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任何一种电池均有四个主要的部件组成:两个不同材料的电极、电解液、隔膜和外壳。对于铅酸蓄电池来说,正极活性物质是二氧化铅(PbO2,暗红色),负极活性物质是铅(Pb,灰色),正负极集流体都是板栅,电解质是硫酸(H2SO4)。
动力电池:隔膜是聚氯乙烯(PVC),外壳是聚丙烯(PP)。
起动电池:隔膜是聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE),外壳是聚丙烯(PP)。 阀控式密封电池:隔膜是玻璃纤维(AGM),外壳是ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)。
2. 铅酸蓄电池的工作原理
PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
随着放电的进行,硫酸不断减少,与此同时电池中又有水生成,这样就使电池中的电解液浓度不断降低;反之,在充电时,硫酸将不断生成,因此电解液浓度将不断增加。
3. 铅酸蓄电池的电性能
电池的开路电压:电池在断路时(即没有电流通过两极时),电池两极的电极电位之差,称为电池的开路电压。电池的开路电压只取决于所组成电池的电极材料与电解液的活度和放电的温度,与电池的几何形状和尺寸大小无关。在电解液密度一定的范围内,铅酸电池的
开路电压与电解液的密度有下列关系:开路电压=d+0.85,d是在电池电解液的温度下电解液的密度(g/cm3)。根据铅酸电池中进行的反应可知,放电时随着PbO2和Pb的消耗,H2SO4也消耗,即随着放电的进行,H2SO4减少,水增加,则酸的密度降低。因此可以根据电池的开路电压估计电池的荷电状态,也可以根据电池的开路电压估计电解液的密度。电池断续使用时容易过放电,或者由于电流密度分布不均,在某些局部区域电解液可能耗尽,其pH值增大,PbSO4溶解度增大。根据离子积规则,【 Pb2+ 】【SO42-】=2.2×10-8,是常数。当酸为40%时,25℃下的PbSO4溶解度为1.25mg/L;若酸耗尽,则PbSO4溶解度增加至45.2mg/L。加入无水硫酸钠后,由于SO42-的同离子效应, Pb2+不致于过分增加,从而能防止枝晶生成。
4. 影响铅酸蓄电池寿命的因素 铅酸蓄电池的失效是许多因素综合的结果,既决定于极板的内在因素,诸如活性物质的组成、晶型、空隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等;也取决于一系列外在因素,如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。下面主要介绍主要的外部因素 :放电深度,放电深度越深,收缩、膨胀的程度就越大,其循环寿命越短;过充电程度,过充电时有大量气体析出,这时正极活性物质要遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落,此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀,所以电池过度充电时会使应用期限缩短;温度的影响,电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加,是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变,则在温度升高时其放电深度降低,故延长寿命。但是温度太高则因负极硫酸盐化.