鉛酸蓄電池原理

1、4&酸奮電池學(xué)時：5學(xué)時主要內(nèi)容：鉛酸電池概述熱力學(xué)原理二氧化鉛正極鉛負(fù)極鉛酸電池的電性能鉛酸電池制作工藝wwwv 本章重點(diǎn):O蓄電池：工作原理O正極：板柵的腐蝕和變形匕少O負(fù)極：鈍化；負(fù)極添加劑；負(fù)極極板的 不可逆硫酸化,.f O制造工藝：與原電池和比蒂電池制造丄 、 藝的復(fù)雜性，活性物質(zhì)的制備、極板的 化成。一、槪述鉛酸蓄電池的組成、用途及發(fā)展(-)Pb | H2SO4| PbO2 (+)Pb + PbO2+2H2SO4 o 2PbSO4+2H2OO蓄電池（二次電池）:wwwv 1. 電池的放電產(chǎn)物可借助于通反向直流電流 的方法使其復(fù)原.wwwv wwwv 2.其充放電過程是一個電能和化學(xué)

2、能相互轉(zhuǎn) 換的過程.DischargeChaisewwwv rf.瑪 iMBMwwwv wwwv o 一個電池體系滿足哪些條件才能作為蓄電池?1. 電池反應(yīng)可逆；2. 只能采用一種電解質(zhì)溶液；3. 電池放電時固體產(chǎn)物難溶解于電解液中.鉛酸蓄電池的標(biāo)稱電壓是2V,理論比能量是166.9Wh/kg,實際比能量為3545Wh/kgwwwv o鉛酸蓄電池的主要用途1. 啟動用鉛酸蓄電池2. 固定型鉛酸蓄電池3. 蓄電池車用電池（牽引型鉛酸蓄電池）4 便攜設(shè)備及其他設(shè)備用鉛酸蓄電池O鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和趨勢發(fā)展歷史：涂膏式極板、鉛鋅板柵合金、管狀電極、鉛鈣板 柵合金、膠體電解液及閥控式鉛酸蓄電池趨勢：

3、要求蓄電池是免維護(hù)型的，更便于使用;進(jìn)一步提高電池的比能量；進(jìn)一步提高電池的比功率； 進(jìn)一步提咼電池的循環(huán)壽命wwwv O鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1. 原料易得，價格相對低廉；2. 高倍率放電性能良好；3. 溫度性能良好，可在-40 +60C的環(huán)境下工作；4. 適合于浮充電使用，使用壽命長，無記憶效應(yīng)；5. 廢舊電池容易回收，有利于保護(hù)環(huán)境.缺點(diǎn)：比能量低,一般為3040Wh/kg;使用壽命不及Cd/Ni電池；制造過程容易污染環(huán)境，必須配備三廢處理設(shè)備.二、覇酸舊電憾的藝力摩基舷電池反應(yīng)、電動勢及電極電勢雙硫酸鹽理論P(yáng)b + PbO2+2H2SO4 u 2PbSO4+2H2O對放電前后活性物質(zhì)

4、的物相分析 對電解液濃度變化的精確測量wwwv O電極反應(yīng)HSO4 OH+ + SO4K2=1.2x102lg)= lg(1.2xl0-2)-lgc(H+) =-1.92+pH c(HSO4)電解液中存在的離子大部分是H+和HSO4- Pb + HSO4 -2e o PbSO4 +H+ 護(hù)=0.300VPbO2 +3H+ + HSO4 +2e o PbSO4+2H2O =1.655VE =護(hù)(PbO 丿PbSOJ -護(hù)(PbSC)4 /Pb) +InF ,(H2SO4)6!(H2O)1. 鉛酸蓄電池的電動勢只與酸的濃度有關(guān)與蓄 電池中含有的鉛、二氧化鉛或硫酸鉛的量無關(guān);2. 正負(fù)極的穩(wěn)定電勢接

5、近于它們的平衡電極電勢, 故電池的開路電壓與電池的電動勢接近E =酸密度 g/cm3 + 0.84鉛酸蓄電池正常工作的條件1. 電極反應(yīng)可逆；2. 氫氣和氧氣在電極上具有較高的過電位才有可能 使電池正常充放電；放電產(chǎn)物PbSO4在H2SO4水溶液中的溶解度較低。* 2的結(jié)晶變體及其特性結(jié)構(gòu)形成條件電化學(xué)活性0C -Pb()2斜方晶系弱酸性及堿 性溶液中， pH大約23以上尺寸較大、顆粒較硬，在 正極活性物質(zhì)中可以形成 網(wǎng)絡(luò)或骨骼，使電極具有 較長的弄命;但容量較低， 同時易向|3 -Pb()2轉(zhuǎn)化P-PbO2正方晶系WM強(qiáng)酸性溶液中，pH在2/Wvxtlnkei更穩(wěn)定些；容量更高正極板柵的腐蝕

6、正極板柵腐蝕的原因正極板柵中的Pb和其他成分如Sb處于熱力學(xué)不穩(wěn) 定狀態(tài)鉛的陽極腐蝕機(jī)理PbO.多孔活性材料PbOj 致密層板轎（陽界曲層正極板柵的長大1. 正極板柵的長大是由于其表面氧化膜的生成造成的2. 正極板柵長大的后果是其線性尺寸增加、彎 曲以及個別筋條的斷裂，從而造成板柵的破 壞和電池正極板柵在使用過程中的變形稱為 板柵的長大3. 壽命的終止wwwv 鉛負(fù)極的反應(yīng)機(jī)理Pb u Pb2+ + 2ePb2+ + HSO4 o PbSO4 + H+鉛負(fù)極的鈍化鉛負(fù)極鈍化的原因影響因素鉛負(fù)極活性物質(zhì)的收縮鉛負(fù)極的添加劑無機(jī)類添加劑：炭黑、BaS04有機(jī)類添加劑：木素、腐殖酸wwwv BaSO

7、4的作用機(jī)理1. BaSO4與PbSOq的晶格參數(shù)非常接近;BaSO4在 負(fù)極中高度分散2. 放電時：BaSO4是PbSOq的結(jié)晶中心， 降低 PbSO4結(jié)晶時的過飽和度、使生成的PbSOq覆蓋 金屬鉛的可能性減小-推遲負(fù)極的鈍化3. 充電時：使生成的海綿狀鉛具有高度的分散 性-防止其收縮wwwv wwwv 有機(jī)添加劑的作用機(jī)理1.吸附在活性物質(zhì)上，降低電極/溶液界面的自由能f阻止海綿狀鉛表面的收縮2. 吸附在鉛上，增加PbS04在鉛上的結(jié)晶中心生 n成能-推遲負(fù)極的鈍化3. 有機(jī)添加劑的選擇得當(dāng)八I 1 PbO + 2H+ +2ePbO2 + Pb + H2SO4 o PbO + PbSQ

8、+比 C-鉛酸蓄電池的低溫充電接受能力鉛酸電池在低溫下的充電效率很低，原因是什么?為什么低溫下正極的充電接受能力比負(fù)極好？畠、覇厳奮電憾劇進(jìn)工藝負(fù)極板柵澆鑄鉛粉制*和膏淋酸.壓板表面干燥正極板柵澆鑄極板固化干燥電池裝配極板化成1*XI 二wwwv 板柵制造板柵的作用對板柵的要求板柵合金的選擇鉛粉制造鉛粉的制備方法鉛膏的配制進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)PbO + H2O - Pb(OH)2l/2O2 + Pb t PbOPb(OH)2 + H2SO4 t PbSO4 + H2OPbO + PbSO4 f PbCtPbSO4PbO PbSO4 + 2PbO + H2O t 3PbO PbSO4 H2O鉛膏主要為

9、硫酸鉛和氧化鉛的混合物， 含有8%-12%的硫酸鉛。 祓砍化成用通入直流電的方法使正極板上的活性物質(zhì)發(fā) 生電化學(xué)氧化（生成PbO2）,同時負(fù)極板上的活 性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)還原（生成海綿狀鉛），這 個過程稱為化成化成時極板上的反應(yīng)wwwv wwwv 1-中和反應(yīng)wwwv wwwv PbO + H2SO4 f PbSO4 +H2O 3PbOPbSO4 + 3H2SO4 t 4PbSO4 +310 PbO*PbSO4 + H2SO4 t 2PbSO4 +H2Owwwv 2.電化學(xué)反應(yīng)正極 PbO + H2O T & - PbO2 4- 2H+ +2e3PbO PbSO4 + 5H2O t 4* - PbO2 + 10H+ + SO； + 8ePbO PbSO4 + 3H2O T 2況一 Pb