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阀控式密封铅酸电池的工作特点

发布者:火箭蓄电池 发布时间:2022-11-15 21:20:03 阅读:

阀控式密封铅酸电池的工作特点

       依据电解液数量还可将铅酸电池分为贫液式和富液式,密封式电池均为贫液式,半密封式电池均为富液式。这是因为其价格低廉、原材料易于获得,使用上有充分的可靠性,适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。到20世纪初,铅酸蓄电池历经了许多重大的改进,提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。铅酸蓄电池自发明后,在化学电源中一直占有绝对优势。

当上述电化学反应式由左向右进行时,是电池的放电反应。当上述电化学反应式由右向左进行时,是电池的充电反应。

    从该电化学反应式中可以看出,在电池放电时,正极必须有1个克分子量的二氧化铅,负极必须有1个克分子量的海绵状铅,同时还应有2个克分子量的硫酸参与这个放电过程才能顺利进行。为什么说重量大的电池比重量小的电池其质量好的根本原因所在。当然,这里列出的电化当量只是一个理论值。由于正极上生成的是氧原子,而氧原子又具有很强的氧化性,这种具有强氧化能力的氧原子跑到负极后,会将负极在充电时刚生成的也具有很大活性的海绵状铅氧化而生成氧化铅,氧化铅继而与硫酸反应生成硫酸铅和水,硫酸铅正好又是负极放电的产物,硫酸铅在充电时又生成海绵状铅,海绵状铅再吸收正极产生的氧而生成氧化铅,这样周而复始的反复进行着这一反应,正极上产生的氧都被负极吸收了,再怎么充电也不会有氧气生成,电池内部压力不会继续上升,更用不着担心电池会发生爆炸了。为了防止在特殊情况下电池内部由于气体的聚积而增大内部压力引起电池爆炸,在设计时,又特地在电池的上盖中设置了一个安全阀,当电池内部压力达到一定值时,安全阀会自动开启,释放一定量气体降低内压后,安全阀又会自动关闭。以上所述,就是ⅧIA电池的阴极吸收原理。VRLA电池除了有着与开口铅酸蓄电池的电化学反应方式一样的相同工作原理外,它还有着与开口铅酸蓄电池所不一样的工作原理,那就是阴极吸收原理,所谓阴极吸收原理指的是电池在充电时,特别是在充电末期,正极会产生氧气,由于VRLA电池是全密封的,产生的气体不会象开口电池那样随时都可以通过开口而散发到电池体外去,产生的气体会在电池槽内积聚。随着电池内部积聚的气体量的不断增多,电池内部的压力逐渐上升。正因为电池内部存在着一定的内压,正极产生的氧气会跑到负极上。
      正因为发现和发明了这种电池的阴极吸收原理,才可以把开口式铅酸蓄电池做成全密封的,VRLA电池才得以问世。利用法拉弟定律中的法拉弟常数,通过上述电化学反应方程式,经过计算后得知:二氧化铅的电化当量为41.46g/从,海绵状铅的电化当量为33.87s/Ah。这就是说:要使VRLA电池放出一个安培小时的电量来,正极必须有41.46g的二氧化铅活性物质,同时负极必须有33.87g海绵状铅活性物质在足够量的硫酸存在下才能如愿。要使VRLA电池放出100Ah的电量来,正极必须有4146g二氧化铅,负极要有3387g海绵状铅才能实现。这就从原理上说明了电池的电容量为什么会是由活性物质量的多少来决定的道理。

然而,开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点:
   1.充电末期水会分解为氢、氧气体析出,需经常加酸、加水,维护工作繁重;
   2.气体溢出时携带酸雾,腐蚀周围设备,并污染环境,限制了电池的应用。近二十年来,为了解决以上的两个问题,世界各国竟相开发密封铅酸蓄电池,希望实现电池的密封,获得干净的绿色能源。
   3.20世纪90年代后电信部门大量使用了阀控式铅蓄电池作为后备电源,阀控式铅蓄电池在电源产品中占有重要地位。

       把物质的化学能转变为电能的设备,称为化学电池,一般简称为电池,以酸性水溶液为电解质称为酸蓄电池,以碱性水溶液为电解质者称为碱电池。因为酸蓄电池电极是以铅及其氧化物为材料,故又称为铅蓄电池;铅蓄电池按其工作环境又可分为移动式和固定式两大类。固定型铅蓄电池按电池槽结构分为半密封式及密封式,半密封式又有防酸式及消氢式。

       当然,要使VRLA电池的阴极吸收原理得以维持,第一个先决条件就是电池必须是密封的,不是密封的,电池内部不存在一定的内压,正极生成的氧就不可能跑到负极被负极吸收,氧气就会跑出去,跑掉了氧就等于是电池内部的水跑掉了,电池失水了,就应补水,需要补水也就不称之为VRLA电池了,那就变成开口电池了。由此可见,VRLA电池密封性能的好坏是一个很关键的技术指标,用户在挑选电池时应高度重视这一问题,哪怕是稍微有一点漏气或渗液,也会直接影响到电池的使用寿命。电池组中如果出现一块这样的电池,会因这块电池首先变成落后电池而影响整个电池组的综合性能,也会引起电池组中各电池电压的不均衡而形成恶性循环。邮电部YD/T799标准中为何要规定电池的气体复合率在95%以上,其原因就在于此。

       当然,要使VRLA电池的阴极吸收得以很好的进行,要保证它的气体复合率高,产生的气体基本上都生成水又回到电池内,除了气密性是一个很重要的问题外,还应考虑与之配套的措施是否得力。例如:在结构上,VRLA电池必须是贫液式的,要留出足够的空间和通道让正极产生的氧能迅速而又顺畅的跑到负极而被负极吸收,这也是VRLA电池为什么没有多余电解液的原因所在。又如:采用的超细玻璃纤维隔板应该有足够大的孔率,以保证正极产生的氧能通过隔板的小孑L跑到负极被吸收。因此,VBLA电池所用隔板的质量好坏也是一个至关重要的问题。