鉛酸蓄電池原理講解

1、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池第一節(jié)第一節(jié) 鉛酸蓄電池基本知識(shí)鉛酸蓄電池基本知識(shí) 作用：是貯存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)所發(fā)出作用：是貯存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)所發(fā)出電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)蓄電池的基系統(tǒng)對(duì)蓄電池的基本要求是：本要求是：使用壽命長(zhǎng)；使用壽命長(zhǎng)；自放電率低；自放電率低；深放電能力強(qiáng)；深放電能力強(qiáng)；充電效率高；充電效率高；少維護(hù)或免維護(hù)；少維護(hù)或免維護(hù)；工作溫度范圍寬；工作溫度范圍寬；價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。一、鉛酸蓄電池的發(fā)展一、鉛酸蓄電池的發(fā)展 鉛酸蓄電池是鉛酸蓄電池是1859年卡斯通和普朗特年卡斯通和普朗特(Gaston&Pl

2、ante) 發(fā)明的。發(fā)明的。 他們用兩片鉛片作電極，中間隔以橡皮卷成的細(xì)螺旋他們用兩片鉛片作電極，中間隔以橡皮卷成的細(xì)螺旋作隔板，浸在作隔板，浸在10%的硫酸的硫酸(H2SO4)溶液溶液(密度密度1.06g/cm3)中，中，構(gòu)成一個(gè)鉛酸蓄電池。構(gòu)成一個(gè)鉛酸蓄電池。 由于它的主要原料是鉛和酸，因而稱為鉛酸蓄電池或由于它的主要原料是鉛和酸，因而稱為鉛酸蓄電池或簡(jiǎn)稱為鉛蓄電池。簡(jiǎn)稱為鉛蓄電池。 1906年，普朗特向法國(guó)科學(xué)院提交了一個(gè)由年，普朗特向法國(guó)科學(xué)院提交了一個(gè)由9個(gè)單體電個(gè)單體電池構(gòu)成的鉛酸蓄電池，這是世界上第一個(gè)鉛蓄電池池構(gòu)成的鉛酸蓄電池，這是世界上第一個(gè)鉛蓄電池普朗特電池。普朗特電池。

3、但普朗特電池存在著電極活性物質(zhì)利用率低、化成但普朗特電池存在著電極活性物質(zhì)利用率低、化成時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)、電池放電容量不大等問(wèn)題，所以沒(méi)有獲得時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)、電池放電容量不大等問(wèn)題，所以沒(méi)有獲得工業(yè)上的應(yīng)用。工業(yè)上的應(yīng)用。 鉛的氧化物和硫酸混合可制成膏劑鉛的氧化物和硫酸混合可制成膏劑鉛膏，涂在鉛鉛膏，涂在鉛片上可大大縮短化成時(shí)間，電極利用率和電池放電容量片上可大大縮短化成時(shí)間，電極利用率和電池放電容量也大為提高。也大為提高。 1881年，富爾年，富爾(Faure)發(fā)明了涂膏式極板，但它的一個(gè)發(fā)明了涂膏式極板，但它的一個(gè)嚴(yán)重缺陷是鉛膏容易從鉛板上脫落。嚴(yán)重缺陷是鉛膏容易從鉛板上脫落。 1881年末，有人提

4、出了柵形板柵的設(shè)計(jì)，即將整體的平年末，有人提出了柵形板柵的設(shè)計(jì)，即將整體的平面鉛板改成多孔板柵，將鉛膏塞在小孔中。這種極板在面鉛板改成多孔板柵，將鉛膏塞在小孔中。這種極板在保持活性物質(zhì)不脫落方面比整體平面鉛板好。保持活性物質(zhì)不脫落方面比整體平面鉛板好。1882年，以鉛銻合金年，以鉛銻合金(PbSb)作板柵，增強(qiáng)了硬度。作板柵，增強(qiáng)了硬度。 鉛粉、鉛膏、合金板柵作為現(xiàn)代鉛酸蓄電池極板結(jié)構(gòu)鉛粉、鉛膏、合金板柵作為現(xiàn)代鉛酸蓄電池極板結(jié)構(gòu)就此確定下來(lái)。就此確定下來(lái)。 傳統(tǒng)的澆鑄方式是將熔融的鉛液注入板柵模具中鑄造而成。傳統(tǒng)的澆鑄方式是將熔融的鉛液注入板柵模具中鑄造而成。一般是一次鑄成一般是一次鑄成2片

5、板柵，因凝固時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下。片板柵，因凝固時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下。另外，另外，1mm以下的薄型板柵鑄造成形有一定的難度。但這種以下的薄型板柵鑄造成形有一定的難度。但這種模具也有體積小、便于倒班、成本低、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)。模具也有體積小、便于倒班、成本低、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)。 板柵的制造板柵的制造 1910年開(kāi)始，鉛酸蓄電池生產(chǎn)得到充分發(fā)展。年開(kāi)始，鉛酸蓄電池生產(chǎn)得到充分發(fā)展。 1957年原西德陽(yáng)光公司制成膠體密封鉛酸蓄電池并投年原西德陽(yáng)光公司制成膠體密封鉛酸蓄電池并投入市場(chǎng)，標(biāo)志著實(shí)用的密封鉛酸蓄電池的誕生。入市場(chǎng)，標(biāo)志著實(shí)用的密封鉛酸蓄電池的誕生。 原因原因：一是汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了用于

6、啟動(dòng)、：一是汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了用于啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火的蓄電池的發(fā)展；其次是電話業(yè)采用鉛酸蓄照明和點(diǎn)火的蓄電池的發(fā)展；其次是電話業(yè)采用鉛酸蓄電池作為備用電源，并要求安全可靠又能使用多年，使電池作為備用電源，并要求安全可靠又能使用多年，使得蓄電池開(kāi)始廣泛用于汽車、鐵道、通信等工業(yè)。得蓄電池開(kāi)始廣泛用于汽車、鐵道、通信等工業(yè)。 1971年美國(guó)年美國(guó)Gates公司生產(chǎn)出玻璃纖維隔板的吸液式電公司生產(chǎn)出玻璃纖維隔板的吸液式電池，這就是閥控式密封鉛酸蓄電池池，這就是閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA電池電池)。 VRLA電池商業(yè)化應(yīng)用電池商業(yè)化應(yīng)用30年來(lái)，盡管出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，年來(lái)，盡管出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，

7、如漏液、早期容量損失、壽命短等，曾一度引起人們的如漏液、早期容量損失、壽命短等，曾一度引起人們的懷疑，但經(jīng)過(guò)多年的努力，其設(shè)計(jì)技術(shù)有了很大的發(fā)展，懷疑，但經(jīng)過(guò)多年的努力，其設(shè)計(jì)技術(shù)有了很大的發(fā)展，并沿用至今。并沿用至今。二、二、VRLA電池的結(jié)構(gòu)和原理電池的結(jié)構(gòu)和原理（一）結(jié)構(gòu)（一）結(jié)構(gòu)負(fù)極板負(fù)極板隔隔 板板正極板正極板 殼體采用耐酸、耐熱和殼體采用耐酸、耐熱和耐震的硬橡膠或聚丙稀塑料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)分制成整體式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)分成個(gè)互不相通的單格，每成個(gè)互不相通的單格，每個(gè)單格內(nèi)裝有極板組和電解個(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。液組成一個(gè)單格的蓄電池。

8、 殼體的底部有凸起的筋，殼體的底部有凸起的筋，用來(lái)支撐極板組，并使極板用來(lái)支撐極板組，并使極板上脫落下來(lái)的活性物質(zhì)落入上脫落下來(lái)的活性物質(zhì)落入凹槽中，防止極板短路。凹槽中，防止極板短路。殼體殼體（1）極板）極板(板柵板柵 ):以鉛銻合金為骨架，上面緊密地涂上以鉛銻合金為骨架，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，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

9、暗棕色。一般為深灰色，正極板為暗棕色。（2）隔板：隔板有水隔板、玻璃纖維隔板、微孔橡膠隔）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，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)械形、絕緣性能要好，并且有良好的

10、親水性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。強(qiáng)度。（二）主要零部件及作用（二）主要零部件及作用（3）電解液：鉛酸蓄電池一律采用硫酸電解質(zhì)，是電化）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。學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的必需條件。 對(duì)于膠體蓄電池，還需要添加膠體，以便與硫酸凝膠對(duì)于膠體蓄電池，還需要添加膠體，以便與硫酸凝膠形成膠體電解質(zhì)，此時(shí)硫酸不僅是反應(yīng)電解質(zhì)，還是膠形成膠體電解質(zhì)，此時(shí)硫酸不僅是反應(yīng)電解質(zhì)，還是膠體所需的凝膠劑。一定濃度的硫酸配比一定濃度的硅凝體所需的凝膠劑。一定濃度的硫酸配比一定濃度的硅凝膠，即成為軟固體狀的硅膠電解質(zhì)。堿性蓄電池的電解膠，即成為軟固體狀的硅膠電解質(zhì)。堿性蓄電池的電解液是

11、液是2240濃度的氫氧化鉀溶液。濃度的氫氧化鉀溶液。（4）電池槽及槽蓋：蓄電池外殼，它為整體結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)）電池槽及槽蓋：蓄電池外殼，它為整體結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)由隔壁分成三格或六格互不相通的單格；其底部有突起的由隔壁分成三格或六格互不相通的單格；其底部有突起的肋條，用來(lái)擱置極板組；肋條間的空隙用來(lái)堆放從極板上肋條，用來(lái)擱置極板組；肋條間的空隙用來(lái)堆放從極板上脫落下來(lái)的活性物質(zhì)，以防止極板短路。槽的厚度及材料脫落下來(lái)的活性物質(zhì)，以防止極板短路。槽的厚度及材料直接影響到電池是否鼓脹變形。外殼材料一般是用橡膠或直接影響到電池是否鼓脹變形。外殼材料一般是用橡膠或工程塑料，如工程塑料，如PVC或或ABS槽蓋。槽蓋。

12、（三）基本反應(yīng)原理（三）基本反應(yīng)原理 當(dāng)用連有電流計(jì)的導(dǎo)線連接兩極當(dāng)用連有電流計(jì)的導(dǎo)線連接兩極時(shí)，可以觀察到三個(gè)重要的現(xiàn)象：時(shí)，可以觀察到三個(gè)重要的現(xiàn)象： Zn棒逐漸溶解，銅棒上有氣體溢棒逐漸溶解，銅棒上有氣體溢出，導(dǎo)線中有電流流過(guò)出，導(dǎo)線中有電流流過(guò)此反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：此反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：ZnZn2+2e- (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))2H+2e-(還原反應(yīng)還原反應(yīng))H2組成蓄電池需要有兩個(gè)條件：組成蓄電池需要有兩個(gè)條件：一是必須把化學(xué)反應(yīng)中失去電子的過(guò)程一是必須把化學(xué)反應(yīng)中失去電子的過(guò)程(氧化過(guò)程氧化過(guò)程)和得和得到電子的過(guò)程到電子的過(guò)程(還原過(guò)程還原過(guò)程)分割在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行；分割在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行；二是物質(zhì)

13、在進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電子必須通過(guò)外線路。二是物質(zhì)在進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電子必須通過(guò)外線路。鉛酸蓄電池的工作原理：鉛酸蓄電池的工作原理： 包括放電過(guò)程和充電過(guò)程。包括放電過(guò)程和充電過(guò)程。(1)放電過(guò)程放電過(guò)程負(fù)極板負(fù)極板:一方面鉛板有溶于電解液的傾向，因此有少量鉛一方面鉛板有溶于電解液的傾向，因此有少量鉛進(jìn)入溶液生成進(jìn)入溶液生成Pb2+(被氧化被氧化)而在極板帶負(fù)電；另一方面，而在極板帶負(fù)電；另一方面，由于由于Pb2+帶正電荷，極板帶負(fù)電荷，正、負(fù)電荷又要相帶正電荷，極板帶負(fù)電荷，正、負(fù)電荷又要相互吸引，這時(shí)互吸引，這時(shí)Pb2+離子又有沉附于極板的傾向。這兩者離子又有沉附于極板的傾向。這兩者達(dá)到動(dòng)

14、態(tài)平衡時(shí)，負(fù)極板相對(duì)于電解液具有負(fù)電位，其達(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，其電極電位約為電極電位約為-0.1V。 Pb2+和電解液中解離出來(lái)的和電解液中解離出來(lái)的SO42-發(fā)生反應(yīng)，生成發(fā)生反應(yīng)，生成PbSO4，且，且PbSO4的溶解度很小，所以生成后從溶液的溶解度很小，所以生成后從溶液中析出，附著在電極上，反應(yīng)式為：中析出，附著在電極上，反應(yīng)式為：2H2SO44H+2 SO42-Pb - 2e-Pb2+Pb2+ SO42-PbSO4 正極放電時(shí)有少量正極放電時(shí)有少量PbO2進(jìn)入電解液與進(jìn)入電解液與H2O發(fā)生作用，發(fā)生作用，生成生成Pb(OH)4；而它不穩(wěn)定，又很快電解成為；而它

15、不穩(wěn)定，又很快電解成為Pb4+和和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)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電解液中存在的電解液中存在的H+ 和和SO42-在電場(chǎng)的作用下分別移向電池在電場(chǎng)的作用下分別移向電池 當(dāng)當(dāng)Pb4+沉附到正極板上時(shí)，這時(shí)通過(guò)外線路來(lái)的沉附到正極板上時(shí)，這時(shí)通過(guò)外線路來(lái)的2個(gè)電子個(gè)電子被被Pb4+俘獲，生成俘獲，生成Pb2+又與電解液中的又與電解液中的SO42-發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)，變?yōu)樽優(yōu)?/p>

16、PbSO4 ，這些，這些PbSO4以固體形式被吸附在正極板上。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。所以正回路，使蓄電池向外持續(xù)放電。所以正極上的反應(yīng)為：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)質(zhì)PbO2變?yōu)樽優(yōu)镻bSO4，負(fù)極的活性物質(zhì)海綿鉛變?yōu)?，?fù)極的活性物質(zhì)海綿鉛變?yōu)镻bSO4，電解液中電解液中H2SO4分子不斷減少，逐漸消耗生成分子不斷減少，逐漸消耗生成H2O，H2O分分子相應(yīng)增加，

17、電解液的相對(duì)密度降低。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)所以放電過(guò)程總的反應(yīng)PbO2 + 2H2SO4 + PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4(2)充電過(guò)程：充電過(guò)程：即將電能變成化學(xué)能。即將電能變成化學(xué)能。 充電時(shí)，負(fù)極板上的充電時(shí)，負(fù)極板上的PbSO4進(jìn)人溶進(jìn)人溶液，解離成液，解離成Pb2+與與SO42-。電解液中。電解液中的的H2O解離成解離成H+與與OH-。在負(fù)極上，。在負(fù)極上，充電時(shí)負(fù)極板上的充電時(shí)負(fù)極板上的Pb2+這時(shí)獲得兩個(gè)這時(shí)獲得兩個(gè)電子，被還原成電子，被還原成Pb(以海綿狀固態(tài)析以海綿狀固態(tài)析出出)，這時(shí)電解液中的，這時(shí)電解液中的H+移向負(fù)極，移

18、向負(fù)極，在負(fù)極附近與在負(fù)極附近與SO42-結(jié)合成結(jié)合成H2SO4 。正極活性物正極活性物負(fù)極活性物負(fù)極活性物負(fù)極生成物負(fù)極生成物正極生成物正極生成物電解液電解液電解液生成物電解液生成物PbSO4Pb2+ SO42-負(fù)極反應(yīng)為：負(fù)極反應(yīng)為：PbPb2+ 2e-H2SO42H+ SO42- 正極板上的正極板上的Pb2+在外電源作用下被氧化，失去兩個(gè)電子在外電源作用下被氧化，失去兩個(gè)電子變?yōu)樽優(yōu)镻b4+，它又與，它又與OH結(jié)合生成結(jié)合生成Pb(OH)4，然后又分解為，然后又分解為PbO2和和H2O，而，而SO42-離子移向正極與離子移向正極與H+結(jié)合生成結(jié)合生成H2SO4PbSO4Pb2+ SO42

19、-Pb2+ - 2e-Pb4+Pb4+ +4OH-Pb(OH)4PbO2 +2H2OPb(OH)4H2SO42H+ SO42-所以充電過(guò)程總的反應(yīng)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)，充電過(guò)程中，正、負(fù)極板上的有效物質(zhì)逐漸恢復(fù)，電解液電解液H2SO4比重逐漸增加，所以從比重升高的數(shù)值比重逐漸增加，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)生游離的游離的H+和和SO42- ，負(fù)極不斷產(chǎn)生，負(fù)極不斷產(chǎn)生SO42- ，在電場(chǎng)的作，在電場(chǎng)的作用下，用下，H+向負(fù)極移動(dòng)，向負(fù)極移動(dòng)， SO42-向正極移動(dòng)，形

20、成電流。向正極移動(dòng)，形成電流。2H2O2H2+O2 到充電終期，到充電終期，PbSO4絕大部分反應(yīng)為絕大部分反應(yīng)為PbO2和海綿狀和海綿狀Pb，如繼續(xù)充電，就要引起水的分解，正極放出，如繼續(xù)充電，就要引起水的分解，正極放出O2，負(fù)極放出負(fù)極放出H2PbO2 + 2H2SO4 + PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4正極物質(zhì)正極物質(zhì)負(fù)極物質(zhì)負(fù)極物質(zhì)負(fù)極生成物負(fù)極生成物正極生成物正極生成物電解液電解液電解液生成物電解液生成物三、鉛酸蓄電池制造的工藝流程三、鉛酸蓄電池制造的工藝流程按化成方式的不同，將電池工藝流程分為生極板系列電按化成方式的不同，將電池工藝流程分為生極板系列電池和熟極板系列電

21、池。其中熟極板系列需要進(jìn)行槽式化池和熟極板系列電池。其中熟極板系列需要進(jìn)行槽式化成，即將極板放在專門(mén)的化成槽中，多片正、負(fù)極板相成，即將極板放在專門(mén)的化成槽中，多片正、負(fù)極板相間連接，灌入電解液，與直流電源連接，進(jìn)行充放電化間連接，灌入電解液，與直流電源連接，進(jìn)行充放電化成。生極板不需要專門(mén)的化成槽，而是將生極板裝配成成。生極板不需要專門(mén)的化成槽，而是將生極板裝配成極群組裝入電池殼內(nèi)，灌滿電解液，通電進(jìn)行化成。極群組裝入電池殼內(nèi)，灌滿電解液，通電進(jìn)行化成。生極板的化成工藝流程，避免了生極板在槽化成中化成時(shí)生極板的化成工藝流程，避免了生極板在槽化成中化成時(shí)析出氣體攜帶酸霧造成的環(huán)境污染，同時(shí)也減

22、少了化成后析出氣體攜帶酸霧造成的環(huán)境污染，同時(shí)也減少了化成后的洗滌干燥等工序，相對(duì)于槽化成工藝有明顯的優(yōu)越性。的洗滌干燥等工序，相對(duì)于槽化成工藝有明顯的優(yōu)越性。但對(duì)于高型蓄電池但對(duì)于高型蓄電池(800Ah以上的電池以上的電池)，由于極板比較高，由于極板比較高而厚，采用內(nèi)化成工藝極板較難化透，容量往往不合格，而厚，采用內(nèi)化成工藝極板較難化透，容量往往不合格，因此還是采用槽化成工藝。因此還是采用槽化成工藝。四、鉛酸蓄電池的分類、命名和一些常用術(shù)語(yǔ)四、鉛酸蓄電池的分類、命名和一些常用術(shù)語(yǔ)(一一)鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池的分類1按照電解液數(shù)量和電池槽結(jié)構(gòu)分為傳統(tǒng)開(kāi)口鉛酸蓄電按照電解液數(shù)量和電池槽結(jié)構(gòu)

23、分為傳統(tǒng)開(kāi)口鉛酸蓄電池和閥控式密封鉛酸蓄電池。前者為開(kāi)口半密封式結(jié)構(gòu)，池和閥控式密封鉛酸蓄電池。前者為開(kāi)口半密封式結(jié)構(gòu)，電解液是處于富液狀態(tài)，使用過(guò)程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度。電解液是處于富液狀態(tài)，使用過(guò)程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度。后者為全密封式結(jié)構(gòu)，電解液為貧液狀態(tài)，使用過(guò)程中不后者為全密封式結(jié)構(gòu)，電解液為貧液狀態(tài)，使用過(guò)程中不需要進(jìn)行加水或加酸維護(hù)，簡(jiǎn)稱需要進(jìn)行加水或加酸維護(hù)，簡(jiǎn)稱VRLA電池。電池。2按照電池的用途分為循環(huán)使用電池和浮充使用電池。按照電池的用途分為循環(huán)使用電池和浮充使用電池。浮充電池主要是后備電池。循環(huán)和啟動(dòng)使用的電池有鐵路浮充電池主要是后備電池。循環(huán)和啟動(dòng)使用的電池有鐵路電池、

24、汽車電池、太陽(yáng)能蓄電池、等類型。電池、汽車電池、太陽(yáng)能蓄電池、等類型。3按照電池的使用環(huán)境分為移動(dòng)型電池和固定型電池。按照電池的使用環(huán)境分為移動(dòng)型電池和固定型電池。固定型電池主要用于后備電源，廣泛用于郵電、電站和醫(yī)固定型電池主要用于后備電源，廣泛用于郵電、電站和醫(yī)院等院等, 主要是密封型主要是密封型VRLA電池和傳統(tǒng)富液電池。移動(dòng)型電池和傳統(tǒng)富液電池。移動(dòng)型電池主要有內(nèi)燃機(jī)車用電池、鐵路客車用電池、摩托車用電池主要有內(nèi)燃機(jī)車用電池、鐵路客車用電池、摩托車用電池、電動(dòng)汽車等。電池、電動(dòng)汽車等。(二二)蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義代號(hào)代號(hào)漢字漢字全稱

25、全稱G固固固定型固定型F閥閥閥控式閥控式M密密密封密封J膠膠膠體膠體D動(dòng)動(dòng)動(dòng)力型動(dòng)力型N內(nèi)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車用內(nèi)燃機(jī)車用T鐵鐵鐵路客車用鐵路客車用D電電電力機(jī)車用電力機(jī)車用3 G F M 500固固定定型型閥閥控控式式密密 封封500A.h三個(gè)三個(gè)單體單體6V6 G F M J 100固固定定型型閥閥控控式式密密 封封100A.h六個(gè)六個(gè)單體單體12V膠膠體體(三三)蓄電池的常用術(shù)語(yǔ)蓄電池的常用術(shù)語(yǔ)1、蓄電池容量、蓄電池容量完全充電后放電到規(guī)定的終止電壓時(shí)所能給出的電量。完全充電后放電到規(guī)定的終止電壓時(shí)所能給出的電量。符號(hào)：符號(hào)：C2、放電率、放電率以某電流放電到規(guī)定的終止電壓時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間以某電流放

26、電到規(guī)定的終止電壓時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)：20h、10h、5h、3h、1h、0.5hC20=100Ah放電電流為放電電流為5A啟動(dòng)型，以啟動(dòng)型，以20h率標(biāo)定，表示率標(biāo)定，表示C2020h放電率放電率例：例：C=120Ah固定型，以固定型，以10h率標(biāo)定，表示率標(biāo)定，表示C103、終止電壓、終止電壓 電池放電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)電池放電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)(至少能再反至少能再反復(fù)充電使用復(fù)充電使用)的最低工作電壓。的最低工作電壓。一般的終止電壓為一般的終止電壓為1.80V單體。單體。5、循環(huán)壽命、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)蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)(一

27、個(gè)周期一個(gè)周期)。在一定放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，在一定放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命。電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命。4、放電深度（、放電深度（DOD） 指蓄電池放出的容量占該指蓄電池放出的容量占該電池額定容量的比值。電池額定容量的比值。17%25% 淺循環(huán)淺循環(huán)30%50% 中等循環(huán)中等循環(huán)60%80% 深循環(huán)深循環(huán)6、電池內(nèi)阻、電池內(nèi)阻歐姆內(nèi)阻：歐姆內(nèi)阻： 主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱。主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱。等構(gòu)成，也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)。等構(gòu)成，也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)。極化內(nèi)阻：極

28、化內(nèi)阻： 電池放電或充電過(guò)程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反電池放電或充電過(guò)程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。內(nèi)阻嚴(yán)重影響電池工作性能，因而愈小愈好。內(nèi)阻嚴(yán)重影響電池工作性能，因而愈小愈好。(四四)VRLA電池分類電池分類AGM電池：電池： 主要采用主要采用AGM(玻璃纖維玻璃纖維)隔板，電解液被隔板，電解液被吸附在隔板孔隙內(nèi)。吸附在隔板孔隙內(nèi)。GEL電池：電池： 主要是采用主要是采用PVCSiO2隔板，電解質(zhì)為已隔板，電解質(zhì)為已經(jīng)凝膠的膠體電解質(zhì)。經(jīng)凝膠的膠體電解質(zhì)。第二節(jié)第二節(jié) 鉛酸蓄電池的一般設(shè)計(jì)鉛酸蓄電池的一般設(shè)計(jì)一、板柵設(shè)計(jì)一、板柵設(shè)計(jì)在正負(fù)極活性物質(zhì)、電解液、板柵體積或

29、質(zhì)量之間作出在正負(fù)極活性物質(zhì)、電解液、板柵體積或質(zhì)量之間作出分配和平衡。分配和平衡。比質(zhì)量：比質(zhì)量：板柵質(zhì)量板柵質(zhì)量活性物質(zhì)量活性物質(zhì)量板柵質(zhì)量板柵質(zhì)量 比體積：比體積：板柵表面積板柵表面積活性物質(zhì)量活性物質(zhì)量 最佳最佳0.350.6小于小于1.0g/cm2二、電池容量設(shè)計(jì)二、電池容量設(shè)計(jì)1、厚度的選擇、厚度的選擇2、單片電極板容量經(jīng)驗(yàn)公式、單片電極板容量經(jīng)驗(yàn)公式涂膏式極板在涂膏式極板在1.3g/cm3電解液中經(jīng)驗(yàn)公式電解液中經(jīng)驗(yàn)公式 bh1087. 4C4 C極板容量，極板容量，Ahb極板寬度，極板寬度，mmh極板高度，極板高度，mm極板厚度，極板厚度，mm根據(jù)所需功率與時(shí)間確定容量根據(jù)所需

30、功率與時(shí)間確定容量電池組電壓電池組電壓所需瓦時(shí)所需瓦時(shí)）電池容量（電池容量（ hA三、電解液濃度和用量計(jì)算三、電解液濃度和用量計(jì)算 電解液密度太低，電池容量降低；電解液密度太高，則電解液密度太低，電池容量降低；電解液密度太高，則板柵更容易被腐蝕。板柵更容易被腐蝕。VRLA通常在設(shè)計(jì)時(shí)充電態(tài)酸密度為通常在設(shè)計(jì)時(shí)充電態(tài)酸密度為1.2801.310g/cm3。 硫酸密度為硫酸密度為1.22g/cm3時(shí)，即質(zhì)量百分比濃度為時(shí)，即質(zhì)量百分比濃度為30，電，電導(dǎo)率最高，導(dǎo)率最高， 酸的體積通常大于隔板孔體積與干充電狀態(tài)正、負(fù)極活酸的體積通常大于隔板孔體積與干充電狀態(tài)正、負(fù)極活性物質(zhì)的孔體積之和的性物質(zhì)的孔

31、體積之和的80。能灌酸的空間有限，因此采用比富液電池密度高的酸能灌酸的空間有限，因此采用比富液電池密度高的酸.AGM隔板中含有隔板中含有5的憎水劑，保證即使有自由酸存在，的憎水劑，保證即使有自由酸存在，隔板仍保持隔板仍保持10孔不被淹沒(méi)，作為氧氣傳輸?shù)耐ǖ??？撞槐谎蜎](méi)，作為氧氣傳輸?shù)耐ǖ?。質(zhì)量百分比濃度質(zhì)量百分比濃度電池設(shè)計(jì)容量電池設(shè)計(jì)容量理論酸量理論酸量 66. 3W .02.11 理論理論實(shí)際實(shí)際第三節(jié)第三節(jié) 目前存在的問(wèn)題目前存在的問(wèn)題一、目前存在的主要問(wèn)題一、目前存在的主要問(wèn)題（一）水損失（一）水損失1、原因：、原因： 氧復(fù)合不能達(dá)到氧復(fù)合不能達(dá)到100%；安全閥失效或頻繁開(kāi)啟，向外排

32、氣導(dǎo)致失水；安全閥失效或頻繁開(kāi)啟，向外排氣導(dǎo)致失水；電池泄漏和外殼材料選擇不當(dāng)導(dǎo)致水的滲透；電池泄漏和外殼材料選擇不當(dāng)導(dǎo)致水的滲透；正極板柵的腐蝕而導(dǎo)致水的轉(zhuǎn)化。正極板柵的腐蝕而導(dǎo)致水的轉(zhuǎn)化。2、后果：、后果： 電池會(huì)因水損失干涸而失效，嚴(yán)重影響壽命。電池會(huì)因水損失干涸而失效，嚴(yán)重影響壽命。（二）負(fù)極硫酸化（二）負(fù)極硫酸化 鉛酸蓄電池在正常工作中，負(fù)極板上鉛酸蓄電池在正常工作中，負(fù)極板上PbSO4顆粒小，充顆粒小，充電時(shí)很容易恢復(fù)為絨狀鉛。電時(shí)很容易恢復(fù)為絨狀鉛。 在充電不足或經(jīng)常進(jìn)行深度放電，成了難以還原的大顆在充電不足或經(jīng)常進(jìn)行深度放電，成了難以還原的大顆粒硫酸鉛，稱為硫酸鹽化。粒硫酸鉛，

33、稱為硫酸鹽化。 內(nèi)阻大大增加，甚至電池失效。內(nèi)阻大大增加，甚至電池失效。（三）早期容量損失（三）早期容量損失主要表現(xiàn)為主要表現(xiàn)為:電池在使用期間，過(guò)早的出現(xiàn)容量衰退，使電池在使用期間，過(guò)早的出現(xiàn)容量衰退，使電池不能繼續(xù)使用，并且在一般充電制度下容量難以恢復(fù)。電池不能繼續(xù)使用，并且在一般充電制度下容量難以恢復(fù)。3種模式：突然容量損失種模式：突然容量損失(PCI-1)，慢慢容量損失，慢慢容量損失(PCL-2)和和負(fù)極無(wú)法再充電負(fù)極無(wú)法再充電(PCL-3)。PCL-1:表現(xiàn)為電池在最初的表現(xiàn)為電池在最初的1050次循環(huán)內(nèi)，電池性能次循環(huán)內(nèi)，電池性能快速下降從而引起容量突然下降。解決了板柵與活性物快速

34、下降從而引起容量突然下降。解決了板柵與活性物質(zhì)之間的結(jié)合力和導(dǎo)電性，就解決了質(zhì)之間的結(jié)合力和導(dǎo)電性，就解決了PCL-1。主要解決途徑：板柵與活性物質(zhì)之間的結(jié)合力和導(dǎo)電性。主要解決途徑：板柵與活性物質(zhì)之間的結(jié)合力和導(dǎo)電性。PCL-2:認(rèn)為正極的導(dǎo)電性限制了電池容量。認(rèn)為正極的導(dǎo)電性限制了電池容量。 這是由于在循環(huán)使用過(guò)程中正極這是由于在循環(huán)使用過(guò)程中正極PbO2的膨脹而引起活性的膨脹而引起活性物質(zhì)顆粒之間連接的破壞，從而影響導(dǎo)電性。物質(zhì)顆粒之間連接的破壞，從而影響導(dǎo)電性。 放電越深越快，放電速率越大，活性物質(zhì)膨脹和容量損放電越深越快，放電速率越大，活性物質(zhì)膨脹和容量損失的趨勢(shì)就越大。失的趨勢(shì)就越

35、大。PCL-3：負(fù)極再充電不足導(dǎo)致負(fù)極板底部硫酸鹽化，從：負(fù)極再充電不足導(dǎo)致負(fù)極板底部硫酸鹽化，從而影響負(fù)極導(dǎo)電與單體電池電壓。而影響負(fù)極導(dǎo)電與單體電池電壓。 這是一種僅在這是一種僅在VRLA電池才有的早期容量損失模式，一電池才有的早期容量損失模式，一般在般在200250個(gè)循環(huán)時(shí)發(fā)生。個(gè)循環(huán)時(shí)發(fā)生。預(yù)防預(yù)防PCL可采取措施可采取措施:(1)高溫、高濕固化正極板，形成高溫、高濕固化正極板，形成4PbOPbSO4鉛膏。鉛膏。(2)在電池充電放電過(guò)程中采取高倍率充電。在電池充電放電過(guò)程中采取高倍率充電。(3)在正板柵合金中加入添加劑在正板柵合金中加入添加劑Sn、Sb或活性物質(zhì)中加入或活性物質(zhì)中加入SnSO4和和Sb2O3化合物?；衔?。加入加入SnSO4和和Sb2O3活性物質(zhì)更易于生成凝膠區(qū)?；钚晕镔|(zhì)更易于生成