铅酸蓄电池(精)
铅酸蓄电池的基础知识
铅酸蓄电池的基础知识1一、铅酸蓄电池的原理：铅酸蓄电池的原理是通过将化学能和直流电能相互转化，在放电后经充电后能复原，从而达到重复使用效果。
铅酸蓄电池充放电时的反应：1、阳极反应：pbO2+H2SO4+3H++2e≒pbSO4+2H2O2、阴极反应：pb+H2SO4-≒pbSO4+H+2e3、总反应：pb+2H2SO4+pbO2≒2pbSO4+2H2O二、蓄电池的种类1、按用途分类：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2、按铅酸蓄电池极板结构分类：有形成式、涂膏式和管式3、按铅酸蓄电池盖的结构分类：有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式4、按铅酸蓄电池维护方式分类：有普通式、少维护式和免维护式三、蓄电池的命名1、国家标准蓄电池命名：以型号6-QA(W)-54a的蓄电池为例，说明如下：⏹6表示由6个单格电池组成，每个单格电池电压为2V，即额定电压为12V⏹Q表示蓄电池的用途，Q为汽车启动用蓄电池、M为摩托车用蓄电池、JC为船舶用蓄电池、HK为航空用蓄电池、D表示电动车用蓄电池、F 表示阀控型蓄电池。
⏹A和W表示蓄电池的类型，A表示干荷型蓄电池，W表示免维护型蓄电池，若不标表示普通型蓄电池⏹54表示蓄电池的额定容量为54Ah（充足电的蓄电池，在常温以20h率放电电流放电20h蓄电池对外输出的电量）⏹角标a表示对原产品的第一次改进，名称后加角标b表示第二次改进，依次类推。
注：①型号后加D表示低温启动性能好，如6-QA-110D ②型号后加HD表示高抗振型③型号后加DF表示低温反装，如6-QA-165DF2、日本JIS标准蓄电池命名：在1979年时，日本标准蓄电池型号用日本Nippon的N为代表，后面的数字是电池槽的大小，用接近蓄电池额定容量来表示：如NS40ZL ：⏹N表示日本JIS标准；⏹S表示小型化，即实际容量比40 Ah小，为36Ah⏹Z表示同一尺寸下具有较好启动放电性能，S表示极桩端子比同容量蓄电池要粗，如NS60SL；。
铅酸蓄电池基本知识
铅酸蓄电池基本知识电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置电池是一种能量转化与储存的装置.它主要通过化学反应将化学能或物理能转化为电能。
它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极.两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中.当连接在某一外部载体上时.通过转换其内部的化学能来提供电能。
Cell 和 Battery的区别：① Cell 是指一般的小型和单个电池.更强调单个单元;② Battery是指蓄电池和电池组,更强调系统或者组;③Battery 运用得更加广泛.是电池的通用名称 .包括锂电池、镍氢电池、蓄电池、干电池等等。
一次电池与二次电池的异同点：一次电池只能放电一次.二次电池(也叫可充电电池).可反复充放电循环使用.可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化.一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池.但内阻远比二次电池大.因此负载能力较低.另外.一次电池的自放电远小于二次电池。
电池种类一次电池：不可充电.如锌锰、碱性、锂电池二次电池：可充电.如铅酸、镍氢、锂离子电池高级电池：结构特殊.性能卓越.如锌空电池.以空气做正极.体积很小.用于助听器。
燃料电池：Fuel Cell, FC, 将存在于燃料(氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能转化为电能的装置.不是蓄电池.是发电机.1839年由英国的Grove发明。
太阳能电池：物理电源.通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置 .1883年Charles发明首块太阳能电池 .前景广阔.目前成本高.限制了应用。
电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜等组成外壳：一般是塑料或金属材质正极：电流的流出端负极：电流的流入端端子：内部与活性物质相连.外接用电器隔膜：防止正、负极短路.并提供电子的内部传递通道蓄电池：蓄电池(Storage Battery),也称二次电池,是通过充电将电能转换为化学能贮存起来.使用时再将化学能转换为电能释放出来的化学电源装置。
铅酸蓄电池制造工艺(精)
铅酸蓄电池制造工艺流程1、极板的制造包括:铅粉制造、板栅铸造、极板制造、极板化成、装配电池。
⑴ 铅粉制造设备铸粒机或切段机、铅粉机及运输储存系统；⑵ 板栅铸造设备熔铅炉、铸板机及各种模具；⑶ 极板制造设备和膏机、涂片机、表面干燥、固化干燥系统等; ⑷ 极板化成设备充放电机;⑸ 水冷化成及环保设备。
2、装配电池设备汽车蓄电池、摩托车蓄电池、电动车蓄电池、大中小型阀控密封式蓄电池装配线、电池检测设备（各种电池性能检测)。
⑴ 典型铅酸蓄电池工艺过程概述铅酸蓄电池主要由电池槽、电池盖、正负极板、稀硫酸电解液、隔板及附件构成。
⑵ 工艺制造简述如下铅粉制造:将1＃电解铅用专用设备铅粉机通过氧化筛选制成符合要求的铅粉。
板栅铸造：将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅通常用重力铸造的方式铸造成符合要求的不同类型各种板板栅。
极板制造：用铅粉和稀硫酸及添加剂混合后涂抹于板栅表面再进行干燥固化即是生极板。
极板化成:正、负极板在直流电的作用下与稀硫酸的通过氧化还原反应生产氧化铅，再通过清洗、干燥即是可用于电池装配所用正负极板。
装配电池:将不同型号不同片数极板根据不同的需要组装成各种不同类型的蓄电池。
3、板栅铸造简介板栅是活性物质的载体，也是导电的集流体。
普通开口蓄电池板栅一般用铅锑合金铸造,免维护蓄电池板栅一般用低锑合金或铅钙合金铸造，而密封阀控铅酸蓄电池板栅一般用铅钙合金铸造.第一步:根据电池类型确定合金铅型号放入铅炉内加热熔化，达到工艺要求后将铅液铸入金属模具内,冷却后出模经过修整码放。
第二步：修整后的板栅经过一定的时效后即可转入下道工序。
板栅主要控制参数：板栅质量；板栅厚度；板栅完整程度；板栅几何尺寸等；4、铅粉制造简介铅粉制造有岛津法和巴顿法，其结果均是将1＃电解铅加工成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉。
铅粉的主要成份是氧化铅和金属铅，铅粉的质量与所制造的质量有非常密切的关系.在我国多用岛津法生产铅粉，而在欧美多用巴顿法生产铅粉。
铅酸蓄电池的常识解释
第一章铅酸蓄电池的常识1. 电池的构成? 任何一种电池均有四个主要的部件组成：两个不同材料的电极、电解液、隔膜和外壳。
? 对于铅酸蓄电池来说，正极活性物质是二氧化铅（PbO2，暗红色），负极活性物质是铅（Pb，灰色），正负极集流体都是板栅，电解质是硫酸（H2SO4）。
? 动力电池：隔膜是聚氯乙烯（PVC），外壳是聚丙烯（PP）。
? 起动电池：隔膜是聚丙烯(PP)或聚乙烯（PE），外壳是聚丙烯（PP）。
? 阀控式密封电池：隔膜是玻璃纤维（AGM），外壳是ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）。
2. 铅酸蓄电池的工作原理? PbO2 + Pb ＋2H2SO4 ＝2PbSO4 + 2H2O? 随着放电的进行，硫酸不断减少，与此同时电池中又有水生成，这样就使电池中的电解液浓度不断降低；反之，在充电时，硫酸将不断生成，因此电解液浓度将不断增加。
3. 铅酸蓄电池的电性能? 电池的开路电压：电池在断路时（即没有电流通过两极时），电池两极的电极电位之差，称为电池的开路电压。
? 电池的开路电压只取决于所组成电池的电极材料与电解液的活度和放电的温度，与电池的几何形状和尺寸大小无关。
在电解液密度一定的范围内，铅酸电池的开路电压与电解液的密度有下列关系：开路电压=d＋0.85，d是在电池电解液的温度下电解液的密度（g/cm3）。
? 根据铅酸电池中进行的反应可知，放电时随着PbO2和Pb的消耗，H2SO4也消耗，即随着放电的进行，H2SO4减少，水增加，则酸的密度降低。
因此可以根据电池的开路电压估计电池的荷电状态，也可以根据电池的开路电压估计电解液的密度。
? 电池的内阻：是指电流通过电池内部受到的阻力，又叫全内阻。
? 它包括欧姆内阻和极化内阻。
电池的欧姆内阻包括电极本身的电阻、电解质溶液的电阻、离子通过隔膜微孔时受到的阻力和正负极与隔离层的接触电阻等。
? 欧姆内阻还与电池的几何尺寸、装配的紧密程度和电池的结构等因素有关，一般电池装配越紧密、电极间距离越小，欧姆内阻就越小；对于同一类的相同结构的电池，几何尺寸大的其欧姆内阻比几何尺寸小的电池要小。
铅酸蓄电池的原理
铅酸蓄电池的原理铅酸蓄电池是一种常见的电化学电池，由正极、负极和电解质组成。
铅酸蓄电池最早是由法国化学家格朗特（Gaston Plante）在1859年发明的。
铅酸蓄电池广泛应用于汽车、船舶、电动车、无人机、太阳能等领域，是一种重要的能源储存方式。
铅酸蓄电池的原理是通过电化学反应将化学能转化为电能，并将电能储存在电池中。
电池的正极是由氧化铅（PbO2）制成，负极是由纯铅（Pb）制成，电解液是稀硫酸（H2SO4）。
在充电时，电池的正极产生氧气（O2），负极则形成氢气（H2），同时电池中的硫酸根离子（SO4）与铅（Pb）发生反应，生成PbSO4沉淀。
2Pb + 2H2SO4 + O2 → 2PbSO4 + 2H2O在放电时，铅酸蓄电池的正负间产生电子流动的现象，电子从负极流向正极，氧化铅（PbO2）与水（H2O）反应产生氧气和铅（Pb），而纯铅（Pb）与硫酸根离子（SO4）反应，生成二氧化硫（SO2）和PbSO4沉淀。
PbO2 + H2O + 2e- → PbSO4 + 4H+ + O2Pb + PbSO4 → 2PbSO4 + 2e-铅酸蓄电池的电解质是稀硫酸（H2SO4），电池的初始电解质浓度通常为1.215克/毫升，电池充电时容易失水，因此需要定期添加蒸馏水和硫酸。
铅酸蓄电池的容量与其体积、质量、电解液浓度、放电深度等因素有关。
通常情况下，铅酸蓄电池的容量表达式为：Q＝I×t，其中Q是电池的容量，单位是安时（Ah），I是电流强度，单位是安培（A），t是放电的时间，单位是小时（h）。
铅酸蓄电池的优点是价格低廉，容易维护，使用寿命较长。
但其缺点也十分明显，如充电需要较长时间，电池重量较大，储能密度低等。
随着科技的发展，铅酸蓄电池已逐渐被锂离子电池等新型电池所替代，成为稳定性和安全性更高、储能密度更大的能源储存方式。
随着新能源汽车、太阳能发电和可再生能源的推广应用，铅酸蓄电池技术也在不断创新和发展。
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)。
铅酸蓄电池制造工艺流程及主要设备(精)
铅酸蓄电池制造工艺流程及主要设备1、极板的制造包括：铅粉制造、板栅铸造、极板制造、极板化成等。
⑴铅粉制造设备铸粒机或切段机、铅粉机及运输储存系统；⑵板栅铸造设备熔铅炉、铸板机及各种模具；⑶极板制造设备和膏机、涂片机、表面干燥、固化干燥系统等；⑷极板化成设备充放电机；⑸水冷化成及环保设备。
2、装配电池设备汽车蓄电池、摩托车蓄电池、电动车蓄电池、大中小型阀控密封式蓄电池装配线、电池检测设备(各种电池性能检测)。
⑴典型铅酸蓄电池工艺过程概述铅酸蓄电池主要由电池槽、电池盖、正负极板、稀硫酸电解液、隔板及附件构成。
⑵工艺制造简述如下铅粉制造：将1#电解铅用专用设备铅粉机通过氧化筛选制成符合要求的铅粉。
板栅铸造：将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅通常用重力铸造的方式铸造成符合要求的不同类型各种板板栅。
极板制造：用铅粉和稀硫酸及添加剂混合后涂抹于板栅表面再进行干燥固化即是生极板。
极板化成：正、负极板在直流电的作用下与稀硫酸的通过氧化还原反应生产氧化铅，再通过清洗、干燥即是可用于电池装配所用正负极板。
装配电池：将不同型号不同片数极板根据不同的需要组装成各种不同类型的蓄电池。
3、板栅铸造简介板栅是活性物质的载体，也是导电的集流体。
普通开口蓄电池板栅一般用铅锑合金铸造，免维护蓄电池板栅一般用低锑合金或铅钙合金铸造，而密封阀控铅酸蓄电池板栅一般用铅钙合金铸造。
第一步：根据电池类型确定合金铅型号放入铅炉内加热熔化，达到工艺要求后将铅液铸入金属模具内，冷却后出模经过修整码放。
第二步：修整后的板栅经过一定的时效后即可转入下道工序。
板栅主要控制参数：板栅质量；板栅厚度；板栅完整程度；板栅几何尺寸等；4、铅粉制造简介铅粉制造有岛津法和巴顿法，其结果均是将1#电解铅加工成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉。
铅粉的主要成份是氧化铅和金属铅，铅粉的质量与所制造的质量有非常密切的关系。
在我国多用岛津法生产铅粉，而在欧美多用巴顿法生产铅粉。
岛津法生产铅粉过程简述如下：第一步：将化验合格的电解铅经过铸造或其他方法加工成一定尺寸的铅球或铅段；第二步：将铅球或铅段放入铅粉机内，铅球或铅段经过氧化生成氧化铅；第三步：将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后即可使用。
铅酸蓄电池基本知识
一．铅酸蓄电池的基本知识1.1什么是铅酸蓄电池？以铅和酸作为化学反应物质制成的蓄电池叫做铅酸蓄电池。
它是一种直流电源，充电时将电能转变成化学能，放电时将储存的化学能转变成电能的一种装置。
1.2铅酸蓄电池的优缺点铅酸蓄电池在常用体系的蓄电池中电压最高为2.0V。
其二是它的廉价性，其三是高倍率放电性能良好，高低温性能良好可在-40—60°C的条件下工作。
易于浮充使用没有“记忆”效应等。
当然铅蓄电池也具有某些难以克服的缺点，首先是它的寿命比较短，在放电状态下长期保存会导致电极的不可逆硫酸盐化。
在某些结构的电池中由于氢的析出有爆炸的危险等。
1.3 铅酸蓄电池的分类铅酸电池具有广泛的用途按照极板的结构可分为涂膏式、管式和形成式。
按荷电状态可分为干荷电态和湿荷电态几种。
（我们公司代理的GS电池为湿荷电态，VHB为干荷电态）按电池盖和排气栓结构可分为排气式、防酸隔爆式、防酸消氢式和阀控密封式。
1.4铅酸蓄电池的一般结构构成蓄电池的主要部件是负极板、正极板、隔板、电解液、电池槽此外还有一些零件如端子、连接条、排气栓等。
1.5牵引用铅酸蓄电池的结构设计●负极板构造牵引用蓄电池的负极板比正极板多一块，一般采用格栅型设计并涂上海绵状的Pb膏即涂膏式，这样能满足电池的大负荷工作。
其板栅像铁丝网原则上与汽车蓄电池相同，但常使用厚极板，高度较高。
所以活性物质的利用率较低一般在35%左右。
●正极板构造正极板有两种类型，即管式和涂膏式。
（我司代理的GS和VHB牵引蓄电池其正极板均采用管式结构）管式正极板的结构是用一导电骨架与一模仿极平的顶部集流条和许多圆柱骨芯焊在一起构成的。
骨芯数目由极板尺寸决定，骨芯外边套有惰性玻璃纤维管套，其内部填充pbo2（pbo2在填充之前已经和H2SO4充分反应过）●管式正极板的优越性1.）在使用寿命期间活性物质保持在管中，不发生脱落。
2.）极板孔率提高，有利于活性物质利用率的提高。
3.）铅合金的骨架由于被活性物质包围，其腐蚀速率降低。
铅酸电池正极材料
铅酸电池正极材料铅酸蓄电池的正负极材料分别是什么？和正负极反应的方程式和总反应方程式？铅酸蓄电池负极材料：铅铅酸蓄电池正极材料：二氧化铅正极反应：PbO2 + 4H+ + SO4（2-）+ 2e- = PbSO4 + 2H2O负极反应：Pb + SO4（2-）- 2e- = PbSO4总反应：PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2H2O扩展资料：铅蓄电池的组成：极板、隔板、壳体、电解液等1．正、负极板蓄电池充、放电过程中，电能和化学能的相互转换，就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。
正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅(Pb)，呈青灰色。
2．隔板减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近；为避免接触而短路，正负极板之间要用隔板隔开。
隔板材料为多孔性和渗透性，化学性能稳定，即具有良好的耐酸性和抗氧化性。
3．壳体用来盛放电解液和极板组，由耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并且有一定力学性能的材料制成。
4．电解液电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用并参与化学反应。
它由纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，而其密度一般为1.24～1.30g/ml。
铅酸电池铅酸电池（Lead-acid Battery）是所有蓄电池中技术成型最早、发展最为成熟的电池，其正极材料为二氧化铅，负极材料为铅[5]，在充放电时通过电池内部两极发生的氧化还原反应来完成电能和化学能的相互转化[4]，在充电过程中电解液会发生水解生成氧气和氢气，半密封式铅酸电池直接将气体排出引起电解液的干涸[6]，而阀控式密封铅酸电池则通过引发气体的化合反应有着更高的可靠性[7]，废旧电池中的铅对生态环境有着巨大的危害，需要进行回收处理[8]，铅酸电池有着技术成熟、成本低、安全性好、大电流放电能力强的优势[9]，因此在交通、储[2]能、商业和工业不间断电源以及便携式电子设备[3]等领域得到了广泛的应用。
《铅酸蓄电池》课件
电解液与隔膜
电解液
一般为硫酸溶液，是电池中的离子传 输介质。
隔膜
一种塑料薄膜，用于隔离正负极，防 止短路，同时允许离子通过。
电池壳与附件
电池壳
用于容纳电解液和其他组件，通常由硬质塑料或金属制成。
附件
包括电池连接器、温度传感器等，用于电池的装配和使用。
03 铅酸蓄电池的性能参数
电池容量
电池容量
的应用也逐渐增多。
铅酸蓄电池可以储存大量的电能， 并在电力需求高峰期释放，以平 抑电网负荷波动，确保电力系统
的稳定运行。
在可再生能源并网、智能微电网 等领域，铅酸蓄电池也发挥着重
要的作用。
其他领域应用
01
除了以上几个领域，铅酸蓄电池 还广泛应用于其他领域，如通信 、铁路、船舶、航空等。
02
在这些领域中，铅酸蓄电池因其 可靠的性能和低廉的成本，成为 许多设备的首选电源。
02 铅酸蓄电池的构造与材料
正极材料
正极活性物质
主要由铅的氧化物构成，是电池 放电过程中的氧化剂。
正极添加剂
用于改善正极活性物质的电化学 性能，如碳黑、金属氧化物等。
负极材料
负极活性物质
主要由铅的金属颗粒构成，是电池放电过程中的还原剂。
负极添加剂
用于改善负极活性物质的电化学性能，如石墨、玻璃纤维等 。
电动车动力电源
随着电动车市场的不断扩大，铅酸蓄 电池在电动车领域的应用也越来越广 泛。
与其他动力电池相比，铅酸蓄电池具 有较高的能量密度和可靠性，成本也 相对较低，因此在电动车领域具有一 定的竞争优势。
铅酸蓄电池作为电动车的动力电源， 为电机提供电能，使车辆能够正常运 行。
电力系统储能
铅酸蓄电池
铅酸蓄电池百科名片铅酸蓄电池定义：电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。
英语：Lead-acid battery 荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。
铅酸蓄电池发展历史和现状蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。
铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。
这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。
到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。
然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。
近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色能源。
1912年ThomasEdison发表专利，提出在单体电池的上部空间使用铂丝，在有电流通过时，铂被加热，成为氢、氧化合的催化剂，使析出的H2与O2重新化合，返回电解液中。
但该专利未能付诸实现：①铂催化剂很快失效；②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出，电池内部仍有气体发生；③存在爆炸的危险。
60年代，美国Gates公司发明铅钙合金，引起了密封铅酸蓄电池开发热，世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。
1969年，美国登月计划实施，密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。
1969-1970年，美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池，该电池采用玻璃纤维棉隔板，贫液式系统，这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池，但当时尚未认识到其氧再化合原理。
1975年，GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利，成为今天VRLA的电池原型。
铅酸蓄电池一类二类三类
阀控密封式蓄电池
维护量少，无需加水，安全性高，广泛用于UPS不间断电源、太阳能系统
2V系列阀控式铅酸蓄电池（如2V500AH）
12V系列阀控式铅酸蓄电池
三类
特殊用途蓄电池
根据特定需求设计，如高低温性能、抗震性能等，用于特殊环境或设备
6-QA-110D（国标，低温启动性能好）
铅酸蓄电池一类二类三类
类别
分类标准
特点描述
示例Hale Waihona Puke 号一类汽车启动用蓄电池
高启动电流，短时间内能输出大量电能，用于启动汽车发动机
6-QAW-54a（国标）
NS40ZL（日本JIS标准）
58 430（美国BCI标准，12V 430A 80min）
二类
固定型/备用电源用蓄电池
长寿命，稳定性能好，用于电力系统、通信基站等需要持续供电的场所
NS60SL（日本JIS标准，极桩端子粗，适合高电流放电）
高抗振型蓄电池（如型号中包含HD）
铅酸蓄电池
使用寿命长 采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA(ValveRegulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池” 的缩写）电池可浮充使用10-15年。 质量稳定，可靠性高 采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统， VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密 封铅酸蓄电池”的缩写）电池的质量稳定，性能可靠。电 压、容量和密封在线上进行100%检验。
•
⑼电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引 起电池损害。 电池的正常操作范围为：77.F（25℃） 电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(15℃到50℃） 充电后：32.F到104.F(0℃到40℃） 储存中：5.F到104.F（-15℃到40℃） ⑽不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光 中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起 火或破裂。 ⑾不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电 池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查 电池。
⑸将电池放在远离能产生火花设备的地方，否 则火花可能会引起电池冒烟或破裂。 ⑹不要将电池放在热源附近（如变压器），否 则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。 ⑺应用中电池数目超过一只时，请确保电池间 连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会 引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还 会伤人。 ⑻特别注意别让电池砸在脚上。
使用与注意事项
⒈ 蓄电池荷电出厂，从出厂到安装使用，电池容量会受到不 同程度的损失，若时间较长，在投入使用前应进行补充充 电。如果蓄电池储存期不超过一年，在恒压2.27V/只的条 件下充电5天。如果蓄电池储存期为1～2年，在恒压 2.33V/只条件下充电5天。 ⒉蓄电池浮充使用时，应保证每个单体电池的浮充电压值为 2.25～2.30V，如果浮充电压高于或低于这一范围，则将 会减少电池容量或寿命。 ⒊当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体电池电压不应低于 2.20V，如单体电压低于2.20V，则需进行均衡充电。均衡 充电的方法为：充电电压2.35V/只，充电时间12小时。
铅酸蓄电池原理
铅酸蓄电池原理
铅酸蓄电池是一种常见的电池类型，其原理基于化学反应来存储和释放电能。
它通常由正极（正极板）、负极（负极板）、电解质（硫酸溶液）和分隔膜等组成。
当铅酸蓄电池处于放电状态时，化学反应发生在正极和负极之间。
在正极，铅（Pb）和过氧化铅（PbO2）与硫酸溶液中的
硫酸根离子（SO4^2-）发生反应，生成铅（PbSO4）和水
（H2O）。
同时，在负极，铅（Pb）与硫酸中的硫酸根离子（SO4^2-）发生反应，生成二氧化铅（PbO2）和水（H2O）。
这些反应导致了电子在正负极之间的流动，从而产生电流。
当铅酸蓄电池处于充电状态时，化学反应发生的方向相反。
通过外部电源施加的电压，反转了正负极之间的化学反应方向。
这使得正极上的铅（PbSO4）和二氧化铅（PbO2）恢复为过
氧化铅（PbO2），负极上的二氧化铅（PbO2）和铅（Pb）恢
复为铅（Pb）。
同时，电解质中的硫酸根离子（SO4^2-）回
到电解质中。
这个过程将电能从外部电源转化为化学能，并以化学键的形式储存在正负极中。
铅酸蓄电池的原理基于这样一个过程：充电时，化学能转化为电能，储存在电池中；放电时，电能转化为化学能，从电池中释放出来。
因此，铅酸蓄电池可用于供电设备，如汽车、UPS （不间断电源）和太阳能系统等。
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铅膏主要为硫酸铅和氧化铅的混合物， 含有8%－12%的硫酸铅。
极板化成
用通入直流电的方法使正极板上的活性物质发 生电化学氧化（生成PbO2），同时负极板上的活 性物质发生电化学还原（生成海绵状铅），这 个过程称为化成.
• 化成时极板上的反应 1. 中和反应
PbO + H 2SO4 PbSO4 + H 2O 3PbO PbSO4 + 3H 2SO4 4PbSO4 + 3H 2O PbO PbSO4 + H 2SO4 2PbSO4 + H 2O
铅酸蓄电池的低温充电接受能力
• 铅酸电池在低温下的充电效率很低,原因是什么? • 为什么低温下正极的充电接受能力比负极好?
六、铅酸蓄电池制造工艺
负极板栅浇铸 淋酸、压板 表面干燥
铅粉制备
和膏
涂膏
正极板栅浇铸 极板固化 干燥
电池装配
极板化成
板栅制造
• 板栅的作用
• 对板栅的要求 • 板栅合金的选择
• 防止措施
• 发生硫酸盐化后的处理方法
五、铅酸蓄电池的电性能
铅酸蓄电池的充放电特性
铅酸蓄电池的容量及其影响因素
• 电池容量主要取决于活性物质的数量及其利用率
• 活性物质的利用率与放电制度、电极和电池的结 构、制造工艺等有关
铅酸蓄电池的失效模式与循环寿命
• 失效模式
①正极板栅的腐蚀与长大 ②正极活性物质的软化、脱落 ③负极的不可逆硫酸盐化 ④早期容量损失
2. 放电时：BaSO4是PbSO4的结晶中心, 降低 PbSO4结晶时的过饱和度、使生成的PbSO4覆盖 金属铅的可能性减小→推迟负极的钝化
3. 充电时：使生成的海绵状铅具有高度的分散 性→防止其收缩
•
有机添加剂的作用机理
1. 吸附在活性物质上，降低电极/溶液界面的自 由能→阻止海绵状铅表面的收缩 2. 吸附在铅上，增加PbSO4 在铅上的结晶中心生 成能→推迟负极的钝化
1. 铅酸蓄电池的电动势只与酸的浓度有关，与蓄 电池中含有的铅、二氧化铅或硫酸铅的量无关； 2. 正负极的稳定电势接近于它们的平衡电极电势， 故电池的开路电压与电池的电动势接近 .
E 酸密度g/cm3 0.84
铅酸蓄电池正常工作的条件
1. 电极反应可逆； 2. 氢气和氧气在电极上具有较高的过电位才有可能 使电池正常充放电； 3. 放电产物PbSO4在H2SO4水溶液中的溶解度较低。
铅粉制造
• 铅粉的制备方法
铅膏的配制
• 进行的化学反应
PbO + H2O Pb(OH)2
1/2O2 + Pb PbO
Pb(OH)2 + H2SO4 PbSO4 + H2O
PbO + PbSO4 PbO PbSO4
PbO PbSO4 + 2PbO + H2O 3PbO PbSO4 H2O
二、铅酸蓄电池的热力学基础
电池反应、电动势及电极电势
双硫酸盐理论
Pb + PbO2 +2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
1. 对放电前后活性物质的物相分析 2. 对电解液浓度变化的精确测量
电极反应
HSO-4 H+ SO24 K2 1.2 102
c(SO22 + 4 ) lg lg(1.2 10 ) lg c (H ) 1.92 pH c(HSO4 )
第三章 铅酸蓄电池
学时：5学时 主要内容：
• • • • • • 铅酸电池概述 热力学原理 二氧化 铅正极 铅负极 铅酸电池的电性能 铅酸电池制作工艺
本章重点：
蓄电池：工作原理
正极：板栅的腐蚀和变形 负极：钝化；负极添加剂；负极极板的 不可逆硫酸化 制造工艺：与原电池相比蓄电池制造工 艺的复杂性，活性物质的制备、极板的 化成。
四、铅负极
铅负极的反应机理
Pb Pb 2e
2+
Pb HSO PbSO4 H
2+ 4
+
铅负极的钝化
• 铅负极钝化的原因
• 影响因素
铅负极活性物质的收缩
铅负极的添加剂
• 无机类添加剂：炭黑、BaSO4
• 有机类添加剂：木素、腐殖酸
•
BaSO4的作用机理
1. BaSO4与PbSO4的晶格参数非常接近; BaSO4在 负极中高度分散
• 影响电池循环寿命的外在因素
①放电深度 ②过充电程度 ③电解液浓度及温度
铅酸蓄电池的荷电保持能力
负极的自放电反应 1. 氢H2 + PbSO4
1 Pb + O 2 PbO 2
2. 氧的还原反应
3. 正极板栅合金组分向负 极的迁移
正极的自放电反应 1. 氧气的析出
一、概述
铅酸蓄电池的组成、用途及发展
() Pb H2SO4 PbO2 ()
Pb + PbO2 +2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
蓄电池（二次电池）: 1. 电池的放电产物可借助于通反向直流电流 的方法使其复原. 2. 其充放电过程是一个电能和化学能相互转 换的过程.
一个电池体系满足哪些条件才能作为蓄电池？ 1. 电池反应可逆；
三、二氧化铅电极
活性物质PbO2：疏松的多孔体 板栅：Pb合金铸造成的栅栏片状物体
活性物质PbO2
PbO2 +3H+ + HSO+2e PbSO +2H O =1.655V 4 4 2
液相反应机理
1. 氧化/还原反应发生在电极与溶液的界面
2. 中间步骤是溶液中的Pb2+进行氧化还原反应。
电解液中存在的离子大部分是H+和HSO4- .
+ Pb + HSO-2e PbSO +H 4 4
=-0.300V
PbO2 +3H+ + HSO+2e PbSO +2H O =1.655V 4 4 2
RT a(H 2SO4 ) E (PbO2 /PbSO4 ) (PbSO4 / Pb) ln F a(H 2O)
更稳定些；容量更高
正极板栅的腐蚀
• 正极板栅腐蚀的原因 正极板栅中的Pb和其他成分如Sb处于热力学不稳 定状态 • 铅的阳极腐蚀机理
正极板栅的长大
1. 正极板栅的长大是由于其表面氧化膜的生成 造成的 2. 正极板栅长大的后果是其线性尺寸增加、弯 曲以及个别筋条的断裂,从而造成板栅的破 坏和电池正极板栅在使用过程中的变形称为 板栅的长大 3. 寿命的终止
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.
2. 只能采用一种电解质溶液 ；
3. 电池放电时固体产物难溶解于电解液中.
铅酸蓄电池的标称电压是2V，理论比能量是 166.9Wh/kg，实际比能量为35～45Wh/kg
铅酸蓄电池的主要用途
1. 2. 3. 4. 启动用铅酸蓄电池 固定型铅酸蓄电池 蓄电池车用电池（牵引型铅酸蓄电池） 便携设备及其他设备用铅酸蓄电池
PbO2的结晶变体及其特性
结构 形成条件 电化学活性
α-PbO2
尺寸较大、颗粒较硬，在 弱酸性及碱 正极活性物质中可以形成 性溶液中， 斜方晶系 网络或骨骼，使电极具有 pH大约2～3 较长的寿命;但容量较低， 以上 同时易向β-PbO2转化 强酸性溶液 正方晶系 中，pH在2～ 3以下
β-PbO2
1. 铅腐蚀
1 PbO 2 + H 2SO 4 O 2 + PbSO 4 + H 2O 2
PbO 2 + H 2SO 4 + 2H + + 2e PbSO 4 + 2H 2 O Pb + H 2 O PbO + 2H + + 2e PbO 2 + Pb + H 2SO 4 PbO + PbSO 4 + H 2 O
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 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
铅酸蓄电池的优缺点 优点：
负极 PbO + 2H + +2e Pb + H 2 O
23PbO PbSO4 + 6H + + 8e 4Pb + SO4 + 3H 2 O
PbSO4 + 2e Pb + SO24
电池装配
正极 隔膜 负极 灌注封口剂 焊端子 热封盖
焊极群
入电池壳
装电池盖
3. 有机添加剂的选择得当
铅负极的不可逆硫酸盐化
• 活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的PbSO4， 它不同于正常放电时生成的PbSO4，几乎不溶解。 因此在充电时不能转化为活性物质，造成电池容量 减小 • 常常是在电池组长期充电不足或过放电状态下长期 储存形成的 • 硫酸盐化的根本原因一般认为是PbSO4的重结晶
2. 电化学反应
正极 PbO + H 2 O PbO 2 + 2H + +2e