(2009-11-09 14:27:13)
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标签： 杂谈
铅蓄电池的构造、工作原理、电解液的配制
结构:
电动车用的阀控式密封铅酸蓄电池从外表看，有外壳、阀盖、接线端子。接线端子周边的密封材料分别用红色和黑色(或者蓝色)来表明正极和负极。 12V的电池内部分为6个独立的相互隔绝的单格，每个单格内有用各自的汇流导体连接的正极板群和负极板群。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。用途极广。它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。
上图是电动自行车常用的阀控式密封铅酸蓄电池的结构示意图。图中6个2V的单格串联成12V的电池，电动自行车就是由2个、3个或者4个这样的电池串联成24V、36V和48V的电池组来供电的。
铅酸蓄电池的极板犹如钢筋水泥的结构，是在合金丝的筛网状的骨架上涂敷（或者轧制）活性物质形成的：正极板上的物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的物质是绒状铅（Pb）。每一个正、负极板之间都隔着多孔的超细纤维物质（也有使用二氧化硅胶物质填充的），其中吸附着硫酸（H2SO4）电解液，这个纤维物质（或硅胶物质）是电化学反应过程中液相传输和气相传输的通道，它和正、负极板群被紧密地装配在一起，形成一个2V的电池单体。
构成铅蓄电池之主要成份如下： 阳极板 ( 过氧化铅 . PbO2 )---> 活性物质，阴极板 ( 海绵状铅 .Pb) ---> 活性物质，电解液 ( 稀硫酸 ) ---> 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O)，电池外壳，隔离板，其它 ( 液口栓 . 盖子等 )。
铅蓄电池的结构比较复杂，他以平行排列的铅、铅锑合金或铅钙合金栅板为主架，栅格中交替的填充着作为负极和正极的铅和二氧化铅。具体来讲:极板为用铅作成的网状结构，在其上敷涂化学反应的活性物质。它用填满海绵状铅的铅粉末作负极，充满电以后为金属铅的灰色。填满二氧化铅粉末的铅板作正极，充满电以后看起来有点偏棕色。二极板放完电时均为灰白色。并用22～28％的稀硫酸作电解质。硫酸液的比重大约为1.3g/cm3. 不管是免维护的还是传统的蓄电池都使的是此溶液。（免维护的只不过是用吸满硫酸的石棉材料代替了原来的隔板，使得活性物质不容易脱落，使用寿命得以延长。）
由于铅酸蓄电池在充电时极板不可避免的会产生氢气和氧气，当它们产生的过多并且来不及化和成水的时候就会在单格内形成压力。为了保证蓄电池正常安全的工作，每个单格都设有自己的溢气阀，当压力过量时让气体自动逸出。相对于电池槽里装满电解液体的富液电池而言，阀控式密封铅酸蓄电池内部只蕴含着很少的电解液，属于贫液电池。尽管如此，由于设计时电解液有一定的冗余，并且在溢气阀压力的保护下只要使用合理，由气体逸出造成的水损失极小，以至阀控蓄电池的电解液在寿命过程中基本不用补充，因此阀控式密封铅酸蓄电池也被称为免维护蓄电池。
工作原理:
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池在使用一段时间后要补充硫酸，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。其电极反应通常表示如下:
正极反应:
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- 放电时 PbSO4 + 2H2O
PbSO4 + 2H2O充电时PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
负极反应:
Pb + SO42- 放电时 PbSO4 + 2e-
PbSO4 + 2e- 充电时 Pb + SO42-
总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
(向右反应是放电,向左反应是充电)
放电时：正极板二氧化铅转化为硫酸铅，酸中的氢离子得电子转化为水。负极板铅粉末也转化为硫酸铅，硫酸根失电子在负极产生电子。放电时二氧化铅电极上发生还原反应，铅电极上发生氧化反应，电池反应为:
PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
放电中的化学变化
蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应 , 生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。
充电时：与上述过程相反，硫酸铅转化为具有不同能量状态的二氧化铅和纯铅。充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极上发生还原反应，电池反应为2PbSO4 + 2H2O === PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电中的化学变化
由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸 , 铅及过氧化铅 , 因此电池内电解液的浓度逐渐增加 , 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。
电子在外回路中产生电流。此为铅酸蓄电池的工作原理。
蓄电池的应用
蓄电池的应用十分广泛，可用于UPS，电动车，滑板车，汽车，风能太阳能系统，安全报警等等方面。
铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：
起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；
固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；
牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；
铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；
储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；
铅酸蓄电池电解液的制造方法？
电解液是用密度1.84的浓硫酸和纯净水配制而成. 一定要小心，硫酸是强氧化剂，它与水有亲和作用，溶于水时放出大量的热量，因此操作人员要戴上护目镜、耐酸手套，穿胶鞋或靴子，围好橡皮围裙。专业点安全。
配制前，要将容器清洗干净，为防酸液溅到皮肤上，先准备好5％氢氧化铵或碳酸钠溶液，以及一些清水，以防万一溅上酸液时，可迅速用所述的溶液擦洗，再用清水冲洗。
选择电解液浓度时，还要考虑蓄电池的工作环境温度。工作在寒冷温度下，电解液浓度应高—点，在炎热的气温下，电解液浓度可低一点。
一般情况下，在25℃(电解液温度)时密度为1．28，在其他温度下可按下式计算：
Da=Dt+0．0007(t-25) ，式中的Da为25℃时的密度；Dt为实际温度时的密度;t为测定时电解液的温度。
配制时,先估算好浓硫酸和水的需要量，把水先倒入容器内，然后将浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌溶液。
刚配制的溶液温度很高，不可马上注入蓄电池内，要等温度降到40℃以下，再测量溶液浓度并进行调整到标准值，再加入蓄电池内。
(2009-11-09 14:27:13)
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铅蓄电池的构造、工作原理、电解液的配制
结构:
电动车用的阀控式密封铅酸蓄电池从外表看，有外壳、阀盖、接线端子。接线端子周边的密封材料分别用红色和黑色(或者蓝色)来表明正极和负极。 12V的电池内部分为6个独立的相互隔绝的单格，每个单格内有用各自的汇流导体连接的正极板群和负极板群。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。用途极广。它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。
上图是电动自行车常用的阀控式密封铅酸蓄电池的结构示意图。图中6个2V的单格串联成12V的电池，电动自行车就是由2个、3个或者4个这样的电池串联成24V、36V和48V的电池组来供电的。
铅酸蓄电池的极板犹如钢筋水泥的结构，是在合金丝的筛网状的骨架上涂敷（或者轧制）活性物质形成的：正极板上的物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的物质是绒状铅（Pb）。每一个正、负极板之间都隔着多孔的超细纤维物质（也有使用二氧化硅胶物质填充的），其中吸附着硫酸（H2SO4）电解液，这个纤维物质（或硅胶物质）是电化学反应过程中液相传输和气相传输的通道，它和正、负极板群被紧密地装配在一起，形成一个2V的电池单体。
构成铅蓄电池之主要成份如下： 阳极板 ( 过氧化铅 . PbO2 )---> 活性物质，阴极板 ( 海绵状铅 .Pb) ---> 活性物质，电解液 ( 稀硫酸 ) ---> 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O)，电池外壳，隔离板，其它 ( 液口栓 . 盖子等 )。
铅蓄电池的结构比较复杂，他以平行排列的铅、铅锑合金或铅钙合金栅板为主架，栅格中交替的填充着作为负极和正极的铅和二氧化铅。具体来讲:极板为用铅作成的网状结构，在其上敷涂化学反应的活性物质。它用填满海绵状铅的铅粉末作负极，充满电以后为金属铅的灰色。填满二氧化铅粉末的铅板作正极，充满电以后看起来有点偏棕色。二极板放完电时均为灰白色。并用22～28％的稀硫酸作电解质。硫酸液的比重大约为1.3g/cm3. 不管是免维护的还是传统的蓄电池都使的是此溶液。（免维护的只不过是用吸满硫酸的石棉材料代替了原来的隔板，使得活性物质不容易脱落，使用寿命得以延长。）
由于铅酸蓄电池在充电时极板不可避免的会产生氢气和氧气，当它们产生的过多并且来不及化和成水的时候就会在单格内形成压力。为了保证蓄电池正常安全的工作，每个单格都设有自己的溢气阀，当压力过量时让气体自动逸出。相对于电池槽里装满电解液体的富液电池而言，阀控式密封铅酸蓄电池内部只蕴含着很少的电解液，属于贫液电池。尽管如此，由于设计时电解液有一定的冗余，并且在溢气阀压力的保护下只要使用合理，由气体逸出造成的水损失极小，以至阀控蓄电池的电解液在寿命过程中基本不用补充，因此阀控式密封铅酸蓄电池也被称为免维护蓄电池。
工作原理:
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池在使用一段时间后要补充硫酸，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。其电极反应通常表示如下:
正极反应:
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- 放电时 PbSO4 + 2H2O
PbSO4 + 2H2O充电时PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
负极反应:
Pb + SO42- 放电时 PbSO4 + 2e-
PbSO4 + 2e- 充电时 Pb + SO42-
总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
(向右反应是放电,向左反应是充电)
放电时：正极板二氧化铅转化为硫酸铅，酸中的氢离子得电子转化为水。负极板铅粉末也转化为硫酸铅，硫酸根失电子在负极产生电子。放电时二氧化铅电极上发生还原反应，铅电极上发生氧化反应，电池反应为:
PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
放电中的化学变化
蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应 , 生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。
充电时：与上述过程相反，硫酸铅转化为具有不同能量状态的二氧化铅和纯铅。充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极上发生还原反应，电池反应为2PbSO4 + 2H2O === PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电中的化学变化
由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸 , 铅及过氧化铅 , 因此电池内电解液的浓度逐渐增加 , 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。
电子在外回路中产生电流。此为铅酸蓄电池的工作原理。
蓄电池的应用
蓄电池的应用十分广泛，可用于UPS，电动车，滑板车，汽车，风能太阳能系统，安全报警等等方面。
铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：
起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；
固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；
牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；
铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；
储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；
铅酸蓄电池电解液的制造方法？
电解液是用密度1.84的浓硫酸和纯净水配制而成. 一定要小心，硫酸是强氧化剂，它与水有亲和作用，溶于水时放出大量的热量，因此操作人员要戴上护目镜、耐酸手套，穿胶鞋或靴子，围好橡皮围裙。专业点安全。
配制前，要将容器清洗干净，为防酸液溅到皮肤上，先准备好5％氢氧化铵或碳酸钠溶液，以及一些清水，以防万一溅上酸液时，可迅速用所述的溶液擦洗，再用清水冲洗。
选择电解液浓度时，还要考虑蓄电池的工作环境温度。工作在寒冷温度下，电解液浓度应高—点，在炎热的气温下，电解液浓度可低一点。
一般情况下，在25℃(电解液温度)时密度为1．28，在其他温度下可按下式计算：
Da=Dt+0．0007(t-25) ，式中的Da为25℃时的密度；Dt为实际温度时的密度;t为测定时电解液的温度。
配制时,先估算好浓硫酸和水的需要量，把水先倒入容器内，然后将浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌溶液。
刚配制的溶液温度很高，不可马上注入蓄电池内，要等温度降到40℃以下，再测量溶液浓度并进行调整到标准值，再加入蓄电池内。