العملية هي نفسها لجميع أنواع
بطاريات الرصاص الحمضية
: البطاريات السائلة، والجيل، وAGM. العمليات التي تحدث أثناء التفريغ هي عكس تلك التي تحدث أثناء الشحن
المادة المفرغة على كلا اللوحين هي كبريتات الرصاص (PbSO4). عند تطبيق جهد شحن، يحدث تدفق للشحنة. تتحرك الإلكترونات في الأجزاء المعدنية، بينما تتحرك الأيونات وجزيئات الماء في الإلكتروليت.
تحدث تفاعلات كيميائية عند كل من الألواح الموجبة والسالبة، محولةً المادة المفرغة إلى مادة مشحونة. تتحول المادة الموجودة على الألواح الموجبة إلى ثاني أكسيد الرصاص (PbO2)، بينما تتحول المادة الموجودة على الألواح السالبة إلى رصاص (Pb).
يتم إنتاج حمض الكبريتيك عند كلا اللوحين ويتم استهلاك الماء عند اللوح الموجب.
إذا كان الجهد مرتفعًا جدًا، فستحدث تفاعلات أخرى. يُنتزع الأكسجين من جزيئات الماء عند الألواح الموجبة وينطلق على شكل غاز. وينطلق غاز الهيدروجين عند الألواح السالبة، إلا إذا وصل غاز الأكسجين إلى الألواح السالبة أولًا و"اتحد" معها لتكوين الماء (H2O). تُصدر البطارية غازات قرب نهاية الشحن لأن معدل الشحن مرتفع جدًا بالنسبة لها. يُقلل الشاحن المُعوض لدرجة الحرارة والمنظم للجهد، والذي يُخفض معدل الشحن تلقائيًا مع اقتراب البطارية من حالة الشحن الكامل، من هذه الغازات بشكل كبير. من المهم جدًا عدم شحن البطاريات لفترات طويلة بمعدلات تُسبب إصدار الغازات، لأنها تستخدم الماء، الذي لا يمكن استبداله في البطاريات المُغلقة ذات الصمامات المنظمة. بالطبع، لا ينبغي شحن أي بطارية بشكل زائد لفترة طويلة، حتى بمعدلات منخفضة باستخدام ما يُسمى "الشحن البطيء".
في البطارية المشحونة بالكامل، يوجد معظم الكبريتات في حمض الكبريتيك. ومع تفريغ البطارية، يبدأ جزء من الكبريتات بالتشكل على الألواح على هيئة كبريتات الرصاص (PbSO4). ومع حدوث ذلك، يصبح الحمض أكثر تخفيفًا، وتنخفض كثافته النوعية مع استبدال الماء لمزيد من حمض الكبريتيك. تحتوي البطارية الفارغة تمامًا على كمية من الكبريتات في الألواح أكثر مما هي عليه في المحلول الإلكتروليتي.
يوضح الرسم التوضيحي التالي العلاقة بين قراءات الكثافة النوعية ومزيج الكبريتات من الحمض مع الألواح الموجبة والسالبة في حالات شحن مختلفة.
ما مدى أهمية جهد إعادة الشحن؟ ولماذا تُعدّ جميع بطاريات الرصاص الحمضية المنظمة بصمام (VRLA) حساسة للغاية للشحن؟
جميع بطاريات الرصاص الحمضية تطلق الهيدروجين من اللوح السالب والأكسجين من اللوح الموجب أثناء الشحن.
بطاريات VRLA
تحتوي على صمامات حساسة للضغط. بدون القدرة على الاحتفاظ بالضغط داخل الخلايا، سيفقد الهيدروجين والأكسجين إلى الغلاف الجوي، مما يؤدي في النهاية إلى جفاف الإلكتروليت والفواصل
الجهد الكهربائي هو الضغط الكهربائي. الشحنة (أمبير-ساعة) هي كمية الكهرباء. التيار (أمبير) هو تدفق الكهرباء (سرعة الشحن). لا تستطيع البطارية تخزين سوى كمية محددة من الكهرباء. كلما اقتربت من الشحن الكامل، كلما تباطأت عملية الشحن.
تؤثر درجة الحرارة أيضًا على عملية الشحن. فإذا تم استخدام الضغط (الجهد) المناسب لدرجة الحرارة، ستستقبل البطارية الشحن بمعدلها الأمثل. أما إذا تم استخدام ضغط زائد، فسيتم ضخ الشحنة عبر البطارية بسرعة تفوق قدرتها على التخزين. وتحدث تفاعلات أخرى غير تفاعل الشحن لنقل هذا التيار عبر البطارية، وأهمها عملية التغويز.
ينطلق الهيدروجين والأكسجين بمعدل أسرع من معدل إعادة التركيب، مما يرفع الضغط حتى يفتح صمام تخفيف الضغط. لا يمكن تعويض الغاز المفقود. أي بطارية VRLA ستجف وتتعطل قبل الأوان إذا تعرضت لشحن زائد مفرط.
ملاحظة: إن الضغط (الجهد) هو الذي يبدأ هذه المشكلة - يمكن أن تتعرض البطارية "للشحن الزائد" (التلف بسبب الجهد الزائد) على الرغم من أنها لم تكن "مشحونة" بالكامل.
ولهذا السبب يجب تنظيم جهد الشحن بعناية وتعويض درجة الحرارة إلى القيم المناسبة.