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蓄电池维护——蓄电池的基本构造和原理

时间:2022-12-19 09:11:51

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蓄电池维护——蓄电池的基本构造和原理

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简介:本期将对蓄电池的基本组成、工作原理、应用、分类以及注意事项进行介绍,希望可以各位带来帮助。

蓄电池的基本组成

铅酸电池(VRLA),是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。

一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等。

VRLA电池结构

蓄电池的工作原理

铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。

铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极,填满二氧化铅的铅板作正极,并用1.28%的稀硫酸作电解质。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[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水,使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。

放电时,正极反应为:PbO2+ 4H++ SO42-+ 2e-= PbSO4+ 2H2O

负极反应: Pb + SO42-- 2e-= PbSO4

总反应: PbO2+ Pb + 2H2SO4=== 2PbSO4+ 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电)

蓄电池的分类

常用的铅酸蓄电池主要分三大类:

1)普通蓄电池;普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。

2)干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有2V铅酸蓄电池较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20—30分钟就可使用。

3)免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液.

蓄电池的应用

主电源

通讯设备:收发器

电力控制机车:采集车,自动运输车,电动轮椅,清洁机器人,电动车等

机械工具启动器:剪草机,hedge trimmers,无绳电钻,电动起子,电动雪橇等等

工业设备/仪器

摄像:闪光灯,VTR/VCR,电影灯等

其它便携式设备,等等

备用电源

电信

太阳能系统

电子开关系统

通讯设备:基站,无绳电话等

后备电源:UPS,电脑后备系统,ETC等

紧急设备:应急灯,火警盗警,防火闸

蓄电池使用的注意事项

新的蓄电池投入使用后,必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使蓄电池贮存电能及时地恢复容量,以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验蓄电池容量参数,及促进电极活性物质的活化反应。蓄电池充电和放电状况的好坏,将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命。蓄电池充电的方法有很多,选择科学合理的充电方法将会大大提高蓄电池的维护效果。

(1)确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。

(2)充电应用充电器,直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。

(3)由于自放电,电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前,请重新对电池充电。

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