蓄电池结构与充放电基本原理

蓄电池定义及原理( storage battery )

定义：放电到一定程度后，经过充电又能复原续用的电池。

蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。

它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。蓄电池在充电过程中，或在充电终了时，电极上会伴随着水的分解反应。其原因是因为铅酸电

池正极充电接受能力较差，一旦正极充电状态达到70%时，氧气开始在正极上析出。负极充电状态超过90%时，氢气在负极上析出。一般地讲，正电极充电到额定电量的120%时。才能达到完全充电状态，所以，铅酸电池每次充电均会产生水的分解反应消耗水，因此定

期补水维护不可避免。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28%的稀硫酸。

放电时,电极反应为:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O

负极反应: Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电)

升失氧（化合价升高，失去电子，被氧化，氧化反应，还原剂）

降得还（化合价降低，得到电子，被还原，还原反应，氧化剂）

蓄电池分类

铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：

起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；

固定型蓄电池：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：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；

铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；

储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；

蓄电池结构：

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)

蓄电池专用语：

额定电压，容量，放电率，工作电流

W是功，P是功率，W= Pt=UIt

20HR 12V 24Ah 与30HR 12V 24Ah两种参数的电池有什么区别

AH：代表容量，24Ah是标准的容量，只是电流与时间的乘积，20/30HR ：代表放电率，测试容量时的放电电流的大小，数值越小越

好。或者说：放电时间(HR)含义是：该电池从额定电压以某电流开始放电，当放电20HR时，电池电压刚好降为电池的终止电压，由此测得总的安培小时数。所以20/30HR是表示放电速率，即表示电瓶里的电量建议以什么速度放完，比如20HR就是说，适合用20小时

放完24Ah的电量，30HR应该适合用30小时放完。所以相当于20HR的建议放电速率大于30HR的，因为同样的容量，放电时间越短，电流就越大。

如果你的工作电流小于24Ah/30HR=0.8A，那么就用30HR的，没必要用20HR的，但如果你要求电流超过0.8A而又不超过1.2A的话，就得用20HR的了。当然如果是短时间的大电流使用，偶尔超过一会并不会有问题，这只是连续放电时最有效的推荐放电率。

总之，20HR和30HR的实际容量都是24Ah的，所以容量就是相同的，如果说得出了小时率和容量有关的结论，那肯定是选错了小时率，因为在不按照推荐的放电率使用时，超过小时率会降低电瓶中电能的利用率，容量会变小。

例如不同放电率实际容量

20小时率:12.0Ah

10小时率：11.4Ah

5小时率：9.6Ah

1小时率：7.8Ah

附属：溶质、溶剂、密度、溶液、质量分数也叫质量百分浓度（溶液的浓度用溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示的叫质量百分浓度，用符号%表示。例如，25%的葡萄糖注射液就是指100克注射液中含葡萄糖25克。质量百分浓度（%）=溶质质量/溶液质量100%，%），摩尔浓度（C，mol/L摩尔浓度（mol/L）=溶质摩尔数/溶液体积（升））、摩尔数（也叫物质的量n，mol）、体积、总质量（m，g）、摩尔质量（M，g/mol）之间的关系

溶液的密度＊总体积＝总质量（１）

物质摩尔浓度＊物质的摩尔质量＊总体积＝溶质质量（２）

溶质质量／总质量＝质量分数（３）

由（１），（２）可得

摩尔浓度＊摩尔质量＊总质量＝密度＊溶质质量（４）

由（３），（４）可得

摩尔浓度＊摩尔质量＝密度＊质量分数

溶液百分比浓度的计算公式为:

溶质质量

C%(w)=———————————×100%

溶质质量+溶剂质量

*其中溶质质量+溶剂质量=溶液质量

溶质质量=溶液的密度×溶液体积×百分比浓度

蓄电池容量：

电动车用蓄电池的容量以下列条件表示之：蓄电池

◎电解液比值 1.280/20℃（电解液是稀释的硫酸，1.28是指硫酸和水混合后的密度单位g/ml。

◎30℃时候盐酸的密度

浓度% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

密度g / mL 1.07 1.14 1.22 1.30 1.40 1.50 1.61 1.73 1.81 1.83 ◎放电电流5小时的电流

◎放电终止电压 1.70V/Cell

◎放电中的电解液温度30±2℃

1.放电中电压下降放电中端子电压比放电前之无负载电压（开路电压）低，理由如下：

(1)V=E-I.R

V：端子电压(V)I：放电电流(A)