Quanto è grave sottotensione una batteria al piombo-acido da 12 volt?

Ho avuto una discussione accesa con alcuni colleghi che ruotano attorno a come una bassa tensione andasse bene per la batteria al piombo-acido da 12 volt; ritenevano che il cicalino di avvertimento di bassa tensione e l'ultimo spegnimento automatico fossero fastidiosi e rappresentassero un rischio per la sicurezza.

• Ho avuto un ragazzo che insisteva sul fatto che le batterie andavano "bene" anche quando erano state seriamente sotto tensione e puoi praticamente lanciarle contro.
• Un altro ragazzo ha insistito sul fatto che la batteria della sua auto fosse a un certo punto di soli 2 (!) Volt e hey, non ha avuto problemi con esso.

Durante la navigazione ho sempre pensato che non avresti mai lasciato cadere la batteria da 12 volt sotto gli 11 volt, quindi questa posizione molto passiva mi ha confuso un po '. Sono disponibili dati per quantificare una perdita di qualità della batteria al piombo a seguito di eventi a bassa tensione? Quanto perdo la capacità a causa di un evento a bassa tensione? Sono abbastanza certo di aver ragione, ma ho bisogno di alcuni dati.

Il tuo punto può essere facilmente reso diverso.

Se osservi la curva di scarica di una batteria al piombo con un rating di 12V o 6V:

Questo viene da Yuasa. Fanno le cose. È affidabile o ottimista, certamente non pessimista.

Diamo un'occhiata a quello a 12V e ipotizziamo ottimisticamente che sei interessato solo alla scarica a 0,2 ° C, qualsiasi altra velocità gli stessi argomenti possono essere fatti con una linea diversa.

Al suo segno a 12V, puoi vedere che c'è un "punto di non ritorno" in cui la tensione passa da relativamente costante a precipitare.

A 11V sta quasi andando verso il basso.

A 9 V cadrà immediatamente sotto la stessa corrente di carico.

Ciò significa che al punto 12V hai essenzialmente utilizzato il 60% della sua capacità. A 11V sei effettivamente al 93%. A 9V sei al 99,5%.

Ora aggiungendo che una batteria con 0 V non ha più alcuna iniziativa chimica, di qualsiasi tipo di chimica, sarà necessario motivarla per ricreare lo squilibrio chimico che provoca la tensione apparente e il potenziale per il flusso di corrente. Questo è difficile in qualsiasi batteria (motivo per cui quasi tutte le batterie sono costruite con elettrodi già prodotti chimicamente con i materiali giusti per creare il potenziale cellulare).

Con SLA molta energia va nella ricombinazione chimica di solfati e solfiti, sprecando molta energia. Ciò comporta la necessità di una potenza eccessiva per impegnare nuovamente una cella lasciata a 0 V. Potenza eccessiva = calore. Calore = gas. Gassing = perdita di umidità. Perdita di umidità = cattiva. Per non parlare della tensione più alta normalmente richiesta rende molti, molti sottoprodotti sulle piastre, accanto ai sottoprodotti già generati dalla sterilizzazione in primo luogo e ti rimane una batteria AA con il peso e le dimensioni di un 6Ah SLA.

Ora, se ti avvicini a 9 V, diventerà 0 V molto rapidamente. Sarai facilmente troppo tardi.

Molti produttori ci dicono "Considera che la batteria è scarica a 11,8 V", alcune persone (me incluso) assumono 11 V. Chi usa 11V spesso (ma non sempre) si preoccupa di sapere che questo è il limite inferiore . Questo è esattamente per quel motivo.

Se non accetteranno che centinaia di produttori, innumerevoli esperti nel settore e utenti affermino "a 11,8 V non ne otterrai molto di più e sarà rischioso provarci", quindi convincili con il fatto che a 11V non ci sarà più molto da ottenere comunque. Fatto. Tutti gli altri punti discutono.

Il motivo per cui una batteria dell'auto può essere portata a 2 V e poi continuare a funzionare, è perché quella batteria era a 2 V molto presto, perché l'idiota che ha lasciato le luci accese dopo un po '. E poiché di solito sono sovradimensionati di un fattore da 2 a 5, a seconda del tipo e della marca di un'auto, quindi uno paralizzato funzionerà per un altro paio di anni.

E siamo onesti, stiamo davvero mettendo ore e ore di lavoro e ricerche per convincere qualcuno che non riesce nemmeno a pensare alle luci della sua auto di fatto concordato condiviso tra migliaia di ingegneri elettrici in tutto il mondo?

Ottima risposta di Asmyldof. L'unica cosa che aggiungerei è che:

(1) Esistono diverse varietà distinte di acido al piombo: la "batteria di avviamento" destinata a essere scaricata molto raramente molto lontano, la "batteria motrice" destinata a una scarica graduale e profonda, la "batteria di riserva" per operazioni in stile UPS in cui gli scarichi profondi sono rari e quindi gli impatti negativi cumulativi di tale scarico profondo sono compensati dalla durata prevista e un nuovo sapore che può funzionare in uno stato parziale di scarico per lunghi periodi. Tutti hanno caratteristiche abbastanza distinte nei minimi dettagli.

(2) L'industria delle batterie al piombo acido è molto competitiva. A meno che tu non abbia una nuova chimica brevettata per distinguerti dalla concorrenza, quindi (a) ottieni ciò per cui paghi (in termini di qualità), e (b) nessun produttore beneficia della definizione di limiti / raccomandazioni d'uso al di sotto di ciò che è ragionevole aspettarsi una buona durata dai loro prodotti.

Tirapiedi che dicono "Oh, queste cose sono a prova di proiettile", o "Ho fatto correre questo b ** ch fino a 2,5 V e funziona ancora bene!" di solito non sono quelli che devono tossire centinaia / migliaia dei loro $ quando le batterie "misteriosamente" non durano i diversi anni che dovrebbero. Queste sono le persone che sono anche responsabili per le batterie che hanno garanzie brevi, perché può essere difficile dimostrare che un cliente ha usato in modo errato una batteria al di fuori dei limiti pubblicati (senza avere elaborati componenti elettronici di monitoraggio integrati per registrarla e provarla).

La scheda tecnica del produttore è re e l'applicazione deve essere abbinata a una batteria destinata a tale caso d'uso. I tre punti dati dell'esperienza personale del tuo collega sono privi di valore, almeno nel contesto della durata della batteria (e chi deve pagare per la sostituzione prematura).

Un fattore importante da considerare con le batterie multi-cella è che i danni causati dalla sottotensione saranno concentrati sulla cella più debole, ma le prestazioni di quella cella più debole saranno generalmente il fattore limitante per quanto riguarda le prestazioni del pacchetto nel suo complesso . Se tutte e sei le celle di un pacco da 12 volt sono ugualmente buone, ridurre la sua tensione a 9 può portare tutte e sei le celle a 1,5 volt senza danneggiare in modo significativo nulla, ma se una delle celle è più debole delle altre, assorbendo la tensione del pacco fino a 9 può comportare un abbassamento della tensione della cella debole a 1,0 volt mentre le altre cinque celle sono a 1,6. Se ciò viene fatto alcune volte, la cella debole può diventare ancora più debole, in modo che la sua tensione scenda a nulla mentre le altre celle sono ancora a 1,8.

Nei casi in cui un pacco batteria multi-cella viene utilizzato per scopi di capacità di archiviazione piuttosto che per capacità di gestione della corrente, sospetterei che un pacco batteria con elettronica per assorbire più corrente da batterie più potenti potrebbe produrre un comportamento a vita migliore di uno che semplicemente collega le celle in serie, ma non sono a conoscenza del fatto che tali progetti siano all'ordine del giorno. Tuttavia, è importante notare che nelle batterie multi-cella, il danno causato dalle condizioni di sottotensione aumenterà all'aumentare della differenza tra batterie più forti e più deboli e tale differenza verrà aumentata a seguito di tale danno.

Questa non è una risposta tecnica ma un po 'più di carburante per la tua contro-argomentazione:

Lavoravo in luoghi in cui c'erano GRANDI banchi di batterie di backup (100 - 1000 di batterie di alta qualità) e quelli venivano sostituiti (TUTTE le batterie) a spese enormi se venivano ciclati al di sotto del limite raccomandato dal produttore a causa di un'interruzione di corrente. Si trattava di un'infrastruttura di rete telefonica critica ad alta affidabilità con requisiti legali per rimanere online in un'interruzione di corrente (anche attacco nucleare, natch). Vedresti pallet di batterie in attesa di riciclaggio che probabilmente durerebbero un altro decennio con il dispositivo di raffreddamento della birra di Joe Normal nel suo rimorchio o simile, ma questo mi porta al punto:

Se hai bisogno di prestazioni garantite, segui le specifiche del produttore.

Puoi "cavartela" con ogni sorta di batteria dell'auto perché non è probabile che tu raggiunga i suoi limiti - in genere durano per anni, forse se la scarichi a 2v te la caverai e continuerà avviare la tua auto in condizioni normali per altri 5 anni, ma ciò non significa che non hai accorciato la sua vita di un anno, o che se avessi guidato in Alaska in inverno avrebbe comunque funzionato, o che se l'avessi scaricato a 2v a poche altre volte non si sarebbe rannicchiato e sarebbe morto. Ma come consumatore, dovrai solo scrollare le spalle e acquistare una nuova batteria, o hai già venduto l'auto.

Puoi cavartelaun sacco di cose nella vita di tutti i giorni dei consumatori, ma se stai cercando di garantire alcune prestazioni del tuo dispositivo / prodotto non puoi infrangere le regole (a meno che tu non sia dannatamente buono) - ecco perché sono cambiate tutte quelle batterie di backup: probabilmente funzionerebbe ancora bene al ~ 90% delle specifiche, ma quando la corrente si spegne in un giorno di inverni tra 3 anni da allora, e quell'evento di scarica eccessiva ha spinto le batterie troppo in basso nella curva e invece di avere il specificato 30 minuti a disposizione per ripristinare l'alimentazione, l'apparecchiatura si interrompe inaspettatamente con 10 minuti di anticipo, arresta in modo anomalo la rete e interrompe l'intero sistema per un giorno perché la situazione di ripristino da zero è 10 volte peggiore dello "spegnimento controllato" sembrerai un vero scherzetto e gli avvocati di qualcuno busseranno alla tua porta.

Qualsiasi produttore di batterie degno del loro sale sarà in grado di dirti questi dati (e garantirli), se non possono quindi non usare le loro cose per QUALSIASI applicazione critica.

Come nota a margine: i veicoli militari cambiano le loro batterie molto più spesso rispetto alla batteria dell'auto di Joe Public per lo stesso motivo: quando vieni sparato in un giorno invernale devi essere in grado di dare vita al tuo corriere truppe in vita la prima volta garantito, non fare qualche tentativo con un po 'di riposo in mezzo.

Questa era un'installazione media, successivamente sostituita con molti rack di batterie AGM più piccole:

Come questo:

E se fossero stati ciclati troppo in profondità, TUTTI sarebbero cambiati. Nessuna domanda.

Rispondendo alla domanda " Esistono dati disponibili per quantificare una perdita di qualità della batteria al piombo a causa di eventi a bassa tensione? " Ecco due buone fonti:

" La durata della batteria è direttamente correlata alla profondità con cui viene ricaricata ogni volta la batteria. Se una batteria viene scaricata al 50% ogni giorno, durerà circa il doppio della durata di ciclo fino all'80% DOD ^[1] . Se solo ciclabile DOD del 10%, durerà circa 5 volte più a lungo di un ciclo al 50%. Ovviamente, ci sono alcune limitazioni pratiche su questo: di solito non si desidera avere un mucchio di batterie da 5 tonnellate seduto lì solo per ridurre il DOD Il numero più pratico da usare è il 50% di DOD su base regolare. "- https://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html

" durata tipica delle batterie di avviamento e di ciclo profondo in caso di ciclo profondo:

Depth of Discharge    Starter Battery    Deep-cycle Battery
------------------------------------------------------------
100%                  12–15 cycles       150–200 cycles
50%                   100–120 cycles     400–500 cycles
30%                   130–150 cycles     1,000 and more cycles

"- http://batteryuniversity.com/learn/article/lead_based_batteries

Entrambe le fonti sono state trovate grazie ai commenti di Hot Licks e Nick Alexeev.

Note / PS

^[1] DOD sta per Depth Of Discharge con il 100% di significato per scaricare completamente la batteria

Altre risposte hanno informazioni eccellenti ma non rispondono direttamente alla domanda.

Ho esperienza con oltre diecimila batterie. Le batterie sotto tensione distruggono la batteria causando solfatazione nelle batterie al piombo acido o Dendriti al litio. Entrambi sono molto distruttivi. Le persone che affermano che la batteria è in grado di gestirla affermano davvero che la batteria è di qualità migliore del solito. Tuttavia, l'esaurimento delle batterie inferiore alla loro tensione nominale è distruttivo e fa ancora male alla batteria. Alla fine vedrai la batteria esaurirsi più rapidamente. Rimuovere un'interruzione di tensione è estremamente insensato, perché non si dovrebbe MAI usare una batteria sotto tensione se si desidera che la batteria duri. La cosa PIÙ costosa che puoi fare è lasciare una batteria sotto tensione, la seconda più costosa è metterla sotto tensione per cominciare. Non è progettato per funzionare al di fuori dei suoi parametri e ridurrà drasticamente la vita. Non hai bisogno di un diagramma per capire che le batterie si esauriranno più rapidamente quando le scarichi troppo in profondità. Basta essere abbastanza sciocchi da scaricare eccessivamente le batterie e lo scoprirai presto.

Ciò che normalmente uccide le batterie nuove di zecca è farle scaricare e lasciarle in piedi per settimane o mesi in stato di esaurimento.

Questo è il destino tipico della maggior parte delle batterie "ricreative". Diventano incustoditi.

Alcuni scarichi di emergenza seguiti da una carica e le batterie saranno ancora collaborative, ma non lasceranno mai le batterie scariche di motociclette o auto per cure successive.

Notate che le celle della batteria diventano solfatate quando la tensione della batteria può essere elevata e la batteria non riceve corrente. In genere, una batteria da 70Ah da 12 V sana e leggermente scarica scende a 15-20 Amp dopo pochi minuti a 14,4 V. Se solfatato È possibile applicare 15-30 V e quasi nessun flusso di corrente. Allora sei nei guai.

Se si dispone di un alimentatore a corrente limitata, è possibile torturare le batterie e friggerle su una tensione più alta con il limite di corrente impostato a forse 0,01 della capacità.

Se / quando la batteria inizia ad assorbire corrente, hai un sacco di tempo prima che sia completamente carica.

Normalmente quando fortemente solfatato è possibile rimandare sostituendo una nuova batteria, ma non sarà mai così nuova.

Le batterie al piombo acido sono come animali domestici - si comportano secondo il modo in cui vengono trattate.

Alcuni anni fa ho comprato questo scooter con una mazza da 6 V morta; iniziato solo con il calcio del pedale. Pipistrello inserito in un caricatore controllato: 6 V volte la radice quadrata 2, circa 8,5 V. Era un 4AH, quindi carica regolata (provato) al 10%, quindi 400 mA; ma dato che il pipistrello era morto, è stato necessario aumentare la tensione fino a 10 o 12V (non ricordo davvero) fino a quando non si potevano ottenere quei 400mA. A questo punto, ha dovuto monitorare il liquido all'interno delle cellule e la corrente di carica; quasi ogni 20 minuti circa, è stato necessario ridurre la tensione per ottenere la corrente di carica corretta. Alla fine ha raggiunto un punto in cui potrebbe avere 400 mA con tensione di carica corretta (8,5 V) e monitorare sempre l'elettrolite nelle cellule. Quindi, lascia riposare in carica per 14 ore. È diventato come nuovo. Immagina che la tensione in eccesso fosse necessaria per "rompere" i sali cattivi negli elettrodi.