2020年铅酸蓄电池基本知识.doc

铅酸蓄电池基本知识电池:通过化学反应提供直流电能的电化学装置电池是一种能量转化与储存的装置,它主要通过化学反应将化学能或物理能转化为电能。它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供电能。Cell和Battery的区别:①Cell是指一般的小型和单个电池,更强调单个单元;②Battery是指蓄电池和电池组,更强调系统或者组;③Battery运用得更加广泛,是电池的通用名称,包括锂电池、镍氢电池、蓄电池、干电池等等。一次电池与二次电池的异同点:一次电池只能放电一次,二次电池(也叫可充电电池),可反复充放电循环使用,可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化,一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池,但内阻远比二次电池大,因此负载能力较低,另外,一次电池的自放电远小于二次电池。电池种类一次电池:不可充电,如锌锰、碱性、锂电池二次电池:可充电,如铅酸、镍氢、锂离子电池高级电池:结构特殊,性能卓越,如锌空电池,以空气做正极,体积很小,用于助听器。燃料电池:FuelCell,FC,将存在于燃料(氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能转化为电能的装置,不是蓄电池,是发电机,1839年由英国的Grove发明。太阳能电池:物理电源,通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置,1883年Charles发明首块太阳能电池,前景广阔,当前成本高,限制了应用。电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜等组成外壳:一般是塑料或金属材质正极:电流的流出端负极:电流的流入端端子:内部与活性物质相连,外接用电器隔膜:防止正、负极短路,并提供电子的内部传递通道蓄电池:蓄电池(StorageBattery),也称二次电池,是通过充电将电能转换为化学能贮存起来,使用时再将化学能转换为电能释放出来的化学电源装置。铅酸蓄电池:铅酸蓄电池,又称铅蓄电池,是蓄电池的一种,电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。荷电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;放电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。一般分为开口型电池及阀控型电池两种。前者需要定期注酸维护,后者为免维护型蓄电池。按电池型号可分为小密、中密及大密。主要优点是电压稳定、价格便宜等等。铅酸蓄电池(Lead-AcidBattery,LAB),是指正负极活性物质分别是铅和二氧化铅、由硫酸水溶液做电解液的二次电池。分富液式和贫液式两大类,贫液式就是当前广泛应用的阀控式密闭铅酸蓄电池,事实上它不并是完全密闭的。主要应用于交通、通信、后备电源等领域。具有价格低廉、可靠性高、维护简单等优点。由于铅对人体有害、硫酸污染环境、腐蚀设备,因此应用领域受到限制。虽然有被镍氢、锂离子电池等取代的趋势,但由于价格、安全、可靠性等原因仍将长期占据二次电池的大部分市场。铅酸蓄电池工作原理阀控式铅酸蓄电池的基本结构构成阀控铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔膜、电池壳和盖、安全阀,此外还一些零件如端子、连接条、极柱等。阀控式铅酸蓄电池的设计1板栅合金的选择参加电池反应的活性物质铅和二氧化铅是疏松的多孔体,需要固定在载体上。通常,用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体,使活性物质固定在其中,这种物体称之为板栅。它的作用是支撑活性物质并传输电流。,使用过程中不用加酸加水维护,要求正板栅合金耐腐蚀性好,自放电小,不同厂家采用的正板栅合金并不完全相同,主要有:铅—钙、铅—钙—锡,铅—钙—锡—铝、铅—锑—镉等。不同合金性能不同,铅—钙。铅—钙—锡合金具有良好的浮充性能,但铅钙合金易形成致密的硫酸铅和硫酸钙阻挡层使电池早期失效,合金抗蠕变性差,不适合循环使用。铅-钙-锡-铝、铅-锑-镉各方面性能相对比较好,既适合浮充使用,又适合循环使用。正极由网格状金属板栅上涂覆铅膏组成,铅膏是正极活性物质,主要成分是氧化铅,红棕色正极活性物质的泥化失效以及正极板栅的腐蚀是VRLA失效的重要原因正极板一般较厚,以应对活性物质的泥化脱落,而且比负极板少一片,常温低率放电时,电池容量受限于正极。二氧化铅有α-PbO2和β-PbO2两种晶体:α-PbO2是斜方晶系,晶粒较大,能够形成网络或骨骼,使正极活性物质的结构完整从而有较长的寿命。β-PbO2是正方晶系,晶粒较小因此有更大的比表面积,~3倍。电池寿命初期,活性物质以α-PbO2为主,寿命末期以β-PbO2为主:电池寿命初期,正极活性物质以为α-PbO2主,放电时α-PbO2生成PbSO4,充电时PbSO4生成β-PbO2,因此在初期循环中电池的容量越来越高。随着循环的进行,β-PbO2的比例增加,活性物质间的结合慢慢减弱,充电过程中在析氧的冲击下,正