鉛蓄電池基本介紹

鉛蓄電池(Lead–acid battery):其體積和重量一直無法獲得有效的改善，因此目前最常見還是使用在汽車、摩托車發(fā)動(dòng)之上。鉛酸電池最大的改良，則是新近采用高效率氧氣重組技術(shù)完成水份再生，藉此達(dá)到完全密封不需加水的目的，而制成的"免加水電池"其壽命可長達(dá)4年(單一極板電壓 2V)。

鉛酸蓄電池自1859年由普蘭特發(fā)明以來，至今已有150多年的歷史，技術(shù)十分成熟，是全球上使用最廣泛的化學(xué)電源。盡管近年來鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等新型電池相繼問世并得以應(yīng)用，但鉛酸蓄電池仍然憑借大電流放電性能強(qiáng)、電壓特性平穩(wěn)、溫度適用范圍廣、單體電池容量大、安全性高和原材料豐富且可再生利用、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)勢，在絕大多數(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域和一些新興的應(yīng)用領(lǐng)域，占據(jù)著牢固的地位。

1)3一Q一75:由3個(gè)單體電池組成，額定電壓為6V，額定容量為75A·h的起動(dòng)用蓄電池。

2)6一QA一105G:由6個(gè)單體電池組成，額定電壓為12V，額定容量為105A·h的起動(dòng)用干荷電高起動(dòng)率蓄電池。

3)6一QAW一100:由6個(gè)單體電池組成，額定電壓為12V·，額定容量為100A·h的起動(dòng)用干荷電免維護(hù)蓄電池。

鉛蓄電池由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板是灰色的絨狀鉛(Pb)，當(dāng)兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時(shí)，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價(jià)的鉛正離子(Pb)轉(zhuǎn)移到電解液中，在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子(2e)。由于正負(fù)電荷的引力，鉛正離子聚集在負(fù)極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液，其中兩價(jià)的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)--氫氧化鉛〔Pb(OH)4)。氫氧化鉛由4價(jià)的鉛正離子(Pb)和4個(gè)氫氧根〔4(OH)〕組成。4價(jià)的鉛正離子(Pb)留在正極板上，使正極板帶正電。由于負(fù)極板帶負(fù)電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢。當(dāng)接通外電路，電流即由正極流向負(fù)極。在放電過程中，負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時(shí)在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H)和硫酸根負(fù)離子(SO4)，在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負(fù)極移動(dòng)，硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價(jià)的鉛正離子(Pb)化合成2價(jià)的鉛正離子(Pb)，并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。

鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個(gè)[2]鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水，使電解質(zhì)保持含有22~28%的稀硫酸。

放電時(shí),正極反應(yīng)為:PbO2 + 4H + SO4 + 2e = PbSO4 + 2H2O

負(fù)極反應(yīng): Pb + SO4 - 2e = PbSO4

總反應(yīng): PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電)

目前鉛蓄電池廣泛應(yīng)用于汽車、火車、拖拉機(jī)、摩托車、電動(dòng)車以及通訊、電站、電力輸送、儀器儀表、UPS電源和飛機(jī)、坦克、艦艇、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著世界能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，在二次電源使用中，鉛蓄電池已占有85%以上的市場份額。鉛酸蓄電池以技術(shù)成熟、成本低、大電流放電性能佳、適用溫度范圍廣、安全性高，可做到完全回收利用等優(yōu)點(diǎn)在汽車起動(dòng)電池和電動(dòng)車領(lǐng)域尚無法被其它電池取代。

隨著蓄電池的放電，正負(fù)極板都受到硫化，同時(shí)電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導(dǎo)致電解液的比重下降在實(shí)際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質(zhì)混在一起的細(xì)小硫酸鉛晶體結(jié)成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時(shí)很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。

鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下:

正極: PbO2 + 2e- + SO4 + 4H+ == PbSO4 + 2H2O

負(fù)極: Pb -2e + SO4 == PbSO4

陰極:PbSO4 + 2e- = Pb + SO4;

陽極:PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO4。

總反應(yīng): PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O(正向放電，逆向充電)

(鉛蓄電池在放電時(shí)正負(fù)極的質(zhì)量都增大，原因:鉛蓄電池放電時(shí)，正極極板上有PbSO4附著，質(zhì)量增加:負(fù)極極板上也有PbSO4附著，所以質(zhì)量也增加。)

鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢較穩(wěn)定，工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價(jià)較低，因而應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)是比能量(單位重量所蓄電能)小，十分笨重，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)，循環(huán)使用壽命短，自放電大，不易過放電。

主要特點(diǎn)可以用價(jià)格便宜來描述，但對(duì)于電池內(nèi)阻要求低，放電電流大的負(fù)載不太適合，使用了對(duì)電壓要求不嚴(yán)格，比如摩托車，汽車的點(diǎn)火裝置，只需要瞬間放電，持續(xù)大電流放電不適合鉛蓄電池。

(1)按蓄電池極板結(jié)構(gòu)分類:有形成式、涂膏式和管式蓄電池;

(2)按蓄電池蓋和結(jié)構(gòu)分類:有開口式、排氣式、防酸隔爆式和密封閥控式蓄電池;

(3)按蓄電池維護(hù)方式分類:有普通式、少維護(hù)式、免維護(hù)式蓄電池。

(4)按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主要蓄電池系列產(chǎn)品有:

起動(dòng)型蓄電池:主要用于汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)船舶等起動(dòng)和照明;

固定型蓄電池:主要用于通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源;

牽引型蓄電池:主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動(dòng)力電源;

鐵路用蓄電池:主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車起動(dòng)、照明之動(dòng)力;

摩托車蓄電池:主要用于各種規(guī)格摩托車起動(dòng)和照明;

煤礦用蓄電池:主要用于電力機(jī)車牽引動(dòng)力電源;

儲(chǔ)能用蓄電池:主要用于風(fēng)力、水力發(fā)電電能儲(chǔ)存。

維護(hù)保養(yǎng)

發(fā)電機(jī)組中最重要的部件就是鉛蓄電池，鉛蓄電池的性能穩(wěn)定才能保證整個(gè)發(fā)電機(jī)組的性能良好，那么如何保證鉛蓄電池的性能穩(wěn)定呢?這就需要做好電池的維護(hù)保養(yǎng)工作了。

首先，鉛蓄電池的連接要正確，防止出現(xiàn)短路情況

鉛蓄電池應(yīng)該擺放在靠近發(fā)電機(jī)組，這樣電池的連接線就不會(huì)過長，同時(shí)還需要將電池放在便于保養(yǎng)的地方。電池在鏈接到發(fā)電機(jī)時(shí)，首先接正極，再接負(fù)極，當(dāng)負(fù)載或停機(jī)時(shí)，應(yīng)及時(shí)斷開鏈接，防止電池出現(xiàn)正負(fù)極短路。

其次，做好電池的日常檢查工作

要定期對(duì)電池進(jìn)行檢查，包括電池端的電壓情況;電池中電解液的密度、溫度、高度情況;注意電池鏈接先是否按照規(guī)格鏈接;檢查電池記住是否有腐蝕情況;定期做放電測試等等，這些日常工作都是需要進(jìn)行的。

最后，電池充電工作要格外注意

電池充電是基本工作，應(yīng)當(dāng)在通風(fēng)良好、沒有雨雪、火花、明火環(huán)境下充電;充電最好使用原裝充電機(jī)充電;充電時(shí)，電線的鏈接要正確;使用合理的電流進(jìn)行充電;電池充電時(shí)，當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止充電工作，做散熱處理。

發(fā)電機(jī)組鉛蓄電池保養(yǎng)工作非常重要，在日常使用中一定要注意了。