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蓄电池寿命一般是{shì}几年

2025-03-19 19:38:35Scooters

铅酸蓄电池基本构造以及基本运作原理是什么?铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池主要由正极板组、负极板组、隔板、容器和电解液等构成,其结构如下图所示:1.极板铅酸蓄电池的正、负极极板由纯铅制成,上面直接形成有效物

铅酸蓄电池基本构造以及基本运作原理是什么?

铅酸蓄电池的结构

铅酸蓄电池主要由正极板组、负极板组、隔板、容器和电解液等构成,其结构如下图所示:

1.极板(繁体:闆)

铅酸蓄电池的正、负极极《繁体:極》板由纯铅制成,上面直接形成有效物质,有些极板用铅镍合金制成栅架,上面涂以有效物质。正极(阳极)的有效物质为褐色的二氧化铅,这层二氧化铅由结合氧化的铅细粒构成,在这些细粒之间能够自由地通过电解液,将正极材料磨成细粒的原因是可以增大其与电解液的接触面积,这样可以增加反应面积,从而减小蓄电池的内阻。负极(阴极)的有效物质为深灰色的海绵状铅。在同一个电池内,同极性的极板片数(繁体:數)超过两片者,用金属条连接起来,称为极板组或极板群。至于极板组内的极板数的多少,随其容量(蓄电能力)的大小(拼音:xiǎo)而异。为了获得较大的蓄电池容量,常将多片正、负极板分别并联,组《繁:組》成正、负极板组。

安装时,将正、负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就形成了单格电池。在每个单格电池中,负极板的片数总要比(bǐ)正极板的片数多一片,从而使每片正极板都处于两片负极板之间,使正极板两侧放电(繁:電)均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲。

2.隔板《繁:闆》

在各种类型【拼音:xíng】的铅酸蓄电池中,除少数特殊组合的极板间留有宽大的空隙外,在两极板间均需插入隔板,以防止正、负极板相互接触而发生短路。这种隔板上密布着细小的孔,既可以保证电解液的通过,又可以阻隔正、负极板之间的接触,控制反应速度,保护电池。隔板有木质、橡胶、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃等数种,可根据蓄电池的类型适当选定。吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的,这种隔板(繁:闆)可以把电解液吸附在隔板内,吸附式密封蓄电池的名称也是由此(拼音:cǐ)而来【练:lái】的。

3.容器

容器是用来盛装电解液和支撑极板的,通常有玻璃容器、衬铅木质容《读:róng》器、硬橡胶容器和塑料容器四种。容器用于盛放电解液和极板组,应该耐酸、耐热、耐震。容器多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成,为整体式结构,底澳门新葡京部有凸起的肋条以搁置极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格,各单格之间用铅质联条串联起来。容器上部使用相同材料的电池盖密封,电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔,用于添加电解液和蒸馏水以及测量电解液密度、温度和液面高度。

4.澳门永利电(繁:電)解液

铅酸蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯浓硫酸而成的。它的密度高低视铅蓄电池类型和所用极板而定,一般在15℃时为1.200~1.300g/cm3。蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有危害铅酸蓄电池的任何杂质。电解液的作用是给正(读:zhèng)、负电极之间流动的离子创造一个液体环境,或者说充当离子流动的介质。电解液的相对密度对蓄电池的工作有重要影响,相{xiāng}对密度大,可减少结冰的危险并提高蓄电池容量,但相对密度过大,则黏度增加,反而降【pinyin:jiàng】低蓄电池容量,缩短使用寿命。应根据当地最低气温或制造厂家的要求选择电解液相对密度。

5.加液孔盖[gài]

加液孔盖用橡{读:xiàng}胶或塑料制成,旋在电池盖的加液孔内。

加液孔盖上有通气孔,可使蓄电池化{pinyin:huà}学反应中产生的[de]气体顺利排出。加液孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池{读:chí}内部的氢气与氧气排出,防止蓄电池过早损坏或爆炸。

6.联条[繁体:條]

由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极柱要用联条连接起来。联条用铅锑合金铸成,有外露式、跨桥式和穿壁式三种,前者用在硬橡胶外壳和盖上,后两者用在塑料外壳和盖上。外露式是指联条外露在蓄电池的上面跨桥式是指联条下部在蓄电池(读:chí)的平面上或埋在盖下,连接部分跨【练:kuà】接在各单格电池的中间壁上穿壁式是指在中间壁上打孔,使极板组柄直接穿过中间隔壁将各单格电池连接起来。穿壁式联条的连接方式如下图所示:

铅酸蓄电池的基本概念

1.充电

充电是外电路给蓄电池供电,使电池内发生化学反应,从而把电能转化为化学能储存起来的操作。充电时,蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入、负极流出,这一过程称为充电。蓄电池充电过程是将电能转换为化学能的过程。充电时,正、负极板上的PbSO4还原为[繁:爲]PbO2和Pb,电解液中的H2SO4不断增多,电解液密度不断上升。当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成 Pb。过剩的充电电流将(繁:將)电解水,使正极板附近产生O2从电解液中(zhōng)逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低。因此,铅酸蓄电池需要定期加蒸馏水。

蓄电池充足电(繁体:電)的标志是:

(1)电【pinyin:diàn】解液中有大量气泡冒出,呈沸腾状态

(2)电解液的相{练:xiāng}对密度(读:dù)和蓄电池的端电压上升到规定值,且在{zài}2~3h内保持不变。

2.放【拼音:fàng】电

放电是在规定的条件下,电池向外电路输出电能的过程。当(繁体:當)铅酸蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路的用电设备流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程。放电时,正澳门银河极板上的 PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的 H2SO4反应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正、负极板上。在这个过程中,电解液中的H2SO4不断减少,电解液密度不断下降。理论上,放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止,但由于生成的 PbSO4沉附于极板表面,阻碍电解液向活性物质内层渗透,使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应,因此在使用中放完电时蓄电池活性物质的利用率也只有20% ~30%。因此,采用薄型极板,增加极板的多孔性,可以提高活性物质的利用率,增大蓄电池的容量。

蓄电池放【练:fàng】电终了的特征是:

(1)单格电池电压降到放电终止(拼音:zhǐ)电压

(2)电解液相对密度降到最{练:zuì}小许可值。

放电终止电压与放电电流的大小有关,放电电流越大,允[yǔn]许的放{拼音:fàng}电《繁体:電》时间就越短,放电终止电压也越低。

3.过充电

过充电是对(繁:對)完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电。

4.自放【读:fàng】电

自放电是电(繁:電)池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失。

5.活性物质《繁体:質》

在电池放(读:fàng)电时发生化学反应从而产生电能的物质[繁:質],或者说是正极和负极储存电能的物质的统称。

6.放电深(shēn)度

放电深度是shì 指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电。

7.板极硫化《pinyin:huà》

在使用铅酸蓄电池[chí]时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都dōu 会形成 PbSO4晶体。这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难。

8.容量(练:liàng)

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容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表(繁:錶)示。

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9.相对【练:duì】密度

相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度。相对密度与温度变化有关。25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265。密封式电池,相对密度值无法测量。纯酸溶液的密度为1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3。电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或者数天,但是可以通过充电来缩短时间{pinyin:jiān}。每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密[mì]度也会不一样。大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1~1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23~1.3g/cm3。

10.运【练:yùn】行温度

电池在使{练:shǐ}用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性。当运(繁体:運)行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿《繁体:壽》命就减少50%,所以电池的最高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下最好。

酸蓄电池充、放电基本原理

在铅酸蓄电池中,正极板为PbO2,负极板为 Pb,电解液为 H2SO4。将其正、负极板插入电解液中,正、负极板与电解液相互作用,在正、负极板间就会产生约2.1V的电势。电池在完成充电后,正极板为二氧化铅,负极板为海绵状铅。放电后,在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅,充电后又恢复为原来物质。铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂,目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。该理论的含义:铅酸蓄电池在放电后,正、负电极的有效物质和硫酸发生反应,均转变为硫酸化合物(硫酸铅),充电时又会转化为原来的铅和二氧化铅。其具体的化学反应方程式如下:

正(zhèng)极

2PbO2 2H2SO4 →2PbSO4 O2↑ 2H2O

负极《繁体:極》

Pb H2SO4 →PbSO4 H2↑

总反[澳门伦敦人练:fǎn]应

2PbO2 3H2SO4 Pb →3PbSO4 2H2O O2↑ H2↑

从以上的化学反应方程式中可(kě)以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时,正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的物质,活性程度非常高。在蓄电池充电过程中,正、负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流{读:liú}的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态。

由此可知以上反应是可逆的。正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。人们在日常使用中,通常使用蓄电池的放电功能,把充电作为蓄电池的维护。铅酸蓄电池《练:chí》在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性,而在蓄电池放电以后,如果不及时充足电(繁体:電),电池内的活性物质很快就会失去活性,使电池内部产生不可逆的化学反应。所以对太阳能蓄电池和其他用途的铅酸蓄电池,应充足zú 电保存,并定期给电池补充电(拼音:diàn)。

电动汽车常用的铅酸电池主要为阀控式密封{读:fēng}铅酸电池(VRLA)和水平式密{练:mì}封铅酸电池。

阀控式密封铅酸电池的基本结构如图所示。它由正负极板、隔板《繁体:闆》、电解液、安全阀、溢气阀、外壳等部分组成。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质(拼音:zhì)为海绵状纯铅(Pb)。电解液由《练:yóu》蒸馏水和纯硫酸(H2SO4)按一定比例配制而成。铅酸电池电化学反应式为:

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Pb Pb02 2H2S04 = 2PbS04 2H20

放电时,铅和二氧{yǎng}化铅都与电解液反应生成硫酸铅。充电时,反应过程相反。参加电化学反应的电解液即硫酸浓度随电池荷电状态的变化(拼音:huà)而变化。实际上,铅酸电池的开路电压,即电动势仅与硫酸浓度有关,而与电池中的铅、二èr 氧化铅以及硫酸铅的量无关

铅酸电池的开路{练:lù}电压与硫酸浓度存在着密切关系,因此即使以很低的放电率放电时《繁体:時》放电[繁体:電]电压也难于保持为常数。另外,铅酸电池开路电压也受环境温度的影响。

铅酸电池单体的额定电压为2V。以中等放电率放电时截至电压取为1.75V,以极高放电率放电时截至电压可取为1.0V。充电时,充电电流应作适当的控制以维持电池充电【练:diàn】电压低于冒气电压(约为2.4V),否则就会出现过充电反应,电解水生【拼音:shēng】成氢气和氧气,使(shǐ)电解液失去水分。

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由于阀控式密封铅酸电亚博体育池采用了一种特殊的微孔隔板,使得电池负极析出的氧气能够到达电池正极与氢气反应生成水,实现了免维护。而且,凝胶电解液的不移动性和吸附式超细玻璃纤维毡隔板的使用,使得电池可以以《拼音:yǐ》不同的安装位置工作而不会出现漏液现象。

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