應(yīng)用電化學(xué)第三章化學(xué)電源課件

化學(xué)電源2/7/20231化學(xué)電源參考書：1.《化學(xué)電源》呂鳴祥等編著，天津大學(xué)出版社，1992.92.《鉛酸蓄電池的原理與制造》盧國(guó)琦等編著，國(guó)防工業(yè)出版社，19983.《鉛酸蓄電池技術(shù)》朱杜然等編著，機(jī)械工業(yè)出版社,19884.《化學(xué)電源導(dǎo)論》張文保等編著，上海交大出版社，19922/7/20232一.化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源是將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置。①．1859年普朗克（Pantle）試制成功化成式鉛酸電池②．1868年勒克朗謝（Lelanche）研制成功以NH4Cl為電解液的Zn-MnO2電池③．1888年加斯納（Gassner）制出了Zn-MnO2干電池④．1895年瓊格（Junger）發(fā)明Cd-Ni電池⑤．1900年愛(ài)迪生（Edison）創(chuàng)制了Fe-Ni蓄電池2/7/20233二.化學(xué)電源的應(yīng)用：航空航天飛行器：飛機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等；機(jī)動(dòng)車輛：?jiǎn)?dòng)、點(diǎn)火、照明、動(dòng)力；大型發(fā)電站：調(diào)解電站；醫(yī)院、郵電通訊部門：應(yīng)急電源；便攜式電子產(chǎn)品：移動(dòng)電話、攝像機(jī)、手提電腦等。2/7/20235

三.電池的發(fā)展規(guī)律①電池的發(fā)展與新型電器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)。２０世紀(jì)５０年代后各種低壓電器的普及，特別是半導(dǎo)體收音機(jī)的出現(xiàn)帶動(dòng)了干電池的發(fā)展。６０年代半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了紙板電池的發(fā)展。７０年代以后，ＬＥＤ、ＬＣＤ和ＣＭＯＳＩＣ計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了電池的微型化。９０年代以后，隨著移動(dòng)電話的出現(xiàn)，ＭＨ-Ｎｉ電池逐漸完善和商品化，并出現(xiàn)了高能量密度鋰離子電池。2/7/20236②材料的開(kāi)發(fā)利用大大促進(jìn)了電池的進(jìn)步堿錳電池的改進(jìn)得益于電解二氧化錳，而吸氫材料促進(jìn)了ＭＨ-Ｎｉ電池的興起。鋰離子電池的開(kāi)發(fā)有賴于碳素的研究，而導(dǎo)電聚合物材料的研究很有可能大大改變固態(tài)電解質(zhì)電池的面貌。2/7/20237為了應(yīng)對(duì)未來(lái)可預(yù)料的能源危機(jī)和減少汽車尾氣污染，新型清潔電動(dòng)汽車的研究成為全世界科學(xué)工作者注目的焦點(diǎn)，目前已取得很大的進(jìn)展。例如國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使用鋅空氣電池的微型汽車，一次充電可行駛里程已達(dá)３００～４００ｋｍ；而使用燃料電池，據(jù)稱驅(qū)動(dòng)５座小車最高時(shí)速可達(dá)１４０ｋｍ以上，持續(xù)行駛超過(guò)４００ｋｍ。2/7/20239④隨著各種便攜性電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電池的需求量正在飛速增長(zhǎng)，同時(shí)電池的性能也不斷地提高和完善。２０世紀(jì)９０年代，４Ｃ工業(yè)（計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、攝像機(jī)和無(wú)線電動(dòng)工具）的普及，日常生活對(duì)電池的需要已經(jīng)到了須臾不可分離的地步。因此有人預(yù)測(cè)，高性能電池工業(yè)將是２１世紀(jì)最有前景的產(chǎn)業(yè)，因此電池的發(fā)展必須能趕上電器用具的發(fā)展。現(xiàn)在各種形狀、各種規(guī)格、性能各異的電池在日常生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。2/7/202310四.化學(xué)電源基本知識(shí)1.1化學(xué)電源的組成化學(xué)電源是一種能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通常被稱為電池。在實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程中，必須具備以下條件：2.化學(xué)變化過(guò)程中電子的傳遞，必須經(jīng)過(guò)外回路。3.兩極之間應(yīng)具有離子導(dǎo)電性物質(zhì)—電解質(zhì)。所以，1.在化學(xué)反映的過(guò)程中，電子的得失，必須分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行，即失電子氧化在負(fù)極，得電子還原在正極。一個(gè)電池不可缺少的組成部分應(yīng)有：正極，負(fù)極，電解質(zhì)，隔膜，電池外殼及其它配件。2/7/202311對(duì)于實(shí)用的電池來(lái)說(shuō)，除了正極，負(fù)極和電解質(zhì)外，還有隔膜，電池外殼及其它一些配件。例如接線柱，匯流排（見(jiàn)下圖），電池各部分的作用為：1.正極和負(fù)極正極和負(fù)極的作用是參加電化學(xué)反應(yīng)和導(dǎo)電。負(fù)極通常都是由電位較負(fù)的金屬承擔(dān)。如：Zn、Mn、Al、Cd、Fe······。它們本身都是還原劑，在放電過(guò)程中被氧化，所以電池的負(fù)極也就是陽(yáng)極；正極通常是采用電位較正的金屬或其它氧化物，例如MnO2、PbO2······。它們都是氧化劑，在放電的過(guò)程中被還原，放電時(shí)電池的正極也是陰極。2/7/2023132.電解質(zhì)它有兩個(gè)作用，一是參加電化學(xué)反應(yīng)；二是保證電池內(nèi)部電極間的導(dǎo)電，這種導(dǎo)電與外回路不同，它是離子導(dǎo)電。對(duì)有些電池而言，電解質(zhì)只是參加電池反應(yīng)的中間過(guò)程，而其本身并不消耗（Zn－O2電池中的HOH)，但有些電池卻要消耗電解質(zhì)（鉛酸蓄電池中的H2SO4)。在設(shè)計(jì)電池時(shí)應(yīng)注意到。3.隔膜隔膜的作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)的直接接觸，否則造成短路。隔膜的好壞對(duì)電池的質(zhì)量影響很大，對(duì)隔膜通常有如下要求：2/7/202314（1）內(nèi)阻?。?）能阻擋脫落的活性物質(zhì)透過(guò)（3）能耐電解質(zhì)溶液的腐蝕，及電極氧化劑的氧化（4）來(lái)源豐富，價(jià)格低廉4.電池外殼電池外殼作為容器，應(yīng)耐腐蝕，且具有一定的強(qiáng)度。1.2化學(xué)電源的分類：化學(xué)電源分類的方法很多，通常有如下幾種：1.按電池的工作性質(zhì)分類：（1）原電池（一次電池）：這種電池中的活性物質(zhì)消2/7/202315隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了有機(jī)電解質(zhì)電池，固體電解質(zhì)電池，膠體電解質(zhì)電池等等。由于化學(xué)電源的發(fā)展較快，上述的分類不能明確地反映化學(xué)電源的全貌，目前常用的分類方法是把化學(xué)電源分為四類：（1）原電池（2）蓄電池（3）儲(chǔ)備電池：該電池在存放期間不加電解質(zhì)溶液，在使用時(shí)臨時(shí)加入電解質(zhì)活化。例如：Zn－O2電池（4）燃料電池：是一種能連續(xù)地把燃料的化學(xué)能變?yōu)殡娔艿难b置。即只要連續(xù)不斷地將燃料（反應(yīng)物）或電解質(zhì)通如電池中，電池就能連續(xù)不斷地反應(yīng)而產(chǎn)生電能。例如：H2－O2燃料電池。2/7/202317需要說(shuō)明的是：以上的分類并不是絕對(duì)的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有些電池體系往往可以設(shè)計(jì)成多種不同的電池。例如：在堿性溶液中，由鋅和空氣構(gòu)成的電池體系。它根據(jù)需要就可以做成：1.Zn－O2(C)一次電池2.Zn－O2(C)二次電池3.Zn－O2(C)儲(chǔ)備電池4.Zn－O2(C)燃料電池1.3描述電池性能的主要參數(shù)及對(duì)參數(shù)的影響因素對(duì)于一個(gè)實(shí)用化的電池，有多方面的性能參數(shù)要求。例如電池的電壓、內(nèi)阻、容量與比容量、能量與比能量、功率與比功率以及電池的貯存性能和循環(huán)壽命等。2/7/2023181.電池的電動(dòng)勢(shì)及開(kāi)路電壓電池在開(kāi)路時(shí)，即沒(méi)有電位通過(guò)的情況下，正負(fù)極的平衡電位之差，就是該電池的電動(dòng)勢(shì)。它的大小取決于電池的本性及電解質(zhì)的性質(zhì)與活度，而與電池的幾何結(jié)構(gòu)等無(wú)關(guān)。即：假設(shè)電池的正負(fù)極反應(yīng)為：2/7/202319其中以Li的電位為最負(fù)：(在酸性介質(zhì)中)氟的電位為最正：若做成鋰氟電池，其電動(dòng)勢(shì)可達(dá)5.91V。這是化學(xué)電源中電動(dòng)勢(shì)最高的數(shù)值。應(yīng)當(dāng)注意的是，在選擇電極活性物質(zhì)時(shí)，不能只看平衡電位數(shù)值的高低，還要看（1）它在介質(zhì)中的穩(wěn)定性（2）材料來(lái)源（3）電化當(dāng)量等多方面的因素。例如Li－F2,若組成電池，它具有很高的電動(dòng)勢(shì)，但由于Li只適用與非水溶劑電解質(zhì)，F(xiàn)2是活性的氣體，不易儲(chǔ)存和2/7/202321和控制，因而由單質(zhì)Li與F2組成電池也是不切合實(shí)際的。一般的化學(xué)電源都是采用水溶性電解質(zhì)。在電位較負(fù)的金屬中，以鋅、鉛、鎘、鐵最為常用。因在相應(yīng)的電解質(zhì)中具有較好的耐腐蝕性，在電位較正的活性物質(zhì)中，常用的有二氧化錳、二氧化鉛、氫化鎳、氧化銀等，它們?cè)谒芤褐卸己芊€(wěn)定，溶解度小，材料來(lái)源廣。在以上所討論的電動(dòng)勢(shì)是指體系達(dá)到熱力學(xué)平衡后的電動(dòng)勢(shì)。但實(shí)際上有許多電極體系在水溶液中，即使開(kāi)路時(shí)，也達(dá)不到熱力學(xué)上的平衡狀態(tài)。例如：鋅錳干電池：電極與溶液的界面上也可能發(fā)生其它的共軛反應(yīng)。，即使在沒(méi)有負(fù)荷的情況下，在2/7/202322在負(fù)極上可能存在的反應(yīng)：在正極上可能存在的反應(yīng)：（主要）（1）（2）由此可以看出1.2兩式并不能反映電池的真實(shí)電動(dòng)勢(shì)大小，但在開(kāi)路時(shí)，電極上建立的仍是穩(wěn)定電位。該電位的2/7/2023231.放電時(shí)間一般放電時(shí)間長(zhǎng)，電壓低2.放電流密度一般放電流密度大，電壓低3.放電深度一般放電深度低，電壓低（2）放電曲線若在指定負(fù)載和溫度下放電時(shí)，把電池的電壓隨時(shí)間的變化作圖，就可以得到電池的放電曲線。圖1－2電池的放電曲圖線2/7/202325根據(jù)電池的放電曲線，通?？梢源_定電池的放電性能和電池的容量1.通常電池的放電曲線越平坦、穩(wěn)定、電池的性能就越好2.電池的容量大小注意：放電時(shí)間的長(zhǎng)短，取決于放電的終止電壓（不宜再繼續(xù)放電的電壓）。通常放電電流大時(shí)，終止電壓可低些，放電電流小時(shí)，終止電壓可高些。當(dāng)衡量電池的電壓特性時(shí)，常用平均工作電壓來(lái)表示：2/7/202326（3）電池的容量電池的容量是指電池放電時(shí)所能給出的電量（AH)。電池的容量通常分為：1.理論容量：理論容量是根據(jù)活性物質(zhì)的重量按法拉第定律計(jì)算出的電量。理論容量的計(jì)算方法（舉例說(shuō)明）例如：設(shè)某電池中的負(fù)極為Zn，其重量為13.5克，求鋅電極的理論容量？電極反應(yīng)：2/7/202329

另外由法拉第定律知道，1克當(dāng)量的活性物質(zhì)可產(chǎn)生96500庫(kù)侖的電量（96500/3600S=26.8AH)，也就是該有32.69克的Zn,就可以產(chǎn)生26.8Ah的電量，所以現(xiàn)在有13.5克的鋅，理論上所能產(chǎn)生的電量應(yīng)為：Q理=13.5/32.69×26.8=11.1Ah

另外由于32.69克鋅可產(chǎn)生26.8Ah的電量，故我們又可以得到：從反應(yīng)式知鋅的反應(yīng)電子數(shù)為2，故1克當(dāng)量的Zn應(yīng)為65.38÷2=32.69克2/7/202330即理論上得到1Ah的電量，就需要消耗1.22克的鋅或消耗1克鋅就可得到0.82Ah的電量?；?6.8Ah/32.69克=0.82Ah/克通常把輸出1Ah的電量，理論所需要的活性物質(zhì)的量稱為該物質(zhì)的電化當(dāng)量。有了電化當(dāng)量，對(duì)理論電量的計(jì)算更為方便了。如上例：Q理=13.5/1.22=11.1Ah2.實(shí)際容量：實(shí)際容量指在一定的放電制下（一定沉度，一定的電流密度和終止電壓），電池所能給出的電量。2/7/202331實(shí)際容量的計(jì)算：（1）若是恒電流放電（2）恒電阻放電由于恒電阻放電時(shí)，I是不斷變化的，故QR要通過(guò)積分的方法計(jì)算：3.額定容量：額定容量是指在一定的放電制度下，電池應(yīng)該給出的最低限度的容量。也就是設(shè)計(jì)指標(biāo)。電池的容量是電池的一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。一個(gè)電池2/7/202332的實(shí)際容量往往小于其理論容量，這主要是由于活性物質(zhì)的利用率低，不能達(dá)到100%。對(duì)活性物質(zhì)的利用率可用下式計(jì)算：活性物質(zhì)利用率（%）=M/g×100%M－放電時(shí)按法拉第定律計(jì)算應(yīng)消耗的物質(zhì)的重量g－電池中實(shí)際存在的活性物質(zhì)的重量例如：13.5克鋅理論上可放出11.1AH的電量，若實(shí)際上用了20克，則:活性物質(zhì)利用率的高低與以下因素有關(guān)：（1）與其本身的活性物質(zhì)有關(guān)，自身的活性高，利用率就高2/7/202333（2）與放電機(jī)制有關(guān)，（即與放電電流密度有關(guān)）（3）與電池的結(jié)構(gòu)有關(guān)（4）與放電深度有關(guān)圖1－5：溫度對(duì)鋅－氧化汞電池容量的影響圖1－6：鉛酸電池的容量與電流密度的關(guān)系例如：2/7/202334由圖1－5可看出，溫度降低，電池的容量下降，這是由于當(dāng)溫度下降時(shí)造成了：圖1－6所示為鉛酸電池的容量隨電流密度的變化圖。由圖可知，隨電流密度的提高，電池的容量下降。這是由于當(dāng)電流密度上升時(shí)，導(dǎo)致電極極化增加，消耗在歐姆內(nèi)阻上的反應(yīng)物擴(kuò)散困難；2.電解液內(nèi)阻增大，電極易鈍化。能量也增加，使電池的容量下降，活性物質(zhì)的利用率降低。另外，所謂放電制（放電率）是表示放電電流的大小。即：

放電率=Q電池的額定容量(AH)/I放電時(shí)間(H)例如：若電池的額定容量為10Ah,以5小時(shí)放電，則:I放電電流=10AH/5H=2A2/7/2023354.電池的能量電池的能量：指電池在一定的放電條件下，所能給出的能量，通常用瓦·時(shí)（W·H)表示電池的能量分類為：（1）理論能量：從熱力學(xué)上看，電池的理論能量等于可逆過(guò)程電池所能做的最大有用功：（2）電池的實(shí)際能量：2.恒電阻放電時(shí)1.恒電位放電時(shí)2/7/202336（3）比能量1.體積比能量：?jiǎn)挝惑w積電池輸出的能量（瓦·時(shí)/L）2.重量比容量：?jiǎn)挝恢亓侩姵厮茌敵龅哪芰縜.理論重量比能量又可分為：b.實(shí)際重量比能量總之：在評(píng)定電池的質(zhì)量或是在開(kāi)發(fā)新的電源時(shí)，對(duì)電池的比能量是常常需要考慮的一個(gè)指標(biāo)。以下就對(duì)電池比能量的理論重量比能量和實(shí)際重量比能量再做進(jìn)一步的說(shuō)明：A.理論比能量：是指1Kg電池反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng)完全后，理B.實(shí)際比能量是：指1Kg電池反應(yīng)物質(zhì)在實(shí)際放電時(shí)所能論上所能給出的電能。給出的電能。2/7/202337下面以鉛酸電池為例說(shuō)明理論比能量的計(jì)算：電池的總反應(yīng)：參加反應(yīng)的總物質(zhì)：該反應(yīng)能產(chǎn)生兩個(gè)法拉第的電量，如果642.6克物質(zhì)都能全部反應(yīng)，則就能產(chǎn)生2×26.8=53.6AH的電量。另查表可知：M=207.2（Pb）＋239.2(PbO2)＋2×98.08(H2SO4)=642.6克2/7/202338所以：故：642.6克反應(yīng)物在理論上所能產(chǎn)生的電能為：設(shè)比能量為X，則642.6:109.3=1000:XW理=53.6×2.04=Q理·E=109.3WHX=170.2WH/Kg對(duì)鉛酸電池來(lái)說(shuō)，由于H2SO4參加了反應(yīng)，故其電動(dòng)勢(shì)與H2SO4的濃度有關(guān)。若取d=1.25的硫酸，換成活度V=2.104V。表1－1給出了一些電池的理論比能量和實(shí)際比能量。見(jiàn)下表：得到2/7/202339電池電池反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）

理論比能量(WH/Kg)

實(shí)際比能量(WH/Kg)

鉛酸

2.104175.510~50Cd–Ni

1.326（E0）

214.315~40Fe–Ni

1.399（E0）

272.410~25Zn–Ag

1.8521.59V平=1.721487.560~160Zn-Mn

1.623（開(kāi)）

251.310~50Zn–空氣

1.646（E－）

1350100~2502/7/202340

從表中的數(shù)據(jù)可以看出，電池的實(shí)際比能量都要比理論值低的多，這是由于除了電池活性物質(zhì)的利用率不可能達(dá)到100%外，在電池中還有其它的輔助部件所致（電解液、集流體、外殼······）5.電池的功率 在一定的放電制下，單位時(shí)間內(nèi)電池所能給出的能量，稱為電池的功率（W，KW)。單位重量或單位體積電池輸出的功率，稱為電池的比功率（W/Kg，W/L).比功率是電池的重要性能之一。一個(gè)電池的比功率越大，表示它可以承受的放電電位越大，或者說(shuō)其可以在高倍率下放電。2/7/202341理論上電池的功率可以用下式表示：P=IE若設(shè)R外為電路的電阻,R內(nèi)表示電池的內(nèi)阻,則上式可寫作：上式中的第一項(xiàng)為有用功率P有。第二項(xiàng)的功率則是消耗在電池內(nèi)部的發(fā)熱上，而不能利用。所以通常將由P有=I2R外可知，外電阻對(duì)K，P有，P有影響稱為功率利用系數(shù)。由圖可知，若增大R外，會(huì)提高功率的利用率，使總功率中消耗于電池內(nèi)部發(fā)熱發(fā)熱的那一部分減少。但是，2/7/202342當(dāng)R外增大時(shí)，工作電流I將減少，有用功率的數(shù)值就將減少，因而就存在一個(gè)R外最佳值問(wèn)題。圖1－7.外電阻對(duì)K，P有，P的影響2/7/202343因要想有極大值，只需使。即：即：2/7/202344上式表明：當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)，電池的有用功率可達(dá)最大。另外，從電池的本身來(lái)看，電池的反應(yīng)物活性高，電極中有良好的電解液通道。電池的歐姆內(nèi)阻小，電池的比功率就大，也就是說(shuō)欲提高電池的比能量的途徑是一樣的。即電池的比功率和比能量具有一定的聯(lián)系，也有一定的矛盾。因此比功率和比能量都與放電率有關(guān)。即P=IE，W=QE。高放電率放電：電池的比功率增大，而比能量下降低放電率放電：電池的比功率下降，而比能量上升。因在小電流放電時(shí)，活性物質(zhì)的利用率提高。2/7/202345下圖（1－8）所示是幾種物質(zhì)的比能量和比功率的關(guān)系。圖（1－8）.幾種物質(zhì)的比能量和比功率的關(guān)系1.Zn－Hg電池2.Zn－Mn電池3.Zn－Ag電池5.鉛酸蓄電池4.無(wú)極板盒Zn－Cd電池2/7/202346另外需說(shuō)明的是，即使是同一種電池體系，由于電池的結(jié)構(gòu)和制造工藝不同，電池的比功率和比能量特性也會(huì)有很大的差別。6.電池的儲(chǔ)存性能和自放電化學(xué)電源的特點(diǎn)之一是在使用時(shí)能夠輸出電能，不用時(shí)能夠保存能量。因而好的電池具有較好的儲(chǔ)存性能。所謂的放電性能是指在一定條件（一定溫度、濕度等）下，儲(chǔ)存時(shí)容量的下降率。通常表示為：Q。、QT分別為電池儲(chǔ)存前后的容量，t為儲(chǔ)存的時(shí)間，一般用天、月、年計(jì)算。2/7/202347容量的下降率主要是由電池的自放電引起的，故也叫自放率。從熱力學(xué)上看，產(chǎn)生自放電的根本原因是由于電極活性物質(zhì)在電解液中不穩(wěn)定引起的。因大多數(shù)的負(fù)極活性物質(zhì)是活潑的金屬，它在水溶液中的還原電位比氧負(fù)極要負(fù)，因而會(huì)形成金屬的自溶解和氫析出的共軛反應(yīng)。使負(fù)極活性物質(zhì)不斷被消耗。同樣正極活性物質(zhì)也會(huì)與電解液或電極中的雜質(zhì)發(fā)生作用被還原而產(chǎn)生自放電。2/7/202348另外電池的自放電也有可能由正負(fù)極之間的微短路或正極活性溶解轉(zhuǎn)移到負(fù)極上去而引起自放電。這時(shí)必須采用良好的隔膜來(lái)解決。另外還可以采用低沉和干荷電儲(chǔ)存，都可減少自放電，而使電池的儲(chǔ)存壽命延長(zhǎng)。7.蓄電池的充放電特性蓄電池放電后，用一個(gè)直流電源對(duì)它充電，即此時(shí)發(fā)生克服自放電的方法，一般是采用高純的原材料，或在負(fù)極材料中加入氫過(guò)電位高的金屬（Hg，Cd，Pb)，或在電極或溶液中加入緩蝕劑來(lái)抑制氫的析出等。2/7/202349的電極反應(yīng)恰是放電反應(yīng)的逆反應(yīng)。這樣使電極活性物質(zhì)得到恢復(fù)，電池又可重復(fù)使用，充電過(guò)程是一個(gè)電解過(guò)程。充電時(shí)，直流電源的正極與電池的正極相連，負(fù)極與直流電源的負(fù)極相連。這時(shí)電池的端電壓稱為充電電壓，電池的充電電壓總是高于它的電動(dòng)勢(shì)，其關(guān)系式如下：r為電極的等效極化電阻R為R+、R－、Rl的歐姆電阻之和2/7/202350因原電池總可以等效為：原電池的簡(jiǎn)化等效電路蓄電池的充電方法有恒流法和恒壓法，通常使用的是恒電流法。隨著充電的進(jìn)行，活性物質(zhì)不斷被恢復(fù)（負(fù)極物質(zhì)還原，正極活性物質(zhì)氧化），電極反應(yīng)存積不斷縮小，充電電流密度不斷增大，使電極的極化不斷增大。充電電壓不斷增大。對(duì)電壓的增大的貢獻(xiàn)，開(kāi)始主要是I充R項(xiàng)，而后才是2/7/202351IiR項(xiàng)。充電電壓隨時(shí)間的變化即為充電曲線。如下圖所示：圖1－9.鉛酸蓄電池的充放電曲線2/7/202352實(shí)際上充電時(shí)常為兩個(gè)階段，前期以正常的電流，后期由于不斷發(fā)生水的電解，而析出H2,O2,故此時(shí)的充電電流宜減小一倍，以免過(guò)多的電量消耗于水的電解。基于在充電過(guò)程中有能量的損耗，因而就有一個(gè)充電效率的問(wèn)題?？捎萌萘枯敵鲂屎湍芰枯敵鲂蕘?lái)表示。1.容量輸出效率（又稱安時(shí)效率）：是指電池放電輸出能量與充電輸入能量之比。2/7/2023532.能量輸出效率（又稱WH效率）：是指電池放電輸出能量與充電輸入能量之比。超過(guò)了充電終止電壓，繼續(xù)充電稱為過(guò)充電。若低于放電終止電壓，繼續(xù)放電稱為過(guò)放電。過(guò)充電不僅造成了能量的無(wú)益消耗，而且會(huì)對(duì)電池的性能和工作環(huán)境造成危害；過(guò)放常造成電池難以再充電。8.蓄電池的循環(huán)壽命蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)（或稱2/7/202354一個(gè)周期）。在一定的放電制下，當(dāng)電池的容量降到某一定值之前，電池所能承受多少次充放電，稱為蓄電池的使用周期（或稱循環(huán)壽命）。周期越長(zhǎng)，表示電池的性能越好。不同的電池使用周期是不相同的，例如：一般說(shuō)來(lái)，F(xiàn)e－Ni，Cd－Ni電池的使用壽命可達(dá)數(shù)千次。鉛蓄電池約300－500次，Zn－Ag電池約40－100次。另外，蓄電池的使用壽命與放電深度、沉度、充放電率等條件都有關(guān)。（放電深度是指電池放出的容量與額定容量的百分比）。下表即為Cd－Ni電池的放電深度與使用壽命的關(guān)系：2/7/202355放電深度（%）255075使用壽命（次）50000150005000一般說(shuō)來(lái)，放電深度小，使用壽命長(zhǎng)。2/7/202356第二章：鋅－錳干電池2.1概述以MnO2為正極，Zn為負(fù)極，并以NH4Cl水溶液為主電解液，用紙、棉或淀粉等將電解液凝膠化，使其不流出，具有這種結(jié)構(gòu)的電池叫做錳干電池。這種電池最早在1868年法國(guó)人勒克朗謝設(shè)計(jì)的，開(kāi)始電解質(zhì)仍是流動(dòng)的。并把細(xì)砂、鋸末等物質(zhì)加在電解質(zhì)中，使其成為糊狀物。到了1886年，由美國(guó)的加斯納，設(shè)計(jì)了一種將電解液用石膏固化，而鋅電極2/7/202357制成圓筒形的電池。這種電池即使傾斜電解液也不會(huì)流出。美國(guó)在1890年開(kāi)始生產(chǎn)了這種電池。之后又經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，發(fā)展到目前的干電池。干電池主要用在：照明、攜帶式收音機(jī)、照相閃光燈、電動(dòng)玩具、電話、助聽(tīng)等方面。說(shuō)明：2CaSO4·H2O與少量水作用可逐漸硬化，并膨脹，故可鑄造模型及雕塑。2/7/202358鋅錳干電池可根據(jù)不同的用途和特性，制成不同形狀和規(guī)格的單體電池。它們所用的原材料大體一樣，只是正極電芯粉和電解液等的配比不同，通常有圓筒形和方形兩種。（見(jiàn)下圖）2/7/202359筒形電池的鋅極兼作電池的容器。MnO2電極壓成圓柱形的電芯，炭棒在電芯的中央作為正極導(dǎo)體，電芯外面包有綿紙，以防芯粉脫落；鋅筒底部的絕緣墊片，是用來(lái)防止正負(fù)極間的短路；電糊起作離子的導(dǎo)電作用和正負(fù)極間的隔離物的作用。上部的氣室為氣體或電糊膨脹而留的余地；封口劑和電池蓋都是為了密封電池，防止電解質(zhì)干固。迭層電池的鋅極為鋅片，炭餅為正極，在炭餅和鋅片之間置有涂過(guò)凝膠電解質(zhì)的漿層紙隔膜。鋅極的另一面緊貼有電子導(dǎo)電的導(dǎo)電膜，用于電池串聯(lián)。每個(gè)單體電池之間的外面有絕緣套，并兼作電池的容器。迭層電池的結(jié)構(gòu)比較緊湊，體積小，重量輕。但一般內(nèi)阻大，僅能用于電壓要求高，電流要求小的場(chǎng)合。2/7/2023602.2圓筒鋅錳干電池的制造鋅錳干電池的生產(chǎn)工藝，因電池品種和各廠的機(jī)械化程度不同而各有所異，現(xiàn)僅就主要部分作以下介紹：鋅錳干電池的生產(chǎn)工藝流程是由許多的工序構(gòu)成的（如下圖所示）2/7/2023612/7/202362其工序較多，但大致可歸結(jié)成以下幾個(gè)部分：（1）電解質(zhì)溶液的制備1.電解液的成分和作用隨著工業(yè)的發(fā)展，為了研制高比能，耐低溫，長(zhǎng)壽命的鋅錳干電池，人們對(duì)電池的成分作了許多的改進(jìn)，在目前常用的有以下幾種：2/7/202363A.NH4Cl：電解液的主要成分，其作用為：a.參加電池反應(yīng)，減少鋅電極的極化b.擔(dān)任離子的導(dǎo)電，是常見(jiàn)的氯化物中比電導(dǎo)最大的（見(jiàn)表2－1）氯化物水溶液20%NH4ClKClNaCl2MgCl2ZnCl218℃時(shí)的比電阻/㎝2.973.735.787.1410.99C.NH4Cl水解生成的H+，有利于減緩電芯中PH值的上升，使電極正電位下降。2/7/202364NH4Cl的主要缺點(diǎn)是冰點(diǎn)高，20%的水溶液在－20℃時(shí)便結(jié)冰，使電池在低溫下不能工作。另外，NH4Cl亦沿鋅筒爬出，引起電解液外溢。（2）ZnCl2：A>吸水性強(qiáng)，有助于保持電解質(zhì)中的水分，防止電糊干涸。B>增大了電解液的鋅離化子濃度，可減緩鋅的腐蝕。C>ZnCl2水解生成的H+，可以減少正極電位下降。D>ZnCl2有促進(jìn)淀粉的水解作用，可加速電解液的糊化。2/7/202365溫度不加ZnCl2加10%的ZnCl21803560309040

25電解的糊化時(shí)間（S）E>能改善電池的低沉性能其主要缺點(diǎn)是：比電阻大，約為NH4Cl的4倍（3）稠化劑：為了使電解液呈不流動(dòng)狀，需在電解液中假如稠化劑，鋅錳干電池中使用的是淀粉和面粉。淀粉和面粉的化學(xué)2/7/202366成分是相近的，她們的通式為(C6H10O5)X，都是具有支鏈的鏈狀的高分子化合物。淀粉不溶于冷水，加熱時(shí)，水分子逐漸滲入淀粉顆粒內(nèi)部，體積慢慢膨脹，達(dá)到糊化溫度時(shí)，淀粉團(tuán)被解體，分子相互交織在一起，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把電解液包在其中，成為均勻的和不流動(dòng)的凝膠狀漿糊。它具有良好的導(dǎo)電性，又能固化電芯，把它與鋅筒隔開(kāi)，并能防止電解液外溢，使電池便于攜帶和使用。如果稠化劑只用淀粉，則電糊的膠體強(qiáng)度大，導(dǎo)電性好，但是其保水能力和粘性都較差。因此干電池的電糊都不使用單一的淀粉，而是與一定量的面粉使用。面粉電糊的優(yōu)點(diǎn)是粘性好保水能力強(qiáng)，但它對(duì)錳粉和電解質(zhì)的作用不穩(wěn)定，膠體強(qiáng)度低，二者結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，可達(dá)最佳效果。2/7/202367（4）緩蝕劑：A>HgCl2是干電池中經(jīng)常使用的一種無(wú)機(jī)緩蝕劑。電解液中假如HgCl2后，鋅皮與HgCl2作用，將Hg置換出來(lái)，生成一層鋅汞齊膜。由于H2在鋅汞齊上的過(guò)電位與在鋅及其它一些金屬雜質(zhì)上的過(guò)電位高，故能減小H2的析出速度，從而又可減緩了鋅皮的腐蝕。B>乳化劑OP、TX－10：都是聚氧乙烯烷基苯基醚一類的有機(jī)非離子型表活性劑。2/7/202368其用量一般在0.05%左右，其作用機(jī)理為:該非離化子做表面活性劑，在Zn(Hg)表面上具有較好的吸附，從而抑制了Zn的腐蝕。（5）其它添加劑在電解液中常假如Cr2(SO4)3，增加電糊強(qiáng)度，假如CaCl2和LiCl，降低電解液的冰點(diǎn)，提高低沉性能。2.電解液的配制工藝電解液和電糊的配制工藝流程如下：2/7/202369電糊R2O（手電筒電池）配方1#電液：NH4Cl19.94%，ZnCl2(50%)9.97%,H2O69.74%，Zn0.035%2#電液：NH4Cl23.24%，ZnCl2(50%)56.26%,H2O19.95%，Zn0.065%2/7/202370白漿：1#電液65.55%，土豆粉27.53%，面粉6.92%清降：2#電液93.85%，土豆粉0.47%，比重1.209（20℃）的Cr2(SO4)3溶液4.04%，OP(10%)水溶液1.17%，HgCl20.4%電糊：白漿60%，清漿40%電糊中各組分的含量：NH4Cl：16.5%，ZnCl2：13.16%，ZnO：0.37%，HgCl2：0.18%，面粉：4.14%，Cr2(SO4)3：0.39%，H2O：48.53%，土豆粉：16.68%，OP：05%2/7/2023713.配制要點(diǎn)：（1）必須仔細(xì)除去原料中的重金屬雜質(zhì)（Fe、Cu、Ni、Pb······）方法：在ZnCl2溶液中加入純Zn片，加熱到110～130℃，使重金屬離化子都置換出來(lái),使MFe3+<0.0015克/L。處理只要鋅上面再出現(xiàn)重金屬黑斑點(diǎn)就可以了。（2）操作過(guò)程要嚴(yán)格避免與油、鐵器等物接觸。（3）配清漿和白漿時(shí)都不允許有疙瘩存在，必須使面粉“吃飽”，電液。否則，淀粉在電池里還要吃水，使電糊變成“里干外濕”，影響電池的質(zhì)量。(4)控制PH值，電糊的PH值一般在5.0左右。2/7/202372二.電芯的制造1.組成電芯是把二氧化錳、乙炔黑，石墨、固體氯化銨和調(diào)粉液按一定比例，混合均勻制的。各組分的作用如下：A.二氧化錳（俗稱錳粉）：它是直接參見(jiàn)電池反應(yīng)，二氧化錳的來(lái)源：a>天然錳粉b>化學(xué)錳粉決定電池容量的主要材料。c>電解錳粉b>化學(xué)錳粉：化學(xué)二氧化錳的制法較多，主要包括1.還原高錳酸鉀法，2.硝酸鉀熱分解法3.碳酸錳法碳酸錳法是把低品位的軟錳礦制成硫酸錳溶液。經(jīng)過(guò)濾，2/7/202373然后以碳酸氫氨做沉淀劑，使硫酸錳成為碳酸錳沉淀，最后經(jīng)過(guò)焙少生成二氧化錳。反應(yīng)如下：C>電解錳：是用碳酸錳和硫酸作原料，采用電解的方法制得。電解時(shí)的電極反應(yīng)為：總反應(yīng)：2/7/202374陽(yáng)極：陰極：（2）石墨和乙炔黑它們都是由碳構(gòu)成的同素異構(gòu)體，具有良好的導(dǎo)電性和一定的吸液能力。把它們混在電芯中和錳粉緊密接觸，用來(lái)提高二氧化錳電極的電導(dǎo)能力，并能使電芯保持較多的電解液，有利于錳粉和電解液的充分接觸、反應(yīng)。提高活性物質(zhì)的利用率和延長(zhǎng)電池的壽命。2/7/202375一般來(lái)說(shuō)，石墨的導(dǎo)電性好，吸液能力差，乙炔黑的顆粒細(xì)，比表面大（60～80m2/克），具有鏈狀結(jié)構(gòu)，其吸液能力比石墨強(qiáng)。因此用乙炔黑代替石墨能使電芯吸收更多的電液，提高電池的容量。但石墨的加入對(duì)提高短路電流更為有利。且石墨的顆粒越細(xì)越好。（3）氯化銨電芯中氯化銨的存在的作用：1》補(bǔ)充因放電時(shí)電解液中氯化銨的減少，2》減少放電室電芯中的PH值的上升，3》提高電芯中電解液的電導(dǎo)（4）調(diào)粉液在制作電芯的粉料中加入調(diào)粉液，有利于電芯的成型。而且便電芯保持一定水分，增加電芯液相的導(dǎo)電性。2.電芯的制造流程（R2O型電池）2/7/2023762.電芯的制造流程（R2O型電池）3.工藝要求：1》和粉要求均勻2》含水量（粉）一般控制在13～18%左右，太濕壓制電芯時(shí)，易擠出電解液，太干不易成型。2/7/2023773》電芯粉合好后要妥善保存，防止吸潮和揮發(fā)。4》電芯壓制用力要均勻，各處的緊密度要一致。5》炭棒應(yīng)居于電芯中心，接觸緊密，不能中斷和破頭。6》電芯應(yīng)圓正，表面光滑，無(wú)裂紋，粘粉。7》電芯的大小、重量和含水份應(yīng)符合要求。R2O型干電池電芯的規(guī)格直徑27.2～27.8mm高度41+-0.5mm重量（包含炭棒）>52g水份%17～18%8》為使電芯加電液后不膨脹，不掉粉。在電芯外邊用綿紙包上，并用棉紗線在扎線機(jī)上扎緊捆好。包紙要平正，2/7/202378無(wú)破損，均勻，結(jié)實(shí)。三.炭棒制造1.制造炭棒的原材料和作用炭棒是由石墨和煤、瀝青經(jīng)壓制和焙燒而成。石墨在炭棒中起電導(dǎo)作用，是制造炭棒的主要原材料。煤瀝青是煤焦油蒸餾的產(chǎn)物，它在炭棒中起粘合作用。2.制造流程2/7/2023793.質(zhì)量要求（1）電阻?。?）表面粗糙，以利和電芯緊密接觸（3）透氣性好，防止電池產(chǎn)生氣漲（4）機(jī)械強(qiáng)度好（5）有一定的防水性，防止電液滲出，腐蝕銅帽四.糊化品制造（1）制造流程2/7/202380（2）操作要點(diǎn)1》糊化要均勻，灌入鋅筒前，電糊要不斷攪拌，動(dòng)作2》糊化沉度要控制好，一般夏季水溫在65～75℃，冬季3》電糊面要與電芯齊肩，若高于電芯，易蝕銅帽，若低，要快，否則，會(huì)導(dǎo)致糊化不均勻，或上稀下干。可稍高點(diǎn)。糊化時(shí)間一般在2分鐘。2/7/202381則會(huì)減少活性物質(zhì)的利用率和電池容量。4》電芯應(yīng)居鋅筒中央，以免偏心，鋅筒各處電流密度不均，5》要嚴(yán)防電液電糊粘到炭棒上，鋅筒內(nèi)壁上端，以免五.鋅筒制造1.對(duì)原材料的質(zhì)量要求鋅筒既是干電池的負(fù)極，又是電池外殼。它直接參加電池反應(yīng)，是決定電池容量和儲(chǔ)存性能的主要原材料之一，故對(duì)原材料要求：a.具有很高的抗腐性能導(dǎo)致鋅筒局部腐蝕穿孔。腐蝕鋅皮和銅帽2/7/202382b.外觀無(wú)針孔，裂紋，清洗等c.化學(xué)成分應(yīng)符合表中規(guī)定純度PbCdFeCu含Cd、Zn>98%0.3～0.7%0.25%<0.02%<0.002%不含Cd、Zn>98%<0.8%0.03～0.06%<0.02%<0.002%加入0.3%的Pb和0.5%的Cd可提高鋅筒的耐腐蝕性。Cd可提高機(jī)械強(qiáng)度，Pb可提高延展性。2/7/2023832.鋅筒的制造方法a.整體沖壓b.先做成鋅筒，再焊底六.封口及單體電池成品的制造工藝流程：2/7/202384封口劑由石油瀝青（50%～80%）、石蠟（5～30%）、杜香（5%～10%）配制而成。七.質(zhì)檢R20型干電池的質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)二級(jí)三級(jí)新電池六個(gè)月最后新六最新六最負(fù)荷電壓(V)1.451.401.351.441.381.351.421.381.34短路電流(I)54.03.54.53.53.04.03.03.0放電時(shí)間(min)1100940770690660550550470440保存期(月)18個(gè)月9個(gè)月6個(gè)月2/7/202385說(shuō)明：（1）成品在一個(gè)月內(nèi)檢查，以新電池為準(zhǔn)；1－6個(gè)月檢查，（2）負(fù)荷電化，均為負(fù)荷后，在2秒內(nèi)測(cè)定值。（3）試驗(yàn)電池保存性能，電池應(yīng)在35℃以下保存。在保存期（4）放電時(shí)間以每星期放5天，每天放30分鐘，直至（5）試驗(yàn)負(fù)荷電壓，短路電流，放電時(shí)間是在212下進(jìn)行，以6個(gè)月的電池性能為準(zhǔn)；6個(gè)月以上至最后保存期，以最后保存期電性能為準(zhǔn)。內(nèi)不應(yīng)有正極生銹，氣漲鼓低，電解液外溢現(xiàn)象。終止電壓。累計(jì)分鐘數(shù)。測(cè)試前應(yīng)在該沉度下放12小時(shí)以上。2/7/2023862.3鋅錳干電池的工作原理鋅錳干電池的工作原理，主要在于敘述電池工作時(shí)兩電極的電化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)速度及電池的電動(dòng)勢(shì)（熱力學(xué)性質(zhì)）。一.二氧化錳電極的工作原理：圖2-1.MnO2-Zn電池放電電壓及電極反應(yīng)隨時(shí)間的變化曲線2/7/202387從圖中的曲線可知，電池在放電的初期，電壓的變化較大，這主要是由正極所決定的。因?yàn)槎趸i電極的電位在開(kāi)始放電的一瞬間，變化很快，稍后才是較為平穩(wěn)的下降，這是由于二氧化錳中加入了乙炔黑、石墨、氯化銨等混合物后，至使電極的導(dǎo)電性增加了。但是電極反應(yīng)也變得更為復(fù)雜了，構(gòu)成了MnO2－C多電極體系。由于碳能吸附一定量的氧氣所以它實(shí)際上構(gòu)成了氧電極，當(dāng)正極進(jìn)入電路中時(shí)，由于石墨、乙炔黑的導(dǎo)電性大于二氧化錳，故最初參與放電的是氧電極：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，因外部的氧氣向電極擴(kuò)散困難，使反應(yīng)的阻力變大，電極極化很大。因而使電極電位在一開(kāi)始2/7/202388很快下降，并引起極化電流的重新分配，使部分電流通過(guò)與石墨緊密相連的二氧化錳表面，還原二氧化錳，隨著進(jìn)一步的極化，導(dǎo)致電極反映全部移至二氧化錳電極上。這時(shí)石墨、乙炔黑僅起導(dǎo)電作用。目前公認(rèn)二氧化錳電極反應(yīng)有兩個(gè)：（2-1）（2-2）其中（2-2）式是主要反應(yīng)。通過(guò)對(duì)產(chǎn)物的分析，表明Mn2+是少量的，Mn3+化合物MnOOH是主要的。所以一般將二氧化錳電極反應(yīng)寫成2/7/202389（2－2）式。因此二氧化錳電極的電位可表示為：（2-3）由該式可知，電池放電時(shí)，正極附近溶液中PH值增加，會(huì)導(dǎo)致二氧化錳電極電位的下降。但是若對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖（2－1）進(jìn)行分析可知：利用（2－3）式進(jìn)行計(jì)算，因PH值上升而引起的正極電位的下降值還不到二氧化錳電極電位的總值的1/3。故可以說(shuō)電解液PH值的變化還不是引起二氧化錳電極反應(yīng)下降的主要因素。進(jìn)一步的研究表明，電化學(xué)極化和電阻極化亦不是主要因素。而是產(chǎn)生了特殊的二氧化錳放電機(jī)理—固相濃差極化（也叫電子機(jī)理）。2/7/202390電子機(jī)理的中心意思是：由于二氧化錳的溶解度極小，且具有一定的導(dǎo)電性（二氧化錳是一種半導(dǎo)體，在7×103kg/cm2壓力下，電阻率約為37～77）所以二氧化錳放電時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)可以直接在二氧化錳顆粒表面進(jìn)行，并不需要把Mn4+溶解送入溶液。然后再在電極導(dǎo)電組分（石墨、乙炔黑）上進(jìn)行反應(yīng)。為了更清楚的了解二氧化錳的放電機(jī)理，可用以下的物理圖象加以說(shuō)明。在二氧化錳溶液界面上所發(fā)生的反應(yīng)。當(dāng)二氧化錳與電糊相接觸時(shí)，溶液中的H+離子便向二氧化錳電極表面轉(zhuǎn)移，使二氧化錳電極表面?zhèn)犬a(chǎn)生H+過(guò)剩。電糊側(cè)產(chǎn)生OH－過(guò)剩。因而形成了一個(gè)雙電層，產(chǎn)生了一定的電位差。如圖2－2所示：2/7/202391圖2－2.MnO2/溶液界面上的雙電層示意圖圖2-3.MnO2放電時(shí)H+離子擴(kuò)散示意圖2/7/202392當(dāng)二氧化錳電極放電時(shí)，溶液中的H+便向二氧化錳晶格中轉(zhuǎn)移，與O2－離子結(jié)合生成OH－。與此同時(shí)二氧化錳接受外來(lái)的電子，即Mn4+還原成Mn3+（MnOOH)。（如圖2－3所示）。隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，二氧化錳電極表面層中的H+濃度不斷增加，O2－離子濃度不斷降低，與電極內(nèi)部產(chǎn)生了濃度剃度。由于這種濃度剃度的存在，H+由二氧化錳電極表面向內(nèi)層擴(kuò)散，并與O2－離子結(jié)合。同時(shí)二氧化錳表面層的電子也向內(nèi)層擴(kuò)散。這個(gè)過(guò)程就好象電極表面低價(jià)錳化合物MnOOH，不斷向電極深處轉(zhuǎn)移。而電極內(nèi)部的MnO2不斷向表面轉(zhuǎn)移。但是由于H+在固相中的擴(kuò)散速度非常緩慢，因而使MnO2放電反應(yīng)困難。2/7/202393而導(dǎo)致正極發(fā)生嚴(yán)重極化，正極電位下降。這種由于固相MnO2中O2－離子濃度剃度而造成的特殊的濃度極化，叫做“固相濃度極化”。另外，利用這種“固相濃度極化”理論恰可較好的解釋Zn－MnO2電池的間歇放電特性。所謂間歇放電特性（如圖2－4所示）即放電間歇進(jìn)行。以R20為例：一般用5歐姆電阻，以每周放5天，每天連續(xù)放30分鐘，剛開(kāi)始測(cè)一次，以后每10分鐘測(cè)一次。由圖2－4可知，停放后，二氧化錳電極的電位逐漸向未工作時(shí)的數(shù)值恢復(fù)。顯然單靠OH－擴(kuò)散，是不可能引起那樣大的幅度，這主要是由于停止放電后，二氧化錳顆粒表面層的H+仍繼續(xù)不斷的向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散，從而2/7/202394逐漸消除了放電時(shí)所產(chǎn)生的固相濃度極化，結(jié)果使電位得到恢復(fù)。從恢復(fù)曲線還可看出，剛一停放的時(shí)間電壓恢復(fù)快，隨后恢復(fù)變慢。這是由于故相中H+濃度剃度的減小，電壓恢復(fù)的速度也相應(yīng)變慢。同時(shí)由于活性物質(zhì)的消耗，PH值增大，電位不可能完全恢復(fù)到放電前的數(shù)值。圖2-4.MnO2電極間歇放電電極電位的變化2/7/202395由于Mn電極具有這種電位恢復(fù)的特性，所以Zn－MnO2干電池間歇放電時(shí)的放電曲線為鋸齒狀。如圖2－5所示，間歇放電曲線比連續(xù)放電曲線平坦。所以說(shuō)Zn－MnO2電池適宜于電流和電壓間歇放電。圖2-5.鋅錳干電池放電電壓（1）連續(xù)放電（2）間歇放電二.負(fù)極的工作原理干電池的電解質(zhì)PH=5。鋅極開(kāi)始放電時(shí)的電極反應(yīng)為：2/7/202396上述反應(yīng)生成的Zn2+，在電糊中因受擴(kuò)散速度的影響，會(huì)在電極附近逐漸積累，引起鋅電極的極化，使負(fù)極電位向正移。基于Zn2+在電糊中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)大于H+在MnO2固相中的擴(kuò)散速度，所以負(fù)極的極化沒(méi)有正極那樣嚴(yán)重。另外，由于在放電時(shí)正極產(chǎn)生了OH－，而電糊中的氯化銨又可以電離化：(2-5)(2-6)2/7/202397Zn2+容易與NH3形成鋅氨絡(luò)離子。即：故鋅電極的放電一般可用下式表示：(2-7)二氨基氯化鋅的溶解度較小。當(dāng)PH>5.4時(shí)，便以固態(tài)析出。當(dāng)PH>9.2時(shí)，在ZnCl2濃度較大的情況下，又可發(fā)生如下反應(yīng)：（2-8）2/7/202398這一般在負(fù)荷較重時(shí)才發(fā)生，此時(shí)的電壓也會(huì)有所回升。不過(guò)，這種反應(yīng)一旦發(fā)生，一般電壓已降到終止電壓以下。當(dāng)OH－和ZnCl2的濃度都較高時(shí)，而NH4Cl的濃度又低于10%。則可能發(fā)生如下的反應(yīng)：(2-9)該反應(yīng)看上去消除了一部分氨，有利于2-7式進(jìn)行，減緩了PH的變化。但是由于沉淀的生成，消耗部分導(dǎo)電離子，占去了空間，增大了內(nèi)阻，同樣影響了電池的性能。另外，在弱酸電解質(zhì)中，還可能存在著以下的反應(yīng)：2/7/202399綜上所述，干電池的主要反應(yīng)可寫作：2.4鋅錳電池的進(jìn)展簡(jiǎn)介隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋅錳電池的要求亦越來(lái)越高，目前，國(guó)內(nèi)外都有許多的成績(jī)。具有代表性的新產(chǎn)品有：1.紙板電池，2.堿性鋅－錳電池2/7/20231001.紙板電池：紙板電池就事實(shí)用紙板涂膠代替漿糊做隔離層。造紙的原則：（1）紙質(zhì)要致密、純凈（2）吸水性強(qiáng)多孔性紙包括：綿紙、濾紙、電纜紙、牛皮紙等。（3）抗拉力大目前常用的是電纜紙，其主要缺點(diǎn)是吸水性差。為解決該問(wèn)題，常在上面涂上一層高分子材料，如聚乙烯醇（P.V.A)、羧甲基纖維素(C.M.C)、甲基纖維素（M.C)、海藻膠等。現(xiàn)將海藻膠紙板的制作簡(jiǎn)介如下：2/7/2023101采用紙板取代漿糊的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了糧食，一個(gè)日產(chǎn)20萬(wàn)只R20的干電池廠，消耗糧食約400Kg，一年就要上百噸。2/7/20231022.堿性鋅－錳干電池較重型鋅錳干電池比，該堿性鋅錳干電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）工作電池平穩(wěn)（2）可大電位放電（大于中性2倍以上）（3）具有可逆性（可進(jìn)行多次充放電）（4）比能量大Zn-MnO2（漿糊）22WH/KgZn-MnO2（堿性）66WH/Kg電池反應(yīng)：2/7/2023103（1）電池結(jié)構(gòu)（2）工藝基本情況：炭素殼：用石墨做原料，添加石蠟等粘合劑和防水劑，劑壓成型，作為電池的正極并兼作容器。（1）電池結(jié)構(gòu)炭素殼：用石墨做原料，添加石蠟等粘合劑和防水劑，劑壓成型，作為電池的正極并兼作容器。如圖：A：CuB：鋅膏C：隔膜D：炭倉(cāng)E：炭素殼（電池正極導(dǎo)體）F：紙殼G：馬口鐵皮；商標(biāo)2/7/2023104正極炭包：用電解錳，天然錳、乙炔黑按一定配比，并加入負(fù)極：采用含汞量為4%的汞齊鋅粉，添加1－2%纖維粉，裝配時(shí)先把環(huán)行炭包裝入炭素殼中，適當(dāng)壓實(shí)，使二者有很好的接觸。再將漿糊紙卷成管型插入炭包中間。然后將和好的鋅粉裝入隔膜筒內(nèi)，待無(wú)游離電解液后，插入黃銅做導(dǎo)體。隔膜：采用耐堿性和吸水良好的紙為基體，再涂比重1.1的KOH溶液混合，壓成簡(jiǎn)狀環(huán)式炭包。布漿層。7～10%的淀粉混勻。2/7/2023105第三章：鉛酸蓄電池3.1概述鉛酸電池的歷史是以1859年法國(guó)人普蘭特的研究為開(kāi)端的，當(dāng)時(shí)普蘭特發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直流電通過(guò)浸在稀硫酸中的兩塊鉛板時(shí)，在兩塊鉛板上能夠重復(fù)的產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，他便以此為基礎(chǔ)制成了蓄電池，并在實(shí)用化方面獲得了成功。一百年以來(lái)，經(jīng)人們的不斷努力研究和改進(jìn)。使鉛酸電池的性能有了很大提高。至今，它已是各種二次電池中使用最廣，用量最大的一種電池。2/7/20231062/7/2023107電動(dòng)三輪車專用UPS及電動(dòng)摩托車用6V、12V起動(dòng)用干荷電鉛酸蓄電池OA型啟動(dòng)系列蓄電池電動(dòng)車用鉛酸電池2/7/2023108固定密封電池2/7/2023109蓄電池的結(jié)構(gòu)

蓄電池由3只或6只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池電壓約為2V，串聯(lián)成6V或12V以供汽車選用。蓄電池主要由極板、隔板、電解液和外殼組成

2/7/20231102/7/2023111（一）極板

極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充放電過(guò)程中，電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液中的硫酸的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。極板分正、負(fù)極板兩種。極板由柵架和活性物質(zhì)組成

。2/7/20231122/7/2023113（1）柵架

由鉛銻合金澆鑄而成。2/7/2023114銻可以提高機(jī)械強(qiáng)度和澆鑄性能。但是銻會(huì)加速氫的析出而加速電解液的消耗，還會(huì)引起蓄電池自放電和柵架腐爛，縮短蓄電池使用壽命。目前，多采用鉛—低銻合金柵架或鉛—鈣—錫合金柵架。

為降低蓄電池內(nèi)阻，改善啟動(dòng)性能，現(xiàn)代汽車蓄電池采用了放射型柵架

2/7/2023115（2）活性物質(zhì)

正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），深棕色

負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），深灰色

.極板組：

一片正極板和一片負(fù)極板浸入電解液中，可得到2V左右的電動(dòng)勢(shì)，為增大蓄電池容量，常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)組成正、負(fù)極板組。注意：因?yàn)檎龢O板的強(qiáng)度較低，所以在單格電池中，負(fù)極板總比正極板多一片。是每一片正極板都處于兩片負(fù)極板之間，保持其放電均勻，防止變形。

2/7/20231162/7/2023117（二）隔板

在正負(fù)極板間起絕緣作用，使電池結(jié)構(gòu)緊湊

（1）隔板有許多微孔，可使電解液暢通無(wú)阻。

（2）隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對(duì)著正極板，且與底部垂直，使充放電時(shí)，電解液能通過(guò)溝槽及時(shí)供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時(shí)能迅速通過(guò)溝槽沉入容器底部。2/7/2023118（三）電解液

由純硫酸與蒸餾水按一定比例配置而成，加入每個(gè)單格電池中。

電解液應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，含雜質(zhì)會(huì)引起自放電和極板潰爛，從而影響蓄電池壽命。

2/7/2023119（四）外殼殼體用于盛裝電解液和極板組。外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐振動(dòng)沖擊。

外殼由橡膠外殼和聚丙烯塑料兩種，普遍采用的是塑料外殼，其有殼壁薄、質(zhì)量輕、易于熱封合、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

外殼為整體式結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)間壁分成3個(gè)或6個(gè)互不相通的單格。蓄電池單格電池之間均用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)。

每個(gè)單格電池設(shè)有一個(gè)液孔，可以加注電解液或檢測(cè)電解液密度?？咨w上設(shè)有通氣孔，便于排出蓄電池內(nèi)部氣體，防止外殼漲裂，發(fā)生事故。

2/7/20231202/7/2023121

蓄電池的型號(hào)

機(jī)械工業(yè)部JB2599-85《鉛蓄電池產(chǎn)品型號(hào)編制方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，蓄電池的型號(hào)為：

第I部分表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓是該數(shù)字的2倍。

2/7/2023122第II部分表示電池類型和特征，用兩個(gè)漢語(yǔ)拼音字母表示。第一個(gè)字母為“Q”表示啟動(dòng)型鉛蓄電池。第二個(gè)字母表示電池結(jié)構(gòu)特征。如：干荷蓄電池用“A”表示；薄型極板用“B”表示；免（無(wú)）維護(hù)蓄電池用“W”表示。

第III部分表示額定容量，指20h率額定容量，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為A·h，單位略去不寫。在其后用一個(gè)字母表示特殊性能，如：高啟動(dòng)率用“G”表示；塑料槽用“S”表示；用“D”表示低溫啟動(dòng)性好。

例：6-Q-1056-QA-602/7/2023123鉛酸電池的組成，以及充放電過(guò)程中的反應(yīng)如下：鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)：1.電動(dòng)勢(shì)高，內(nèi)阻小，可大電流放電2.使用溫度范圍寬3.原料豐富，價(jià)格不貴鉛酸電池的缺點(diǎn)：1.循環(huán)壽命不長(zhǎng)2.比能量不高2/7/2023124鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)有兩種：1.涂膏式2.管式3.充電時(shí)有酸霧逸出一般情況下，正極都是采用管式，負(fù)極采用涂膏式。根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)可分為：根據(jù)用途可分為：1.啟動(dòng)型：用于汽車、船舶、拖拉機(jī)等，具有起動(dòng)時(shí)1.開(kāi)口式2.半密閉式3.完全密閉式電流時(shí)電流大，耐低溫的特點(diǎn)。2.固定型：用于發(fā)電廠，配電廠，電話局，作為備用電源的機(jī)關(guān)機(jī)房等，具有使用壽命長(zhǎng)，耐過(guò)充等。2/7/20231253.牽引用蓄電池，用于車輛驅(qū)動(dòng)電源，如火車站運(yùn)輸用的電瓶車和工礦電機(jī)車動(dòng)力電源；4.摩托車用蓄電池；5.船舶用蓄電他；6.航空用蓄電池；7.坦克用蓄電池；8.鐵路客車用著電池；2/7/20231269.航標(biāo)用蓄電池；10.礦燈用蓄電池等

鉛酸電池的制造工序較多，一般分為板柵制造，鉛粉制造，生極板制造，化成和電池裝配等幾個(gè)主要部分。其工藝流程如圖3－1所示。2/7/20231272/7/2023128一.板柵的制造板柵作為極板的骨架，起著支撐電極活性物質(zhì)和導(dǎo)電，并使電流分布均勻的作用。板柵通常做成（如圖3－2示）有橫豎筋條的空格體。筋條的截面作成三角形或菱形，以容納活性物質(zhì)和增加極板的強(qiáng)度。2/7/2023129對(duì)板柵的要求：1.導(dǎo)電性能好，且具有一定強(qiáng)度2.能耐腐蝕3.極板材料的澆鑄性要好，膨脹系數(shù)小，保證目前常用的板柵材料有：Pb－Sb（10～12%）合金。（2）膨脹系數(shù)小（3）有較高的硬度，板柵不易變形制成的板柵與模具的尺寸一致。（1）有較好的澆鑄性能，銻的加入可是鉛的熔點(diǎn)降低，其主要優(yōu)點(diǎn)是：熔化時(shí)流動(dòng)性好。2/7/2023130其缺點(diǎn)是：由于Sb的加入耐腐蝕性下降，導(dǎo)電性也比純基于以上的問(wèn)題：目前都改用Pb－低Sb合金（Sb含量從10～12%下降到6%以下），和Pb－Ca－Sn－Al等合金，對(duì)電性能可有很大提高。板柵制造的工藝如下：Pb差，Sb易從合金中析出，促使自放電。2/7/2023131制備合金時(shí)，一般先將鉛量的1/5熔化，保溫在400～450℃，然后加入銻量，并不斷攪拌，使溫度升到500～550℃，待銻全部熔化后，再將余量鉛加入，保溫在400～450，攪拌均勻。為了控制合金金屬中的銻含量，根據(jù)鉛，銻相圖（見(jiàn)圖3－2），生產(chǎn)上常用凝固點(diǎn)法測(cè)定。圖3-2.Pb-Sb相圖2/7/2023132待測(cè)定合格后，便可以注板柵，鑄出的板柵經(jīng)過(guò)修整，即可供涂片用。注板柵時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：1.控制Pb－Sb合金的冷卻速度.太慢，板柵品格粗大，生產(chǎn)上一般控制為合金熔化溫度：400－450℃模具溫度：130－180℃并且雜質(zhì)有時(shí)間聚集，架在顆粒邊緣，增加層厚，降低板柵的耐蝕性;太快，雖能得到較細(xì)結(jié)晶，但柵板易出現(xiàn)缺陷，造成未注滿。二.鉛粉的制造鉛粉是指含又一定氧化度的鉛的粉末，它是制造極板活性物質(zhì)的主要原料。鉛粉生產(chǎn)的流程如下：2/7/2023133鉛粉的形成是把鉛球置于風(fēng)選式球磨機(jī)中，由于球磨機(jī)的滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，使鉛球的表面磨摩擦，并在一定的溫度和濕度作用下，使鉛的表面氧化，該氧化物又在摩擦，沖擊和風(fēng)力的作用下而脫落。并在不斷滾動(dòng)的過(guò)程中被磨細(xì)得到鉛粉。加濃硫酸和膏流程圖：2/7/2023134衡量鉛粉的好壞，通常要看它的氧化度，視比重分散度，吸水率和鉛粉的結(jié)構(gòu)。氧化度：指鉛粉中Pb含量的百分?jǐn)?shù)。一般說(shuō)來(lái)，氧化度高，視比重：只鉛粉自然堆集起來(lái)的比重。它是鉛粉顆粒粗細(xì)和三.生極板的制造生極板的制造工藝流程如下：能增加電池的初期容量。但若過(guò)高，負(fù)極在干燥時(shí)，由于體積收縮較大，而發(fā)生龜裂，會(huì)影響電池的壽命，故一般控制在65～75%。氧化度的綜合指標(biāo)。一般控制在1.8～2.1克/Cm2.2/7/20231351.鉛膏制備正極鉛膏配方：4.1～4.2鉛粉：100Kg纖維：0.03KgH2SO4：d=1.357.5LH2O：10L負(fù)極配方：鉛粉：100Kg纖維：0.03KgBaSO4：成核中心碳黑：（導(dǎo)電劑）腐植酸：（防收縮、硬化）H2SO4：d=1.35H2O2/7/2023136制備鉛膏時(shí)，先在鉛粉中加入添加劑之后，用適量的水混合潤(rùn)濕，隨后再緩慢地加入一定比重和數(shù)量的酸。同時(shí)要不斷的攪拌，以免鉛膏結(jié)寬塊或有硫酸鉛的潔凈顆粒析出。由于鉛粉中65－75%以上都是PbO，而PbO是呈堿性，遇硫酸后發(fā)生中和反應(yīng)：

圖3－3是鉛在含有硫酸根離子的水溶液中的電位－PH圖。從該圖可以看出，能與PbO呈平衡的硫酸鉛只有三堿式硫酸鉛（3PbO·PbSO4·H2O）。2/7/2023137所以當(dāng)和膏剛一開(kāi)始，加入的酸若還沒(méi)有攪拌均勻，局部的PH值可能小于8.24，這時(shí)反應(yīng)可按3－2式進(jìn)行，生成PbSO4。但因鉛膏中PbO2對(duì)硫酸而言，是過(guò)量的，其PH值一般為9.3左右。故即使開(kāi)始生成了PbSO4，也是不穩(wěn)定的。最終亦將轉(zhuǎn)變?yōu)?PbO·PbSO4。即和膏反應(yīng)是按3－3式進(jìn)行。圖3－3.鉛中的電位－PH圖2/7/2023138影響鉛膏質(zhì)量的主要因素：1.配方的合理化（酸量、酸比重）2.攪拌均勻這中間酸的用量和比重尤為重要。由圖3－4所示，陰影部分是鉛膏的正常壓，離開(kāi)該壓，則鉛膏不是太稀，就是太稠、太硬或者發(fā)生凝固。圖3－4.硫酸比重及用量對(duì)和膏質(zhì)量的影響2/7/20231393.溫度：溫度過(guò)高，硫酸與鉛粉反應(yīng)快，易結(jié)塊；溫度過(guò)低，反應(yīng)慢。鉛膏視比重偏高，一般控制在10～40℃。鉛膏的視比重對(duì)極板容量和壽命的影響如圖3－5所示：一般來(lái)說(shuō)：（1）鉛膏比重小，極板空隙率大，對(duì)容量有利，對(duì)壽命不利。（2）鉛膏比重大，對(duì)壽命有利，而對(duì)容量不利。圖3-5.鉛膏比重和容量、壽命的關(guān)系示意圖A、B為正負(fù)極容量；C、D為正負(fù)極壽命2/7/2023140通常剛和好的鉛膏要放置一定時(shí)間，如上午和好，下午涂板。目的：（1）使剛和好的鉛膏降到室溫，以防涂板后由于沉度（2）使反應(yīng)達(dá)到平衡，3PbO·PbSO4·H2O，但時(shí)間也而收縮。不能放的過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)因失水而硬化。2.涂板和浸酸a.涂板就是把和好的鉛膏涂在板柵上?？捎墒止ず汀C(jī)械兩種方法。但不管是那一種方法都必須：（1）要涂實(shí)，涂平，使鉛膏和板柵接觸良好（2）所涂鉛篙的重量要達(dá)到要求2/7/2023141b.浸酸就是把涂好的板在硫酸溶液中浸沒(méi)一個(gè)很短的時(shí)間。目的是使極板的表面不能生成一層PbSO4，從而防止生極板在干燥過(guò)程中出現(xiàn)裂紋。因生極板可視為膠體多孔毛細(xì)管在極板表面和內(nèi)部的濕度，便產(chǎn)生了一個(gè)濕度梯度。由于濕度不同，干燥時(shí)收縮過(guò)程不一樣，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，使極板發(fā)生裂紋。浸酸處理后，由于在表面PbSO4或浸(NH4)2CO3生成PbCO3，改善了極板表面機(jī)械強(qiáng)度，從而起到防止裂紋產(chǎn)生的效果。浸酸工藝一般是：比重：1.10－1.15的硫酸濕度：18～25℃時(shí)間：數(shù)十秒2/7/20231423.生極板的干燥生極板干燥有兩個(gè)目的：（1）一方面使水分蒸發(fā)，同時(shí)提高氧化度（2）使極板硬化（固化），防止鉛膏脫落圖3-6：極板干燥過(guò)程示意圖2/7/2023143（1）極板表面自由水分蒸發(fā)（2）極板內(nèi)部的水分逐漸溢出（3）極板的濕度降低，干燥速度逐漸下降一般說(shuō)來(lái)，第二階段為主干燥階段，若產(chǎn)生收縮，裂紋，故要控制干燥速度。干燥方法：生板的干燥過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：（1）把極板掛在架子上，放入干燥室，控制沉度和濕度，（2）將極板掛在鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)帶上，使其通過(guò)有多段不同沉干燥效果好，但速度慢。度和相對(duì)濕度的隧道或干燥室中干燥，該方式效率較高。2/7/2023144四.極板的化成化成：用充電的方法，使生板上的鉛膏轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕镔|(zhì)的化成后的極板又稱為熟極板?；傻墓ば?yàn)椋哼^(guò)程。（1）化成反應(yīng)當(dāng)把生板裝槽后，并放置一定的時(shí)間，使鉛膏中的堿性氧化物與硫酸充分反應(yīng)。2/7/2023145(3-5)(3-6)當(dāng)接通電源后，在電極上的充電反應(yīng)為：在化成時(shí)在正負(fù)極板上各物質(zhì)的變化情況如圖3－7所示：(3-7)(3-8)由圖可以看出，隨著化成的進(jìn)行，活性物質(zhì)不斷增加，極板上的PbO，PbSO4不斷減少。但兩極上各組分的變化情況2/7/2023146圖3-7:A.化成時(shí)正極極板的組成變化A：PbOB：PbSO4C：Pb的理論生成量D：Pb的實(shí)際生成量2/7/2023147圖3-7:B.化成時(shí)負(fù)極極板的組成變化A：PbOB：PbSO4C：Pb的理論生成量D：Pb的實(shí)際生成量2/7/2023148略有不同。對(duì)于負(fù)極，由于生極板中PbO含量高。所以在化成的初期，PbO被酸中和生成PbSO4的速度超過(guò)PbSO4—Pb的速度。因而PbSO4的含量逐漸增高。當(dāng)化成到一定時(shí)間后，極板中的PbO全部被中和。PbSO4的含量又開(kāi)始減小。對(duì)于正極板來(lái)說(shuō)，其化成后，正極上生成的二氧化鉛有兩種不同的晶型，即和。它們的生成途徑可表示為：(3-10)(3-11)一般情況下，都是生成，只有在極板的深處，才生成。這與化成條件有關(guān)，通常，硫酸濃度高，溶液酸性強(qiáng)，生成。另外，在化成的過(guò)程中，特別是在化成的后期，有大量氣體產(chǎn)生：2/7/2023149顯然，該兩反應(yīng)越少越好，它不僅浪費(fèi)電能，且?guī)С龃罅克犰F。2.影響化成質(zhì)量的幾個(gè)因素：（1）硫酸的濃度一般把濃度控制在：a.厚度<3mm，dH2SO41.030～1.060b.厚度<3mm，dH2SO41.10～1.15濃度過(guò)高，極板表面上粗大的PbSO4結(jié)晶狀以化成，且增大極板板柵的腐蝕；濃度過(guò)低，化成時(shí)電液的比電阻大。2/7/2023150（2）硫酸量：硫酸量大，化成時(shí)電液的比重變化小，有利于極板的化成。（3）電流密度的影響:a.電流密度小，極板反應(yīng)完全，但時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低b.電流密度大，化成時(shí)間可縮短，但化成往往不徹底，（4）電解質(zhì)中的雜質(zhì)電解質(zhì)應(yīng)純凈，否則雜質(zhì)混入活性物質(zhì)，將造成危害。特別是在后期有大量氣體析出。一般電流密度選在0.2～1.0A/dm2。通入的電量為規(guī)定容量的5～7倍。2/7/20231513.極板化成后的處理（1）通常在充電完了的末期，進(jìn)行1－2小時(shí)的放電，使。正極出槽好，應(yīng)用水洗去H2SO4后，再去干燥。而負(fù)極極板不用水洗（若有水存在，易氧化放熱）。先用強(qiáng)冷風(fēng)鼓風(fēng)干燥幾小時(shí)，再推入負(fù)極干燥室沒(méi)干燥，沉度在50～80℃。（2）干荷電型極板極板表面形成一薄層PbSO4。以增加極板強(qiáng)度，防止活性物質(zhì)脫落。減少負(fù)極活性物質(zhì)與空氣接觸氧化（保護(hù)性放電），而后再出槽。2/7/2023152a.化成出槽后，立即在水槽內(nèi)，攤開(kāi)進(jìn)行漂洗（先取負(fù)極），b.把漂洗干凈的負(fù)極在下述溶液中浸漬透甘油6～15份水余量時(shí)間15～20分鐘溫度室溫硼酸20～60g/L水楊酸5～20g/L乙醇50～100g/L溫度40～55℃時(shí)間10～15分2－10%木糖醇水溶液溫度室溫時(shí)間15分兩片之間不能粘在一起。直到用石蕊試紙測(cè)定呈中性訪可。（1）（2）（3）2/7/2023153之后，負(fù)極強(qiáng)冷風(fēng)吹約4小時(shí)，極板基本干后。在于80～90℃，下干燥12小時(shí)，或120℃下干燥6小時(shí)。五.鉛酸蓄電池的裝配3.3鉛酸蓄電池的工作原理（1）雙極硫酸化理論關(guān)于鉛酸蓄電池充放電的最終產(chǎn)物或說(shuō)是電池反應(yīng)，曾經(jīng)提出過(guò)各種不同的方法。早期的氧化還原理論：充電：正極產(chǎn)物PbO2負(fù)極產(chǎn)物Pb2/7/2023154放電：正極產(chǎn)物：在1882年克拉斯東和特拉依斯提出了雙極硫酸化理論，否定了氧化還原理論。該理論認(rèn)為：充電后：正極物質(zhì)：PbO2負(fù)極物質(zhì)：海綿狀Pb負(fù)極產(chǎn)物：放電后：正極和負(fù)極都是PbSO4電池表示為：