铅酸蓄电池原理讲解

第一节阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池与整流设备组合为直流浮充供电系统作用

平滑滤波

荷电备用

在UPS系统中作后备电源

在动力设备中作启动电源分类

（1）按不同用途和外形结构：分有固定式和移动式两大类。（2）按极板结构分为：涂膏式、化成式、半化成式、玻璃丝管式等。（3）按电解液的不同分为：酸性和碱性。酸性蓄电池：以酸性水溶液作电解质碱性蓄电池：以碱性水溶液作电解质（4）按电解液数量分为：贫液式和富液式。密封式电池一般为贫液式，半密封电池均为富液式。蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义代号汉字全称G固固定型F阀阀控式M密密封J胶胶体D动动力型N内内燃机车用T铁铁路客车用D电电力机车用3—GFM—500固定型阀控式密封500A.h三个单体6V6—GFMJ—100固定型阀控式密封100A.h六个单体12V胶体第二节蓄电池结构及工作原理正负极板组隔板电解液安全阀壳体极板(板栅):以铅锑合金为骨架，上面紧密地涂上铅膏，经过化学处理后，正、负极板上形成各自的活性物质，正极的活性物质是PbO2，负极的活性物质是海绵铅，在成流过程中，负极被氧化，正极被还原，负极板一般为深灰色，正极板为暗棕色。隔板：隔板有水隔板、玻璃纤维隔板、微孔橡胶隔板、塑料隔板等，隔板的作用是储存电解液，气体通道，使正、负极间的距离缩到最小而互不短路；隔板可以防止极板的弯曲和变形，防止活性物质的脱落，要起到这些作用，就要求隔板具有高度的多孔性、耐酸、不易变形、绝缘性能要好，并且有良好的亲水性及足够的机械强度。电解液：铅酸蓄电池一律采用硫酸电解质，是电化学反应产生的必需条件。安全阀：一种自动开启和关闭的排气阀，具有单向性，内有防酸雾垫。只允许电池内气压超过一定值时，释放出多余气体后自动关闭，保持电池内部压力在最佳范围内。壳体

采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内分成６个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。

材料应满足耐酸腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水气蒸发泄漏小，氧气扩散渗透小等要求。

一般采用改良型塑料：如PP、PVC、ABS等材料工作原理放电充电放电过程负极板:一方面铅板有溶于电解液的倾向，因此有少量铅进入溶液生成Pb2+(被氧化)而在极板带负电；另一方面，由于Pb2+带正电荷，极板带负电荷，正、负电荷又要相互吸引，这时Pb2+离子又有沉附于极板的倾向。这两者达到动态平衡时，负极板相对于电解液具有负电位，其电极电位约为-0.1V。Pb2+和电解液中解离出来的SO42-发生反应，生成PbSO4，且PbSO4的溶解度很小，所以生成后从溶液中析出，附着在电极上，反应式为：2H2SO44H++2SO42-Pb-2e-Pb2+Pb2++

SO42-PbSO4

正极放电时有少量PbO2进入电解液与H2O发生作用，生成Pb(OH)4；而它不稳定，又很快电解成为Pb4+和OH-，Pb4+沉附在正极板上，使正极板具有正电位，达到动态平衡时，其电极电位约为+2.0V。PbO2+2H2OPb(OH)4Pb4++4OH-Pb(OH)4Pb2++

SO42-PbSO4电解液中存在的H+

和SO42-在电场的作用下分别移向电池

当Pb4+沉附到正极板上时，这时通过外线路来的2个电子被Pb4+俘获，生成Pb2+又与电解液中的SO42-发生反应，变为PbSO4

，这些PbSO4以固体形式被吸附在正极板上。的正负极，在电池内部产生电流，形成回路，使蓄电池向外持续放电。所以正极上的反应为：H++OH-H2OPb4++2e-Pb2+

放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质PbO2变为PbSO4，负极的活性物质海绵铅变为PbSO4，电解液中H2SO4分子不断减少，逐渐消耗生成H2O，H2O分子相应增加，电解液的相对密度降低。所以放电过程总的反应PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正极活性物负极活性物负极生成物正极生成物电解液电解液生成物充电过程

充电时，负极板上的PbSO4进人溶液，解离成Pb2+与SO42-。电解液中的H2O解离成H+与OH-。在负极上，充电时负极板上的Pb2+这时获得两个电子，被还原成Pb(以海绵状固态析出)，这时电解液中的H+移向负极，在负极附近与SO42-结合成H2SO4

。PbSO4Pb2++

SO42-负极反应为：PbPb2++

2e-H2SO42H++SO42-

正极板上的Pb2+在外电源作用下被氧化，失去两个电子变为Pb4+，它又与OH结合生成Pb(OH)4，然后又分解为PbO2和H2O，而SO42-离子移向正极与H+结合生成H2SO4PbSO4Pb2++

SO42-Pb2+

-2e-Pb4+Pb4++4OH-Pb(OH)4PbO2+2H2OPb(OH)4H2SO42H++SO42-所以充电过程总的反应

充电过程中，正、负极板上的有效物质逐渐恢复，电解液H2SO4比重逐渐增加，所以从比重升高的数值也可以判断它充电的程度。电解液中，正极不断产生游离的H+和SO42-

，负极不断产生SO42-

，在电场的作用下，H+向负极移动，SO42-向正极移动，形成电流。2H2O2H2+O2

到充电终期，PbSO4绝大部分反应为PbO2和海绵状Pb，如继续充电，就要引起水的分解，正极放出O2，负极放出H2PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正极物质负极物质负极生成物正极生成物电解液电解液生成物总的反应PbO2+2H2SO4+