铅酸蓄电池的基本结构及工作原理

二、铅酸蓄电池的基本结构及 工作原理

铅酸蓄电池主要由正、负极板组,隔离物,容器和电解液等构成,其结构如图6-4所示。

1.极板

铅酸蓄电池的正、负极板由纯铅制成,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)的有效物质为二氧化铅,负极(阴极)的有效物质为海绵状铅。在同一个蓄电池内,同极性的极板片数超过两片者,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片数,随蓄电池容量(蓄电能力)的大小而异。

2.隔离物

为了减小蓄电池的内阻和体积,正、负极板应尽量靠近,但彼此又不能接触而短路,所以在相邻的正、负极板间加上绝缘隔板。隔板应具有多孔性,以便电解液能够渗透,而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。

隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维以及树脂浸渍纸等。近年来,还有将微孔塑料隔板做成袋状,紧包在正极板的外部,防止活性物质脱落。

图示

图6-4 铅酸蓄电池的结构

3.容器

容器是用来盛放电解液和极板组的,其外壳应耐酸、耐热、耐震。通常有玻璃容器、衬铅木质容器、硬橡胶容器和塑料容器。(https://www.daowen.com)

4.电解液

铅酸蓄电池的电解液是由高纯度的硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成的。蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有害于铅酸蓄电池的任何杂质。

铅酸蓄电池由两组极板插入稀硫酸溶液中构成,其在充电和放电过程中的可逆反应理论较为复杂,目前公认的是双极硫酸化理论。该理论的含义是:铅酸蓄电池放电时,两电极的有效物质和硫酸发生作用,均转化为硫酸化合物——硫酸铅;铅酸蓄电池充电时,硫酸铅又变为原来的铅和二氧化铅。

现以阀控式密封铅酸蓄电池为例,具体说明铅酸蓄电池的工作原理。

阀控式密封铅酸蓄电池具有体积小、重量轻、放电性能高、维护工作量小等优点,因此近几年得到了迅速的应用和发展,逐渐取代了传统的固定式防酸隔爆式蓄电池及其他碱性蓄电池。

阀控式密封铅酸蓄电池的正、负极板采用特种合金浇铸成型,隔板采用超细玻璃纤维制成,结构上采用紧装配、贫液设计工艺技术,蓄电池槽盖采用ABS树脂注塑而成,蓄电池壳内采用单向安全排气阀,其充放电化学反应均在蓄电池壳内进行。

阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理如图6-5所示。

阀控式密封铅酸蓄电池充、放电过程的化学反应方程为:

图示

图6-5 阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理

正极:

图示

正极副反应:

图示

负极:

图示

负极副反应:

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总反应:

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通过上述化学反应,将电能转化为化学能储存起来,需要时再将化学能转化为电能,供给用电设备。

充电时,如果蓄电池的内部压力过大,单向安全排气阀的胶帽将自动开启,当蓄电池的内部压力恢复正常后,单向安全排气阀的胶帽就会自动关闭,以防止外部气体进入,达到防酸、防爆的目的。