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发表于 2008-1-7 22:22:35
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来自： 中国山西晋城
铅酸电池的工作原理
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) X. b5 P/ L/ D( E& \1 、开口式铅酸电池的工作原理
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铅酸电池是一种使用最广泛的蓄电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。化学反应原理如下：
( [7 w, d$ X) ]( O3 F p1 ^3 o5 \& k8 D
PbO2+2H++2HSO4-+Pb→2PbSO4+2H2O
0 p- c% ]% V$ B. ? L% Y+ C! t' K. }" B
从反应原理可以看到，在放电时，正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅，正常情况下，所生成的硫酸铅结构疏松，并且其晶体非常细小，电化学活性很高，这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通过这种稳定的可逆过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。" O) W9 h* Q! M& _) v3 u
5 @6 _3 _; `8 n0 _7 @放电时生成硫酸铅的过程亦称为“盐化反应”、“硫化反应”，这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电，未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随温度下降，活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很差，难溶解，充电时也不能再很容易地还原成海绵状铅和二氧化铅，形成了不可逆的硫酸盐化，严重时，这些结晶体附着在电极表面，阻挡了电解液与涂层活性物质的反应，造成内阻增大，容量下降，电解液温度过高，O2、H2溢出而失水，电极栅板变形，活性物质脱落，单格电池短路或断路等恶性循环发生。
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; S$ x' c8 x( m1 x2 、阀控式铅酸电池的工作原理
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电池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。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。9 G- ~9 ^& K1 p& r
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阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计，正极在充电后期产生的氧气通过空隙扩散到负极，与负极海绵状铅发生反应，使负极处于去极化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小，故使用期间不需加酸加水维护。在阀控式铅酸蓄电池中，负极起着双重作用，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而消耗氧气，另一方面是极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应，由硫酸铅反应成海绵状铅。在电池内部，若要使氧的复合反应能够进行，必须使氧气从正极顺畅的扩散到负极。氧的移动过程越容易，氧循环就越容易建立。在阀控式蓄电池内部，氧以两种方式传输：一是溶解在电解液中的方式，即通过在液相中的扩散，到达负极表面；二是以气相的形式扩散到负极表面。传统富液式电池中，氧的传输只能依赖于氧在正极区H2SO4溶液中溶解，然后依靠在液相中扩散到负极。如果氧呈气相在电极间直接通过开放的通道移动，那么氧的迁移速率就比单靠液相中扩散大得多。充电末期正极析出氧气，在正极附近有轻微的过压，而负极化合了氧，产生一轻微的真空，于是正、负间的压差将推动气相氧经过电极间的气体通道向负极移动。阀控式铅蓄电池的设计提供了这种通道，从而使阀控式电池在浮充所要求的电压范围下工作，而不损失水。$ o, l0 T A, {' ?3 ~' I2 |3 a
1 K: X' h1 U& Q4 W3、注意事项" R q7 `- b, f8 T
4 h3 m* c" C! u1 w: T v" G' f' f0 D, z⑴不能将容量、性能和新旧程度不同的电池连在一起使用。
3 Q8 v) S& G6 z. e* r⑵连接螺丝必须拧紧，脏污和松散的连接会引起电池打火爆炸，因此要仔细检查。
; E8 O! L4 A' D* J* {6 W⑶安装末端连接线和导通电池系统前，应再次检查系统的总电压和极性连接，以保证正确接线。6 N' ~" W9 \4 J5 t6 f- h9 _
⑷由于电池组电压较高，存在着电击的危险，因此装卸、连接时应使用绝缘工具与防护，防止短路。
: I0 C4 _/ u5 v2 V⑸电池不要安装在密闭的设备和房间内，应有良好通风，最好安装空调。电池要远离热源和易产生火花的地方；要避免阳光直射。 |
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