1. סוג והקדמה
בשוק האופניים החשמליים (ריאלטו), הנפוץ ביותר הוא נטול תחזוקה של חומצת עופרתמַצבֵּר, ישנן סוללות מסוג AGM המשתמשות בטכנולוגיית ספיחת מפריד סיבי זכוכית, וסוללות ג'ל מסוג GEL המשתמשות בטכנולוגיית אלקטרוליטים קולואידים.
עקרון העבודה של סוללת העופרת הוא שהאנודה (PbO2) והקטודה (Pb) בסוללת העופרת טובלים באלקטרוליט (חומצה גופרית מדוללת), ובין שני האלקטרודות נוצר חשמל של 2V. השינוי הכימי בפריקה הוא שחומצה גופרית מדוללת תגיב עם החומרים הפעילים על האנודה וצלחות הקתודה ליצירת תרכובת חדשה "עופרת סולפט". רכיב החומצה הגופרתית משתחרר מהאלקטרוליט באמצעות פריקה, וככל שהפריקה ארוכה יותר כך ריכוז החומצה הגופרתית דליל יותר. הרכיב הנצרך פרופורציונאלי לכמות הפריקה. כל עוד נמדדת ריכוז החומצה הגופרתית באלקטרוליט, כלומר נמדדת הכובד הספציפי, ניתן לדעת את כמות הפריקה או את החשמל השיורי. השינוי הכימי במהלך הטעינה הוא כי העופרת סולפט המיוצרת על צלחת האנודה וצלחת הקתודה במהלך הפריקה תתפרק ותופחת לחומצה גופרית, עופרת וחמצן עופרת במהלך הטעינה. לכן ריכוז האלקטרוליט בסוללה עולה בהדרגה, כלומר האלקטרוליט. הכובד הספציפי עולה וחוזר בהדרגה לריכוז לפני השחרור. שינוי זה מראה כי החומר הפעיל בסוללה הופחת למצב שבו ניתן להפעיל אותו שוב. כאשר סולפט העופרת בשני הקטבים מצטמצם לחומר הפעיל המקורי, הוא שווה לסוף הטעינה. , בעוד לוחית הקתודה מייצרת מימן, וצלחת האנודה מייצרת חמצן. בשלב האחרון של הטעינה, הזרם משמש כמעט לאלקטרוליזה של מים, כך שהאלקטרוליט יופחת. בשלב זה יש להשתמש במים טהורים להשלמתו.
סוללת ה- AGM מלאה בחומצה גופרית מדוללת. החומצה הגופרית המדוללת נספגת במפרידי וצלחות סיבי הזכוכית הדקים במיוחד, וכמעט אין אלקטרוליט זורם. כיום, רוב סוללות האופניים החשמליות הנמכרות בשוק (ריאלטו) הן סוללות מסוג AGM.
לסוללת ג'ל מסוג GEL אין אלקטרוליט פנוי לאחר הג'ל האלקטרוליט, וההסתברות לדליפת חומצה קטנה בהרבה מזו של הסוללה הקודמת. אובדן מים גורם לכישלון; עירוי הקולואיד מגביר את חוזק המפריד, מגן על הצלחות, מפצה על הפגם במפריד המתכווץ עם חומצה, כך שלחץ ההרכבה לא יורד באופן משמעותי, וזו אחת הסיבות לחיי הסוללה הממושכים שלו; מילוי קולואיד הפער בין המפריד לצלחת האלקטרודה מצטמצם, ההתנגדות הפנימית של הסוללה מצטמצמת וניתן לשפר את יכולת קבלת המטען בהתאם. לכן, פריקת יתר, יכולת ההתאוששות וביצועי פריקת הטעינה בטמפרטורה נמוכה של סוללת הג'ל עדיפים על אלה של סוללת ה- AGM; עקביות סוללת הג'ל טובה בהרבה מזו של סוללת ה- AGM הדומה. ישנם ארבעה סוגים של קולואידים שיוצרו בהמוניהם בסין: דבק מאופק, סול סיליקה, סול מעורב ודבק פולימר סיליקון.
עקרון העבודה של סוללת ליתיום-יון הוא: כאשר הסוללה טעונה, הליתיום בחומר האלקטרודה החיובי משתחרר, עובר דרך הסרעפת ונכנס אל תוך האלקטרודה השלילית גרפיט; כאשר הסוללה מתרוקנת, יוני הליתיום משתחררים מהגרפיט האלקטרודות השלילי ועוברים דרך הסרעפת כדי לחזור לחומר האלקטרודה החיובי. אֶמצַע. עם התקדמות הטעינה והפריקה, יוני ליתיום מוחדרים ברציפות ומוציאים מהאלקטרודה החיובית והאלקטרודה השלילית.
סוללת ליתיום-יון היא סוג של סוללה משנית. מכיוון שיש לו יתרונות רבים כגון צפיפות אנרגיה גבוהה, טעינה ופריקה גבוהים של זרם, אין אפקט זיכרון, עלות חומרי גלם נמוכה וידידותיות לסביבה, נפח המכירות שלה גדל במהירות משנה לשנה לאחר הצגתו, ובוודאי יהפוך לשני סוללה בעתיד. הזוכה בסוללה המשנית. מאז הקמתו בשנות התשעים, סוללות כפתורים במוצרים אלקטרוניים וסוללות ליתיום בטלפונים ניידים ומוצרים דיגיטליים DC הוחלו גם על אופניים חשמליים. עם זאת, עלות סוללות הליתיום-יון מהווה שליש עד מחצית מהעלות של כלי רכב חשמליים, שהיא גדולה בהרבה משיעור מצברי החומצה העופרת ברכב כולו. ומכיוון שלסוללות ליתיום יש אנרגיה ספציפית גבוהה ויציבות חומרים ירודה, סוללות ליתיום חשופות לבעיות בטיחות. עם התפתחות הטכנולוגיה, סוללות ליתיום-יון בוגרות יהפכו למגמת הפיתוח של רכבים חשמליים באיכות גבוהה.
שנית, נקודות המפתח של רכישת הסוללה
לסוללת AGM יש את היתרונות של עלות נמוכה וזרם פריקה גדול, אך יש לה את הפגמים של טווח טמפרטורות הפעלה צר, אובדן סוללות של מים וברחה תרמית; בעוד שלסוללת GEL יש עלות גבוהה, אך יש לה ביצועים יציבים, טווח טמפרטורות הפעלה רחב וסיבולת יתר. יתרונות כגון הפרשות יתר וחיים ארוכים.
מאחר וסוללות אופניים חשמליות הינן פריקות בעלות זרם גבוה ועמוק ברוב המקרים, סוללות ג'ל מתאימות יותר לסוללות אופניים חשמליות. לסוללות ג'ל יש התנגדות חזקה לפריקת יתר ויכולת אחסון אלקטרו-הידראולית חזקה, המונעת את ההשפעה של פריקת יתר על הסוללה והתרחשות של בורחות תרמיות עקב אובדן הסוללה.
מאפייני הטעינה של מותגים שונים של סוללות חומצה עופרת הם בעצם זהים, אך מכיוון שנוסחת חומרי הסוללה, ריכוז האלקטרוליטים ותכולתם של כל יצרן שונים, גם למתח הטעינה שלהם יש הבדלים מסוימים. לכן, למהדרין, זה צריך להיות מבוסס על כל יצרן סוללות. הדרישות הספציפיות ניתנות לקביעת ערכת מתח הטעינה של הסוללה, אחרת קל לגרום לשימוש לא נכון בסוללה.
הספק המוצא של מנוע האופניים החשמלי חייב להתאים להספק המדורג של הסוללה. לכן, על מנת להאריך את חיי השירות של הסוללה, הספק המנוע של האופניים החשמליים צריך להיות קטן ככל האפשר מהספק המדורג של הסוללה כדי למנוע מהסוללה לפעול בתנאי מלא או עומס יתר לאורך זמן.
