Batterie AGM et batterie VLRA

Des grilles en alliage Pb-Ca-Sn sont utilisées dans les batteries au plomb et des inhibiteurs de dégagement d'hydrogène sont ajoutés aux plaques négatives. La technologie de charge humide est largement utilisée dans l'industrie des batteries. Après limitation de la tension de charge, ces batteries peuvent être considérées comme sans entretien. Cependant, leur durée de vie est très dépendante des conditions de charge qui doivent être strictement respectées, notamment la limitation de la tension de charge maximale. Les ingénieurs et producteurs de batteries recherchent des moyens de recycler dans l'eau le H₂ et O₂ libéré pendant la charge et la surcharge de la batterie. De cette façon, le problème de la perte d'eau peut être résolu.

La perte d'eau dans la batterie entraînera la concentration de H₂ALORS₄ augmenter, entraînant une passivation de la plaque positive.Trois techniques principales ont été développées pour recombiner l'hydrogène et l'oxygène dans l'eau, comme décrit ci-dessous :

1. L'hydrogène et l'oxygène sont combinés dans le bouchon catalytique ;

2. L'hydrogène et l'oxygène sont combinés sur l'électrode catalytique auxiliaire ;

3. Batterie plomb-acide régulée par valve (VRLAB).

Le principe de fonctionnement de VRLAB peut être résumé comme suit :

- La plaque positive subit une réaction de séparation de l'eau, ce qui provoque O₂précipiter et des ions H+ sont générés.

-O₂ et les ions H+ diffusent vers la plaque négative à travers les canaux de gaz et les canaux de liquide dans le séparateur.

- Après avoir atteint la plaque négative, l'oxygène subit une réaction de réduction et réagit avec les ions H+ pour former de l'eau.

- L'eau générée diffuse vers la plaque positive à travers le séparateur, de sorte que l'eau électrolysée par la plaque positive est récupérée.

La réaction ci-dessus forme le soi-disant cycle fermé de l'oxygène (COC). Le cycle d'oxygène fermé réduit considérablement la perte d'eau de la batterie pendant la charge et la surcharge, ce qui la rend sans entretien.

Selon le type de séparateur et l'état de l'électrolyte, les deux technologies de base utilisées dans les batteries VRLA sont :

 (1) Batteries utilisant un mat de fibre de verre adsorbé (AGM) dont l'électrolyte est adsorbé dans le séparateur AGM. La fibre de verre adsorbante ne contient pas plus de 85 % de fibre de verre d'une longueur de 1 à 2 mm et contient 15 % de fibre polymère (polyéthylène, polyphénylène, etc.) comme matériau de renforcement. Les fibres de verre sont hydrophiles et leur fonction est d'adsorber l'électrolyte, tandis que les fibres polymères fournissent un support mécanique et ont également un certain degré d'hydrophilie, ce qui peut favoriser la formation de canaux gazeux.

(2) Batteries utilisant un électrolyte colloïdal (batterie colloïdale), l'électrolyte de cette batterie est un colloïde thixotrope non fluide, qui contient du SiO₂ et Al₂O₃ particules d'un diamètre de quelques nanomètres. Utilisez le même séparateur polymère utilisé dans les batteries inondées pour séparer les plaques positives et négatives. Les batteries au gel, comme les batteries inondées (qui contiennent un électrolyte qui coule), perdent également de l'eau lorsqu'elles commencent à être utilisées. En conséquence, le colloïde rétrécit et des fissures se forment à l'intérieur. Ces fissures forment des canaux d'oxygène. L'oxygène dégagé de la plaque positive atteint la plaque négative, de sorte que le COC commence à fonctionner et que la perte d'eau s'arrête. Le mécanisme de fonctionnement des COC de tous les types de batteries VRLA est le même, quel que soit le type de séparateur utilisé (identique au séparateur AGM ou au gel).

Chaque cellule de la batterie VRLA a une soupape de réduction de pression (au lieu du bouchon d'aération de la batterie inondée), qui peut maintenir une certaine pression de gaz au-dessus du groupe de pôles de la batterie composé de la plaque d'électrode et du séparateur. La réaction de réduction d'oxygène se produit dans la plaque négative, ce qui réduit considérablement la pression d'oxygène au niveau de la plaque négative dans le groupe de pôles. De cette manière, un gradient de diffusion se forme à l'intérieur du groupe de pôles, qui guide le flux d'oxygène vers la plaque négative. Par conséquent, le réducteur de pression est une partie essentielle du VRLAB.

L'oxygène est transporté selon deux voies :

(1) à travers le canal de gaz non obstrué du séparateur AGM, et

(2) dissous dans l'électrolyte et transporté le long du canal d'électrolyte rempli d'un certain diamètre. Le taux de diffusion de l'oxygène dans le canal gaz est supérieur, 6 ordres de grandeur supérieur au taux de diffusion de l'oxygène dans le canal liquide. Par conséquent, comme il y a peu d'oxygène dissous dans l'électrolyte, le transport d'oxygène dans l'électrolyte est négligeable.

La batterie AGM est une sorte de batterie VRLA, qui est différente de la batterie au gel en ce qu'elle utilise de la fibre de verre qui peut absorber l'électrolyte d'acide sulfurique comme séparateur. L'oxygène généré à partir de l'électrode positive est transporté vers l'électrode négative à travers les pores du séparateur et réagit avec l'hydrogène pour générer de l'eau et de la chaleur.

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