铅酸蓄电池结构详解
铅酸电池内部结构

铅酸电池内部结构铅酸电池,也被称为蓄电池,是一种常见的电池类型。
它的内部结构复杂,由多个部分组成,每个部分都有特定的功能。
本文将会介绍铅酸电池的内部结构,并详细解释每个部分的作用。
1. 正极板铅酸电池的正极板由铅材料制成,它是电池中的正极极板。
正极板的主要作用是接受电流,从而产生化学反应。
2. 负极板负极板也是由铅材料制成,它是电池中的负极极板。
负极板的主要作用是释放电流,与正极板形成闭合回路。
3. 电解液铅酸电池的电解液是由硫酸和水混合而成的液体。
电解液起到导电和储存化学能的作用,它连接了正极板和负极板,使电流能够在两极之间流动。
4. 隔板隔板是将电解液隔离开的物质,通常由塑料或橡胶制成。
隔板的主要作用是防止正极板和负极板直接接触,防止短路和损坏电池。
5. 容器容器是铅酸电池的外壳,通常由塑料或金属制成。
容器的主要作用是保护内部结构,防止电池泄漏和受损。
6. 密封圈密封圈是位于电池容器顶部的橡胶圈,它的主要作用是防止电池内部的电解液泄漏出来,并保持电池的密封性。
7. 极柱极柱是连接正极板和负极板的金属柱状物体。
它的主要作用是传导电流,使电流能够从极板流经电解液。
8. 电池盖电池盖是覆盖在电池容器顶部的金属盖子,它的主要作用是固定电池内部结构,防止电池组件松动。
铅酸电池的内部结构是一个复杂而精密的系统,每个部分都起着重要的作用。
正极板和负极板承担着电流的接受和释放,电解液提供了导电和储存化学能的介质,隔板防止电极短路,容器和密封圈保护电池免受损坏和泄漏,极柱传导电流,电池盖固定整个结构。
这些部分相互配合,共同完成电池的功能。
总结起来,铅酸电池的内部结构包括正极板、负极板、电解液、隔板、容器、密封圈、极柱和电池盖。
每个部分都起着重要的作用,确保电池正常运行。
了解铅酸电池的内部结构有助于我们更好地理解电池的工作原理和维护方法。
2-铅酸蓄电池的构造与型号

铅酸蓄电池的构造与型号一、铅酸蓄电池的构造汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池,铅酸蓄电池由六只单格电池串联而成,每只单格电池的电压约为2Ⅴ(充满电时为2.1V),串联后蓄电池电压为12Ⅴ。
铅酸蓄电池的结构如图1所示,其构件主要有极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等。
图1铅酸蓄电池的结构1—隔壁;2—凸筋;3—负极板;4—隔板;5—正极板;6—电池壳;7—防护板;8—负接线柱;9—通气孔;10—联条;11—加液螺塞;12—正接线柱;13—单格电池盖1.极板极板(Plate)是蓄电池的核心构件,由它接受充入的电能和向外释放电能。
极板一般由栅架和活性物质组成,分正极板和负极板两种,形状如图2所示。
图2极板图3栅架栅架(图3)是用铅锑合金浇铸而成的,活性物质(铅膏涂料)就涂覆在栅架上。
加锑的目的是提高栅架的机械强度和改善浇铸性能。
但是锑有副作用,会加速氢的析出而加快电解液消耗。
锑还易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池自放电和栅架腐蚀,缩短蓄电池的使用寿命。
目前,国内外大都采用低锑合金栅架,含锑量为2%~3%。
为降低蓄电池的内阻,改善蓄电池的起动性能,现代汽车蓄电池多采用放射形栅架。
极板上的工作物质称为活性物质,主要由铅粉、添加剂与一定密度的稀硫酸混合形成。
为防止龟裂和脱落,铅膏中还掺有玻璃纤维等牵引附着物。
极板分为正极板和负极板两种。
将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥,再放入稀硫酸中进行充电便得正、负极板(图2-11)。
正极板(positive plate)上的活性物质为二氧化铅(PbO2),呈棕红色,负极板(negative plate)上的活性物质为海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。
目前国产蓄电池极板的厚度为1.8~2.4 mm,国外大都采用1.1~1.5 mm厚的薄型极板(正极板比负极板厚)。
采用薄型极板可提高蓄电池的比容量和起动性能。
安装时各片正、负极板相互嵌合,中间插入隔板后装入蓄电池单格内便形成单格电池。
铅酸蓄电池结构详解

铅酸蓄电池结构详解一、蓄电池得功用蓄电池种类较多,根据电解液不同,有酸性与碱性之分。
由于铅酸蓄电池内阻小,电压稳定,在短时间内能供给较大得起动电流,而且结构简单,价格较低,所以在汽车拖拉机上被广泛采用。
蓄电池为一可逆直流电源,在汽车拖拉机上与发电机并联,它得主要作用就是: (1)发动机起动时,蓄电池向起动机与点火装置供电。
起动发动机时,蓄电池必须在短时间内(5~10s)给起动机提供强大得起动电流(汽油机为200~600A。
柴油机有得高达1000A)。
(2)在发电机不发电或电压较低发动机处于低速时,蓄电池向点火系及其它用电设备供电,同时向交流发电机供给她激励磁电流。
(3)当用电设备同时接入较多,发电机超载时,蓄电池协助发电机共同向用电设备供电。
(4)当蓄电池存电不足,而发电机负载又较少时,可将发电机得电能转变为化学能储存起来,即充电。
(5)蓄电池还有稳定电网电压得作用。
当发动机运转时,交流发电机向整个系统提供电流。
蓄电池起稳定电器系统电压得作用。
蓄电池相当于一个较大得电容器,可吸收发电机得瞬时过电压,保护电子元件不被损坏。
延长其使用寿命。
二、蓄电池得构造车用12V蓄电池均由6个单格电池串联而成,每个单格得标称电压为2V,串联成12V得电源,向汽车拖拉机用电设备供电。
蓄电池主要由极板、电解液、格板、电极、壳体等部分组成。
1.极板极板分为正极板与负极板两种。
蓄电池得充电过程就是依靠极板上得活性物质与电解液中硫酸得化学反应来实现得。
正极板上得活性物质就是深棕色得二氧化铅(PbO2),负极板上得活性物质就是海绵状、青灰色得纯铅(Pb)。
正、负极板得活性物质分别填充在铅锑合金铸成得栅架上,加入锑得目得就是提高栅架得机械强度与浇铸性能。
但锑有一定得副作用,锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池得自行放电与栅架得膨胀、溃烂,从而影响蓄电池得使用寿命。
负极板得厚度为1、8mm,正极板为2、2mm,为了提高蓄电池得容量,国外大多采用厚度为1、1~1、5mm得薄型极板。
铅酸电池内部结构

铅酸电池内部结构铅酸电池是一种常见的蓄电池,它由正极板、负极板、电解液和隔板等组成。
下面将详细介绍铅酸电池的内部结构。
1. 正极板:正极板由铅和铅二氧化物构成,它是电池中的正极,也被称为正极活性物质。
正极板的材料决定了电池的电压和容量。
2. 负极板:负极板由纯铅构成,它是电池中的负极,也被称为负极活性物质。
负极板的材料决定了电池的电压和容量。
3. 电解液:电解液是铅酸电池中起到导电和储存能量的重要组成部分。
铅酸电池的电解液通常是硫酸溶液,其中含有一定浓度的硫酸。
4. 隔板:隔板是将正极板和负极板隔离开的组件,它通常由塑料或橡胶材料制成,具有良好的绝缘性能。
隔板的作用是防止正负极相互短路,并且允许电解液通过。
5. 容器:容器是铅酸电池的外壳,通常由塑料或金属材料制成。
容器的作用是保护电池内部结构,防止电解液泄漏。
铅酸电池的工作原理如下:当铅酸电池充电时,正极板上的铅二氧化物被还原为铅,负极板上的纯铅被氧化为铅二氧化物。
这个过程中,电解液中的硫酸分子被分解,产生自由的氢氧根离子和硫酸根离子。
当铅酸电池放电时,正极板上的铅二氧化物被氧化为铅,负极板上的纯铅被还原为铅二氧化物。
这个过程中,自由的氢氧根离子和硫酸根离子结合,重新生成硫酸。
铅酸电池的充放电过程中,电解液中的硫酸浓度会发生变化,这就是铅酸电池容量衰减的主要原因之一。
此外,铅酸电池在充放电过程中会产生大量的氢气和氧气,这就是为什么在使用铅酸电池时需要注意通风的原因。
铅酸电池的内部结构决定了其特性和性能。
铅酸电池由于其成本低、容量大、循环寿命长等优点,在汽车、UPS系统等领域得到广泛应用。
然而,铅酸电池也存在一些缺点,比如体积庞大、自放电速度快等,因此在一些应用场景中被其他类型的电池所取代。
铅酸电池是一种常见的蓄电池,其内部结构由正极板、负极板、电解液、隔板和容器等组成。
铅酸电池的工作原理是通过正负极活性物质的氧化还原反应实现充放电过程。
铅酸电池具有成本低、容量大等优点,但也存在一些缺点。
铅酸蓄电池的结构与原理课件

电解液是铅酸蓄电池中的导电 介质,通常由硫酸和水按一定 比例混合制成。
它负责传递电荷并在正负极板 之间形成电位差,从而产生电流。
电解液的浓度和纯度对铅酸蓄 电池的性能和寿命有重要影响。
电池外壳
电池外壳是铅酸蓄电池的外部结 构,通常由硬质塑料或金属制成。
它负责容纳正负极板、电解液和 其他组件,并防止外部环境对电
标称电压
指电池在额定工作条件 下所应输出的电压值, 通常以伏特(V)为单
位表示。
开路电压
指电池在无负载状态下 所测得的电压值。
工作电压
指电池在实际工作过程 中所输出的电压值。
终止电压
指电池在放电过程中, 应当停止放电的最低电
压值。
电池内阻
欧姆内阻
指电池内部由电极材料、 电解液、隔膜等电阻所组 成的等效电阻,以欧姆( Ω)为单位表示。
铅酸蓄电池的结构与原 理课件
目录
Contents
• 铅酸蓄电池的结构
01 铅酸蓄电池概述
定义与分类
定义
铅酸蓄电池是一种以铅及其氧化 物为电极,以硫酸溶液为电解液 的化学电源。
分类
根据用途可分为启动型、动力型 和储能型铅酸蓄电池;根据电解 液循环与否,可分为开口式和密 封式铅酸蓄电池。
历史与发展
资源丰富
铅酸蓄电池中的铅和硫酸等材 料资源丰富,易于获取。
缺点
能量密度低
相对于其他类型的电池,铅酸蓄电池的能量 密度较低,体积和重量较大。
使用寿命有限
铅酸蓄电池的寿命相对较短,一般只有几年 时间,需要定期更换。
充电速度慢
铅酸蓄电池充电速度较慢,需要较长时间才 能充满电。
环境污染
如果处理不当,铅酸蓄电池可能对环境造成 污染,例如铅和硫酸的泄漏等。
铅酸蓄电池的构造

铅酸蓄电池的构造铅酸蓄电池,是一种典型的化学储能装置。
它通过将电解液中的硫酸与电极中的铅等化学物质反应,释放出电子,进而实现能量的储存与释放。
作为目前较为广泛应用的蓄电池之一,它的构造十分关键。
一、铅酸蓄电池的基本结构铅酸蓄电池通常包括正极板、负极板、隔板、电解液和外壳五个部分。
(1)正极板正极板是铅酸蓄电池的一种电极。
它通常由纯铅、铅合金等材料制成,具有较好的化学稳定性和导电性能。
正极板外表面上有形成了硬质氧化膜,能避免进一步的电化学反应。
此外,为了提高其放电容量,正极板需要做特殊的处理工艺,如在表面覆盖上一层氧化物或过氧化物水层。
(2)负极板负极板的制造材料一般选用铅钙合金、铅锑合金、铅银合金等,它需要经过特殊工艺处理,以提高其活性表面积和导电性,增加其容量。
负极板表面多数上涂有一层二氧化锡氧氟碳聚合物,以提高其耐腐蚀性能和降低序负位的极缘谐振,从而减少自补电流。
(3)隔板隔板是将正、负极板隔开的一道隔离层,它可以使电解液维持在正、负极板之间,并能确保电解液流通达到最佳效果。
隔板在铅酸蓄电池中也起到反应物分别带正负电荷的作用。
为了防止它被电解液浸泡而膨脆,隔板多数上是由橡胶、异丙基橡胶等制成,并在外表面上喷涂具有耐腐蚀性能的聚气氟碳素。
(4)电解液铅酸蓄电池中的电解液一般是硫酸水溶液。
它的质量和浓度直接关系到蓄电池的电化学反应速度和容量。
同时,硫酸还起到稀释和溶解其他金属和铅氧合物的作用。
此外,保持电解液的一致性在铅酸蓄电池的性能方面也十分重要。
(5)外壳外壳是铅酸蓄电池的保护层,通常用聚氨酯、PVC等材料制成,以防止电解液泄漏和机械损坏等问题。
同时,外壳还具有阻隔不能物质的作用,以避免互相干扰。
二、铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的工作原理是基于其正负两极的半反应。
负极板通过电极反应,将铅合金氧化成PbSO4并释放出电子,形成负极;正极板通过电极反应,将PbO2还原成PbSO4同时吸收电子,形成正极。
铅酸蓄电池基本组成

铅酸蓄电池基本组成铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池,广泛应用于汽车、UPS电源和太阳能储能系统等领域。
它由正极、负极、电解液和容器等组成,下面我们将详细介绍铅酸蓄电池的基本组成。
1. 正极铅酸蓄电池的正极由铅二氧化物(PbO2)制成。
它是蓄电池中的活性物质,负责在充放电过程中接收和释放电子。
正极通常由铅蓄电极板、活性物质涂层和导电网格组成。
2. 负极铅酸蓄电池的负极由纯铅制成。
它是充放电过程中的主要反应物,负责在充电时将电子输送到正极,而在放电时接收来自正极的电子。
负极通常由铅蓄电极板和导电网格组成。
3. 电解液铅酸蓄电池的电解液是硫酸溶液。
它负责在充放电过程中传导离子,维持正负极之间的电荷平衡。
电解液中的硫酸会与正负极发生化学反应,产生电子和离子的传输。
4. 容器铅酸蓄电池的容器通常由塑料或橡胶材料制成。
它起到承载电解液和电极的作用,同时具有绝缘和密封的功能。
容器的设计和材料选择对蓄电池的性能和安全性都有重要影响。
除了以上主要组成部分,铅酸蓄电池还包括连接器、密封垫片、阀门等辅助部件。
连接器用于连接正负极和外部电路,密封垫片用于保持电解液的密封性,阀门用于控制蓄电池内部的气体释放和压力平衡。
铅酸蓄电池的工作原理是通过充放电反应来实现的。
在充电过程中,外部电源提供电流,使正极上的铅二氧化物还原为铅,同时将负极上的纯铅氧化为铅二氧化物。
在放电过程中,正极上的铅二氧化物再次氧化为铅,负极上的铅再次还原为纯铅,释放出储存的电能。
铅酸蓄电池具有容量大、成本低、循环寿命长等优点,但也存在一些缺点,如自放电率高、体积大、重量重等。
因此,在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的蓄电池类型。
铅酸蓄电池的基本组成包括正极、负极、电解液和容器等部分。
它们共同协作,实现蓄电池的充放电功能。
了解铅酸蓄电池的基本组成对于正确使用和维护蓄电池具有重要意义。
铅酸蓄电池结构图文分析

铅酸蓄电池结构图文分析1. 铅酸蓄电池结构铅酸蓄电池结构如图3-2所示,主要由正极板、负极板、接线端子、隔板、安全阀、电解溶液、跨桥、电池盖、接头密封材料及附件等部分组成。
图3-2铅酸蓄电池的结构(1)正负极板蓄电池的充电过程是依靠极板上的活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。
正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。
正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上,加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。
但锑有一定的副作用,锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂,从而影响蓄电池的使用寿命。
负极板的厚度为1.8mm,正极板为2.2mm,为了提高蓄电池的容量,国外大多采用厚度为1.1mm~1.5mm的薄型极板。
另外,为了提高蓄电池的容量,将多片正、负极板并联,组成正、负极板组。
在每单格电池中,负极板的数量总比正极板多一片,正极板都处于负极板之间,使其两侧放电均匀,否则因正极板机械强度差,单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致,造成极板弯曲。
(2)隔板为了减少蓄电池的内阻和体积,正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路,所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。
隔板应具有多孔性,以便电解液渗透,而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。
隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料等。
近年来,还有将微孔塑料隔板做成袋状,紧包在正极板的外部,防止活性物质脱落。
(3)电池槽和电池盖蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的,外壳应耐酸、耐热、耐震,以前多用硬橡胶制成。
现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。
这种壳体不但耐酸、耐热、耐震,而且强度高,壳体壁较薄(一般为3.5mm,而硬橡胶壳体壁厚为10mm)、重量轻、外型美观、透明。
壳体底部的凸筋是用来支持极板组的,并可使脱落的活性物质掉入凹槽中,以免正、负极板短路,若采用袋式隔板,则可取消凸筋以降低壳体高度。
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铅酸蓄电池结构详解一、蓄电池的功用蓄电池种类较多,根据电解液不同,有酸性和碱性之分。
由于铅酸蓄电池内阻小,电压稳定,在短时间内能供给较大的起动电流,而且结构简单,价格较低,所以在汽车拖拉机上被广泛采用。
蓄电池为一可逆直流电源,在汽车拖拉机上及发电机并联,它的主要作用是:(1)发动机起动时,蓄电池向起动机和点火装置供电。
起动发动机时,蓄电池必须在短时间内(5~10s)给起动机提供强大的起动电流(汽油机为200~600A。
柴油机有的高达1000A)。
(2)在发电机不发电或电压较低发动机处于低速时,蓄电池向点火系及其它用电设备供电,同时向交流发电机供给他激励磁电流。
(3)当用电设备同时接入较多,发电机超载时,蓄电池协助发电机共同向用电设备供电。
(4)当蓄电池存电不足,而发电机负载又较少时,可将发电机的电能转变为化学能储存起来,即充电。
(5)蓄电池还有稳定电网电压的作用。
当发动机运转时,交流发电机向整个系统提供电流。
蓄电池起稳定电器系统电压的作用。
蓄电池相当于一个较大的电容器,可吸收发电机的瞬时过电压,保护电子元件不被损坏。
延长其使用寿命。
二、蓄电池的构造车用12V蓄电池均由6个单格电池串联而成,每个单格的标称电压为2V,串联成12V的电源,向汽车拖拉机用电设备供电。
蓄电池主要由极板、电解液、格板、电极、壳体等部分组成。
1.极板极板分为正极板和负极板两种。
蓄电池的充电过程是依靠极板上的活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。
正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。
正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上,加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。
但锑有一定的副作用,锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂,从而影响蓄电池的使用寿命。
负极板的厚度为1.8mm,正极板为2.2mm,为了提高蓄电池的容量,国外大多采用厚度为1.1~1.5mm的薄型极板。
另外,为了提高蓄电池的容量,将多片正、负极板并联,组成正、负极板组。
在每单格电池中,负极板的数量总比正极板多一片,正极板都处于负极板之间,使其两侧放电均匀,否则因正极板机械强度差,单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致,造成极板弯曲。
2.隔板为了减少蓄电池的内阻和体积,正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路,所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。
隔板应具有多孔性,以便电解液渗透,而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。
隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料以及浸树脂纸质等。
近年来,还有将微孔塑料隔板做成袋状,紧包在正极板的外部,防止活性物质脱落。
3.壳体蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的,外壳应耐酸、耐热、耐震,以前多用硬橡胶制成。
现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。
这种壳体不但耐酸、耐热、耐震,而且强度高,壳体壁较薄(一般为3.5mm,而硬橡胶壳体壁厚为10mm),重量轻,外型美观,透明。
壳体底部的凸筋是用来支持极板组的,并可使脱落的活性物质掉入凹槽中,以免正、负极板短路,若采用袋式隔板,则可取消凸筋以降低壳体高度。
4.电解液电解液的作用是使极板上的活性物质发生溶解和电离,产生电化学反应,它由纯净的硫酸及蒸馏水按一定的比例配制而成。
电解液的相对密度一般为1.24~1.30(15℃)5.联条车用12V蓄电池的6个单格电池之间的连接方法有两种,一种是用装在盖子上面的铅质联条串联起来,连条露在蓄电池盖表面,这是一种传统的连接方式,不仅浪费铅材料,而且内阻较大,故这种连接方式正在逐渐被淘汰。
第二种是采用穿壁式连接方式。
蓄电池各单格电池串联后,两端单格的正负极桩分穿出蓄电池盖,形成蓄电池极桩。
正极桩标“+”号或涂红色,负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。
6.加液孔盖加液孔盖可防止电解液溅出。
加液孔盖上有通气孔,便于排出蓄电池内的H2和O2,以免发生事故,如在孔盖上安装氧过滤器,还可以避免水蒸汽的溢出,减少水的消耗。
三、蓄电池的型号蓄电池的型号按我国机械工业部JB2599—85起动用蓄电池标准规定,其型号编制和含义由5个部分组成:1 234 51表示串联单格数,用阿拉伯数字表示。
如:6表示有6个单格,12V 的蓄电池。
2表示蓄电池类型,用汉语拼音的第一个字母表示,如Q为起动型。
3表示蓄电池特征,蓄电池的特征为附加说明,在同类用途的产品中具有某种特征需要在型号中加以区别时采用,特征也以汉语拼音字母表示(表1-1),如“A”表示干式负荷电极板。
如果产品同时具有两种特征,原则上按表1-1的顺序将两个代号并列标示。
而干封蓄电池一般略去不写。
4表示20h放电率额定容量,用阿拉伯数字表示,单位为A•h。
5表示特殊性能,用汉语拼音第一个字母表示,如G——表示薄型极板,高起动率;S——表示塑料外壳;D——表示低温起动性能好。
例如:东风EQl40汽车用6—Q—105型起动蓄电池,即是由6个单格电池串联,额定电压为12V,额定容量为105Ah的干封式起动型蓄电池。
解放CAl41汽车用6—QA—100型蓄电池,即是由6个单格电池串联,额定电压为12V,额定容量为100Ah的干荷式起动型蓄电池。
表1-1 铅酸蓄电池特征代号特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征A干荷电J胶体电解液D带液式H湿荷电M密闭式Y液密式W免维护B半密闭式Q气密式S少维护F防酸式I激活式四、蓄电池的工作原理蓄电池的充电过程和放电过程是一种可逆的化学反应,充放电过程中蓄电池内的导电是靠正、负离子的反向运动来实现的。
1.放电过程当极板浸入电解液时,在负极板,有少量铅溶入电解液生成Pb2+,从而在负极板上留下两个电子2e,使负极板带负电,此时负极板具有0.1V的负电位。
在正极板处,少量PbO2溶入电解液,及水反应生成Pb(OH)4再分离成四价铅离子和氢氧根离子。
一部分Pb4+沉附在正极板上,使极板呈正电位,约为+2.0V。
故当外路未接通时,蓄电池的静止电动势E0约为:E0=2.0 -(–0.1)=2.1V若接通外电路,在电动势的作用下,使电路产生电流If,在正极板处Pb4+ 和负极板来的电子结合,生成二价铅离子Pb+ +,Pb+ +再及电解液中的SO42- 结合,生成PbSO4而沉附在正极板上,使得正极板电位降低,则正极板上的总反应式为:在负极板处Pb2+及SO42-结合,生成PbSO4而沉附在负极板上。
如果外电路不中断,正、负极板上的PbO2和Pb将不断地转化为PbSO4。
电解液中的H2SO4将不断的减小,而H2O增多,电解液相对密度下降。
理论上讲,放电过程将进行到极板上的活性物质全部变为PbSO4为止。
但由于电解液不能渗透到活性物质的最内层中去,在使用中,所谓放电完了的蓄电池,也只有20%~30%的活性物质变成了PbSO4。
故采用薄型板,增加多孔率,有促于提高活性物质的利用率。
2.充电过程充电时,蓄电池接直流电源,因直流电源端电压高于蓄电池电动势,故电流从正极流入,负极流出。
这时,正、负极板发生的反应及放电过程相反,如正极板处有少量PbSO4溶于电解液变成Pb2+和SO42-,Pb2+在电源力作用下失去两个电子变成Pb4+,它又和电解液中OH-结合,生成Pb (OH)4,Pb(OH)4又分解成PbO2和H2O,PbO2沉附在正极板上,而SO42-及电解液中的H+结合成H2SO4,负极板上有少量PbSO4溶入电解液中,变成Pb2+和SO42-,Pb2+在电源作用下获得两个电子变成Pb,沉附在附报板上,SO42-则和电解液中H+结合变成H2SO4,。
可见充电过程中消耗了水,生成了硫酸,故充电时电解液的相对密度是上升的,而放电时电解液相对密度是下降的。
五、蓄电池的工作特性蓄电池的工作特性主要包括静止电动势、内阻、充放电特性和容量等。
1.静止电动势和内阻在静止状态下(是指不充电不放电的情况),蓄电池正、负极板的电位差(即开路电压)称为蓄电池的静止电动势E0,其大小取决于电解液的相对密度和温度。
在相对密度为1.050~1.300范围内,单格电池的静止电动势E0可用如下经验公式来近似计算:E0 =0.84 +γ15℃式中,γ15℃为电解液在15℃时的相对密度。
实测所得电解液相对密度应按下式换算成15℃时的相对密度:γ15℃= γt+β(t-15)式中,γt—实际测得的相对密度;t—实际测得的温度;β—相对密度温度系数,β=0.00075,即电解液温度升高1℃,相对密度下降0.00075。
蓄电池电解液的相对密度在充电时增高,放电时下降,一般在1.12~1.38之间波动,因此蓄电池的静止电动势也相应的变化在1.97~2.15V之间。
蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液、铅质联条等的内阻。
充电后,极板电阻变小;放电后,由于生成的PbSO4增多,极板电阻增大。
隔板电阻因所用材料而异,木质隔板电阻比其他隔板电阻大。
电解液的电阻随相对密度、温度而变化,电阻随温度的降低而增大,另外,当相对密度为1.2(15℃),因电解液离解最好,电阻最小。
总之,蓄电池的内阻比较小,能获得较大的输出电流,适合起动的需要。
2.充电特性蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,蓄电池的端电压UC、电动势E和电解液相对密度γ15℃随时间变化的规律。
Ic.充电电流Uc.充电端电压 E.电动势E0.静止电动势R0.内阻t.充电时间ΔE.电位差γ15℃.电解液在15℃时的相对密度在充电过程中,电解液相对密度r15℃,静止动电势E0及充电时间成直线关系增长。
端电压Uc也不断上升,并总大于电动势E0。
充电开始阶段,电动势和端电压迅速上升,然后缓慢上升到2.3~2.4V,开始产生气泡,接着电压急剧上升到2.7V,但不再上升,电解液呈现“沸腾”状态,这就是充电终了。
如果此时切断电流,电压将迅速降低到静止电动势E0的数值。
端电压Uc如此变化的原因是:刚开始充电时,在极板孔隙表层中,首先形成硫酸,使孔隙中电解液相对密度增大,Uc和E0迅速上升,当继续充电至孔隙中产生硫酸的速度和向外扩散速度达到平衡时,Uc 和E0随着整个容器内电解液相对密度缓慢上升。
当端电压达到2.3~2.4V时,极板上可能参加变化的活性物质几乎全部恢复为PbO2和Pb,若继续通电,便使电解液中水分解,产生H2和O2,以气泡形式放出,形成“沸腾”现象。
因为氢离子在极板及电子的结合不是瞬时的而是缓慢的,于是在靠近负极板处积存大量的正离子H+,使溶液和极板产生附加电位差(0.33V),因而端电压急剧升高到2.7V左右,此时应切断电路,停止充电,否则不但不能增加蓄电池的电量,反而会损坏极板。
由此可知,蓄电池充电终了的特征是:(1)蓄电池内产生大量气泡,形成“沸腾”现象;(2)电解液相对密度,端电压上升到最大值,且2~3h内不再增加。