铅酸蓄电池的原理与性能

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铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池是一种常见的电池类型,广泛应用于各种交通工具、电力系统和备用电源等领域。

本文将详细介绍铅酸蓄电池的工作原理,从化学反应、电化学过程、充放电特性以及常见问题等方面进行分析。

一、化学反应过程铅酸蓄电池的核心化学反应是氧化还原反应,其基本反应方程式如下:负极反应:Pb + HSO4- → PbSO4 + H+ + 2e-正极反应:PbO2 + HSO4- + 3H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O综合反应:Pb + PbO2 + 2HSO4- + 2 H+ → 2PbSO4 + 2H2O其中,负极是由纯铅(Pb)构成,正极则是由氧化铅(PbO2)构成,而电解液则是由硫酸(HSO4-)溶解在水中形成。

二、电化学过程铅酸蓄电池中的电化学过程主要是指充电和放电过程。

1. 充电过程:当外部电源连接到电池时,电流从外部电源进入电池,推动反应物发生化学反应。

在充电过程中,正极的PbO2会释放出电子,电子在外部电路中流动,从而进一步推动负极上的Pb发生氧化还原反应。

同时,此时负极上的PbSO4会回溶到电解液中,正极的PbSO4则会形成。

2. 放电过程:放电过程是充电过程的逆反应,也是电池提供电能的过程。

当外部电路连接到电池并消耗电流时,正极上的PbSO4会溶解回到电解液中,负极上的PbSO4则会形成。

这个过程伴随着电子从负极流向正极,推动外部电路中的电流流动,从而提供能量。

三、充放电特性铅酸蓄电池具有几个典型的充放电特性:1. 自放电:铅酸蓄电池自放电是指在无负载情况下,电池内部的化学反应仍然会导致电容的减小。

这是由于内部的化学反应会导致极板的腐蚀和电解液的损失。

为了防止自放电,可以采用定期充电来保持电池的容量。

2. 循环寿命:铅酸蓄电池的充放电循环次数有限,一般在300-500次左右。

在每次循环中,电池容量会逐渐减小,电动力也会下降。

这是由于铅酸蓄电池的化学反应过程中不可逆反应的存在。

铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池是一种常见的化学电源,广泛应用于汽车、UPS电源、太阳能发电系统等领域。

它的工作原理基于电化学反应,在充电和放电过程中,通过化学反应将化学能转化为电能。

一、铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池由正极、负极、电解液和隔板等组成。

1. 正极:正极是由铅二氧化物(PbO2)制成,通常涂覆在铅板上。

它是电池中的氧化剂,参与电化学反应。

2. 负极:负极是由纯铅(Pb)制成,也涂覆在铅板上。

它是电池中的还原剂,参与电化学反应。

3. 电解液:电解液是一种硫酸溶液,通常浓度为1.28g/cm³。

它起到导电和媒介的作用,使正极和负极之间能够发生化学反应。

4. 隔板:隔板位于正极和负极之间,防止两极直接接触,同时允许电解液通过。

二、充电过程在充电过程中,外部电源施加正向电压,使得电流从外部电源流入铅酸蓄电池,发生化学反应。

1. 正极反应:在正极表面,铅二氧化物(PbO2)与电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)发生反应,生成二氧化硫(SO2),同时释放出氧气(O2):PbO2 + SO4^2- + 4H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O + O22. 负极反应:在负极表面,纯铅(Pb)与电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)发生反应,生成硫酸铅(PbSO4):Pb + SO4^2- → PbSO4 + 2e-3. 充电过程中,正极释放氧气,负极生成硫酸铅,同时电解液中的硫酸根离子浓度减少。

三、放电过程在放电过程中,铅酸蓄电池作为电源供应电流,化学能转化为电能。

1. 正极反应:在正极表面,氧气(O2)与水(H2O)和电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)发生反应,生成铅二氧化物(PbO2)和硫酸(H2SO4):PbO2 + SO4^2- + 4H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O + O22. 负极反应:在负极表面,硫酸铅(PbSO4)与电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)发生反应,生成纯铅(Pb)和硫酸(H2SO4):PbSO4 + 2e- → Pb + SO4^2-3. 放电过程中,正极消耗氧气,负极生成纯铅,同时电解液中的硫酸根离子浓度增加。

铅酸蓄电池的工作原理

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铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池是一种常见的化学电池,广泛应用于汽车、UPS电源以及太阳能储能系统等领域。

它的工作原理是基于化学反应和电化学原理。

1. 构造和组成铅酸蓄电池由正极、负极、电解液和隔膜组成。

正极由铅二氧化物(PbO2)制成,负极由纯铅(Pb)制成。

电解液是硫酸溶液,隔膜用于隔离正负极。

2. 充电过程当铅酸蓄电池进行充电时,外部电源会提供直流电,使正负极之间形成电势差。

正极上的PbO2会被还原为Pb,负极上的Pb会被氧化为PbO2。

同时,电解液中的硫酸会分解成氢离子(H+)和硫酸根离子(SO4-2)。

氢离子会与负极上的Pb反应生成水,硫酸根离子则会与正极上的PbO2反应生成硫酸。

3. 放电过程当铅酸蓄电池进行放电时,正负极之间的电势差会驱动电子流动,从而产生电流。

正极上的PbO2会与负极上的Pb反应生成PbSO4,同时电解液中的硫酸会被还原成水。

这个过程释放出的电能可以用于驱动电动机、照明等各种电力设备。

4. 反应方程式充电反应方程式:正极:PbO2 + SO4-2 + 4H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O负极:Pb + SO4-2 → PbSO4 + 2e-放电反应方程式:正极:PbO2 + 4H+ + SO4-2 + 2e- → PbSO4 + 2H2O负极:Pb + SO4-2 → PbSO4 + 2e-5. 充放电过程中的化学反应在充电过程中,正极上的PbO2会被还原为PbSO4,负极上的Pb会被氧化为PbSO4。

同时,电解液中的硫酸会被分解成氢离子和硫酸根离子。

在放电过程中,正极上的PbO2会与负极上的PbSO4反应生成PbSO4,同时电解液中的硫酸根离子会被还原成水。

6. 电化学原理铅酸蓄电池的工作原理基于电化学反应。

在充电过程中,外部电源提供的电能使正负极之间的化学反应逆转,将电能转化为化学能。

而在放电过程中,化学能被释放出来,转化为电能供应给外部电路。

7. 电池容量和循环寿命铅酸蓄电池的容量是指电池能够存储和释放的电荷量,通常以安时(Ah)为单位。

铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池是一种常见的化学电源,广泛应用于汽车、UPS系统、太阳能电池组等领域。

它的工作原理基于电化学反应和电解质的离子传导。

1. 电化学反应铅酸蓄电池通过电化学反应将化学能转化为电能。

它由两种主要的电极反应组成:在正极(正极板)上,二氧化铅(PbO2)与硫酸(H2SO4)反应生成铅酸(PbSO4)、水(H2O)和氧气(O2);在负极(负极板)上,铅(Pb)与硫酸反应生成铅酸和水。

这些反应的化学方程式如下:正极反应:PbO2 + H2SO4 + 2H+ + 2e- -> PbSO4 + 2H2O + 2e- + O2负极反应:Pb + H2SO4 -> PbSO4 + 2H+ + 2e-2. 电解质和离子传导铅酸蓄电池中的电解质是硫酸(H2SO4),它在电解液中以离子形式存在。

硫酸分解为氢离子(H+)和硫酸根离子(SO4^2-),并在电池中传导。

正极反应中生成的氢离子会向负极迁移,而硫酸根离子则会向正极迁移。

这种离子传导的过程是通过电池中的电解液实现的。

3. 电池结构铅酸蓄电池通常由多个电池单元组成,每一个单元由一个正极板和一个负极板之间的隔板隔开。

正极板是由铅酸和二氧化铅组成的,负极板则是由纯铅制成的。

正极板和负极板之间的隔板通常是由微孔橡胶或者玻璃纤维制成的,它们起到隔离正负极的作用,同时也允许离子传导。

4. 充放电过程在充电过程中,外部电源提供电流,将电池中的铅酸还原为二氧化铅和铅。

这个过程是反向的,即正极板上的二氧化铅被还原为铅酸,负极板上的铅酸被还原为铅。

充电过程中,电池内部的化学反应是可逆的。

在放电过程中,电池通过外部电路释放储存的电能。

这个过程是正向的,即正极板上的铅酸被氧化为二氧化铅,负极板上的铅被氧化为铅酸。

放电过程中,电池内部的化学反应是不可逆的。

5. 蓄电池的容量和循环寿命铅酸蓄电池的容量取决于正负极板的表面积、电解液的浓度和电池的设计。

容量越大,电池可以储存的电能就越多。

铅酸蓄电池的原理及性能

铅酸蓄电池的原理及性能

铅酸蓄电池的原理与性能一、铅酸蓄电池的工作原理蓄电池是一种化学电源,它的构造可以是各式各样的,可是从原理上讲所有的电池都是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的,其中正负两极的活性物质和电解质起电化反响,对电池产生电流起着主要作用,如图4-1所示。

在电池部,正极和负极通过电解质构成电池的电路,在电池外部接通两极的导线和负荷构成电池的外电路。

在电极和电解液的接触面有电极电位产生,不同的两极活性物质产生不同的电极电位,有着较高电位的电极叫做正极,有着较低电位的电极叫做负极,这样在正负极之间产生了电位差,当外电路接通时,就有电流从正极经过外电路流向负极,再由负极经过电路流向正极,电池向外电路输送电流的过程,叫做电池的放电。

在放电过程中,两极活性物质逐渐消耗,负极活性物质1.电解质2.负极3.容量4.正极5.隔离物6.导线7.负荷图4-1 电池构造示意图放出电子而被氧化,正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被复原,这样负极电位逐渐升高,正极电位逐渐降低,两极间的电位差也就逐渐降低,而且由于电化反响形成新的化合物增加了电池的阻,使电池输出电流逐渐减少,直至不能满足使用要求时,或在外电路两电极之间端电压低于一定限度时,电池放电即告终。

电池放电以后,用外来直流电源以适当的反向电流通入,可以使已形成的新化合物复原成为原来的活性物质,而电池又能放电,这种用反向电流使活性物质复原的过程叫做充电。

蓄电池可以反复屡次充电、放电,循环使用,使用寿命长,本钱较低,能输出较大的能量,放电时电压下降很慢。

1.电动势的产生铅蓄电池的正极是二氧化铅(PbO2),负极是绒状铅(Pb),它们是两种不同的活性物质,故和稀硫酸(H2SO4)起化学作用的结果也不同。

在未接通负载时,由于化学作用使正极板上缺少电子,负极板上却多余电子,如图4-2所图4-2 铅蓄电池电势产生过程示,两极间就产生了一定的电位差。

2.放电过程的化学反响当外电路接上负载(比方灯泡)后,铅蓄电池在正、负极板间电位差(电动势)的作用下,电流Ⅰ从正极流出,经负载流向负极,也就是说,负极上的电子经负载进入正极,如图4-3。

铅酸电池工作原理

铅酸电池工作原理

铅酸蓄电池的工作原理:1、 铅酸蓄电池电动势的产生:● 铅酸蓄电池充电后,正极板是二氧化铅(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质—氢氧化铅(Pb(OH)4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb)留在正极板上,故正极板上缺少电子。

.● 铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子(Pb+2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多余 的两个电子(2e)。

● 可见,在未接通外电路时(电池 开路),由于化学作用,正极板 上缺少电子,负极板上多余电子, 两极板见就产生了 一定的电位差,这就是电池的电动势。

2、 铅酸蓄电池放电过程的电化反应● 铅酸蓄电池放电时,在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I 。

同时在电池内部进行化学反应。

● 负极板上每个铅原子放出两个电子后,生成的铅离子(Pb+2)与电解液中的硫酸根离子(SO4ֿ²)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。

● 正极板的铅离子(Pb+4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb+2)与电解液中的硫酸根离子(SO4ֿ²)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。

正极板水解出的氧离子(O ֿ²)与电解液中的氢离子(H+)反应,生成稳定物质水.● 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。

● 放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。

● 化学反应式为:正极活性物质 电解液 负极活性物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4氧化铅 稀硫酸 铅 硫酸铅 水 硫酸铅3、 铅酸蓄电池充电过程的电化反应● 充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。

铅酸电池衰减曲线

铅酸电池衰减曲线

铅酸电池衰减曲线铅酸电池是一种常见的蓄电池类型,广泛用于汽车、UPS系统(不间断电源系统)等应用中。

随着使用时间的增加,铅酸电池会经历衰减过程,其性能逐渐下降。

衰减曲线用于描述铅酸电池在使用过程中的性能衰减趋势。

以下是关于铅酸电池衰减曲线的一般性讨论。

1. 铅酸电池的基本原理铅酸电池是一种蓄电池,基于铅和氧化物之间的化学反应。

在充电过程中,铅酸电池将电能转化为化学能,将铅负极上的铅转化为氧化物,同时将正极上的氧化物还原为铅。

在放电过程中,这些反应逆转,产生电能。

2. 铅酸电池的衰减过程随着铅酸电池的使用,其性能会逐渐衰减。

主要的衰减因素包括:2.1 自放电即使电池处于不使用状态,也存在一定的自放电率,导致电池电量的损失。

2.2 极板腐蚀电池中的电解液和反应产物可能导致极板腐蚀,进而影响电池的性能。

2.3 活性物质丧失随着循环次数的增加,电池中的活性物质可能丧失,减少电池的有效容量。

2.4 温度效应温度变化会影响电池的性能,高温可能导致电池内部反应加速,从而加速衰减。

3. 衰减曲线衰减曲线是描述电池性能随时间衰减的图表。

曲线通常表现为电池的容量、内阻、充电效率等关键参数随时间的变化。

3.1 容量衰减曲线容量衰减曲线显示了电池可用容量随充放电循环次数的变化。

初始阶段,容量可能较为稳定,但随着使用,容量逐渐减小。

3.2 内阻增加曲线内阻增加曲线反映了电池内阻随循环次数增加而增加的趋势。

内阻的增加会导致电池放电效率的下降。

3.3 充电效率曲线充电效率曲线表示了电池在充电过程中能量损失的变化。

随着循环次数的增加,充电效率可能逐渐降低。

4. 延长电池寿命的方法虽然铅酸电池会随着时间衰减,但一些方法可以延长其寿命:4.1 适当的充电和放电避免深度充放电,适当的充电和放电可以减缓电池的衰减速度。

4.2 温度控制尽量避免电池在极端高温或低温环境下使用,以减少电池的性能损失。

4.3 定期维护对于长期不使用的电池,定期进行充电以防止自放电。

铅酸蓄电池工作原理

铅酸蓄电池工作原理

铅酸蓄电池工作原理引言概述:铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型,广泛应用于汽车、UPS电源等领域。

了解铅酸蓄电池的工作原理对于正确使用和维护蓄电池至关重要。

本文将详细介绍铅酸蓄电池的工作原理及其相关知识。

一、电化学反应1.1 电解液铅酸蓄电池的电解液由硫酸溶液组成,通常浓度为1.28g/cm³。

这种电解液能够提供离子,参预电化学反应。

1.2 电极铅酸蓄电池的正极由二氧化铅(PbO2)构成,负极由纯铅(Pb)构成。

正极和负极之间通过电解液相互连接,形成电池的电路。

1.3 电化学反应在放电状态下,正极上的二氧化铅(PbO2)与电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)发生反应,生成铅酸(PbSO4)和水(H2O)。

同时,负极上的纯铅(Pb)与电解液中的硫酸根离子(SO4^2-)反应,生成铅酸(PbSO4)和水(H2O)。

这些反应释放出电子,形成电流。

二、充电与放电2.1 充电在充电状态下,外部电源的正极连接到铅酸蓄电池的正极,负极连接到负极。

外部电源提供的电流使得电解液中的铅酸(PbSO4)和水(H2O)发生反应,重新生成二氧化铅(PbO2)和纯铅(Pb)。

这个过程称为充电。

2.2 放电在放电状态下,铅酸蓄电池的正极和负极之间形成闭合回路。

电解液中的铅酸(PbSO4)和水(H2O)与正极和负极反应,生成二氧化铅(PbO2)和纯铅(Pb),同时释放出电子。

这个过程称为放电。

2.3 充放电过程的周期性铅酸蓄电池的充放电过程是一个周期性的过程。

在充电过程中,电解液中的铅酸逐渐转化为二氧化铅;而在放电过程中,二氧化铅逐渐转化为铅酸。

这个周期性的充放电过程使得铅酸蓄电池能够长期地提供稳定的电能。

三、容量和电压3.1 容量铅酸蓄电池的容量是指在特定条件下,电池能够释放的电能量。

通常以安时(Ah)为单位进行计量。

容量越大,电池能够提供的电能越多。

3.2 电压铅酸蓄电池的电压取决于正极和负极之间的电化学反应。

在充电状态下,电池的电压较高,通常为2.2V至2.4V。

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铅酸蓄电池的原理与性能一、铅酸蓄电池的工作原理蓄电池是一种化学电源,它的构造可以是各式各样的,可是从原理上讲所有的电池都是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的,其中正负两极的活性物质和电解质起电化反应,对电池产生电流起着主要作用,如图4-1所示。

在电池内部,正极和负极通过电解质构成电池的内电路,在电池外部接通两极的导线和负荷构成电池的外电路。

在电极和电解液的接触面有电极电位产生,不同的两极活性物质产生不同的电极电位,有着较高电位的电极叫做正极,有着较低电位的电极叫做负极,这样在正负极之间产生了电位差,当外电路接通时,就有电流从正极经过外电路流向负极,再由负极经过内电路流向正极,电池向外电路输送电流的过程,叫做电池的放电。

在放电过程中,两极活性物质逐渐消耗,负极活性物质1.电解质2.负极3.容量4.正极5.隔离物6.导线7.负荷图4-1 电池构造示意图放出电子而被氧化,正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被还原,这样负极电位逐渐升高,正极电位逐渐降低,两极间的电位差也就逐渐降低,而且由于电化反应形成新的化合物增加了电池的内阻,使电池输出电流逐渐减少,直至不能满足使用要求时,或在外电路两电极之间端电压低于一定限度时,电池放电即告终。

电池放电以后,用外来直流电源以适当的反向电流通入,可以使已形成的新化合物还原成为原来的活性物质,而电池又能放电,这种用反向电流使活性物质还原的过程叫做充电。

蓄电池可以反复多次充电、放电,循环使用,使用寿命长,成本较低,能输出较大的能量,放电时电压下降很慢。

1.电动势的产生铅蓄电池的正极是二氧化铅(PbO2),负极是绒状铅(Pb),它们是两种不同的活性物质,故和稀硫酸(H2SO4)起化学作用的结果也不同。

在未接通负载时,由于化学作用使正极板上缺少电子,负极板上却多余电子,如图4-2所图4-2 铅蓄电池电势产生过程示,两极间就产生了一定的电位差。

2.放电过程的化学反应当外电路接上负载(比如灯泡)后,铅蓄电池在正、负极板间电位差(电动势)的作用下,电流Ⅰ从正极流出,经负载流向负极,也就是说,负极上的电子经负载进入正极,如图4-3。

同时在蓄电池内部产生化学反应:在负极板上,每个铅原子(Pb)放出二个电子,而成铅正离子(Pb ++),因此负极板上出现若干多余的电子,这些电子在电位差的作用下,不断地经外电路进入正极板。

而在电解液内部,因硫酸分子的电离便有氢正离子(H +)和硫酸根负离子(SO 4)-存在。

图4-3 铅蓄电池放电时的化学反应这时因电荷(离子)的静电作用,氢正离子(H +)移向正极板,硫酸根负离子(SO 4--) 移向负极板,于是形成电池内部的离子电流。

当硫酸根负离子(SO 4--)与负极板上的铅正离子(Pb ++)相遇时,便生成硫酸铅(PbSO 4)分子附在负极板上。

在正极板上, 由于电子自外电路进入, (PbO 2)与水作用离解出来的四价的铅正离子(P ++++)在取得二个电子后化合变成二价铅的正离子(Pb ++),再和正极板附近的硫酸根负离子(SO 4--)结合在一起,生成硫酸铅分子(PbSO 4)附在正极板上。

与此同时,移向正极板的氢正离子(H +)便和氧负离子(O --)结合,生成水分子(H 2O)。

于是,放电时总的化学反应为:PbO 2+2H 2SO 4+Pb −−→−放电PbSO 4+2H 2O +PbSO 4 (4-1) (正极)(硫酸)(负极) (正极) (水) (负极)从放电反应式看出,随着蓄电池放电,硫酸逐渐消耗,电解液的比重逐渐下降。

因此,在实际工作中我们可以根据电解液比重变化,判断铅蓄电池的放电程度。

3.充电过程的化学反应充电是放电过程的逆过程,如图4-4所示。

图4-4 铅蓄电池在充电时的化学反应充电时,应在蓄电池上外接充电电源(整流器),使正、负极板在放电时消耗了的活性物质还原,并把外加的电能转变为化学能储存起来。

在充电电源作用下,外电路的电流I 自蓄电池的正极板流入,经电解液和负极板流出。

于是,电源从正极板中不断取得电子输送给负极板,促使正、负极板上的硫酸铅(PbSO 4)不断进入电解液而被游离,因此在电池内部产生如下的化学反应:在负极板上,因获得了电子,所以二价的铅离子(Pb ++)被中和为铅(Pb),并以固体状态附在负极板上。

在正极板上失去的电子,则由电解液中位于极板附近处于游离状态的二价铅离子(Pb ++)不断放出二个电子来补充。

当它变成四价铅离子(Pb ++++)以后,再和水中的氢氧根离子(10H)结合,生成过渡状态的而且可离解的物质(Pb(OH)4)和游离状态的氢离子(H +)。

(Pb(OH)4)又继续被分解为二氧化铅(PbO 2)和水。

在电流作用下向负极板移动,同时向正极板移动,两种离子因静电引力而结合成硫酸。

于是,充电时总的化学反应式为:PbSO 4+2H 2O +PbSO 4−−→−充电PbO 2+2H 2SO 4+Pb (4-2) (正极) (水) (负极) (正极) (硫酸) (负极)从充电反应式看出,当蓄电池充电后,两极上原来被消耗的活性物质复原了,同时电解液中的硫酸成分增加,水分减少,电解液的比重升高,因此,在实际工作中可根据电解液比重变化,来判断铅蓄电池的充电的程度。

二、铅酸蓄电池容量蓄电池的容量不是恒定的常数,它与极板活性物质的多少、充电程度、放电电流的大小、放电时间长短、电液比重和温度高低等有关。

使用中放电率和电液温度影响较大。

1、电池容量与极板尺寸及有效物质的关系:极板愈薄,活性物质利用率愈高,电池容量就大;极板面积愈大,有效物质充分利用,容量则大;有效物质颗粒间存在微孔,使电解液接触有效物质的真实面积增大数百甚至几千倍。

由于正极板上的有效物质利用率约为45%,低于负极板上有效物质利用率50%的数值,故电池容量以正极板容量为标称单位。

正极板厚,浓差极化影响大,电解液向深处扩散困难,有效物质利用率变低。

有效物质的利用率即是被利用的有效物质数量与有效物质总量之比。

2.使用因素对容量的影响:(1) 放电率影响:一般以10小时放电率的容量作为蓄电池的正常额定容量。

放电率低于正常放电率时,可得较大的容量;反之,容量则变小。

铅酸蓄电池因放电率引起的放电一变化见下面表4-1。

下面以深圳华达的一组阀控型铅酸某电池组的性能数据作为例子,来了解放电率对蓄电池放电容量的影响。

(2) 电解液温度的影响:蓄电池若在低温下工作,电解液扩散能力变差,粘度增大,电池内阻增加,容量降低。

实践证明,温度低于一定值时,负极容量比正极容量降低得更快,尤其是大电流放电时更为明显。

以25°C 时的电解液为标准,当电解液的温度在10°C ~35°C 范围内。

每升高1°C 时,电池容量将增大0.8%;温度每降低1°C 时,容量平均降低约0.7%。

目前设计资料上,一般都取容量温度系数为0.008。

当把电解液温度为t °C 时的电池容量Ct ,换算成25°C 时的标称容量C 25时,可按下式进行: )25t (008.01C C t25οο-+=(4-5) (3) 终止电压的影响:电池的容量与端电压降低的快慢有密切关系。

放电过程中,若能做到浓度极化小,端电压降低很慢,电池容量会相应提高。

终止电压是按实际需要确定的:小电流放电时,终止电压高些;大电流放电,终止电压低些。

因为小电流放电极化作用小,容易形成硫酸铅结晶,充电时不易恢复成原来有效物质,故而终止电压规定高些。

大电流放电时,扩散速度跟不上,端电压降低很快,容量发挥不出来,因此终止电压定得低些。

程控交换机供电系统,为保证设备在一定电压范围工作,采用较高终止电压,有的国家定为1.86V 。

(4) 电液浓度的影响:容量随硫酸电液浓度的变化而变化。

极板细孔中的电液浓度,决定电极电位的变化,影响电液扩散速度和电池内阻。

所以电池容量随电液浓度的增大而提高,且近似成直线关系。

但也不可浓度过大,因浓度高粘度增加,反而影响电液扩散,降低输出容量。

三、铅酸蓄电池的自放电1.自放电的产生电池的自放电是指电池在存储期间容量降低的现象。

电池开路时由于自放电使电池容量损失。

自放电通常主要在负极,因为负极活性物质为较活泼的海绵状铅电极,在电解液中其电势比氢负,可发生置换反应。

若在电极中存在着析氢过电位低的金属杂质,这些杂质和负极活性物质能给成腐蚀微电池,结果负极金属自溶解,并伴有氢气析出,从而容量减少。

在电解液中杂质起着同样的有害作用。

一般正极的自放电不大。

正极为强氧化剂,若在电解液中或隔膜上存在易于被氧化的杂质,也会引起正极活性物质的还原,从而减少容量。

蓄电池在未接通负载的情况下,内部存在着微电池的作用,它要消耗活性物质,导致使用的困难。

铅蓄电池两极版上的活性物质,在电解液中都会有一定程度的自溶性,反应式如下:Pb+SO42- = PbSO4+2ePbO2+4H++SO42-+2e = PbSO4+2H2O在外界因素的影响下自溶速度会加快,结果使Pb和PbO2无益消耗。

自放电的深度和电解液中的杂质的性质和数量密切有关,如铁的影响、锑的影响、隔板的影响。

阀控式密封铅蓄电池由于是荷电出厂,在储存期,正极板和负极板上活性物质小孔内都已吸满了电介液,可产生多重附加电极反应,如在负极上存在下列自放电反应,正极板在储存期间也产生放电,存在多重反应。

2.影响自放电速率大小的因素自放电性能不好的电池,有的只能储存2~3个月,而电池容量就没有了,这对于电池容量恢复性能是不利的,另一方面也增加了电池浮充工作的困难。

阀控铅酸电池之所以能做到密封不漏液,储存性能好,其主要因素为板栅材料。

各种材料的板栅性能,以自放电性能来比较:以铅钙板栅最小,纯铅板栅次之,低锑板栅最大。

3.杂质对自放电的影响电池活性物质添加剂、隔板、硫酸电解液中的有害杂质含量偏高,是使电池自放电高的重要原因。

杂质MnO4和Mn2+的物质都溶解于电解液,杂质CI-也很容易进入电解液,它们也对铅酸电池正极或负极的自放电有影响。

有些溶于电解液的杂质只对正极或者只对负极自放电有影响。

例如,危及负极的杂质有铂、铜、铋、锑、砷等。

它们除消耗部分活性物质外,还对析氢有加速作用。

又例如,酒精及易氧化的有机物质它们在正极板上发生自放电,除耗损活性物质外,还析出CO2等气体。

4.温度对自放电速度的影响阀控式密封铅酸电池在25~45°C环境温度下自放电速度是很小的,每天自放电量平均为0.1%左右,温度愈低,自放电速度越小,所以低温条件有利于电池储存。

5.电解液浓度对自放电影响由试验资料报道,储存在10°下的试验用阀控铅酸蓄电池(板栅材料为Pb-Ca-Sn),自放电速度随电解液密度增加而增加,且正极板受电解液密度影响最大。

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