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什么是铅酸蓄电池?及铅酸电池的工作原理

发布者:火箭蓄电池 发布时间:2022-11-17 23:55:36 阅读:

什么是铅酸蓄电池?及铅酸电池的工作原理



1.什么是铅酸蓄电池

        火箭铅酸蓄电池最明显的特征是其顶部有可拧开的塑料密封盖,上面还有通气孔。这些注液盖是用来加注纯水、检查电解液和排放气体之用。按照理论上说,铅酸蓄电池需要在每次保养时检查电解液的密度和液面高度,如果有缺少需添加蒸馏水。但随着蓄电池制造技术的升级,铅酸蓄电池发展为铅酸免维护蓄电池和胶体免维护电池,铅酸蓄电池使用中无需添加电解液或蒸馏水。铅酸蓄电池根据应用需要分为恒流放电(如 不间断电源)和瞬间放电(如 汽车启动电池)。主要是利用正极产生氧气可在负极吸收达到氧循环,可防止水分减少。铅酸水电池大多应用在牵引车、三轮车、汽车起动等,而免维护铅酸蓄电池应用范围更广,包括不间断电源、电动车动力、电动自行车电池等。

      电池主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、注液盖等组成。排气式蓄电池的电极是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右,而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展,铅酸蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。

2.铅酸蓄电池工作原理

       铅蓄电池内的阳极(PbO₂)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:

(阳极) (电解液) (阴极)PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄(放电反应)。(二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) PbO₂中Pb的化合价降低,被还原,负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高,正电荷流动。

(阳极) (电解液) (阴极)PbSO₄+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (充电反应)(必须在通电条件下)(硫酸铅) (水) (硫酸铅) 。

第一个硫酸铅中铅的化合价升高,被氧化,正电荷流入正极;第二个硫酸铅中铅的化合价降低,被还原,负电荷流入负极。

      1、放电中的化学变化 :蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成份从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。

       2、充电中的化学变化:由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅,会在充电时被分解还原成硫酸,铅及二氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加,亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度。

这种变化显示出蓄电池中的活性物质已转换到可以再度供电的状态,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,当两极的硫酸铅被转变成原来的活性物质时,即等于充电结束,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。

3.铅酸蓄电池保养方法

1、一般要求环境温度在25℃左右,UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。环境温度对电池的影响较大。环境温度过高,会使电池过充电产生气体,环境温度过低,则会使电池充电不足,这都会影响电池的使用寿命。实际应用时,蓄电池一般在5℃~35℃范围内进行充电,低于5℃或高于35℃都会大大降低电池的容量、缩短电池的使用寿命。

2、电池在存放、运输、安装过程中,会因自放电而失去部分容量。对备用搁置的蓄电池,每3个月应进行一次补充充电。因此,在安装后投入使用前,应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量,然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏。以12V电池为例,若开路电压高于12.5V,则表示电池储能还有80%以上,若开路电压低于12.5V,则应该立刻进行补充充电。

3、若开路电压低于12V,则表示电池存储电能不到20%,电池不堪使用。放电深度对电池使用寿命的影响也非常大。虽然UPS都有电池低电位保护功能,一般单节电池放电至10.5V左右时,UPS就会自动关机。但是,如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下,也会造成电池的深度放电。电池放电深度越深,其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。

4、充电电压。为延长电池的使用寿命,UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制,电池充满后即转为浮充状态,每节浮充电压设置为13.6V左右。因此,在安装电池时,一定要注意电池的规格和数量的正确性,不同规格、不同批号的电池不要混用。这种方式改变了以前那种充满电后,仍使电池处于一天24h的浮充状态,因此延长了电池的寿命。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常可能是由电池配置错误引起,或因充电器故障造成。外加充电器不要使用劣质充电器,而且安装时要考虑散热问题。由于UPS电池属于备用工作方式,市电正常情况下处于充电状态,只有停电时才会放电。目前,为进一步提高电池寿命,先进的UPS都采用一种ABM(Advanced Battery Management)三阶段智能化电池管理方案,即充电分成初始化充电、浮充电和休息三个阶段:第一阶段是恒流均衡充电,将电池容量充到90%;第二阶段是浮充充电,将电池容量充到100%,然后停止充电;第三阶段是自然放电,在这个阶段里,电池利用自身的漏电流放电,一直到规定的电压下限,然后再重复上述的三个阶段。