电池结构及原理.

三、 VRLAB组成及结构
3.1 极板
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。极板分为正极板和负极板，均 由栅架和活性物质组成。栅架的作 用是固结活性物质。栅架一般由铅 钙合金铸成，具有良好的导电性、 耐蚀性和一定的机械强度。栅架的 结构右上图所示。为了降低蓄电池 的内阻，改善蓄电池的起动性能， 有些铅蓄电池采用了放射形栅架， 右下图为放射形栅架的结构。
二、 VRLAB 分类
• 阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL （胶体）电池两种：
AGM电池采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜，电解液吸附在极板和隔 膜中，贫电液设计，电池内无流动的电解液， 电池可以立放工作，也可以卧放工作； GEL（胶体）电池SiO2作凝固剂，电解液吸 附在极板和胶体内，采用PVC或其他多孔隔 板，电池可以立放工作，也可以卧放工作。 寿命较AGM电池长。
4.2 VRLAB电化学原理
• 蓄电池补充电充足的标志是： 限流限压（恒流恒压）。即先限定电流，将充电电流 限制在0.25 C10以下（一般用0.1 C10—0.2 C10），待 电池端电压上升到2.35—2.40V/Cell时，立即以 2.35—2.40V/Cell电压改为限压连续充电，在充电电 流降到0.006C10以下3小时不变，即认为充足电。 恒压限流充电。在2.30—2.35V/Cell电压下充电，同 时充电电流不超过0.25 C10，直到充电电流降到 0.006 C10以下3小时不变，就认为电池充足。 多步恒流充电。即进行多步恒定电流充电（恒定的电 流大小根据步骤逐步递减），一般恒定的充电电流不 大于0.25 C10，补充的总电量为电池放出电量的 1.05~1.2倍，就认为电池充足。
正交板栅图
放射板栅图
3.2 极板
正熟极板上的活性物质是二氧化铅 （PbO2），呈深棕色；负熟极板上的活性 物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。 将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里 并进行干燥即形成极板。如右上图所示。 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，如右下图所示。在每 个单格电池中，正极板的片数要比负极板 少一片，这样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。
4.3 VRLAB氧循环原理
四、 VRLAB电化学原理
• 阀控式铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将 电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化 学能转化为电能供给外系统。其充电和放电过程是 通过电化学反应完成的，电化学反应式如下：
4.1 VRLAB电化学原理
充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电 解液中的H2SO4增多，密度上升。 充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时， 开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气， 由于氢氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新 复合得用，电池就会失水干涸；对于早期的传统式 铅酸蓄电池，由于氢氧气的析出及从电池内部逸出， 不能进行气体的再复合，是需经常加酸加水维护的 重要原因；而阀控式铅酸蓄电池能在电池内部对氧 气再复合利用，同时抑制氢气的析出，克服了传统 式铅酸蓄电池的主要缺点。
一、VRLAB 定义
• 阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery(简称VRLAB)，其基本特点是 使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构， 不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向 排气阀(也叫安全阀)，该阀的作用是当电池内部 气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电 池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开， 排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内 部。
硫酸密度检测图
硫酸配制安全图
3.6 壳体
壳体用于盛放电解液和极板组， 应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采 用ABS或PP塑料制成，为整体式结构， 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 ABS槽盖配合图 联起来，如右图所示。壳体上部使 用相同材料的电池盖密封。 ABS 材料的壳体硬，电池内部压 力较大时，使用 ABS 材料不易鼓肚 变形。 ABS 材料的缺点就是耐候性 ABS槽盖配合操作图 差，水蒸气的渗透性很高。
3.7 壳体
PP 有优异的耐冲击性能、耐热性 能、热融接性和适宜的价格。主要用 于起动蓄电池壳体的制造，同时也用 于阀控铅酸蓄电池。其主要缺点是， 冲击强度虽温度变化大，耐低温性差、 PP槽盖配合图 机械强度低、易氧化和老化。
电池槽图
电池盖图
PP槽盖配合操作图
3.8安全阀
• 安全阀：密封式铅酸蓄电池增加了安全阀 （耐酸性橡胶），由于内部气体使用P↑安 全阀打开释放气体，安全阀 关闭，外面的 气体进不来，保证电池正常使用
AGM隔板图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPVC隔板图
3.5 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 1.23 ～ 1.32g/cm3 (20℃) 。 电 解 液的密度对蓄电池的工作有重要 影响，密度大，可减少结冰的危 险并提高蓄电池的容量，但密度 过大，则粘度增加，反而降低蓄 电池的容量，缩短使用寿命。
极板图
1－极组总图 ;2－负极板; 3－隔板; 4－正极板; 5－汇流排及铅零件
极组图
3.3 极板
正熟极板图
负熟极板图
正生极板图
负生极板图
3.4 隔板
隔板插放在正、负极板之间， 以防止正、负极板互相接触造成 短路。阀控式铅酸蓄电池目前有 两种形式，一种是在两极间灌注 的电解液能被高孔率的隔板吸收， 例如AGM隔板，另一种是将电 解液制成胶体的形式，例如：火 成二氧化硅被制成一种三维晶格， 所采用的隔板与AGM不同，现 在所用的是溶剂法的PVC隔板。