铅酸蓄电池的结构与维护 ppt课件

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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)
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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)
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(3)电解液
电解液是蓄电池的重要组成部份,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;
比重一般在1.24~1.30g/ cm3之间。 例如:汽车用铅酸蓄电池采用电解液密度为 1.280±0.005g/cm³(25℃)稀硫酸。
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。
汉语拼音字母含义汉语拼音字母含义表示电池用途的字母qq启动用表示电池特征的字母aa干荷电式gg固定用ff防酸式dd电池车fm阀控式nn内燃机车ww无需维护tt铁路客车jj胶体电液mm摩托车用dd带液式ks矿灯酸性jj激活式jc舰船用qq气密式bb航标灯hh湿荷式tk坦克bb半密闭式ss闪光灯yy液密式例
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二、铅酸蓄电池的工作原理
电池表达式:
() Pb H2SO4 PbO2 ()
电池的化学反应:
Pb + PbO2 +2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
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放电时正极1mol的二氧化铅,负极1mol的海绵 状纯铅,同时有2mol的硫酸参与反应。
放电时,正极二氧化铅(Pbo2)变成硫酸铅 (PbSO4),负极由海绵状纯铅(Pb) 变成硫酸铅 (PbSO4)。
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6、基本构造:
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(1)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。 板栅的作用为支承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
隔板有许多微孔,让电解液畅通无阻,使电解液 中正负离子顺利通过。
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。隔板一面平整,一面有沟槽, 沟槽面对着正极板。当正极板上的活性物质PbO2 脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。
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。
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。
2、分类: 工业蓄电池分为两类: 一类为深循环使用的蓄电池。以深循环次数表示其使 用寿命,一般可达1200次以上; 另一类为浮充使用的“备用电源”蓄电池。其使用寿 命可达10~12年,甚至更长。一般地,蓄电池只有80% 容量时就认为寿命终止。
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(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。外壳上有链条和加液孔。
(5)附件
联条:串联各单格电池 , 材料为铅。 加液孔盖:( 注意孔盖上小孔的作用)
蓄电池的每一个单格都有一个加液孔,为加注电解 液和检测电解液密度所用,孔盖上有通气孔,该小孔应 经常保持畅通,一便随时排除蓄电池化学反应放出的氢 气和氧气,防止外壳涨裂或发生事故。
充电时,正极由硫酸铅(PbSO4)转化为二氧化铅 (Pbo2),负极由硫酸铅(PbSO4)转化为海绵状纯 铅(Pb)。
上式中的水被分解:2H2O=2H2 +O2
因此,这种电池有大量的氢与氧析出。
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1、蓄电池的放电过程
充电 状态
溶解 电离
输出 电流
放电后 生成物
PbO2
2H2SO4
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按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有: 固定型防酸式蓄电池(GF):主要用于通讯、发电厂、 计算机系统作为保护、自动控制的备用电源。 牵引型蓄电池(D):主要用于各种蓄电池车、叉车、 铲车等动力电源。 起动型蓄电池(Q):主要用于汽车、拖拉机、柴油 机船舶等起动和照明。 铁路客车用蓄电池(T):主要用于铁路客车照明和 车上电器设备。 内燃机车用蓄电池(N):主要供内燃机车启动和照 明用。
合金。 正极活性物质主要成份为二氧化铅(PbO2), 棕红色;
负极活性物质主要成为绒状(海绵状)纯铅,深灰色。
注意:负极板比正极板多一块。
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极板组
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(2)隔板
隔板是由微孔橡胶、颜料玻璃纤维等材料制成的,在 正、负极板间起绝缘作用,可使电池结构紧凑,它的主要作 用是:
防止正负极板短路。
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2、常用技术术语 充电:蓄电池从其它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:
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三、铅酸蓄电池
常用的蓄电池一般分为三类: 普通铅酸蓄电池:电极板由铅和氧化铅构成,电解液 是稀硫酸。主要优点是电压稳定,价格低廉。缺点是比 能低,使用寿命短,维护频繁。 干式荷电畜电池:特点是负极有较高的储电能力,在 完全干燥状态下能在两年内保存所得的电能,使用时只 需加入电解液,等待20~30分钟就可使用; 阀控密封式铅酸蓄电池:密封结构,盖子上设有单向 排气阀。当蓄电池内部气体量超过一定值时,排气阀自 动打开,排出气体,然后自动关闭,防止空气进入蓄电 池内部。
Pb4++ SO42- +SO42- +2 H2O
2e
Pb2+
2e Pb
Pb2++2e
PbSO4 正极板
2 H2O
电解液
PbSO4 负极板
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蓄电池的放电过程说明
若将蓄电池与外电路的负荷接通,电动势使电路内产生电 流。电子e从负极板经过外电路负荷流向正极板。
正极板处: Pb4++ 2e Pb2+
Pb2++ SO42-
PbSO4(沉附在正极板上)
负极板处: Pb2++ SO42-
PbSO4 (沉附在负极板上)
Pb Pb2+ +2e (Pb继续溶解)
外部电路继续流通,正负极板上的活性物质PbO2 和Pb不 断转化为PbSO4 ,电解液中的硫酸逐渐减少,水增多。
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2、蓄电池的充电过程
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阀控密封式铅酸蓄电池在结构、材料上进 行了重要的改进,如图所示。
正极板材料采用铅钙合金或铅镉合金、低 锑合金,负极板材料采用铅钙合金,隔板采用 超细玻璃纤维,并采用紧凑装配和贫液设计工 艺技术,整个蓄电池的化学反应在密封的塑料 壳内进行,出气孔上加单向的安全阀。
对于这种蓄电池结构,在规定的充电电压 下进行充电时,正极析出的氧可通过隔板通道 传送到负极板表面还原为水。由于阀控密封式 铅酸蓄电池的负极板比正极板多出10%的容量, 氢气析出时电位提高,加上反应区域和反应速 度的不同,正极出现氧气先于负极出现氢气。
放电 状态
溶解 电离 输入 电流
充电后 生成物
PbSO4
充电电源
2 H2O
2e PbSO4
Pb2++ SO42-
SO42- +Pb2+
2e
Pb4+
2e
2 H2O
PbO2 2H2SO4
正极板
电解液
Pb 负极板
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蓄电池的充电过程说明
若将蓄电池直流电源接通,当电源电压高于蓄电池的电动 势时,电源力使电子e从正极板经过外电路流向负极板。
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5、铅酸蓄电池的优缺点: 优点:
1. 原料易得,价格相对低廉; 2. 高倍率放电性能良好; 3. 温度性能良好,可在-40~+60℃的环境下工作; 4. 适合于浮充电使用,使用寿命长,无记忆效应; 5. 废旧电池容易回收,有利于保护环境。
缺点:
1. 比能量低,一般为30~40Wh/kg; 2. 使用寿命不及Cd/Ni电池; 3. 制造过程容易污染环境,必须配备三废处理设备。
正极板处: PbSO4 Pb2+- 2e
Pb2++ SO42Pb4+
Pb4++2SO42-+2H2O
PbO2 +2H2SO4
负极板处: PbSO4 Pb2+ + 2e SO42-+2H+
Pb2++ SO42Pb H2SO4
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三、铅酸蓄电池
1、定义 铅酸蓄电池是是蓄电池的一种,主要特点是采用稀
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正极电解水反应式如下:
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例:6QA-120
表示有6个单体电池(12伏),启动 用电池,装有干式荷电击板,额定容量 为120安时。
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4、铅酸蓄电池的发展历史和趋势
发展历史:涂膏式极板、铅锑板栅合金、管状电极、铅 钙板栅合金、胶体电解液及阀控式铅酸蓄电池
发展趋势: 1. 要求蓄电池是免维护型的,更便于使用; 2. 进一步提高电池的比能量; 3. 进一步提高电池的比功率; 4. 进一步提高电池的循环寿命。
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摩托车蓄电池(M):主要用于各种规格摩托车起动 和照明。
航空用电池(HK):用于飞机启动、照明、通信。 潜艇用电池(JC):用于潜艇水下航行的动力、照
明、电器设备。
坦克用电池(TK):用于坦克的启动、用电设备、 照明。
矿灯用电池(K):供井下矿工安全帽上的矿灯照明。 航标用电池(B):航道夜间航标照明。 其他用途电池:大小容量不一,放电率多样,如摄
整个阀控铅酸蓄电池的反应方程式如下:

2PbSO4 H2O Pb PbO2 2H2SO4
阀控铅酸蓄电池的设计原理是把所需质量的电解
液注入极板和隔板中,没有游离的电解液,通过负极
潮湿来提高吸收氧的能力。为了防止电解液减少而把
蓄电池密封,故阀控铅酸蓄电池又称贫液蓄电池。
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阀控铅酸蓄电池工作原理示意图
铅酸蓄电池的结构 与维护
伦国瑞
2010年11月
学时:6学时
主要内容:
铅酸蓄电池概述 铅酸蓄电池使用维护 供电系统中蓄电池的地位
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第一章 铅酸蓄电池概述
一、蓄电池基念知识
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。
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(7)安全阀
安全阀是阀控蓄电池的关键部件之一,它位于阀 控铅酸蓄电池的顶部,主要作用: 安全作用:即当阀控铅酸蓄电池在使用过程中内部产 生气体且压力达到安全阀设定的开阀压力时,打开安 全阀,防止蓄电池变形、开裂; 密封作用:防止空气进入电池内部而造成不良影响; 保持压力:保持电池内部一定的压力,促进电池内氧 复合,减少失水; 防爆作用:某些安全阀装有防酸、防爆片。
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三、阀控铅酸蓄电池的工作原理
1、化学原理:
阀控铅酸蓄电池的工作原理基本上仍沿袭传统的 铅酸蓄电池,它的正极是二氧化铅,负极是海绵状纯 铅,电解液是稀硫酸,其电极反应如下:
正极:PbO2 2H2O PbO2 HSO4- 3H 2e
极:PbSO4 H 2e Pb HSO4-
像机、闪光灯、应急灯、风力发电电能储存等。
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3、产品型号含义:
根据JB2599-85部颁标准,我国铅酸电池型号分为 三段,其安排和含义如下: 串联的单体电池数—电池的类型和特征—额定容量
当电池数为1时,称为单体电池,第一段可以省略。 电池的类型是根据主要用途划分,代号用汉语拼音
第一个字母,如下表:
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汉语拼音字母
Q
G

D

N

T
池 用
M

KS

JC
字 母
B
TK
S
含义 启动用 固定用 电池车 内燃机车 铁路客车 摩托车用 矿灯酸性 舰船用 航标灯
坦克 闪光灯
汉语拼音字母
A
F

FM

W

J
池 特
D

J

Q
字 母
H
B
Y
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含义 干荷电式
防酸式 阀控式 无需维护 胶体电液 带液式 激活式 气密式 湿荷式 半密闭式 液密式
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