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铅酸蓄电池的基础知识.
铅酸蓄电池的基本知识富液铅酸蓄电池是由法国科学家普朗特于1859年发明，它由极板、铅和氧化铅及35%硫酸和65%水构成的电解液组成。
目前广泛应用于汽车、船舶、原动机等。
一、基本概念电压：电压是用于描述做功势能的电气测量方法，单位为伏特。
电流：电流是测量有多少电子流过导体的测量方法，单位为安培。
功率：功率是电压和电流的乘积，单位为瓦特。
单体电池：单体电池是电池的最基本单个部件。
它们由装有可相互作用的电解液和铅极板的容器构成。
电池电压：铅酸电池的额定电压取决于串联连接的单体电池数量。
每个单体电池提供2伏的额定电压，那12伏的电池通常由6个单体电池串联组成。
充电状态：描述电池充电程度的指标，表示为介于完全充电和完全放电的差值的百分比。
实际电压与电池充电的相互关系取决于电池温度。
充满电的时候，冷的电池有比热的电池有低一些的电压。
完全（100%）充电状态：电池内所有可利用的活性物质全部转变成完全充电的状态。
过度充电：完全充电后仍延续的充电，它造成极板碎裂和脱落。
这些活性物质的颗粒落到电池底部，容易造成短路。
过度充电也大大地增加了发热和失水。
放电深度：放电深度是测量电池放电有多深的一种方法。
当电池100%充满时，那放电深度为0%。
相反，当电池100%放空，放电深度为100%。
电池平均放电越深，所谓的循环寿命越短。
例如，起动用电池不是用于深放电（不多于20%放电深度）。
确实，按其设计来使用，它们几乎不完全放电；发动机起动是高能量密度的，但持久时间非常短。
过度放电：电池的放电超过某一规定的限度，容易造成硫酸盐化。
大多数电池厂家提倡在重新充电前不使电池放电超过50%。
电池（存储）容量：电池的容量是尝试对额定电压下可存储的、可使用能量数量的量化，单位为安培小时（Ah ）。
例如，一个100安培小时的电池能提供5安培电流达20小时，20安培电流达5小时等。
同样地，一个电池物理容积越大，其总存储容量越大。
当电池并联时，存储容量相叠加；而电池串联时，电压相叠加。
铅酸蓄电池基础知识讲义
❖ 均充充电：蓄电池重复充、放电使用时的充电方 法，电压相对较高，注意充电时间。
均充电压一般为2.35-2.40V
放电之后应立即充电 （防止PbSO4重结晶）
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一、蓄电池基础知识－－ 充电电压温度补偿
充电电压
（V） 2.35V
2.30
2.31V
线性补偿 （Linear Compensation）
负极板 正极板
+-
+-
+-
+-
12v =24 v
12v
100AH = 200AH 100AH
串联
并联
蓄电池通过串联获得所需电压； 通过并联获得所需容量。
6个单体=12 V铅酸蓄电池
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一、蓄电池基础知识－－铅酸蓄电池两种基本类型
艾默生电池
◆开口排气式（富液式） ◆阀控（密封）式
Flooded Battery
镀锡紫铜端子
上盖
排气孔
端子 排气三通
电池壳 提手
阻燃ABS电池壳
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一、蓄电池基础知识－－铅酸蓄电池内部结构
① 电池槽、盖（container & cover）
⑥
超强阻燃ABS塑料
①
② ③
② 端极柱（terminal）
③
内嵌镀锡紫铜芯，使其电阻最小化，极柱
采用三层特殊密封技术，完全阻止蓄电池
④
漏液可能
蓄电池内部和内部酸雾排出，但又不允许蓄电池内气压超过预定值的装置。
➢ 额定容量--在规定的条件下，蓄电池完全充电后所能提供的由制造厂标明的安时电量。 ➢ 完全充电--当蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全充电的状态。 ➢ 耐过充电能力--完全充电状态后的蓄电池能承受过充电的能力。 ➢ 防爆性能--蓄电池内部产生的可燃性气体逸出后，遇到蓄电池外部的明火时在蓄电池内
第一章 铅酸蓄电池的常识
第一章铅酸蓄电池的常识1. 电池的构成任何一种电池均有四个主要的部件组成：两个不同材料的电极、电解液、隔膜和外壳。
对于铅酸蓄电池来说，正极活性物质是二氧化铅（PbO2，暗红色），负极活性物质是铅（Pb，灰色），正负极集流体都是板栅，电解质是硫酸（H2SO4）。
动力电池：隔膜是聚氯乙烯（PVC），外壳是聚丙烯（PP）。
起动电池：隔膜是聚丙烯(PP)或聚乙烯（PE），外壳是聚丙烯（PP）。
阀控式密封电池：隔膜是玻璃纤维（AGM），外壳是ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）。
2. 铅酸蓄电池的工作原理PbO2 + Pb ＋2H2SO4 ＝2PbSO4 + 2H2O随着放电的进行，硫酸不断减少，与此同时电池中又有水生成，这样就使电池中的电解液浓度不断降低；反之，在充电时，硫酸将不断生成，因此电解液浓度将不断增加。
3. 铅酸蓄电池的电性能电池的开路电压：电池在断路时（即没有电流通过两极时），电池两极的电极电位之差，称为电池的开路电压。
电池的开路电压只取决于所组成电池的电极材料与电解液的活度和放电的温度，与电池的几何形状和尺寸大小无关。
在电解液密度一定的范围内，铅酸电池的开路电压与电解液的密度有下列关系：开路电压=d＋0.85，d是在电池电解液的温度下电解液的密度（g/cm3）。
根据铅酸电池中进行的反应可知，放电时随着PbO2和Pb的消耗，H2SO4也消耗，即随着放电的进行，H2SO4减少，水增加，则酸的密度降低。
因此可以根据电池的开路电压估计电池的荷电状态，也可以根据电池的开路电压估计电解液的密度。
电池的内阻：是指电流通过电池内部受到的阻力，又叫全内阻。
它包括欧姆内阻和极化内阻。
电池的欧姆内阻包括电极本身的电阻、电解质溶液的电阻、离子通过隔膜微孔时受到的阻力和正负极与隔离层的接触电阻等。
欧姆内阻还与电池的几何尺寸、装配的紧密程度和电池的结构等因素有关，一般电池装配越紧密、电极间距离越小，欧姆内阻就越小；对于同一类的相同结构的电池，几何尺寸大的其欧姆内阻比几何尺寸小的电池要小。
铅酸蓄电池基本知识
铅酸蓄电池基本知识一、铅酸蓄电池基本知识1、基本定义 电能可由多种形式的能量变化得来，其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池，电池有原电池和蓄电池之分。
放电后不能用充电的方式使内部活性物质再生的叫原电池，也称一次性电池。
放电后可以用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能的电池，叫蓄电池，也称二次电池。
2、常用技术术语 充电：蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。
放电：蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。
浮充放电：蓄电池和其他直流电源并联，对外电路输出电能叫做浮充放电。
有不间断供电要求的设备，起备用电源作用的蓄电池都处于该种放电状态。
电动势：外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫电池的电动式。
端电压：电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压 安时容量：电池的容量单位为安时，即： 电池容量Q（安时）=I放×t放 I放为放电电流（安） t放为放电时间（小时） 电量效率（安时效率）：输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫作安时效率。
电量效率（%） =（Q放÷Q充）×100% =（I放×t放）÷（I充×I充）×100% Q放 和Q充 分别是放电和充电容量（安时） 自由放电：由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗。
容量损失搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率 自由放电率（%）= （Q1－Q2）÷Q1×100% Q1为搁置前放电容量（安时） Q2为搁置后放电容量（安时） 使用寿命：蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命。
3、铅酸蓄电池定义 铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。
铅酸蓄电池基础知识
全内阻：为欧姆内阻和极化内阻之和。 欧姆内阻：由电极材料、电解液、隔膜及各部分零件的接触电阻组成。与电池 的尺寸、结构、装配松紧程度等都有关系。 极化内阻：正、负极进行电化学反应时极化引起的电阻。与活性物质本性、电 极结构、制造工艺有关，尤其与电池的工作条件有关，放电电流和温度影响很 大，极化内阻随电流密度增加而增大，为非线性变化，低温下全内阻也会增加。 低倍率放电时，全内阻对电池性能影响不大，高倍率放电时，全内阻明显增大， 影响较大。
电池功率
在一定放电制度下，单位时间内电池所能给出能量的大小，单位为 瓦（W） 比功率：是指单位质量电池所能给出的功率。单位： W/kg KW/kg 比功率大表示可以承受大电流放电，也是电池的重要指标之一。
比功率随比能量的增加而降低。
输出效率
容量输出效率：放电输出的电量与充电输入的电量之比。 影响因素为副反应。
放电
副反应
充电
2H++2e- ——H2
（1） （2） （3） （4）
PbSO4+2H2O —充电—PbO2+Pb+2H2SO4 (1+3)
放电
铅酸蓄电池氧循环图示
正极 PbSO4+H2O 充电70% PbO2 + O2
(隔膜）扩散
负极 PbSO4
Pb ……. O2
H2O
铅酸电池知识大全
铅酸电池知识大全铅酸电池是一种常见的蓄电池类型，主要分为启动蓄电池和深循环蓄电池两类。
以下是有关铅酸电池的一些基本知识：铅酸电池的基本结构：1.正负极板：铅酸电池的正负极板通常由铅和铅-钙合金制成。
2.电解液：电解液是硫酸溶液，通常是稀的硫酸（H2SO4）。
3.分隔膜：用于防止正负极之间的直接接触，通常由微孔塑料或玻璃纤维制成。
4.电池容器：通常为聚丙烯或其他耐腐蚀的材料，用于容纳正负极板和电解液。
铅酸电池的工作原理：1.充电：在充电过程中，直流电源通过电池，将正负极板上的铅和氧化铅还原为铅酸。
2.放电：在放电过程中，铅酸分解为水和过氧化物，同时释放电能。
铅酸电池的分类：1.启动蓄电池（汽车电池）：用于启动发动机，并为汽车的电气系统提供电能。
2.深循环蓄电池：用于长时间放电，如太阳能储能系统、船舶应急电源等。
铅酸电池的特点：1.成本相对较低：铅酸电池相对便宜，是一种经济实惠的蓄电池。
2.大容量：铅酸电池可以提供相对较大的储能容量。
3.相对低的能量密度：与一些新型蓄电池相比，铅酸电池的能量密度相对较低。
4.适用于启动和深循环应用：启动蓄电池适用于汽车启动等瞬时高电流应用，深循环蓄电池适用于长时间放电。
铅酸电池的维护：1.充电控制：铅酸电池需要定期充电以防止自放电和硫化。
2.水分补充：部分铅酸电池需要定期检查并补充蒸馏水，以保持电解液水平。
3.避免过度放电：长时间过度放电会降低电池寿命，因此需要避免这种情况。
4.避免过度充电：过度充电也会损害铅酸电池，因此需要适当的充电控制。
铅酸电池在各种应用中得到广泛使用，但也需要合理的维护和管理以确保其性能和寿命。
铅酸蓄电池基础知识
铅酸蓄电池基础知识一、蓄电池工作原理和特点电动车电池、汽车起动用铅酸蓄电池是一种电能与化学能互相转换的可逆装置，也就是说：充电是将电能储存起来，而放电是将化学能变为电能释放出去。
铅酸蓄电池由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电解液和电解槽所组成，充电后正极的活性物质为二氧化铅，负极板活性物质为海绵状铅，放电后连极板的活性物质都转变为硫酸铅，充电后又恢复为原来物质。
化学反应方程式如下：放电PbO2+2H2SO4+Pb＜＝＝＝＝＝＞PbSO4+2H2O+PbS04正极电解液负极充电正极水负极从化学反应的方程式中可以看出，在放电过程中消耗了硫酸，生成了水，因此电解液的浓度越来越小，而充电过程则相反。
电动自行车采用了负极性物质过量的设计。
当蓄电池充电的时候，正极充足100%后，负极尚未充到底90%，这样蓄电池内只有正极产的氧，不存在负极产生的难以复合的氢气。
为了解决水的消耗问题，和必须为氧的复合创造条件。
采用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔膜板膜，解决了氧的传输问题，使氧复合反应得以进行，完成了氧的再化合，蓄电池实现了密封和免维护。
氧的再化合过程如下：（正极）PbSO4--------PbO---------02（负极）PbSO4---------Pb----------02二、电池的失效模式电动车电池的使用属于循环状态，电池的失效主要表现为：失水、硫酸盐化（硫化）、正极板软化、板栅腐蚀、热失控、短路、断路等，其中短路、断路基本是电池在制造过程中引起，我们常说的电池修复主要是针对失水、硫化、极板轻微软化、部分热失控电池。
（一）电池的正极板软化电池的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物质的有效成分就是氧化铅。
放.电的时候氧化铅转换为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转换为氧化铅。
氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的，其中α氧化铅主要起支撑作用；β氧化铅主要起荷电作用。
为了减少α氧化铅参与放电，一般控制放电深度为40%为好。
铅酸蓄电池基本知识
电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置电池是一种能量转化与储存的装置，它主要通过化学反应将化学能或物理能转化为电能。
它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供电能。
Cell和Battery的区别：①Cell是指一般的小型和单个电池，更强调单个单元；②Battery是指蓄电池和电池组,更强调系统或者组；③Battery运用得更加广泛，是电池的通用名称，包括锂电池、镍氢电池、蓄电池、干电池等等。
一次电池与二次电池的异同点：一次电池只能放电一次，二次电池（也叫可充电电池），可反复充放电循环使用，可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，另外，一次电池的自放电远小于二次电池。
电池种类一次电池：不可充电，如锌锰、碱性、锂电池二次电池：可充电，如铅酸、镍氢、锂离子电池高级电池：结构特殊，性能卓越，如锌空电池，以空气做正极，体积很小，用于助听器。
燃料电池：Fuel Cell, FC,将存在于燃料（氢气）和氧化剂（氧气）中的化学能转化为电能的装置，不是蓄电池，是发电机，1839年由英国的Grove发明。
太阳能电池：物理电源，通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置， 1883年Charles发明首块太阳能电池，前景广阔，目前成本高，限制了应用。
电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜等组成外壳：一般是塑料或金属材质正极：电流的流出端负极：电流的流入端端子：内部与活性物质相连，外接用电器隔膜：防止正、负极短路，并提供电子的内部传递通道蓄电池：蓄电池(Storage Battery),也称二次电池,是通过充电将电能转换为化学能贮存起来，使用时再将化学能转换为电能释放出来的化学电源装置。
铅酸蓄电池：铅酸蓄电池，又称铅蓄电池，是蓄电池的一种，电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。
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✓ 单向开阀 ✓ 单向密封，防止空气进入电池内部 ✓ 同一组电池各个安全阀间的开闭压力差不应超过平均值的20% ✓ 寿命不低于15年 ✓ 具有虑酸功能，可防止酸与酸雾从安全阀排气口排出 ✓ 隔爆，当电池外部遭遇明火是电池内部不应引爆 ✓ 抗震，运输和使用期间，不会因为震动和多次开闭而松动失效 ✓ 耐酸 ✓ 耐高低温
正板栅要求具有自放电小和耐腐蚀的特点。所采用的合金各异，常用的有Pb-Ca、 Pb-Ca-Sn 、Pb-Ca-Sn-Al 和 Pb-Ti-Ge合金。
负板栅一般采用Pb-Ca 合金，尽量减少析氢量。
正极板图
负极板图
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➢VRLA蓄电池的设计：
• 隔膜的选择：
VRLA电池采用的是AGM（玻璃纤维棉）隔膜。主要具有以下特征： ✓ 优良的耐酸性能和抗氧化能力 ✓ 厚度均匀、无针孔、无机械杂质 ✓ 材料孔径小、孔率高 ✓ 优良的吸附性能，保留电解液能力强 ✓ 电阻小 ✓ 具有一定强度，保证工艺上的可操作度 ✓ 杂质少、铜铁含量低
发
➢GNB开始大量生
展 里 程 碑
➢Gates 公司发明： Pb-Ca 合金
➢Gates 公司获得：
产吸液式密封免维 护铅酸蓄电池
D型密封铅酸电池专利
VRLA电池原型
事 件
开口式蓄电池 开始应用
（Open Cell )
Plante 普兰特 发明蓄电池
1859 1900 1960-1975 1979
1984-2019
AGM隔膜
PVC隔膜
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➢VRLA蓄电池的设计：
ABS槽盖配合操作图
• 壳盖结构设计和材料的选择： ✓ 强度设计：电池外壁在过盈装配和承受内气压时不应有明显气胀变形。
ABS和PVC外壳厚度为8-10mm,PP 材料应加钢壳加固。 ✓ 散热设计：要求外壳散热面积大、材料导热性能好 ✓ 盖上极柱密封设计：关键工艺技术，不同制造商不尽相同。
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➢阀控式密封铅酸蓄电池电化学反应原理 放电 PbO2+2H2SO4+Pb 充电 2PbSO4+2H2O
• VRLA电池电化学反应原理：充电时将电能转换为化学能，放电时将储存在电池内的化学
能转化为电能释放给外在系统。 • VRLA电池能够在电池内部对氧气再复合利用，并抑制氢气析出。 • VRLA蓄电池又称“贫液蓄电池”。蓄电池采用负极板富余容量设计,使氢气析出时电位提 高,使正极出现氧气先于负极出现氢气。充电时,正极析出的氧气,通过玻璃纤维隔板传送到 负极表面与氢气结合为水，从而有效控制水的电解,减少电解液的消耗，因此失水量很小， 所以无需加水加酸。
基础知识
➢ 铅酸蓄电池的发展历史与现状 ➢ VRLA电池的基本定义与分类 ➢ VRLA电池的基本原理 ➢ VRLA电池的基本结构与设计 ➢ VRLA电池的基本性能参数
➢小范围应用
➢迅速推广
铅 酸 电 池
➢GNB发明MFX正 极板栅专利合金
➢GNB购买Gates专 利
➢VRLA正式取代免维 护概念
➢全面被认可并大规 模取代传统富液式电 池
管理水平。
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➢构成VRLA铅酸蓄电池的主要部件：
• 正负极板、隔膜、电解液、安全阀、电池壳与电池盖
• 端子、连接条、极柱等零件
Euroba 12V系列电池剖面图
Euroba 2V系列电池剖面图
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➢VRLA蓄电池的设计： • 板栅合金的选择：
板栅的功能是支撑活性物质并传输电流。它通常是铅或铅基合金制成的栅栏片状物，使 活性物质固定于其中。 备注：参加电池反应的活性物质Pb和PbO2是疏松的多孔性物质需要载体固定。
➢VRLA蓄电池的分类 • AGM 电池： Absorbed Glass Mat
采用吸附式玻璃纤维作隔膜，电解液吸附于极板和隔膜，电池内无流动电解液。 AGM电池可以立式或卧式安装。
• GEL 电池： 胶体电池采用SiO2作凝固剂。 电解液吸附于极板和胶体内，胶体电池一般立式安装。
• 常识备注：VRLA蓄电池一般情况下都是指AGM电池，胶体电池都需特别指明
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➢阀控式密封铅酸蓄电池的定义
阀控式密封铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA)。
蓄电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，单向安全阀自动开启 释放气体。当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部。 蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补加电解液。蓄电池具有防爆、防酸雾、耐 过充电能力。
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➢VRLA蓄电池的性能参数： • 开路电压与工作电压：
✓ 开路电压：电池在开路状态下的端电压。 开路电压=正极电极电势 – 负极电极电势
✓ 工作电压：也叫放电电压，指电池接通负载后放电过程中显示的电压。 初始电压是指电池放电开始的工作电压。
• 电池容量：电池在一定条件下所能给出的电量称为电池的容量 （符号：C 单位：Ah/mAh )。
• 壳盖密封和极柱密封结构: ✓ PVC材料一般采用胶封，技术关键在于选用合适的环氧树脂。
ABS槽盖配合图
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➢VRLA蓄电池的设计： • 电解液的选择：
✓ VRLA电池电解液中H2SO4的含量按理论值1.5倍计算 ✓ 电解液比重一般为 1.3g/ml
✓ 额定容量也叫保证容量，按有关标准保证电池在一定放电条件下应该放出的 最低限度容量
✓ 比容量是单位体积或单位质量电池所能给出的电量，其单位为 Ah/Kg 或 Ah/l。可以用 于比较不同系列的电池。
• 电池内阻 ✓ 电池内阻包括：欧姆内阻和极化内阻。
✓ 内阻的存在使电池放电时的端电压< 电池的电动势和开路电压，充电时端电压高于电动 势和开路电压。
✓ 内阻值不是常数。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而非线性变大。
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➢VRLA蓄电池的性能参数：
• 能量：
✓ 电池的能量：一定放电条件下蓄电池所能给出的电能。单位：Wh 瓦时 ✓ 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出的电能。单位：Wh/Kg ✓ 比能量反映了电池活性物质的利用率，同时也反映了电池的质量水平和制造商的技术和