电池结构及原理.ppt

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1、阀控式铅酸蓄电池的英文名称为ValveRegulatedLeadAcidBattery(简称VRLAB)，其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀)，该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。一、VRLAB定义二、VRLAB分类阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶体）电池两种：AGM电池采用吸附式玻璃纤维棉(AbsorbedGlassMat)作隔膜，电解液

2、吸附在极板和隔膜中，贫电液设计，电池内无流动的电解液，电池可以立放工作，也可以卧放工作；GEL（胶体）电池SiO2作凝固剂，电解液吸附在极板和胶体内，采用PVC或其他多孔隔板，电池可以立放工作，也可以卧放工作。寿命较AGM电池长。三、VRLAB组成及结构3.1极板极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅钙合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构右上图所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电

3、池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架，右下图为放射形栅架的结构。正交板栅图放射板栅图3.2极板正熟极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负熟极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。如右上图所示。将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如右下图所示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造

4、成极板拱曲。1－极组总图;2－负极板;3－隔板;4－正极板;5－汇流排及铅零件极板图极组图3.3极板正熟极板图负熟极板图正生极板图负生极板图3.4隔板隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。阀控式铅酸蓄电池目前有两种形式，一种是在两极间灌注的电解液能被高孔率的隔板吸收，例如AGM隔板，另一种是将电解液制成胶体的形式，例如：火成二氧化硅被制成一种三维晶格，所采用的隔板与AGM不同，现在所用的是溶剂法的PVC隔板。AGM隔板图PVC隔板图3.5电解液电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电

5、解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.23～1.32g/cm3(20℃)。电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。硫酸密度检测图硫酸配制安全图3.6壳体壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采用ABS或PP塑料制成，为整体式结构，壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅质联条串联起来，如右图所示。壳体上部使用相同材料的电池盖密封。ABS材料的壳体硬，电池内部压力较大时，使用AB

6、S材料不易鼓肚变形。ABS材料的缺点就是耐候性差，水蒸气的渗透性很高。ABS槽盖配合图ABS槽盖配合操作图3.7壳体PP有优异的耐冲击性能、耐热性能、热融接性和适宜的价格。主要用于起动蓄电池壳体的制造，同时也用于阀控铅酸蓄电池。其主要缺点是，冲击强度虽温度变化大，耐低温性差、机械强度低、易氧化和老化。PP槽盖配合图电池槽图电池盖图PP槽盖配合操作图3.8安全阀安全阀：密封式铅酸蓄电池增加了安全阀（耐酸性橡胶），由于内部气体使用P↑安全阀打开释放气体，安全阀关闭，外面的气体进不来，保证电池正常使用四、VRLAB电化学原理阀控式铅酸蓄电池的电化

7、学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。其充电和放电过程是通过电化学反应完成的，电化学反应式如下：4.1VRLAB电化学原理充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时，开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气，由于氢氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合得用，电池就会失水干涸；对于早期的传统式铅酸蓄电池，由于氢氧气的析出及从电池内部逸出，不能进行气体的再复合，是需经常加酸加水维护的重要原因

8、；而阀控式铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用，同时抑制氢气的析出，克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。4.2VRLAB电化学原理蓄电池补充电充足的标志是：限流限压（恒流恒压）。