第三章铅酸蓄电池
蓄电池使用维护保养知识
1.22 ～1.20（约50%） 1.19 ～1.17 （约25%） 小于1.16 （接近0% ）
液面在最低液面线下 电解液颜色混浊
—— ——
2021/12/17
不良原因
初加液错误补液错误 补液错误 良好 充电不足
初加液错误或漏夜 单格比重低为短路 过放电（极板严重硫化）
初加液错误 电池完全无电（充电不足）
束。
2021/12/17
24
C 充足电的标志： 电解液有沸腾现象(大量冒气泡)； 电解液密度达到左右且保持不变； 电池单体电压在～（12 V电池为～16.8 V），且在2h以上测定不变。
2021/12/17
25
7.蓄电池装车使用过程注意事项
（1） 整车贮存过程 该过程蓄电池亏电现象比较常见，造成亏电的主要原因是车辆存放时间较长，电池未及时充电维护，有部
电池的特征代号如下； A-干荷电式； F-防酸式，阀控式； M-密闭式。
第二段中的电池特征为附加部分，仅在同类型用途的产品中具有某种特征，而在型号中又必须加以区别时采用。
2021/12/17
13
四 铅酸蓄电池的工作原理
铅酸酸（蓄H2电SO池4）的，正在极电活池性的物工质作是过二程氧中化出铅现（如Pb下O电2）池，反负应极：活P性b+物P质bO是2+海2H绵2S状O金4 属铅2P（bSPOb）4+，2H电2O解液是硫 根据论上就述叫反双应硫，酸电盐池化放理电论后。两极活性物质均转化为硫酸铅（PbSO4），这种解释铅酸蓄电池成流反应的理
2021/12/17
14
第二章 铅酸蓄电池的正确使用维护
1 蓄电池的选用 更换电池时，一般选择与原车电池容量相同的电池。当车上另外增加额外的电器设施，或车辆用电器较多时选用较 大容量的电池是比较合理的。如需用较大的外型尺寸电池，应检查压紧装置有无足够的空间，能否压紧；检查垂 直高度以免车盖盖下时过于靠近电池。
铅酸蓄电池原理讲解课件
它是一种常见的二次电池，适用 于各种电子设备、电动车和储能 系统等领域。
铅酸蓄电池的发展历程
铅酸蓄电池的发展历史可以追溯到 19世纪60年代，当时它被发明出来 用于电力储存和电动车的动力源。
在过去的一个世纪里，铅酸蓄电池经 历了多次改进和发展，使其在能量密 度、寿命和可靠性等方面得到了显著 提升。
铅酸蓄电池的容量与电压
容量
铅酸蓄电池的容量通常以Ah（安时）为单位，指的是在特定条件下，电池可以 提供的电量。例如，一个100Ah的铅酸蓄电池，理论上可以提供100A的电流 持续1小时。
电压
铅酸蓄电池的电压通常在12V到60V之间，这取决于电池的型号和设计。例如， 一个标准的12V铅酸蓄电池，其电压在完全充电的状态下可以达到13.8V。
01
02
03
航空航天
在航空航天领域，铅酸蓄 电池因具有较高的安全性 和可靠性而被广泛应用。
军事应用
在军事领域，铅酸蓄电池 作为备用电源和应急电源 被广泛使用。
电力设施
在电力设施中，铅酸蓄电 池作为备用电源和应急电 源，能够保障电力设施的 正常运行。
铅酸蓄电池的市场前景与发展趋势
市场前景
随着全球汽车保有量的增加和电动汽车市场的扩大，铅酸蓄电池的市场需求将持续增长。
铅酸蓄电池的负极
负极材料
铅酸蓄电池的负极主要由铅及其 氧化物制成，其中最常见的是海
绵状铅。
负极结构
负极的构造包括导电骨架和活性 物质，导电骨架通常由铅制成， 而活性物质则由海绵状铅和铅的
氧化物组成。
负极作用
负极在铅酸蓄电池中起到储存和 释放能量的作用，同时还能帮助
维持电池内部的电平衡。
铅酸蓄电池的电解液
铅酸蓄电池使用手册
铅酸蓄电池使用手册引言铅酸蓄电池是一种常见的储能设备，广泛应用于汽车、UPS电源、太阳能发电系统等领域。
本手册旨在向用户提供一份全面且易于理解的关于铅酸蓄电池使用和维护的指南。
通过遵循本手册的操作指导，用户可以更好地了解铅酸蓄电池的特性，正确使用和保养蓄电池，以延长其寿命并确保安全使用。
第一章：铅酸蓄电池基础知识1.1 蓄电池的基本原理铅酸蓄电池是一种化学电池，通过化学反应将化学能转化为电能。
蓄电池由一个正极、一个负极和介质电解液组成，其中正极为正极活动物质（PbO2），负极为负极活动物质（Pb），电解液为稀硫酸溶液。
1.2 铅酸蓄电池分类根据用途和结构不同，铅酸蓄电池可以分为起动电池、动力电池和太阳能电池等。
起动电池用于汽车起动，动力电池用于电动车或升降机，太阳能电池用于储存太阳能。
1.3 蓄电池的主要特性了解蓄电池的主要特性对正确使用和维护至关重要。
蓄电池的主要特性包括额定容量、电压、内阻、循环寿命、自放电率等。
第二章：蓄电池的安全使用2.1 充电前的准备在充电之前，务必检查蓄电池的外观是否有明显损坏，并确保充电设备的安全性能和充电参数与蓄电池匹配。
2.2 充电方法和注意事项根据蓄电池的充电类型（常流充电或浮充充电），选择合适的充电方式。
在充电过程中，注意避免过度充电和过度放电，以免损害蓄电池性能。
2.3 蓄电池的正确连接和断开正确连接蓄电池可以避免电火花和其他意外事故的发生。
在连接和断开蓄电池时，先断开负极，再断开正极，并加上绝缘套管以保护连接部位。
第三章：蓄电池的日常维护3.1 充电状态的监测定期检测蓄电池的充电状态，避免过度放电和过度充电，以延长蓄电池的使用寿命。
3.2 温度和通风控制蓄电池在运行过程中会产生一定的热量，应确保蓄电池的工作温度在适当范围内。
并保持通风良好，防止蓄电池过热。
3.3 清洁和防护措施定期清洁蓄电池的端子和外壳，防止积灰和腐蚀。
使用绝缘套管和防护罩来避免蓄电池的短路和外力损坏。
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)。
简述铅酸蓄电池的作用及其组成
简述铅酸蓄电池的作用及其组成铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型，广泛应用于汽车、UPS （不间断电源）系统和其他需要可靠电力供应的应用中。
它们能够将化学能转化为电能，并在需要时释放出来。
以下是对铅酸蓄电池的作用和组成的简述：作用：铅酸蓄电池主要用于储存和释放电能。
它们在充电过程中将电能转化为化学能，将电流通过电化学反应存储在电池内。
而在放电过程中，化学能再次转化为电能，供应给外部设备使用。
这使得铅酸蓄电池成为重要的备用电源，能够在电网断电或紧急情况下提供稳定的电力。
组成：铅酸蓄电池由以下主要组件组成：正极板（铅二氧化物）：正极板是由铅二氧化物（PbO2）制成的，它是电池中的正极，接收电子并在充电时催化电化学反应。
负极板（铅）：负极板是由纯铅制成的，它是电池中的负极，负责催化充电和放电反应。
电解液：电解液是铅酸蓄电池中的重要组成部分，通常是硫酸溶液。
它提供离子介质，使得正极板和负极板之间的化学反应得以进行。
隔板：隔板位于正极板和负极板之间，用于阻止直接电子流动，但允许离子流动。
这有助于维持电池的电位差，并防止短路。
外壳：外壳是一个密封的容器，用于容纳电池的组件并防止电解液泄漏。
铅酸蓄电池的工作原理基于正极板和负极板之间的氧化还原反应。
在充电时，电流通过电解液，使得正极板上的铅二氧化物还原为铅，负极板上的纯铅氧化为氧化铅酸。
在放电时，反应反转，化学反应产生电流供应给外部设备使用。
需要注意的是，铅酸蓄电池具有一定的重量和体积，其能量密度相对较低，因此在一些应用中，如电动车和便携式电子设备，人们更倾向于使用其他类型的蓄电池，如锂离子电池。
铅酸蓄电池(精)
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
铅酸蓄电池的原理及性能
铅酸蓄电池的原理与性能一、铅酸蓄电池的工作原理蓄电池是一种化学电源，它的构造可以是各式各样的，可是从原理上讲所有的电池都是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的，其中正负两极的活性物质和电解质起电化反响，对电池产生电流起着主要作用，如图4-1所示。
在电池部，正极和负极通过电解质构成电池的电路，在电池外部接通两极的导线和负荷构成电池的外电路。
在电极和电解液的接触面有电极电位产生，不同的两极活性物质产生不同的电极电位，有着较高电位的电极叫做正极，有着较低电位的电极叫做负极，这样在正负极之间产生了电位差，当外电路接通时，就有电流从正极经过外电路流向负极，再由负极经过电路流向正极，电池向外电路输送电流的过程，叫做电池的放电。
在放电过程中，两极活性物质逐渐消耗，负极活性物质1.电解质2.负极3.容量4.正极5.隔离物6.导线7.负荷图4-1 电池构造示意图放出电子而被氧化，正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被复原，这样负极电位逐渐升高，正极电位逐渐降低，两极间的电位差也就逐渐降低，而且由于电化反响形成新的化合物增加了电池的阻，使电池输出电流逐渐减少，直至不能满足使用要求时，或在外电路两电极之间端电压低于一定限度时，电池放电即告终。
电池放电以后，用外来直流电源以适当的反向电流通入，可以使已形成的新化合物复原成为原来的活性物质，而电池又能放电，这种用反向电流使活性物质复原的过程叫做充电。
蓄电池可以反复屡次充电、放电，循环使用，使用寿命长，本钱较低，能输出较大的能量，放电时电压下降很慢。
1.电动势的产生铅蓄电池的正极是二氧化铅(PbO2)，负极是绒状铅(Pb)，它们是两种不同的活性物质，故和稀硫酸(H2SO4)起化学作用的结果也不同。
在未接通负载时，由于化学作用使正极板上缺少电子，负极板上却多余电子，如图4-2所图4-2 铅蓄电池电势产生过程示，两极间就产生了一定的电位差。
2.放电过程的化学反响当外电路接上负载(比方灯泡)后，铅蓄电池在正、负极板间电位差(电动势)的作用下，电流Ⅰ从正极流出，经负载流向负极，也就是说，负极上的电子经负载进入正极，如图4-3。
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。
铅酸蓄电池工作原理
铅酸蓄电池工作原理引言概述：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正确使用和维护蓄电池至关重要。
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1.1 电解液铅酸蓄电池的电解液由硫酸溶液组成，通常浓度为1.28g/cm³。
这种电解液能够提供离子，参预电化学反应。
1.2 电极铅酸蓄电池的正极由二氧化铅（PbO2）构成，负极由纯铅（Pb）构成。
正极和负极之间通过电解液相互连接，形成电池的电路。
1.3 电化学反应在放电状态下，正极上的二氧化铅（PbO2）与电解液中的硫酸根离子（SO4^2-）发生反应，生成铅酸（PbSO4）和水（H2O）。
同时，负极上的纯铅（Pb）与电解液中的硫酸根离子（SO4^2-）反应，生成铅酸（PbSO4）和水（H2O）。
这些反应释放出电子，形成电流。
二、充电与放电2.1 充电在充电状态下，外部电源的正极连接到铅酸蓄电池的正极，负极连接到负极。
外部电源提供的电流使得电解液中的铅酸（PbSO4）和水（H2O）发生反应，重新生成二氧化铅（PbO2）和纯铅（Pb）。
这个过程称为充电。
2.2 放电在放电状态下，铅酸蓄电池的正极和负极之间形成闭合回路。
电解液中的铅酸（PbSO4）和水（H2O）与正极和负极反应，生成二氧化铅（PbO2）和纯铅（Pb），同时释放出电子。
这个过程称为放电。
2.3 充放电过程的周期性铅酸蓄电池的充放电过程是一个周期性的过程。
在充电过程中，电解液中的铅酸逐渐转化为二氧化铅；而在放电过程中，二氧化铅逐渐转化为铅酸。
这个周期性的充放电过程使得铅酸蓄电池能够长期地提供稳定的电能。
三、容量和电压3.1 容量铅酸蓄电池的容量是指在特定条件下，电池能够释放的电能量。
通常以安时（Ah）为单位进行计量。
容量越大，电池能够提供的电能越多。
3.2 电压铅酸蓄电池的电压取决于正极和负极之间的电化学反应。
在充电状态下，电池的电压较高，通常为2.2V至2.4V。
简述铅酸蓄电池的作用及其组成
简述铅酸蓄电池的作用及其组成一、铅酸蓄电池的作用铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型，广泛应用于各种领域。
它的主要作用包括：1.储能：铅酸蓄电池能够将电能转化为化学能并储存起来，供后续使用。
这种储能功能使得铅酸蓄电池成为了很多设备和系统的重要组成部分，如电动汽车、太阳能发电系统等。
2.应急供电：由于铅酸蓄电池具有较高的能量密度和较低的自放电率，它可以作为应急供电装置使用。
在停电或其他紧急情况下，铅酸蓄电池可以为关键设备提供持续的电力支持，确保系统的正常运行。
3.平衡电网负荷：随着可再生能源的快速发展，电网负荷的平衡成为了一个重要的问题。
铅酸蓄电池可以作为储能设备，帮助平衡电网负荷，提高电网的可靠性和稳定性。
4.调峰削峰：电力系统的负荷通常存在波动性，铅酸蓄电池可以利用其快速响应的特点，在负荷高峰期释放储存的电能，减轻电网的压力，提高电力系统的效率。
二、铅酸蓄电池的组成铅酸蓄电池由以下几个主要组成部分构成：1.正极板：正极板是由铅钙合金制成，它的主要作用是催化电化学反应。
正极板上涂有成膜的活性物质，如铅二氧化物（PbO2），它在充电和放电过程中与电解液发生反应。
2.负极板：负极板是由纯铅制成，它的主要作用是催化电化学反应。
负极板上涂有成膜的活性物质，如海绵铅（Pb），它在充电和放电过程中与电解液发生反应。
3.分隔膜：分隔膜是将正极板和负极板隔离开的重要组成部分，它可以防止正负极直接接触而引发短路。
分隔膜通常由纤维素或聚乙烯制成，具有良好的渗透性和电解液保持性。
4.电解液：电解液是铅酸蓄电池中的导电介质，它由硫酸和水混合而成。
电解液的主要作用是提供离子导电通道，使得正负极之间能够发生电化学反应。
5.外壳：外壳是铅酸蓄电池的保护壳体，它通常由塑料或金属制成，具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能。
外壳的作用是保护内部组件免受外界环境的影响，并防止电解液泄漏。
6.端子：端子是连接铅酸蓄电池与其他设备或系统的接口，它通常由铅或铜制成。
铅酸蓄电池_副本思维导图
铅酸蓄电池作用1.发动机起动时，向点火系统和起动机供电2.当用电设备同时接入较多使得发电机超载时，协助发电机供电3.当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，它可将电能转变为化学能储存起来(充电)注意：蓄电池还相当于一个容量很大的电容器(保护用电设备不被损坏)4.当发动机不发电或电压较低时，向用电设备供电构造极板正极板活性物质为二氧化铅(PbO2)，呈深棕色负极板活性物质为海绵状的纯铅(Pb)隔板具有多孔性，以便电解液渗透，具有抗酸性和抗氧化性微孔塑料(橡胶)、木质材料，玻璃纤维材料压制而成体大量采用聚丙烯塑料外壳(耐酸、耐热、耐振、强度高)电解液本质化学纯净硫酸蒸馏水密度一般为1.24～1.31g/m³过低易结冰过高其黏度增加，电池内阻增大，加速极板腐蚀使其寿命缩短工作原理充电过程正负极板上的硫酸铅分别变成了原来的二氧化铅和铅，电解液中的硫酸增加，密度增大。
公式放电过程正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都变成了硫酸铅，电解液中的硫酸减少，密度减小工作特性蓄电池的基本电特性静止电动势定义：蓄电池在静止状态下正负极之间的电位差(即开路电压)，用E0表示影响因素电解液密度温度内阻R0构成极板电阻电解液电阻隔板电阻铅连接条和极柱电阻影响因素：电解液的密度蓄电池的充放电特性充电特性充电初期端电压迅速上升，极板孔隙中生成的硫酸来不及想在扩散，电解液密度增大充电中期端电压随着电解液密度的增加而上升充电末期活性物质全部转化为二氧化铅和海绵状铅，如继续充电，会出现“沸腾”(点解水产生氢气和氧气)充电终了特征1.蓄电池内部产生大量气泡，即所谓“沸腾”2.端电压和电解液密度均上升至最大值，且在2~3h内不在增加放电特性过度放电(端电压降到一定值时再继续放电)：对电池有害，粗结晶硫酸铅充电时不易还原蓄电池“休息”电解液相互渗透，趋于平衡放电终了特征1.电解液密度降低到最小许可值(约1.1g/m³)2.单体电池的端电压降至放电终止电压容量定义一定放电条件下蓄电池所能输出的电量，用C表示，单位A·h影响因素1..放电电流随着放电电流的增大，蓄电池容量变小2.电解液温度温度降低，容量减小3.电解液密度适当增加电解液密度，容量增大，但密度过大时，电解液的黏度增大使渗透速度降低，内阻和极板硫化增加，容量会减小蓄电池的使用与维护维护性充电蓄电池的充电去硫充电硫化蓄电池长期充电不足或放电后长期放置，极板上生成一种白色的粗晶粒硫酸铅，在正常充电时很难溶解还原，蓄电池容量明显下降的现象产生原因★电池初充电不足或初充电中断时间较长；★电池长期充电不足；★放电后未能及时充电；★经常过量充电或小电流深放电；★电解液密度过高或者温度过高,硫酸铅将深入形成不易恢复；★电池搁置时间较长，长期不使用而未定期充电；★电解液不纯，自放电大；★内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电；★电池内部电解液液面低，使极板裸露部分硫酸化。
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。
铅酸蓄电池论文
摘要随着电子技术日新月异的发展，人们开始越来越多地使用便携式设备，为满足对便携式电源的新要求，铅酸蓄电池因为维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛用作汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源。
也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。
蓄电池使用寿命的长短直接影响了电池的性能等方面，所以铅酸蓄电池的使用寿命尤为重要。
蓄电池的智能充电技术是蓄电池行业广泛关注的课题，是影响充电质量及电池寿命的关键因素之一，相关技术的研究具有很高的实用价值。
本文针对铅酸蓄电池的容量智能充电技术开展研究工作，介绍一种基于单片机的智能充电器的硬件和软件实现。
主要包括蓄电池充电方法比较选择，电路的具体设计，适合大多数的人们使用。
该充电器可以实时采集和显示电池的容量，并进行智能控制，根据不同的电池调整充电策略。
实验证明，该设计具有数字化、智能化、通用化和低功耗的特点。
关键词铅酸蓄电池智能充电 51单片机AbstractWith the development of technological change, growing use of portable equipment, to meet the new portable power demand, the battery for maintaining a simple and low prices, power supply reliability and durability, widely used in cars, aircraft and ships to wait for a motor vehicle or the start the current. In the various needs uninterrupted supply of electronic equipment and portable instruments used in makingsome electrical and control circuit of the work of the electricity supply. The battery life of the direct impact on the performance, so the battery is facing.The intelligent charging technique is a subject which has been widely in the industry of battery. It is one of the key factors which affect the charging quality and battery life, the research of related technique has high practical value【11】. This paper concentratesefforts on studying high-capacity intelligent charging technique for lead-acid, Introduce a revivification of the charger's hardware and software. Mainly include the comparison and selection of the charging methods, the research of charging algorithm and the design of charging system.The charger time collecting and displays the arguments and intelligent control and through the string mouth and upper, and real-time communications, to recharge the batteries. Experiments proved that the design of digitalization and intelligent, universal and low characteristics【12】.Keyword Lead-acid battery Intelligent-charging 51 Sing-chip Microcosm目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1 课题背景 11.2 充电技术的发展 21.3 铅酸蓄电池充电器的要求及市场需求 21.4 本文主要研究的内容 3第2章铅酸蓄电池的简介 42.1 铅酸蓄电池的发展历史 42.2 铅酸蓄电池的市场 42.3 铅酸蓄电池的工作原理 52.4 铅酸蓄电池的主要用途 52.5 铅酸蓄电池充电电压与电池电量恢复的关系 6 第3章铅酸蓄电池充电方法比较 73.1 恒流充电 73.2 阶段充电法 83.3 几种快速充电技术 93.3.1 脉冲式充电法 93.3.2 变电流间歇充电法 93.3.3 变电压间歇充电法 103.4 恒压充电 10第4章硬件设计 124.1 整压稳流电路设计 124.1.1 LM317稳压管的简介 134.1.2 LM317稳压管的性能 144.2 单片机及驱动电路电源的设计 144.2.1 AT89C2051单片机的介绍 174.2.2 AT89C2051单片机的主要性能 204.2.3 AT89C2051单片机的软硬件开发 20 4.2.4 AT89C2051单片机的性价比 214.3 显示电路 214.3.1 DM7447简介 224.3.2 数码管 254.3.3 七段译码器与数码管的链接和显示 26 第5章软件设计 285.1 主程序的设计 285.2 定时显示子程序的设计 30总结 31致谢 32参考文献 33附录1 总电路图 34附录2 软件程序 35第1章绪论1.1 课题背景目前铅酸蓄电池运用于各个行业中，如目前流行的电动自行车，电瓶车，工业上的自动引导车，机器人等等。
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。
3.3铅酸蓄电池
中
国 矿 业
（1）采用较轻材料制备板栅， 电解槽采用 ABS、PP塑料，质量轻有利于电池的小型
大 轻量化。以提高比容量，
学 （2）采用分散度更高的电极一提高活性物质的利
中 2.性能
国
矿 业
电池电动势与开路电压: 二者一致,25℃时约为2.10V
大 额定电压：2.0V
学
放电时的截止电压：1.75V.低温时可达1.0V
化 工
容量效率：80%~90%
学 院
能量效率：70%~80%
比能量：20~40w·h·kg-1 （理论比能量为170.3，实
应 化
际的极片上活性物质利用率在35-60%之间。较小）
(4)极板栅硫酸化：表现为在电极上生成紧密 的白色硫酸盐外皮，此时电池不能再充电， 原因是当蓄电池保存在放电状态时硫酸盐再 结晶，因此蓄电池不能以放电状态贮存。
5. “开口式”铅酸蓄电池的维护和保养
6.铅酸蓄电池的改进
铅酸蓄电池由正负极板栅、隔膜、电解 液以及壳体等主要部件组成。为了克服 维护麻烦的缺点，人们对该电池的结构 进行了大量的改进。
除了与一次电池同样的电流、电压、电
池容量、比功率等指标以外，
化
工
还增加了与充放电相关的一些指标：
学
例如，容量效率，伏特效率、能量效率和充
院
放电行为等。
应 化 系
总目录 目录
下一页 最后页
中 1.容量效率： 蓄电池放电输出的电量和充电
国 至原始状态时所需电量的比。越接近1越好，说明 矿 电池充放电损失小。
《铅酸蓄电池》课件
电力系统备用电源
在电力系统中，铅酸蓄电池作为 备用电源，能够在主电源故障时
提供紧急电力。
铅酸蓄电池能够在短时间内提供 大量电能，保障重要设施和关键
设备的正常运行。
在备用电源领域，铅酸蓄电池具 有较高的安全性和稳定性，被广
泛应用于各种电力设施中。
其他应用领域
除了以上几个主要应用领域外，铅酸 蓄电池还广泛应用于其他领域，如船 舶、航空、铁路、通讯、数据中心等 。
采用高能量密度的电极材料，如 硅基材料和钛酸锂等，提高电池
的能量密度。
优化电池结构
通过改进电池设计，减小体积和 重量，提高能量密度。
电池管理系统优化
通过先进的电池管理系统技术， 提高电池的能量利用率和能量密
度。
提高循环寿命
深入研究电极反应机制
深入了解电极反应机制，优化电极材料和电解液配方，提高电池 的循环寿命。
强化电池制造工艺
提高电池制造工艺水平，确保电池的一致性和可靠性，延长电池的 循环寿命。
电池使用和维护
正确使用和合理维护电池，避免过充过放和高温等不利条件，延长 电池的循环寿命。
环保与可持续发展
研发绿色生产工艺
采用环保型的生产工艺和材料，降低铅酸蓄电池 生产过程中的环境污染。
回收再利用
建立完善的铅酸蓄电池回收体系，实现废旧电池 的资源化再利用，降低对环境的压力。
工作原理
通过负极板上的铅和正极板上的二氧 化铅与电解液中的硫酸进行化学反应 产生电流。
胶体铅酸蓄电池
定义
胶体铅酸蓄电池是一种使 用胶体电解液的铅酸蓄电 池。
工作原理
胶体中的硅凝胶可以固定 电解液，防止电解液的泄 漏和蒸发。
特点
寿命长，维护简单，对高 温环境有较好的适应性， 但价格较高。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
▪ 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
铅粉制备
和膏
负极板栅浇铸 涂膏
正极板栅浇铸
淋酸、压板 表面干燥
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
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：
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.
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
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
▪ 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。
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-4 +2e PbSO4 +2H2O =1.655V
3. 寿命的终止
四、铅负极
▪ 铅负极的反应机理
Pb Pb2+ 2e Pb2+ HSO-4 PbSO4 H+
▪ 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
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 + H2SO4 PbSO4 + H2O 3PbO • PbSO4 + 3H2SO4 4PbSO4 + 3H2O PbO • PbSO4 + H2SO4 2PbSO4 + H2O
E
(PbO2/PbSO4 )
(PbSO4
/
Pb)
RT F
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
电极反应
HSO-4 H+ SO24- K2 1.2 102 lg c(SO24- ) lg(1.2102 ) lg c(H+ ) 1.92 pH
c(HSO-4 )
电解液中存在的离子大部分是H+和HSO4- .
Pb + HSO-4 -2e PbSO4 +H+ =-0.300V PbO2 +3H+ + HSO-4 +2e PbSO4 +2H2O =1.655V
• 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 • 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. 氢的析出反应
Pb + H2SO4 H2 + PbSO4
2. 氧的还原反应
在负极中高度分散
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
• 硫酸盐化的根本原因一般认为是PbSO4的重结晶 • 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
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。
▪ PbO2的结晶变体及其特性
结构 形成条件
电化学活性
αPbO2
斜方晶系
弱酸性及碱 性溶液中， pH大约2～
3以上
尺寸较大、颗粒较硬，在 正极活性物质中可以形成 网络或骨骼，使电极具有 较长的寿命;但容量较低，
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； 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.
同时易向β-PbO2转化
βPbO2
强酸性溶液 正方晶系 中，pH在
2～3以下
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
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。
1 Pb + 2 O2 PbO
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
1
1.
PbO2 + H2SO4
铅腐蚀
2 O2 + PbSO4 + H2O
PbO2 + H2SO4 + 2H+ + 2e PbSO4 + 2H2O Pb + H2O PbO + 2H+ + 2e PbO2 + Pb + H2SO4 PbO + PbSO4 + H2O
3PbO • PbSO4 + 6H+
+
8e
4Pb
+
SO
24
+
3H2O
PbSO4 + 2e Pb + SO42-
电池装配
正极 隔膜 负极
焊端子
焊极群 灌注封口剂
热封盖
入电池壳 装电池盖
▪ 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 PbOgPbSO4 PbO • PbSO4 + 2PbO + H2O 3PbO • PbSO4 • H2O
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.
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
2. 电化学反应
正极 PbO + H2O PbO2 + 2H+ +2e 3PbO • PbSO4 + 5H2O 4 PbO2 + 10H+ + SO42- + 8e PbO • PbSO4 + 3H2O 2 PbO2 + 6H+ + SO42- + 4e
负极 PbO + 2H+ +2e Pb + H2O
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. 启动用铅酸蓄电池 2. 固定型铅酸蓄电池 3. 蓄电池车用电池（牵引型铅酸蓄电池） 4. 便携设备及其他设备用铅酸蓄电池