铅酸蓄电池培训讲义

铅酸蓄电池培训讲义

铅酸蓄电池基本原理

1.蓄电池也称为二次电池，是相对于原电池（一次电池）而言。

原电池是将化学能转化为电能的装置，当其内部参与化学反应的物质耗损到一定程度，其寿命便告终止，无法再将原来的化学能予以恢复。

蓄电池是其将储存化学能转变为电能后（放电：化学能转变成电能），当采用充电装置对其输入直流电能时，又可将耗损的化学能予以恢复（充电：电能转变成化学能）。可以完成多次充放电循环。

2.铅酸蓄电池是以铅及其合金、硫酸为主要原料的蓄电池，其正极

活性物质为深褐色或棕褐色二氧化铅，负极活性物质为灰色绒状铅, 电解质为稀硫酸。阀控式密封铅酸蓄电池基本结构为：电池槽盖、正

安全阀等。

3.铅酸蓄电池的型号命名与识别，见表1。

表1

4.铅酸蓄电池充放电机理:

放电：加负载将蓄电池正负极连通后，由于正极电势高，电子从负极流向正极，通过负载产生电流。同时电池负极发生氧化反应，绒状铅被氧化，释放出电子，其电化学反应式为：

Pb+HSO4--2e二PbSQ+H+；电池正极发生还原反应，接受从电池负极输送过来的电子，二氧化铅被还原，其电化学反应式为：

PbO2+3H++HSO4-+2e=PbSQ+2H2O。伴随着电化学反应的发生，正极

（进行阴极过程）的二氧化铅活性物质和负极（进行阳极过程）的绒状铅活性物质均转化成硫酸铅，电解液中硫酸被消耗，视比重变低。

充电：给电池附加一电压值高于电池电动势的外部直流电源回路, 电源正极与电池正极相连、电源负极与电池负极相连，电子从电源负极流向蓄电池负极，蓄电池负极发生还原反应，其电化学反应式为:

PbSO4+H++2e二Pb+HSQ-；蓄电池正极发生氧化反应，其电化学反应

式为：PbSO4+2H2O-2e= PbQ+3H++HSO4-。伴随着电化学反应的发生,

正极（进行阳极过程）和负极进行阴极过程）的硫酸铅逐渐被溶解，

分别生成二氧化铅和绒状铅，同时发生水的电解和硫酸的生成，电解

液浓度增加。

由于蓄电池在放电过程中,正负极的的活性物质均转化成硫酸铅,

电化学上将此理论称之为“双极硫酸盐化理论” 。

5．铅酸蓄电池充电过程中的附加反应（副反应）：

铅酸蓄电池在充电后期或铅酸蓄电池极板化成后期，当正负极电压升高至2.4V 以上时,正极发生水的电解反应,消耗部分电能,其电化

学反应式为：H2O-2e=2H++1/2O2f。这种不需要的反应称为附加反应或副反应,由于副反应的存在,使蓄电池在充电或极板化成时实际消耗

的电量大于理论消耗的电量。产生的氧气穿过隔板孔隙及其它通道进入负极进行复合，此时负极发生还原反应，为阴极，故亦称阀控式密封铅酸蓄电池为阴极吸收式电池。其电化学反应式为：

1/202+Pb+H2SO4=PbSO4+H2O。当负极电势达到析氢电势值时，负

极上有氢气析出，其电化学反应式为：2H++2e=H2 to

铅酸蓄电池中玻璃纤维隔板吸附电解液饱合度一般不高于90%，

若太高，隔板孔隙被电解液填满，正极产生的氧气便无法通过隔板孔隙到达负极进行复合，复合反应效率低，电池内压升高，安全阀频繁开启，造成电池失水严重，寿命缩短。

6．铅酸蓄电池电特性：

1）电动势：蓄电池正极平衡电极电势与负极平衡电极电势之差。

蓄电池电动势值由电池进行反应的性质和条件决定，与电池的大小和

形状无关。

(2)平衡电极电势的产生：将一金属电极插入含有该金属离子的溶

液中，由于该金属离子在金属中与在溶液中的化学势不同，因而发生

金属离子在金属电极和溶液之间的转移。在静电力的的作用下，这种

转移很快达到动态平衡，这时金属电极表面所带符号与金属电极表面

附近溶液中离子所带电荷符号相反，数量相等，于是在金属电极与溶

液界面处形成双电层，对应于双电层的建立，金属电极和溶液内便产

生一定的电势差，称为平衡电极电势，其绝对值无法测得，只能是相

对值。

(3)开路电压：电池处于开路时正极的稳定电极电势与负极的稳定

电极电势之差。开路电压范围：2V系列单体，2.13〜2.18V。

(4)稳定电极电势：如上述平衡电极电势建立所述，当电极处在可

逆状态下，金属与金属离子处于动态平衡，这是一种理想状态，事实上，在电解质水溶液中，电极上不但存在着金属与金属离子一对氧化还原反应，同时还存在着H+的还原和H2的氧化(或者是H2O的氧化

和02的还原)的另一对电化学反应。其电化学反应式为:

Me-ze --- Me z+

-- > +

H2-2e —2H+...........

H2O-2e^*=^H++1/2O2

理想状态下，只存在着反应①，实际上反应①和②或③同时存在, 氧化反应所失去的电子为还原反应所得，这样就能保持电极上电子的平衡，然而其荷电状态与只存在反应①不同，这时建立的电极电势称

为稳定电极电势。由于反应①和②同时存在，金属将不断溶解，H2将不断析出，但金属溶解和H2 析出的速度均很慢，电极电荷状态与只有反应①时

变化不大，故稳定电极电势与平衡电极电势值很接近，但如果析氢过电位很小的情况下，二者电势值的差别将很明显。所以在一般情况下，可将电池的开路电压视同为电池的电动势。

5）开路电压的应用：

A :从充足电并开路搁置48h以上电池所测得的开路电压值可

以大略判断该电池电解液密度（开路电压值=0.85+ P, P为电解液密度）。

B :判断电池的荷电状态，估算电池自放电程度，确定电池是

否需要补充电。

C:判断电池失效原因：若为极板硫酸盐化电池，其开路电压

值下降，充电时电压值高；若为活性物质软化脱落电池，其开路电压

值正常，但放电容量低。

6）容量:蓄电池以一定的放电电流，在规定的放电终止电压条件

下，放电时能释放出的电能。

A :不同种类和用途电池，其额定容量规定不同，如固定型阀控

式密封铅酸蓄电池的额定容量为10h率放电容量，起动用铅酸蓄电池

的额定容量为20h 率放电容量，内燃机车用密封铅酸蓄电池的额定容

量为5h 率放电容量，电动助力车用铅酸蓄电池的额定容量为2h 率放

电容量。

B :蓄电池容量与放电电流有关，放电电流愈大，其放电容量愈