鉛酸蓄電池原理講解

第一節(jié)閥控式密封鉛酸蓄電池蓄電池與整流設(shè)備組合為直流浮充供電系統(tǒng)作用

平滑濾波

荷電備用

在UPS系統(tǒng)中作后備電源

在動(dòng)力設(shè)備中作啟動(dòng)電源分類

（1）按不同用途和外形結(jié)構(gòu)：分有固定式和移動(dòng)式兩大類。（2）按極板結(jié)構(gòu)分為：涂膏式、化成式、半化成式、玻璃絲管式等。（3）按電解液的不同分為：酸性和堿性。酸性蓄電池：以酸性水溶液作電解質(zhì)堿性蓄電池：以堿性水溶液作電解質(zhì)（4）按電解液數(shù)量分為：貧液式和富液式。密封式電池一般為貧液式，半密封電池均為富液式。蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義代號(hào)漢字全稱G固固定型F閥閥控式M密密封J膠膠體D動(dòng)動(dòng)力型N內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車(chē)用T鐵鐵路客車(chē)用D電電力機(jī)車(chē)用3—GFM—500固定型閥控式密封500A.h三個(gè)單體6V6—GFMJ—100固定型閥控式密封100A.h六個(gè)單體12V膠體第二節(jié)蓄電池結(jié)構(gòu)及工作原理正負(fù)極板組隔板電解液安全閥殼體極板(板柵):以鉛銻合金為骨架，上面緊密地涂上鉛膏，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，正、負(fù)極板上形成各自的活性物質(zhì)，正極的活性物質(zhì)是PbO2，負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿鉛，在成流過(guò)程中，負(fù)極被氧化，正極被還原，負(fù)極板一般為深灰色，正極板為暗棕色。隔板：隔板有水隔板、玻璃纖維隔板、微孔橡膠隔板、塑料隔板等，隔板的作用是儲(chǔ)存電解液，氣體通道，使正、負(fù)極間的距離縮到最小而互不短路；隔板可以防止極板的彎曲和變形，防止活性物質(zhì)的脫落，要起到這些作用，就要求隔板具有高度的多孔性、耐酸、不易變形、絕緣性能要好，并且有良好的親水性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。電解液：鉛酸蓄電池一律采用硫酸電解質(zhì)，是電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的必需條件。安全閥：一種自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的排氣閥，具有單向性，內(nèi)有防酸霧墊。只允許電池內(nèi)氣壓超過(guò)一定值時(shí)，釋放出多余氣體后自動(dòng)關(guān)閉，保持電池內(nèi)部壓力在最佳范圍內(nèi)。殼體

采用耐酸、耐熱和耐震的硬橡膠或聚丙稀塑料制成整體式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)分成６個(gè)互不相通的單格，每個(gè)單格內(nèi)裝有極板組和電解液組成一個(gè)單格的蓄電池。

材料應(yīng)滿足耐酸腐蝕，抗氧化，機(jī)械強(qiáng)度好，硬度大，水氣蒸發(fā)泄漏小，氧氣擴(kuò)散滲透小等要求。

一般采用改良型塑料：如PP、PVC、ABS等材料工作原理放電充電放電過(guò)程負(fù)極板:一方面鉛板有溶于電解液的傾向，因此有少量鉛進(jìn)入溶液生成Pb2+(被氧化)而在極板帶負(fù)電；另一方面，由于Pb2+帶正電荷，極板帶負(fù)電荷，正、負(fù)電荷又要相互吸引，這時(shí)Pb2+離子又有沉附于極板的傾向。這兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，負(fù)極板相對(duì)于電解液具有負(fù)電位，其電極電位約為-0.1V。Pb2+和電解液中解離出來(lái)的SO42-發(fā)生反應(yīng)，生成PbSO4，且PbSO4的溶解度很小，所以生成后從溶液中析出，附著在電極上，反應(yīng)式為：2H2SO44H++2SO42-Pb-2e-Pb2+Pb2++

SO42-PbSO4

正極放電時(shí)有少量PbO2進(jìn)入電解液與H2O發(fā)生作用，生成Pb(OH)4；而它不穩(wěn)定，又很快電解成為Pb4+和OH-，Pb4+沉附在正極板上，使正極板具有正電位，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，其電極電位約為+2.0V。PbO2+2H2OPb(OH)4Pb4++4OH-Pb(OH)4Pb2++

SO42-PbSO4電解液中存在的H+

和SO42-在電場(chǎng)的作用下分別移向電池

當(dāng)Pb4+沉附到正極板上時(shí)，這時(shí)通過(guò)外線路來(lái)的2個(gè)電子被Pb4+俘獲，生成Pb2+又與電解液中的SO42-發(fā)生反應(yīng)，變?yōu)镻bSO4

，這些PbSO4以固體形式被吸附在正極板上。的正負(fù)極，在電池內(nèi)部產(chǎn)生電流，形成回路，使蓄電池向外持續(xù)放電。所以正極上的反應(yīng)為：H++OH-H2OPb4++2e-Pb2+

放電過(guò)程是化學(xué)能變成電能的過(guò)程，這時(shí)正極的活性物質(zhì)PbO2變?yōu)镻bSO4，負(fù)極的活性物質(zhì)海綿鉛變?yōu)镻bSO4，電解液中H2SO4分子不斷減少，逐漸消耗生成H2O，H2O分子相應(yīng)增加，電解液的相對(duì)密度降低。所以放電過(guò)程總的反應(yīng)PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正極活性物負(fù)極活性物負(fù)極生成物正極生成物電解液電解液生成物充電過(guò)程

充電時(shí)，負(fù)極板上的PbSO4進(jìn)人溶液，解離成Pb2+與SO42-。電解液中的H2O解離成H+與OH-。在負(fù)極上，充電時(shí)負(fù)極板上的Pb2+這時(shí)獲得兩個(gè)電子，被還原成Pb(以海綿狀固態(tài)析出)，這時(shí)電解液中的H+移向負(fù)極，在負(fù)極附近與SO42-結(jié)合成H2SO4

。PbSO4Pb2++

SO42-負(fù)極反應(yīng)為：PbPb2++

2e-H2SO42H++SO42-

正極板上的Pb2+在外電源作用下被氧化，失去兩個(gè)電子變?yōu)镻b4+，它又與OH結(jié)合生成Pb(OH)4，然后又分解為PbO2和H2O，而SO42-離子移向正極與H+結(jié)合生成H2SO4PbSO4Pb2++

SO42-Pb2+

-2e-Pb4+Pb4++4OH-Pb(OH)4PbO2+2H2OPb(OH)4H2SO42H++SO42-所以充電過(guò)程總的反應(yīng)

充電過(guò)程中，正、負(fù)極板上的有效物質(zhì)逐漸恢復(fù)，電解液H2SO4比重逐漸增加，所以從比重升高的數(shù)值也可以判斷它充電的程度。電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的H+和SO42-

，負(fù)極不斷產(chǎn)生SO42-

，在電場(chǎng)的作用下，H+向負(fù)極移動(dòng)，SO42-向正極移動(dòng)，形成電流。2H2O2H2+O2

到充電終期，PbSO4絕大部分反應(yīng)為PbO2和海綿狀Pb，如繼續(xù)充電，就要引起水的分解，正極放出O2，負(fù)極放出H2PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正極物質(zhì)負(fù)極物質(zhì)負(fù)極生成物正極生成物電解液電解液生成物總的反應(yīng)PbO2+2H2SO4+