实验一简易铅酸蓄电池的制备讲解材料

❖ 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电场的
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Fra Baidu bibliotek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。
❖ 化学反应方程式：
❖ 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
❖ 使用前：必须将排气栓上的盲孔用铁丝刺穿，以保证气体溢 出通畅。
四、铅酸蓄电池生产工艺流程
❖ 1.板栅铸造 ❖ 铅酸蓄电池用板栅合金为铅锑（包括多元低锑）和
铅钙两大系列，板栅的制造有铸造和拉网两种方式， 铸造方法中又分为重力浇铸和压力铸造。目前板栅 的制造方法，多以传统的浇铸为主。 ❖ 其中，正极是低锑合金，负极是铅钙合金的混合式 发展很快，因为铅钙合金自放电低，低锑合金深放 电寿命好，混合式合金板栅兼有两者的优点。
实验一 简易铅酸 蓄电池的制备
一、目的 1、掌握铅酸蓄电池的工
作原理和基本构造。 2、了解铅酸蓄电池制备
过程。
二、基本原理
❖ 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（Pb4+）留在正极板上，故正极板上缺少电子。
方法使正极板上的活性物质发生阳极氧化，生成
PbO2，同时，在负极板上发生阴极还原，生成海绵 状铅。这种用直流电电解的方法形成的铅酸蓄电池
活性物质的过程，叫极板的化成。化成方式有槽式
化成和电池化成。
❖ 4．铅酸蓄电池的组装
❖ 把化成好的极板、隔板、电池槽和其他零部 件按电池结构要求装成电池。首先把相同的 极板并联焊接成极群组，再焊接在汇流排上， 把不同极性的极板对插，在正负极板之间放 入隔板，然后装入电池槽内，加盖密封。最 后检查极性和气密性，包装出厂。
（ Pb2+ ）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附着在负极板上。
❖ 电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H+）和硫酸根
离子（SO42-），负极不断产生硫酸根离子（SO42-），在电 场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，
形成电流。
❖
充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电
解反应。
❖ 化学反应式为：
❖ 正极物质 电解液 负极物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物
❖ PbSO4 + 2H2O + PbSO4 → PbO2 + 2H2SO4 + Pb
❖ 硫酸铅
水
硫酸铅
氧化铅
硫酸
铅
❖ 4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化
❖ 铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少， 水逐渐增多，溶液比重下降。
❖
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（Pb2+），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 极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动 势。
价铅离子（ Pb2+ ）和硫酸根负离子（SO42-），由于外电源 不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子
（ Pb2+ ）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子
（ Pb4+ ），并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧
化铅（PbO2）。
❖ 在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二
价铅离子（Pb2+）和硫酸根负离子（SO42-），由于负极不 断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子
❖ 2．生极板的制造
❖ 在化成之前的极板称为生极板。生极板 是由水、硫酸、铅粉以及添加剂混合制成铅 膏，填涂在板栅上，又经津酸、固化和干燥 而成。正负极板分别在两条生产线上进行， 严防负极活性物质混入正极活性物质中，缩 短使用寿命。
❖ 3．极板的化成
❖
在稀硫酸电解液中，把正极板与直流电源的正
极相接，负极板与直流电源的负极相接，用电化学
❖ 3.电解液
❖ 电解液是蓄电池的重要组成部分，它的作用是传导电流和参 加电化学反应。
❖ 电解液是由浓硫酸和净化水（去离子水）配制而成的，电解 液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。
❖ 4.电池壳、盖
❖ 电池壳、盖是装正、负极板和电解液的容器，一般由塑料和 橡胶材料制成。
❖ 5.排气栓
❖ 一般由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入， 防止极板氧化。同时可以将充电时电池内产生的气体排出电 池，避免电池产生危险。
五、思考和讨论
❖ 1、试叙述铅酸蓄电池对环境的污染。 ❖ 2、铅酸蓄电池正负极板间为何加隔板？ ❖ 3、试述如何改进铅酸蓄电池的性能和生产工
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❖ PbO2 + 2H2SO4 + Pb
❖ 氧化铅
稀硫酸
铅
→ PbSO4 + 2H2O + PbSO4
硫酸铅
水
硫酸铅
❖ 3、铅酸蓄电池充电过程的电化学反应
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外接一直流电源进行充电，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。
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在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二
❖ 2．隔板 ❖ 电池用隔板是有微孔橡胶、颜料玻璃纤维等材料制
成的，它的主要作用是： ❖ (1)防止正负极板短路。 ❖ (2)使电解液中正负离子顺利通过。 ❖ (3)阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因
震动而损伤。
❖ 因此要求隔板要有孔率高，孔径小，耐酸，不分泌 有害杂质，有一定强度，在电解液中电阻小，具有 化学稳定性的特点。
❖ 铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多， 水逐渐减少，溶液比重上升。
❖ 实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判 断铅酸蓄电池的充电程度。
三、基本构造
❖ 1.正负极板 ❖ 铅酸蓄电池的极板，依构造和活性物质化成方法，可分
为四类：涂膏式极板、管式极板，化成式极板，半化成式极 板。 ❖ 涂膏式极板（涂浆式极板）由板栅和活性物质构成的。 ❖ 板栅的作用为支撑活性物质和传导电流、使电流分布均匀。 ❖ 板栅的材料一般采用铅锑合金，免维护电池采用铅钙合金。 ❖ 正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要成分 为绒状铅。