início, depois cada vez mais rápido, até um ponto em que começa a cair. Parabéns, este é um carregamento normal!

As fotos mostram esse aumento e depois diminuição na corrente

Quando a corrente chega a cerca de 0,03 vezes a capacidade da bateria, ela foi carregada a mais de 90-95%

Etapa 8: Selar o backup e os primeiros poucos usos

(A menos que a bateria esteja inundada, basta abrir as tampas novamente) Como mencionado, o nível de água pode mudar. Se você tiver tempo, carregue e descarregue a bateria algumas vezes (conecte uma lâmpada, motor ou alguma outra carga que irá descarregá-la rapidamente) para obter a solução a um nível estável.

Limpe e seque as válvulas e os postes das válvulas. Volte a colocar as válvulas e cole a tampa, procurando os pontos onde foi colada e com uma gota de cola de cianoacrilato em cada uma delas. Coloque um pouco de peso por cima por um tempo e deixe secar.

Etapa 9: Fique de olho nisso

Sua bateria está pronta, mas foi trazida de volta da carga, então, compreensivelmente, ela pode se comportar de maneira estranha. A capacidade pode ser reduzida, dependendo da causa e do grau de dano. O meu parecia quase inalterado, outros podem dar apenas 20% de sua capacidade anterior. É provável que tenham excesso de água. Esta certo. Apenas lembre-se de deixar a carga em uma área ventilada e sem chamas, e que derramamentos ocorrerão ocasionalmente. Eu mantenho o saleiro com bicarbonato de sódio por perto.