铅酸蓄电池培训讲义

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1、铅酸蓄电池培训讲义一、铅酸蓄电池基本原理1．蓄电池也称为二次电池，是相对于原电池（一次电池）而言。原电池是将化学能转化为电能的装置，当其内部参与化学反应的物质耗损到一定程度，其寿命便告终止，无法再将原来的化学能予以恢复。蓄电池是其将储存化学能转变为电能后（放电：化学能转变成电能），当采用充电装置对其输入直流电能时，又可将耗损的化学能予以恢复（充电：电能转变成化学能）。可以完成多次充放电循环。2．铅酸蓄电池是以铅及其合金、硫酸为主要原料的蓄电池，其正极活性物质为深褐色或棕褐色二氧化铅，负极活性物质为灰色绒状铅

2、，电解质为稀硫酸。阀控式密封铅酸蓄电池基本结构为：电池槽盖、正负极板、汇流排、玻璃纤维隔板、稀硫酸电解液、铅零件、端极柱、安全阀等。3．铅酸蓄电池的型号命名与识别，见表1。表1符号含义型号举例G固定型或管式GAF-300：固定型、干荷式、防酸隔爆型，10h率额定容量为300AhA干荷电（负极板无氧状态干燥）加入电解液后，无需初充电，可直接使用F防酸或阀控（电池盖上装有防酸帽或安全阀）GFF-2000：传统防酸电池，帽有阻挡电池中酸雾窜至空间作用M密封式GFM-500：固定型阀控密封式，10h率额定容量为50

3、0Ah14Q起动型（汽车起动电源）6-QA-60：3个单格串联，干荷式起动电池，20h率额定容量为60AhN内燃机车用NM-450：内燃机车用密封电池，5h率额定容量为450AhT铁路客车用6-TM-60：6个单格串联，铁路客车用密封电池，10h率额定容量为60AhD电力机车用DM-170：电力机车用密封电池，10h率额定容量为170AhDZ电动助力型6-DZM-10：6个单格串联，电动助力车用密封电池，2h率额定容量为10Ah4．铅酸蓄电池充放电机理：放电：加负载将蓄电池正负极连通后，由于正极电势高，电子

4、从负极流向正极，通过负载产生电流。同时电池负极发生氧化反应，绒状铅被氧化，释放出电子，其电化学反应式为：Pb+HSO4--2e=PbSO4+H+；电池正极发生还原反应，接受从电池负极输送过来的电子，二氧化铅被还原，其电化学反应式为：PbO2+3H++HSO4-+2e=PbSO4+2H2O。伴随着电化学反应的发生，正极（进行阴极过程）的二氧化铅活性物质和负极（进行阳极过程）的绒状铅活性物质均转化成硫酸铅，电解液中硫酸被消耗，视比重变低。充电：给电池附加一电压值高于电池电动势的外部直流电源回路，电源正极与电池正

5、极相连、电源负极与电池负极相连，电子从电源负极流向蓄电池负极，蓄电池负极发生还原反应，其电化学反应式为：PbSO4+H++2e=Pb+HSO4-；蓄电池正极发生氧化反应，其电化学反应式为：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+3H++HSO4-。伴随着电化学反应的发生，14正极（进行阳极过程）和负极（进行阴极过程）的硫酸铅逐渐被溶解，分别生成二氧化铅和绒状铅，同时发生水的电解和硫酸的生成，电解液浓度增加。由于蓄电池在放电过程中,正负极的的活性物质均转化成硫酸铅,电化学上将此理论称之为“双极硫酸盐化理论”。5

6、．铅酸蓄电池充电过程中的附加反应(副反应)：铅酸蓄电池在充电后期或铅酸蓄电池极板化成后期，当正负极电压升高至2.4V以上时,正极发生水的电解反应,消耗部分电能,其电化学反应式为:H2O-2e=2H++1/2O2↑。这种不需要的反应称为附加反应或副反应,由于副反应的存在,使蓄电池在充电或极板化成时实际消耗的电量大于理论消耗的电量。产生的氧气穿过隔板孔隙及其它通道进入负极进行复合，此时负极发生还原反应，为阴极，故亦称阀控式密封铅酸蓄电池为阴极吸收式电池。其电化学反应式为：1/2O2+Pb+H2SO4=PbSO4

7、+H2O。当负极电势达到析氢电势值时，负极上有氢气析出，其电化学反应式为：2H++2e=H2↑。铅酸蓄电池中玻璃纤维隔板吸附电解液饱合度一般不高于90%，若太高，隔板孔隙被电解液填满，正极产生的氧气便无法通过隔板孔隙到达负极进行复合，复合反应效率低，电池内压升高，安全阀频繁开启，造成电池失水严重，寿命缩短。6．铅酸蓄电池电特性：（1）电动势：蓄电池正极平衡电极电势与负极平衡电极电势14之差。蓄电池电动势值由电池进行反应的性质和条件决定，与电池的大小和形状无关。（1）平衡电极电势的产生：将一金属电极插入含有该

8、金属离子的溶液中，由于该金属离子在金属中与在溶液中的化学势不同，因而发生金属离子在金属电极和溶液之间的转移。在静电力的的作用下，这种转移很快达到动态平衡，这时金属电极表面所带符号与金属电极表面附近溶液中离子所带电荷符号相反，数量相等，于是在金属电极与溶液界面处形成双电层，对应于双电层的建立，金属电极和溶液内便产生一定的电势差，称为平衡电极电势，其绝对值无法测得，只能是相对值。（2）开路电压：电池处于开路时正极的稳