铅酸蓄电池的结构和工作原理

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铅酸电池的主要结构及原理

铅酸电池的主要结构及原理

铅酸电池的主要结构及原理
铅酸电池是一种常见的蓄电池,广泛应用于汽车、UPS电源等领域。

它的主要结构包括正极、负极、电解液和隔膜等部分。

正极是由铅二氧化物制成的,负极是由纯铅制成的。

电解液是硫酸,
它起到导电和反应的作用。

隔膜则是用来隔离正负极的,防止它们直
接接触。

铅酸电池的工作原理是通过化学反应将化学能转化为电能。

在充电时,电流从外部电源流入电池,将铅酸电池中的铅二氧化物还原成铅酸,
同时将纯铅氧化成氧化铅。

在放电时,电池内部的化学反应反转,铅
酸被还原成铅二氧化物,氧化铅被还原成纯铅,同时释放出电能。

铅酸电池的优点是成本低、容量大、使用寿命长。

但它也有一些缺点,比如重量大、体积大、自放电率高等。

此外,铅酸电池的环保性也受
到了一定的质疑。

为了解决这些问题,人们正在研究和开发新型的蓄电池技术,比如锂
离子电池、钠离子电池等。

这些新型电池具有能量密度高、重量轻、
自放电率低等优点,但它们的成本也相对较高,目前还无法完全替代
铅酸电池。

总之,铅酸电池是一种重要的蓄电池,它的主要结构和工作原理都比较简单,但它在许多领域中仍然发挥着重要的作用。

随着科技的不断发展,我们相信未来一定会有更加先进、环保、高效的蓄电池技术出现。

铅酸蓄电池的研究与开发

铅酸蓄电池的研究与开发

铅酸蓄电池的研究与开发随着人类经济社会的发展和技术的进步,电池作为一种便携式电源,已经广泛应用于各个领域。

铅酸蓄电池,作为电池的一种经典类型,早在19世纪就被发明出来。

经过长时间的发展和研究,铅酸蓄电池已经成为目前使用最广泛的蓄电池类型。

本文将从铅酸蓄电池的组成结构、原理以及研究与开发情况等方面进行探讨。

一、铅酸蓄电池的组成结构铅酸蓄电池由一个正极、一个负极和一个电介质(电解液)组成的。

正极和负极一般是由铅板和铅-锡合金板组成的,电介质是硫酸溶液。

在充电时,正极会生成氧气,负极生成氢气,电解液被分解成硫酸和水,同时蓄电池内部会产生电动势,并在外接电路中流动电流。

在放电时,正负极会反转,开始向电解液中释放离子,原先被分解的硫酸和水被还原为电解液,同时蓄电池内部会向外输出电能。

除了正极、负极和电介质以外,铅酸蓄电池还有一些附加部分,比如在负极和电解液之间会有一个隔膜,用来防止正负极之间直接接触而短路。

另外,蓄电池的外壳和电解液之间也需要一个不导电的隔离层,以免因泄漏而导致人身电击等危险。

二、铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的工作原理基于化学反应和电化学反应。

在充电时,通过电源给蓄电池提供电能,蓄电池内部的正极、负极和电解液之间会发生一系列化学变化。

具体来说,正极上的氧气和负极上的氢气会和电解液中的水反应,生成氧化铅和氢氧化铅等化合物。

同时,电解液中的硫酸发生电解,产生了氢离子和硫酸根离子。

在放电时,正极和负极反转,原先分解的化合物会反向分解,还原为水和硫酸等物质。

同时,离子开始向外辐射,通过外接电路输出电能。

通过充放电循环,铅酸蓄电池可以不断地进行反复充放电,从而产生连续的电流。

三、虽然铅酸蓄电池已经成为一种经典电池类型,但是在实际应用中,它也存在着一些问题。

比如,铅酸蓄电池的容量有限,且寿命短,很难达到高倍率放电和深度放电的要求。

此外,铅酸蓄电池也存在着能量密度低、使用成本高、污染环境等问题。

因此,在目前蓄电池研发领域,很多研究团队正在对铅酸蓄电池进行改良和改进。

铅酸蓄电池培训教材

铅酸蓄电池培训教材

电压是单体电池电压与电池数量的乘 积。
位表示。容量大小与电池的结构、极板面积、 活性物质的多孔性等因素有关。
铅酸蓄电池的内阻是指电池在工作时, 电流通过电池内部所受到的阻力。内阻 大小直接影响电池的输出功率和能量效 率,内阻越小,电池性能越好。
放电特性曲线解读
放电时间
放电特性曲线描述了电池在不同放电电流下的放电时间。放电时间越长,说明电池容量越大,能够持续供电的时间也 越长。
装配工艺流程简述
01
02
03
电池组装
将不同型号不同厂家的极 板经过称重、配组后插入 电池槽中,经过焊接或连 接条连接构成电池组。
上盖密封
将安全阀、极柱等与电池 盖组合后,通过热封或胶 封技术使之成为一个整体。
端子焊接
将正负极汇流排与端子焊 接在一起,构成一个完整 的电池。
化成、充电和检测环节说明
铅酸蓄电池应在适宜的温度范围内使用, 避免高温或低温环境对电池性能造成不良 影响。
常见故障排查及处理方法
电池漏液
如发现电池漏液,应立即停止使用,并用干布擦拭干净,检查电池外 壳是否破裂,必要时更换电池。
充电不足
若电池充电后使用时间明显缩短,可能是充电器不匹配或电池老化导 致,应更换合适充电器或对电池进行更换。
电力储能系统应用(太阳能、风能等)
太阳能储能系统
微电网系统
铅酸蓄电池作为太阳能储能系统的重 要组成部分,将太阳能转化为电能并 储存起来,以供夜间或阴雨天使用。
铅酸蓄电池在微电网系统中发挥重要 作用,平衡分布式电源的出力波动, 提高微电网的稳定性和可靠性。
风能储能系统
在风能发电系统中,铅酸蓄电池储存 风力发电机产生的电能,确保在无风 或风力不足时能够持续供电。

铅酸蓄电池的基本常识

铅酸蓄电池的基本常识

•第一节铅酸蓄电池的基本常识铅酸蓄电池定义:是用稀硫酸做电解液,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电池。

铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、硫酸电解液,电池壳体等主要部件组成。

铅酸蓄电池结构1、正负极板:正负极板是由板栅和活性物质构成的●板栅的作用:①支承活性物质。

②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或低锑合金。

●活性物质的作用:参加成流反应●充电状态: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2、隔板:电池用隔板是由微孔橡胶、塑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。

3、电解液电解液是蓄电池重要组成部分,它的作用是:①传导电流②参加电化学反应电解液是由浓硫酸和净化水配置而成的,电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。

汽车用蓄电池采用电解液密度为1.280+0.005g/cm3(25℃)稀硫酸。

4、电池壳盖:电池壳、盖是盛正、负极板和电解液的容器,主要由塑料和橡胶材料制成。

5、排气栓: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。

使用前:必须将排气栓上的盲孔用铁丁刺穿,以保证气体逸出畅通。

6、其他:蓄电池除上述主要零部件外,还有链条、端子、极柱、荷电显示器等零部件。

•第二节铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池正极活性物质是二氧化铅(PbO2),负极活性物质是海绵状金属铅(Pb),导电介质稀硫酸(电解液)。

在蓄电池充放电过程中,正负极将发生下列反应,将电能转化成化学能贮存在电池中或将化学能转化成电能提供给外界。

负极反应:放电Pb + HSO-4-2e PbSO4 + H+充电正极反应:放电PbO2 + HSO4- + 3H+ + 2e PbSO4 + 2H2O充电放电:H2SO4浓度下降,正负极板上生成PbSO4,使内阻增大,从而电池电动势降低。

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),在硫酸溶液中水份子的作用下,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。

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,如右图所示,两极板间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。

负极板上每一个铅原子放出两个电子后,生成的铅离子(Pb2)与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。

正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb2),,与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)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。

铅酸电池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。

3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应充电时,应在外接向来流电源(充电极或者整流器),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。

在正极板上,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 (SO4-2),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)。

铅酸电池的结构及分类

铅酸电池的结构及分类

铅酸电池的结构及分类一、铅酸电池的结构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。

(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(223-225)V/只均充电压(233-235)V/只,具体要求以说明书规定为准。

二、铅酸电池的分类1、普通蓄电池;普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。

它的重要优势是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。

2、干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸电池,它的重要特点是负极板有2V 铅酸电池。

较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20—30分钟就可使用。

3、免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优点,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不要补充蒸馏水。

它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。

使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。

市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液。

干电池是相对湿电池(液体电池)而言的,最早发明的伏打电池是将两种金属放在同一种电解液中做电极,如现在还在用的铅酸电池也属于这种湿电池。

因为有液体使用携带不方便,后来人们又发明了干电池,原理是相同的,只是把电解质溶液改用胶糊状电解质来代替,并密封在锌桶中(锌桶做负极,中间铜和碳棒做正极,胶糊状电解质填充在正负极之间),这样电解液不会流出来,便于使用、携带,故称之为干电池。

铅酸电池的结构与原理

铅酸电池的结构与原理

铅酸电池的结构与原理铅酸电池是一种十分常见的蓄电池,由铅和铅二氧化物构成的极板和稀硫酸溶液构成的电解液组成。

铅蓄电池主要用于汽车、UPS、太阳能电池组等应用领域,具有体积小、价格低廉、容量大等特点。

首先,让我们来了解一下铅酸电池的结构。

铅酸电池主要由极板、电解液、隔板和外壳四个部分组成。

极板是铅酸电池的主要部件之一,由铅和铅二氧化物构成。

正极板通常由铅二氧化物(PbO2)和少量的碳黑、石墨等添加剂制成,负极板由纯铅(Pb)制成。

正极板和负极板的排列方式决定了电池的电压和容量。

电解液是铅酸电池中的重要组成部分,主要由稀硫酸(H2SO4)溶液构成。

铅酸电池中的电解液需要具备一定的浓度和酸度,以提供足够的离子导电能力。

隔板是正极板和负极板之间的隔离物,通常由酚醛树脂、玻璃纤维等材料制成。

隔板的作用是防止正负极之间的短路,并且允许电解液中的离子通过。

外壳是铅酸电池的外部包装,通常由塑料材料制成。

外壳起到对内部部件的保护作用,同时也方便安装和携带。

接下来,让我们来探讨铅酸电池的工作原理。

铅酸电池是一种电化学装置,通过化学反应将化学能转化为电能。

铅酸电池的充放电过程主要有以下几个步骤:1. 充电过程:当外部电源输入电流时,电解液中的硫酸分子(H2SO4)分解成氢离子(H+)和硫酸根离子(SO4²-)。

正极板上的PbO2被还原成PbSO4,同时放出一个电子;负极板上的PbSO4被氢离子还原成Pb,并吸收一个电子。

这些电子流经外部电路,使电池产生输出电流。

2. 放电过程:当外部负载连接到电池上时,正极板上的PbSO4被氢离子还原成Pb,并吸收一个电子;负极板上的Pb被氧气从氧化剂还原成PbSO4,放出一个电子。

这些电子经过外部负载,产生输出电流,同时氢离子和硫酸根离子重新结合成硫酸分子。

随着充放电的进行,铅酸电池中的电解液中硫酸的浓度逐渐降低,同时极板上的硫酸铅(PbSO4)也逐渐积累。

当电池充电电压达到一定程度时,反应逆转,即硫酸铅重新变为铅二氧化物和纯铅,实现了充电。

铅酸蓄电池的结构与原理课件

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。

铅酸蓄电池的结构及工作原理pptx

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数表示。
放电效率是指电池在放电过程 中能够输出的能量与充电时输 入的能量的比值,通常用百分
数表示。
充电效率和放电效率是衡量铅 酸蓄电池性能的重要指标之一

CHAPTER 04
铅酸蓄电池的优缺点及改进 方向
优点
总结词
可靠性高、可维护性好、性价比高、广泛的应用领域
详细描述
铅酸蓄电池具有较高的可靠性和可维护性,使用寿命长,适用于各种环境条 件。同时,由于其性价比高,广泛适用于电动汽车、电力系统中。在各个领 域中,铅酸蓄电池都得到了广泛应用。
特性
电解液具有高导电性和强腐蚀性,因此需要适当的密封和保护措 施。
电池壳
材料
通常由金属材料(如钢材)制 成。
功能
电池壳为电池的内部组件提供 保护,防止电池受到机械损伤
或外部环境的影响。
结构
电池壳通常分为两部分,底部 和顶部,中间留有空间用于容
纳活性物质和电解液。
电池盖
材料
通常由塑料材料制成。
功能
负极板
材料
通常由铅钙合金制成,表 面覆盖一层海绵状铅。
功能
在电池放电期间,负极板 上的活性物质会与电解液 中的硫酸发生反应,吸收 电子并生成氢气。
结构
负极板通常制成片状,以 增加表面积,提高电池的 电化学性能。
电解液
成分
通常由硫酸和蒸馏水混合而成,比例为1:1。
功能
在电池放电期间,电解液中的离子可以自由移动,形成电流。同 时,它也参与正负极板上的化学反应。
高效能电池
01
提高铅酸蓄电池的能量密度和功率密度,以增加其续航时间和
性能。
轻量化设计
02
通过采用更轻的材料和优化电池结构,减轻铅酸蓄电池的重量

铅酸蓄电池的工作原理和结构分析

铅酸蓄电池的工作原理和结构分析

铅酸蓄电池的工作原理和结构分析铅酸蓄电池是一种广泛应用于汽车、电动车和UPS等领域的重要电池类型。

本文将对其工作原理和结构进行详细分析。

一、工作原理铅酸蓄电池通过化学反应将化学能转化为电能。

它采用了正极活性物质为二氧化铅(PbO2),负极活性物质为海绵铅(Pb),电解液是硫酸溶液。

在充电过程中,外部直流电源通过正极,使其发生氧化反应,并转化为二氧化铅。

同时,负极发生还原反应,将铅转化为铅酸盐和连续的硫酸铅溶液。

电解液中的硫酸铅溶液饱和度增加,产生大量的正极材料和负极材料。

在放电过程中,正负两极上发生化学反应,将储存的化学能转化为电能。

正极的二氧化铅与负极的海绵铅反应生成过渡产物氧气和硫酸铅。

同时,硫酸铅溶液被它们稀释,此过程中产生了电流。

由于铅酸蓄电池的工作涉及到正极和负极的氧化还原反应,因此常被称为“铅酸电池”。

二、结构分析铅酸蓄电池的结构由正负极板、电解液、隔膜和壳体等组成。

1. 正负极板:正极板由具有催化作用的铅-锡合金制成。

这种合金可以增强正极的电导率和整体反应速度。

负极板由纯铅制成。

这是因为铅在还原反应中的活性更高,能够迅速还原成铅。

2. 电解液:电解液由硫酸溶液组成,通常浓度为1.28g/cm3。

硫酸固降低冷却剂的冰点,可以防止电池过冷冻。

3. 隔膜:隔膜是正极和负极之间的隔离层,防止电极短路。

隔膜通常使用的是纤维素材料,具有良好的孔隙性和电导率。

4. 壳体:壳体由塑料或金属材料制成,起到固定电解液和电池内部结构的作用。

以上是铅酸蓄电池的主要结构组成。

它们相互配合,形成了一个完整的闭合系统,以实现电能的存储和释放。

铅酸蓄电池的优点包括成本低廉、容量大、寿命长等。

然而,也存在一些缺点,如自放电速度快、充电时间长等。

近年来,随着科学技术的发展,新型蓄电池技术的兴起,铅酸蓄电池在某些领域正逐渐被其他类型的蓄电池所取代。

总的来说,铅酸蓄电池的工作原理是通过正负极的氧化还原反应将化学能转化为电能,结构上由正负极板、电解液、隔膜和壳体组成。

铅酸蓄电池的原理与构造

铅酸蓄电池的原理与构造

铅酸蓄电池的原理与构造所谓蓄电池即是贮存化学能量,于必要时放出电能的一种电气化学设备。

构成铅蓄电池之主要成份如下:阳极板(过氧化铅.PbO2)---> 活性物质(黄褐色)阴极板(海绵状铅.Pb) ---> 活性物质(铅灰色)电解液(稀硫酸) ---> 硫酸(H2SO4) + 水(H2O)电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)DZM系列电池构造图一、铅蓄电池之原理与动作铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:(阳极) (电解液) (阴极)PbO2+2H2SO4+Pb ---> PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)(过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅)(阳极) (电解液) (阴极)PbSO4 + 2H2O+ PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应)(硫酸铅) (水) (硫酸铅)1. 放电中的化学变化蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。

经由放电硫酸成分从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。

所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。

2. 充电中的化学变化由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。

二、电动车用蓄电池的构造电动车用蓄电池,必须具备以下条件:◎高性能◎耐震.耐冲击◎寿命长◎保养容易由于玻璃纤维管式铅蓄电池是累积多次实验结果而制成,故具有多项优点。

铅酸蓄电池的原理和构造

铅酸蓄电池的原理和构造

铅酸蓄电池的原理与构造(一)6推荐所谓蓄电池即是贮存化学能量,于必要时放出电能的一种电气化学设备。

构成铅蓄电池之主要成份如下:阳极板(过氧化铅.PbO2)---> 活性物质阴极板(海绵状铅.Pb) ---> 活性物质电解液(稀硫酸) ---> 硫酸(H2SO4) + 水(H2O)电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)一、铅蓄电池之原理与动作铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:(阳极) (电解液) (阴极)PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应)(过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅)(阳极) (电解液) (阴极)PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应)(硫酸铅) (水) (硫酸铅)1. 放电中的化学变化蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。

经由放电硫酸成分从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。

所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。

2. 充电中的化学变化由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。

二、电动车用蓄电池的构造电动车用蓄电池,必须具备以下条件:◎高性能◎耐震.耐冲击◎寿命长◎保养容易由于玻璃纤维管式铅蓄电池是累积多次实验结果而制成,故具有多项优点。

铅酸电池的构造及工作原理

铅酸电池的构造及工作原理

铅酸电池的构造及工作原理铅酸电池是一种常见的蓄电池类型,广泛应用于汽车、UPS电源、太阳能电池组等领域。

它的构造和工作原理是理解其性能和应用的关键。

以下是对铅酸电池的构造及工作原理的详细介绍:一、铅酸电池的构造1.正极板和负极板:铅酸电池的正极板和负极板通常由铅制成,正极板上覆盖着过氧化铅(PbO2),负极板上覆盖着鬲(Pb)。

2.隔板:隔板通常由聚乙烯或纸质材料制成,用于隔离正负极板,防止直接接触。

3.电解液:铅酸电池的电解液是稀硫酸溶液,在电池充放电过程中起着传递离子的作用。

4.容器:铅酸电池的容器通常采用聚丙烯或聚氯乙烯制成,用于容纳电解液和电极,同时防止漏液。

5.连接件:连接件一般由铅制成,用于连接正负极板与外部电路。

以上是铅酸电池的基本构造,它们的合理组合和安装是确保电池性能的重要因素。

二、铅酸电池的工作原理1.充电过程:当铅酸电池接通充电电源时,正极板上的过氧化铅(PbO2)会被还原成Pb,而负极板上的鬲(Pb)将被氧化成PbO2。

电解液中的硫酸会分解成氧气和水,氧气释放出来,而水分子中的氢离子则会在电解液中游离。

这样,电池内部会生成一定数量的Pb 和PbO2,并且电解液中的硫酸会逐渐减少。

2.放电过程:当铅酸电池连接到外部负载时,电池内部的Pb和PbO2会发生化学反应,重新生成硫酸。

此时,正极板上的PbO2会被还原成Pb,而负极板上的鬲(Pb)将被氧化成PbO2。

与此电解液中的硫酸会逐渐增加。

这样,电池会释放出电能,驱动外部负载工作。

3.放电状态与充电状态之间的转化:在不同状态下,铅酸电池的内部化学反应会不断转化,从而实现充电和放电的过程。

铅酸电池的工作原理是利用正负极板材料的化学反应和电解液中离子的传递来完成充放电过程,从而实现电能的储存和释放。

这种设计结构简单、制造成本低、可靠性高的特点使得铅酸电池在工业和民用领域得到广泛应用。

以上是对铅酸电池的构造及工作原理的详细介绍,希望能帮助您更好地理解铅酸电池的基本原理和应用。

铅酸蓄电池的种类

铅酸蓄电池的种类

铅酸蓄电池的种类1. 引言铅酸蓄电池是一种常见的电池类型,广泛应用于汽车、UPS电源以及太阳能和风能储能系统等领域。

本文将对铅酸蓄电池的种类进行全面、详细、完整和深入的探讨。

2. 铅酸蓄电池的基本原理铅酸蓄电池是基于电化学反应原理工作的。

其基本原理是通过将化学能转换为电能,通过反应可逆性实现充放电循环。

2.1 化学反应原理铅酸蓄电池的正极是由铅二氧化物(PbO2)构成,负极是由纯净的铅(Pb)构成,电解液是稀硫酸溶液。

在充电过程中,电解液中的硫酸会分解成氢离子和硫酸根离子。

同时,铅负极会脱去电子,并与硫酸根离子结合生成硫酸铅。

而铅二氧化物正极则会接受电子,并与氢离子结合生成水。

在放电过程中,反应则相反。

2.2 充放电循环过程铅酸蓄电池的充放电循环过程可以分为三个阶段:充电、静置和放电。

充电过程是通过外部电源将电流导入电池,使铅负极重新转化为铅二氧化物和硫酸铅。

静置阶段用于让铅酸蓄电池充分稳定并均匀分布电荷。

放电过程则是通过外部电路使铅二氧化物还原为铅负极和硫酸铅。

3. 铅酸蓄电池的种类铅酸蓄电池根据用途和结构的不同,可以分为以下几种类型:3.1 汽车蓄电池汽车蓄电池是铅酸蓄电池最常见的应用之一。

它们通常具有高峰值放电能力和短时间大电流放电能力,以满足汽车启动和运行时的高电流需求。

3.2 蓄电池组蓄电池组是将多个铅酸蓄电池连接在一起形成的一个整体。

它们通常被用于储能系统或UPS电源中,以提供连续稳定的电流输出。

3.3 太阳能储能电池太阳能储能电池是一种特殊的铅酸蓄电池,用于储存太阳能电池板产生的电能。

它们通常具有较大的容量和较低的自放电率。

3.4 AGM蓄电池AGM蓄电池(Absorbent Glass Mat)是一种改进型的铅酸蓄电池。

它们使用玻璃纤维毡作为电解质吸收剂,以提高蓄电池的效率和性能。

4. 铅酸蓄电池的特点和应用领域铅酸蓄电池具有以下特点和广泛的应用领域。

4.1 特点•成本低廉:铅酸蓄电池相对于其他类型的电池而言,成本较低,具有较高的性价比。

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使用和维护蓄电池具有重要意义。

本文将详细介绍铅酸蓄电池的工作原理及其相关知识。

一、电化学反应过程1.1 阳极反应铅酸蓄电池的阳极是由铅(Pb)构成的,当蓄电池放电时,铅极上的铅与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,产生硫酸铅(PbSO4)和氢离子(H+)。

反应方程式为:Pb + H2SO4 -> PbSO4 + 2H+ + 2e-1.2 阴极反应铅酸蓄电池的阴极是由铅氧化物(PbO2)构成的,当蓄电池放电时,阴极上的铅氧化物与电解液中的硫酸和水发生反应,生成硫酸铅(PbSO4)、水(H2O)和氧气(O2)。

反应方程式为:PbO2 + H2SO4 + 2H+ + 2e- -> PbSO4 + 2H2O + O21.3 电池反应铅酸蓄电池的整体反应是由阳极反应和阴极反应组成的。

当蓄电池放电时,阳极上的铅被氧化成硫酸铅,阴极上的铅氧化物被还原,同时产生电流。

这个反应过程是可逆的,当蓄电池充电时,反应方向发生改变。

二、电解液的作用2.1 导电性铅酸蓄电池中的电解液通常是由硫酸溶液构成的,硫酸能够离解成氢离子(H+)和硫酸根离子(SO4-2),这些离子在电池中起到导电的作用,使电流能够在阳极和阴极之间流动。

2.2 中和反应铅酸蓄电池在放电过程中,阳极上的铅被氧化成硫酸铅,阴极上的铅氧化物被还原,导致电解液中的硫酸浓度降低。

充电时,反应方向相反,电解液中的硫酸浓度增加。

电解液通过中和反应来维持电池中的硫酸浓度,保持电池的正常工作。

2.3 电解液的浓度和温度电解液的浓度和温度会影响铅酸蓄电池的性能。

适当的电解液浓度和温度可以提高电池的容量和循环寿命。

过高或过低的浓度和温度会导致电池损坏或性能下降。

三、电池的结构3.1 正极板铅酸蓄电池的正极板通常由铅氧化物(PbO2)制成,它具有较高的电导率和化学稳定性,能够在充放电过程中承受较大的电流和化学反应。

铅酸蓄电池的结构及工作原理

铅酸蓄电池的结构及工作原理

铅酸蓄电池的结构及工作原理一、铅酸蓄电池的结构1.正极(正板):正极通常由铅和铅和钙锑等材料的合金制成。

它是蓄电池的正极电极,与负极之间形成电池的电场。

2.负极(负板):负极通常由铅制成。

它是蓄电池的负极电极,与正极之间形成电池的电场。

3.隔板:隔板是位于正极和负极之间的隔离层。

它通常由聚乙烯或玻璃纤维制成,起到隔离正、负极之间的作用,防止短路。

4.电解液:电解液是蓄电池中发生化学反应的介质。

铅酸蓄电池使用的电解液是硫酸,其中含有浓度约为1.28至1.39克/毫升的硫酸。

它具有良好的离子电导性和电子绝缘性。

5.容器:容器是铅酸蓄电池的外壳,通常由塑料材料制成。

容器要具有良好的绝缘性能,并能够抵抗电解液的腐蚀。

二、铅酸蓄电池的工作原理1.充电过程:当铅酸蓄电池充电时,正极上的PbO2与负极上的Pb发生反应,生成硫酸和水。

具体的反应过程为:正极反应:PbO2+H2SO4+2H++2e-→PbSO4+2H2O负极反应:Pb+H2SO4→PbSO4+2H++2e-整个过程中,花费的电能被蓄留在电池中,使得蓄电池的正负极之间形成电势差。

2.放电过程:当铅酸蓄电池被外部电路连接,并形成外部负载时,电池开始放电。

放电时,正极上的PbO2和负极上的Pb再次反应生成硫酸和水。

具体的反应过程为:正极反应:PbSO4+2H++2e-→PbO2+H2SO4负极反应:PbSO4+2H++2e-→Pb+H2SO4整个过程中,蓄电池中的化学能被转化为电能,供给外部负载使用。

需要注意的是,铅酸蓄电池的充放电过程可逆,即当电池接受逆向电流充电时,放电产生的化学反应反向进行。

三、小结铅酸蓄电池是一种常用的蓄电池类型,由正极、负极、隔板、电解液和容器组成。

在充电过程中,正极和负极发生化学反应,将化学能转化为电能。

而在放电过程中,则是通过外部负载的连接,将电能转化为化学能。

铅酸蓄电池具有较高的能量密度、低成本以及长寿命等优点,使得它在各个领域广泛应用。

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
铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型,广泛应用于汽车、UPS等领域。

它的工作原理是通过化学反应将化学能转化为电能,从而实现能量的储存和释放。

本文将从五个方面详细介绍铅酸蓄电池的工作原理。

一、电池构造
1.1 正极:正极是由铅二氧化物(PbO2)构成,是电池中的氧化剂。

1.2 负极:负极是由纯铅(Pb)构成,是电池中的还原剂。

1.3 电解液:电解液是硫酸溶液,起着导电和传递离子的作用。

二、充电过程
2.1 充电时,外部电源施加电压使电池正负极发生反应。

2.2 正极发生还原反应,负极发生氧化反应。

2.3 电解液中的硫酸分解为硫酸根离子和氢离子。

三、放电过程
3.1 放电时,电池正负极发生反向反应,释放电能。

3.2 正极发生氧化反应,负极发生还原反应。

3.3 电解液中的硫酸根离子和氢离子重新结合成硫酸。

四、电池容量
4.1 电池容量是指电池能够释放的电能。

4.2 电池容量与电极面积、电解液浓度等因素有关。

4.3 电池容量的大小直接影响电池的使用寿命和性能。

五、循环寿命
5.1 铅酸蓄电池的循环寿命受到充放电循环次数的影响。

5.2 过度充电和过度放电会缩短电池的循环寿命。

5.3 适当的充电和放电方式可以延长电池的使用寿命。

总结:铅酸蓄电池的工作原理是通过化学反应将化学能转化为电能,实现能量的储存和释放。

了解电池的构造、充放电过程、容量和循环寿命等方面,有助于合理使用和维护铅酸蓄电池,延长其使用寿命。

铅酸蓄电池的结构和工作原理

铅酸蓄电池的结构和工作原理

铅酸蓄电池的结构和工作原理(一)铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池主要由正极板组、负极板组、隔板、容器和电解液等构成,其结构如下图所示:1.极板铅酸蓄电池的正、负极极板由纯铅制成,上面直接形成有效物质,有些极板用铅镍合金制成栅架,上面涂以有效物质。正极(阳极)的有效物质为褐色的二氧化铅,这层二氧化铅由结合氧化的铅细粒构成,在这些细粒之间能够自由地通过电解液,将正极材料磨成细粒的原因是可以增大其与电解液的接触面积,这样可以增加反应面积,从而减小蓄电池的内阻。负极(阴极)的有效物质为深灰色的海绵状铅。在同一个电池内,同极性的极板片数超过两片者,用金属条连接起来,称为极板组或极板群。至于极板组内的极板数的多少,随其容量(蓄电能力)的大小而异。为了获得较大的蓄电池容量,常将多片正、负极板分别并联,组成正、负极板组,如下图所示:安装时,将正、负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就形成了单格电池。在每个单格电池中,负极板的片数总要比正极板的片数多一片,从而使每片正极板都处于两片负极板之间,使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲。2.隔板在各种类型的铅酸蓄电池中,除少数特殊组合的极板间留有宽大的空隙外,在两极板间均需插入隔板,以防止正、负极板相互接触而发生短路。这种隔板上密布着细小的孔,既可以保证电解液的通过,又可以阻隔正、负极板之间的接触,控制反应速度,保护电池。隔板有木质、橡胶、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃等数种,可根据蓄电池的类型适当选定。吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的,这种隔板可以把电解液吸附在隔板内,吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来的。3.容器容器是用来盛装电解液和支撑极板的,通常有玻璃容器、衬铅木质容器、硬橡胶容器和塑料容器四种。容器用于盛放电解液和极板组,应该耐酸、耐热、耐震。容器多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成,为整体式结构,底部有凸起的肋条以搁置极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格,各单格之间用铅质联条串联起来。容器上部使用相同材料的电池盖密封,电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔,用于添加电解液和蒸馏水以及测量电解液密度、温度和液面高度。4.电解液铅酸蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯浓硫酸而成的。它的密度高低视铅蓄电池类型和所用极板而定,一般在15℃时为1.200~1.300g/cm3。蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有危害铅酸蓄电池的任何杂质。电解液的作用是给正、负电极之间流动的离子创造一个液体环境,或者说充当离子流动的介质。电解液的相对密度对蓄电池的工作有重要影响,相对密度大,可减少结冰的危险并提高蓄电池容量,但相对密度过大,则黏度增加,反而降低蓄电池容量,缩短使用寿命。应根据当地最低气温或制造厂家的要求选择电解液相对密度。5.加液孔盖加液孔盖用橡胶或塑料制成,旋在电池盖的加液孔内,如下图:加液孔盖上有通气孔,可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。加液孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池内部的氢气与氧气排出,防止蓄电池过早损坏或爆炸。6.联条由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极柱要用联条连接起来。联条用铅锑合金铸成,有外露式、跨桥式和穿壁式三种,前者用在硬橡胶外壳和盖上,后两者用在塑料外壳和盖上。外露式是指联条外露在蓄电池的上面;跨桥式是指联条下部在蓄电池的平面上或埋在盖下,连接部分跨接在各单格电池的中间壁上;穿壁式是指在中间壁上打孔,使极板组柄直接穿过中间隔壁将各单格电池连接起来。穿壁式联条的连接方式如下图所示:(二)铅酸蓄电池的基本概念1.充电充电是外电路给蓄电池供电,使电池内发生化学反应,从而把电能转化为化学能储存起来的操作。充电时,蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入、负极流出,这一过程称为充电。蓄电池充电过程是将电能转换为化学能的过程。充电时,正、负极板上的PbSO4还原为PbO2和Pb,电解液中的H2SO4不断增多,电解液密度不断上升。当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成Pb。过剩的充电电流将电解水,使正极板附近产生O2从电解液中逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低。因此,铅酸蓄电池需要定期加蒸馏水。蓄电池充足电的标志是:(1)电解液中有大量气泡冒出,呈沸腾状态;(2)电解液的相对密度和蓄电池的端电压上升到规定值,且在2~3h内保持不变。2.放电放电是在规定的条件下,电池向外电路输出电能的过程。当铅酸蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路的用电设备流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程。放电时,正极板上的PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正、负极板上。在这个过程中,电解液中的H2SO4不断减少,电解液密度不断下降。理论上,放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止,但由于生成的PbSO4沉附于极板表面,阻碍电解液向活性物质内层渗透,使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应,因此在使用中放完电时蓄电池活性物质的利用率也只有20%~30%。因此,采用薄型极板,增加极板的多孔性,可以提高活性物质的利用率,增大蓄电池的容量。蓄电池放电终了的特征是:(1)单格电池电压降到放电终止电压;(2)电解液相对密度降到最小许可值。放电终止电压与放电电流的大小有关,放电电流越大,允许的放电时间就越短,放电终止电压也越低。3.过充电过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电。4.自放电自放电是电池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失。5.活性物质在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质,或者说是正极和负极储存电能的物质的统称。6.放电深度放电深度是指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电。7.板极硫化在使用铅酸蓄电池时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都会形成PbSO4晶体。这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难。8.容量容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表示。9.相对密度相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度。相对密度与温度变化有关。25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265。密封式电池,相对密度值无法测量。纯酸溶液的密度为1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3。电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或者数天,但是可以通过充电来缩短时间。每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密度也会不一样。大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1~1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23~1.3g/cm3。10.运行温度电池在使用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性。当运行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿命就减少50%,所以电池的最高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下最好。(三)铅酸蓄电池充、放电基本原理在铅酸蓄电池中,正极板为PbO2,负极板为Pb,电解液为H2SO4。将其正、负极板插入电解液中,正、负极板与电解液相互作用,在正、负极板间就会产生约2.1V的电势。电池在完成充电后,正极板为二氧化铅,负极板为海绵状铅。放电后,在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅,充电后又恢复为原来物质。铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂,目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。该理论的含义:铅酸蓄电池在放电后,正、负电极的有效物质和硫酸发生反应,均转变为硫酸化合物(硫酸铅),充电时又会转化为原来的铅和二氧化铅。其具体的化学反应方程式如下:正极2PbO2+2H2SO4→2PbSO4+O2↑+2H2O负极Pb+H2SO4→PbSO4+H2↑总反应2PbO2+3H2SO4+Pb→3PbSO4+2H2O+O2↑+H2↑从以上的化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时,正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的物质,活性程度非常高。在蓄电池充电过程中,正、负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态。由此可知以上反应是可逆的。正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。人们在日常使用中,通常使用蓄电池的放电功能,把充电作为蓄电池的维护。铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性,而在蓄电池放电以后,如果不及时充足电,电池内的活性物质很快就会失去活性,使电池内部产生不可逆的化学反应。所以对太阳能蓄电池和其他用途的铅酸蓄电池,应充足电保存,并定期给电池补充电。。

铅酸蓄电池的结构及工作原理

铅酸蓄电池的结构及工作原理
极板是蓄电池的核心部分,蓄电池 充、放电的化学反应主要是依靠极板 上的活性物质与电解液进行的。极板 分 正极板和负极板 ,由栅架和活性 物质组成。
栅架的作用固结活性物质 。栅架一般由铅锑合金铸 成,具有良好导电性、耐 蚀性和一定机械强度。铅 占94%,锑占6%。加入锑 是为了改善力学强度和浇 铸性能。为了增加耐腐蚀 性,加入0.1%~0.2%的砷 ,提高硬度与机械强度, 增强抗变形能力,延长蓄 电池使用寿命。
3格电池,总极板数45,算出正负极板数?
国产蓄电池正极板2.2mm,负极板1.8mm ,国外大多采用薄型极板。
铅蓄电池构造 2.隔板
隔板插放在正、负极板之间,防止正、 负极板互相接触造成短路。隔板耐酸、具 有多孔性,以利于电解液的渗透。常用的 隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。 微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低, 因此被广泛采用。
3.电解液
电解液在蓄电池的化学反应中,起到离子 间导电的作用,并参与蓄电池的化学反应。电 解液由纯硫酸(H2SO4)与蒸馏水按一定比例 配制而成,其密度一般为1.24~1.31g/cm3。 电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿 命有重要影响,一般工业用硫酸和普通水中, 含有铁、铜等有害杂质,绝对不能加入到蓄电 池中,否则自行放电,损坏极板。
电解液由纯硫酸h2so4与蒸馏水按一定比例配制而成其密度一般为124电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响一般工业用硫酸和普通水中含有铁铜等有害杂质绝对不能加入到蓄电池中否则自行放电损坏极板
铅蓄电池构造
1、极板 2、隔板 3、电解液 4、外壳 5、铅连接条 6、极柱
铅蓄电池构造
1.极板
铅蓄电池构造
正极板上活性物质是二氧化铅(PbO2),呈棕 红色;负极板上活性物质海绵状纯铅(Pb),呈 青灰色。 将正、负极板各一片浸入电解液中,可获得 2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量,常将 多片正、负极板分别并联,组成正、负极板组, 在每个单格电池中,正极板的片数要比负极板少 一片,每片正极板都处于两片负极板之间,可以 使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成 极板拱曲。
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铅酸蓄电池的结构和工作原理
(一)铅酸蓄电池的结构
铅酸蓄电池主要由正极板组、负极板组、隔板、容器和电解液等构成,其结构如下图所示:
1.极板
铅酸蓄电池的正、负极极板由纯铅制成,上面直接形成有效物质,有些极板用铅镍合金制成栅架,上面涂以有效物质。正极(阳极)的有效物质为褐色的二氧化铅,这层二氧化铅由结合氧化的铅细粒构成,在这些细粒之间能够自由地通过电解液,将正极材料磨成细粒的原因是可以增大其与电解液的接触面积,这样可以增加反应面积,从而减小蓄电池的内阻。负极(阴极)的有效物质为深灰色的海绵状铅。在同一个电池内,同极性的极板片数超过两片者,用金属条连接起来,称为极板组
或极板群。至于极板组内的极板数的多少,随其容量(蓄电能力)的大小而异。为了获得较大的蓄电池容量,常将多片正、负极板分别并联,组成正、负极板组,如下图所示:
安装时,将正、负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就形成了单格电池。在每个单格电池中,负极板的片数总要比正极板的片数多一片,从而使每片正极板都处于两片负极板之间,使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲。
2.隔板
在各种类型的铅酸蓄电池中,除少数特殊组合的极板间留有宽大的空隙外,在两极板间均需插入隔板,以防止正、负极板相互接触而发生短路。这种隔板上密布着细小的孔,既可以保证电解液的通过,又可
以阻隔正、负极板之间的接触,控制反应速度,保护电池。隔板有木质、橡胶、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃等数种,可根据蓄电池的类型适当选定。吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的,这种隔板可以把电解液吸附在隔板内,吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来的。
3.容器
容器是用来盛装电解液和支撑极板的,通常有玻璃容器、衬铅木质容器、硬橡胶容器和塑料容器四种。容器用于盛放电解液和极板组,应该耐酸、耐热、耐震。容器多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成,为整体式结构,底部有凸起的肋条以搁置极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格,各单格之间用铅质联条串联起来。容器上部使用相同材料的电池盖密封,电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔,用于添加电解液和蒸馏水以及测量电解液密度、温度和液面高度。
4.电解液
铅酸蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯浓硫酸而成的。它的密度高低视铅蓄电池类型和所用极板而定,一般在15℃时为1.200~1.300g/cm3。蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有危害铅酸蓄电池的任何杂质。电解液的作用是给正、负电极之间流动的离子创造一个液体环境,或者说充当离子流动的介质。电解液的相对密度对蓄电池的工作有重要影响,相对密度大,可减少结冰的危险并提
高蓄电池容量,但相对密度过大,则黏度增加,反而降低蓄电池容量,缩短使用寿命。应根据当地最低气温或制造厂家的要求选择电解液相对密度。
5.加液孔盖
加液孔盖用橡胶或塑料制成,旋在电池盖的加液孔内,如下图:
加液孔盖上有通气孔,可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。加液孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池内部的氢气与氧气排出,防止蓄电池过早损坏或爆炸。
6.联条
由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极柱要用联条连接起来。联条用铅锑合金铸成,有外露式、跨桥式和穿壁式三种,前者用在硬橡胶外壳和盖上,后两者用在塑料外壳和盖上。外露式是指联条外露在蓄电池的上面;跨桥式是指联条下部在蓄电池的平面上或埋在盖下,连接部分跨接在各单格电池的中间壁上;穿壁式是指在中间壁上打孔,使极板组柄直接穿过中间隔壁将各单格电池连接起来。穿壁式联条的连接方式如下图所示:
(二)铅酸蓄电池的基本概念
1.充电
充电是外电路给蓄电池供电,使电池内发生化学反应,从而把电能转化为化学能储存起来的操作。充电时,蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入、负极流出,这一过程称为充电。蓄电池充电过程是将电能转换为化学能的过程。充电时,正、负极板上的PbSO4还原为PbO2和Pb,电解液中的H2SO4不断增多,电解液密度不断上升。当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成Pb。过剩的充电电流将电解水,使正极板附近产生O2从电解液中逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低。因此,铅酸蓄电池需要定期加蒸馏水。
蓄电池充足电的标志是:
(1)电解液中有大量气泡冒出,呈沸腾状态;
(2)电解液的相对密度和蓄电池的端电压上升到规定值,且在2~3h内保持不变。
2.放电
放电是在规定的条件下,电池向外电路输出电能的过程。当铅酸蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路的用电设备流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程。放电时,正极板上的PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅(PbSO4),沉
附在正、负极板上。在这个过程中,电解液中的H2SO4不断减少,电解液密度不断下降。理论上,放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止,但由于生成的PbSO4沉附于极板表面,阻碍电解液向活性物质内层渗透,使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应,因此在使用中放完电时蓄电池活性物质的利用率也只有20%~30%。因此,采用薄型极板,增加极板的多孔性,可以提高活性物质的利用率,增大
蓄电池的容量。
蓄电池放电终了的特征是:
(1)单格电池电压降到放电终止电压;
(2)电解液相对密度降到最小许可值。
放电终止电压与放电电流的大小有关,放电电流越大,允许的放电时间就越短,放电终止电压也越低。
3.过充电
过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电。
4.自放电
自放电是电池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失。
5.活性物质
在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质,或者说是正极和负极储存电能的物质的统称。
6.放电深度
放电深度是指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电。
7.板极硫化
在使用铅酸蓄电池时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都会形成PbSO4晶体。这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难。
8.容量
容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表示。
9.相对密度
相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度。相对密度与温度变化有关。25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265。密封式电池,相对密度值无法测量。纯酸溶液的密度为
1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3。电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或
者数天,但是可以通过充电来缩短时间。每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密度也会不一样。大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1~1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23~1.3g/cm3。
10.运行温度
电池在使用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性。当运行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿命就减少50%,所以电池的最高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下最好。
(三)铅酸蓄电池充、放电基本原理
在铅酸蓄电池中,正极板为PbO2,负极板为Pb,电解液为H2SO4。将其正、负极板插入电解液中,正、负极板与电解液相互作用,在正、负极板间就会产生约2.1V的电势。电池在完成充电后,正极板为二氧化铅,负极板为海绵状铅。放电后,在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅,充电后又恢复为原来物质。铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂,目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。该理论的含义:铅酸蓄电池在放电后,正、负电极的有效物质和硫酸发生反应,均转变为硫酸化合物(硫酸铅),充电时又会转化为原来的铅和二氧化铅。其具体的化学反应方程式如下:正极
2PbO2+2H2SO4→2PbSO4+O2↑+2H2O
负极
Pb+H2SO4→PbSO4+H2↑
总反应
2PbO2+3H2SO4+Pb→3PbSO4+2H2O+O2↑+H2↑
从以上的化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时,正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的物质,活性程度非常高。在蓄电池充电过程中,正、负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态。
由此可知以上反应是可逆的。正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。人们在日常使用中,通常使用蓄电池的放电功能,把充电作为蓄电池的维护。铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性,而在蓄电池放电以后,如果不及时充足电,电池内的活性物质很快就会失去活性,使电池内部产生不可逆的化学反应。所以对太阳能蓄电池和其他用途的铅酸蓄电池,应充足电保存,并定期给电池补充电。。

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