铅酸蓄电池结构详解
铅酸蓄电池内部结构

铅酸蓄电池内部结构铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池,广泛应用于各种场合,如汽车、UPS电源等。
它是由固体铅板、负极活性物质、单元隔板、酸液和外壳组成的。
其中,铅板和负极活性物质是电极,酸液是电解液,单元隔板是防止正负极间短路和腐蚀的隔离器,外壳则是容器,起到支撑和密封的作用。
下面将详细介绍铅酸蓄电池内部结构的每个部分。
1.正极板(阳极板)正极板通常由纯铅、铅合金或钢材质制成。
它的作用是提供电子,成为电池内的正极。
为了增加表面积,正极板上会有许多细小的凹凸,这样可以使电极与电解液之间的接触面积变得更大,从而提高电池的能量密度和容量。
2.负极活性物质(阴极板)负极活性物质是电池内的负极,通常由铅-锑合金和钙-铅合金制成。
负极活性物质的特点是具有出色的可充电性和气化抑制能力,从而保证电池的寿命和稳定性。
3.单元隔板单元隔板通常采用橡胶、塑料或玻璃纤维材料制成。
它们位于正负极板之间,起到分隔阳、阴极的作用,同时也可以防止阳、阴极之间的短路和化学反应。
单元隔板还可以防止电解液在电池充放电中的混合,从而保证电池的性能和寿命。
4.酸液铅酸蓄电池的电解液通常由硫酸和水组成。
电池充放电时,硫酸会分解产生氢气和氧气,同时生成铅和硫酸铅,从而实现电能的转换和储存。
酸液的浓度和密度会影响电池的性能和寿命。
通常情况下,酸液的浓度越高,电池的性能越好,但浓度过高会导致电池内部的气体生成过多,从而产生膨胀和爆炸的危险。
5.外壳铅酸蓄电池的外壳通常由塑料或金属材料制成。
它的作用是支撑电池内部组件,同时防止电池内液体的泄漏和外界气体、尘土等物质的进入。
外壳上还有电池正负极的接线,方便电池的充放电和连接外部电路。
6.其他组件铅酸蓄电池内部还有其他一些组件,如填充板、电解液容器、蒸发盖、安全阀等。
这些组件的作用是进一步增加电池的稳定性和寿命,防止电池内部的化学反应和过热等危险。
总之,铅酸蓄电池是一种比较简单而实用的蓄电池。
它内部的各个组件相互协作,完成电能的储存、转换和释放,确保电池的稳定性和使用寿命。
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。
铅酸电池的构造及工作原理

铅酸电池的构造及工作原理
一、铅酸电池概述
铅酸电池是一种常见的可充电电池,主要由正极板、负极板、电解液和隔膜等部分组成。
其正极板通常由铅和二氧化铅组成,负极板由海绵状铅制成,电解液则是硫酸溶液。
铅酸电池的工作原理基于电化学反应,通过铅和硫酸的反应产生电流。
二、铅酸电池的构造
1. 正极板:正极板是铅酸电池中的阳极,由铅和二氧化铅组成。
正极板上的二氧化铅是电池中的活性物质,能够吸收并释放电子,产生电流。
2. 负极板:负极板是铅酸电池中的阴极,由海绵状铅制成。
在充电过程中,负极板上的铅转化为硫酸铅,释放出电子。
3. 电解液:电解液是硫酸溶液,作为离子传输的媒介,使电子和离子能够在电池内部流动。
4. 隔膜:隔膜的作用是隔离正极板和负极板,防止短路。
同时,它允许离子通过,但阻止电子的传输。
三、铅酸电池的工作原理
铅酸电池的工作原理可以分为充电和放电两个过程。
1. 充电过程:在充电过程中,正极板上的二氧化铅被还原成铅离子,进入电解液。
同时,负极板上的海绵状铅被氧化成为硫酸铅,电子从负极板经过外电路流向正极板。
这个过程需要外部电源提供能量。
2. 放电过程:在放电过程中,正极板上的铅离子和硫酸根离子反应生成二氧化铅,同时释放出电子。
电子经过外电路流向负极板,负极板上的硫酸铅被还原成海绵状铅。
这个过程释放出能量,可以供给外部设备使用。
总的来说,铅酸电池的工作原理是通过电化学反应将化学能转化为电能。
这种反应是可逆的,因此铅酸电池可以进行充电和放电。
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。
铅酸电池的结构,工作原理,分类及用途详解,史上最全硬干货!

铅酸电池的结构,⼯作原理,分类及⽤途详解,史上最全硬⼲货!铅酸电池(VRLA),是⼀种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。
铅酸电池荷电状态下,正极主要成分为⼆氧化铅,负极主要成分为铅;放电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。
⼀个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应⽤中,经常⽤6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等。
铅酸蓄电池的结构和基本⼯作原理(1)铅酸蓄电池的结构由正极、负极、电解质、隔离物和电池槽组成。
反应⽅程式(2)电池的额定容量C10为在10⼩时放电率的放电电流下,电池能够放出的电量。
单位为(AH)。
电池的充电电流不⼤于(15-20%)C10。
(25℃)(3)电池的充电电压⼀般为:浮充电压(2.23-2.25)V/只均充电压(2.33-2.35)V/只,具体要求以说明书规定为准。
蓄电池的⼯作⽅式1)充放电⼯作⽅式2)半浮充⼯作⽅式3)全浮充⼯作⽅式。
常⽤全浮充⼯作⽅式。
全浮充⼯作⽅式是将电池组和整流器并联⼯作,正常时由整流器提供直流电给设备⼯作,电池组起平滑滤波作⽤;整流器没有输出时由电池提供直流电给设备⼯作。
铅酸电池的充电⽅法:低压限流充电、浮充充电、均衡充电、在线充电。
常⽤低压限流充电、浮充充电、均衡充电。
①低压限流充电:电池深度放电后,由于充电初始电流⼤于20%IC10,所以刚开始采⽤恒流充电;待电池端电压逐渐上升到稳压限流点电压时,整流器进⼊稳压⼯作,充电电流逐渐减⼩直到终了。
②浮充充电:电池组和整流器并联⼯作,整流器对电池补充充电,以补⾜电池⾃放电的损失。
③均衡充电:在浮充⼯作中,为了补⾜某些电池容量的不⾜(表现为端压不⼀致);或在电池充电后期将电池端电压适当提⾼,增加电池充电电流以补⾜电池容量。
均衡充电应在15⼩时内结束。
影响电池寿命的原因:1)浮充电压。
2)环境温度。
3)深度放电次数。
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。
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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。
由于铅酸蓄电池阻小,电压稳定,在短时间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,在汽车拖拉机上与发电机并联,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(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,它由纯净的硫酸与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:123451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,与水反应生成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++再与电解液中的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+与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、负极板发生的反应与放电过程相反,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-与电解液中的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、阻、充放电特性和容量等。
1.静止电动势和阻在静止状态下(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围,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。
蓄电池的阻包括极板、隔板、电解液、铅质联条等的阻。
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.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与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。
因为氢离子在极板与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不再增加。