蓄电池的工作原理和工作特性

蓄电池的工作原理和工作特性2.1

蓄电池的工作原理1.蓄电池电动势的建立极板浸入电解液后，由于少量的活性物质溶解于电解液，产生了电极电位，并且由于正、负极板的电极电位不同而形成了蓄电池的电动势，如图2-8所示。图2-8电动势的建立2.蓄电池的充电过程铅酸蓄电池充电时，应外接一直流电源（充电机或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质状态，并把外界的电能转化为化学能储存起来，如图2-9所示。图2-9充电过程充电时化学反应为：正极板：PbSO4

→

Pb2++SO42-4H2O

→

4H++4OH-Pb2

+-2e

→

Pb4

+Pb4

++

4OH-

→Pb（OH）4Pb（OH）4

→

PbO2

+4H2

OSO42

-+

2H+

→H2

SO4负极板：PbSO4

→

Pb2++SO42-Pb2

++2e

→

PbSO42

-+

2H+

→H2

SO4充、放电时化学反应总方程式为：2PbSO4

＋

2H2O→

PbO2

＋Pb

＋

2H2SO43.蓄电池的放电过程铅酸蓄电池放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进

入正极板形成电流。同时

在蓄电池内部进行化学反

应，如图2-10所示。图2-10放电过程正极板：

Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4附在正极板上负极板：Pb-2e→Pb2

+

Pb2

++SO42

-→PbSO附在负极板上放电时化学反应总方程式为：PbO2

＋Pb

＋

2H2SO4

→

2Pb

SO4

＋

2H2O电解液中：H++OH-→H2

OSO4

→减少电解液硫酸浓度降低1.2

蓄电池的工作特性1.蓄电池工作参数静止电动势蓄电池处于静止状态时（不充电也不放电），正、负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电动势，通常用ES表示。其值取决于电解液的密度和温度。电解液密度为1.05~1.30

g/cm3

时，ES=0.85+ρ25℃。内阻电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。蓄电池的内阻包括以下几部分：极板内阻。隔板内阻。电解液内阻。3）蓄电池的容量蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力，是指蓄电池在完全充足电的条件下，在允许的放电范围内所输出的电量，单位为安培小时（A·h）。当蓄电池以恒定电流放电时，其容量C为C=If·tf式中，If为放电电流（A）；tf为放电时间（h）一般蓄电池容量包含以下类型：理论容量。实际容量。额定容量。储备容量。起动容量。4）影响蓄电池容量的因素构造因素。极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高；极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量也越大；同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量就越大。放电电流。放电电流越大，单位时间所消耗的硫酸越多，极板孔隙内

硫酸消耗较快，造成孔隙内电解液下降较快，电解液来不及渗入极板内部，就

已被表面生成的硫酸铅堵塞，致使极板内部大量的活性物质不能参加化学反应，因而蓄电池容量减小。（3）电解液温度。电解液温度对容量的影响如图2-11所示。电解液温度降低时，一方面，

电解液的黏度增大，离子运动速度

慢；另一方面，极板的收缩使得极

板表面的孔隙缩小，电解液向极板

孔隙内层渗入困难，使极板孔隙内

的活性物质不能充分利用，使蓄电

池放电容量下降。一般来讲，在正

常范围内，电解液温度每下降1℃，蓄电池容量约下降1%。图2-11电解液温度对容量的影响（4）电解液密度。电解液密度与容量的关系如图2-12所示。适当增加电解液的密度，可以提高蓄电池的电动势及电解液的渗透能力，并减小电解液的内阻，使蓄电池容量增加。但密度过大，其黏度增加，渗透能力降低，内阻增大，蓄电池端电压及容量将减小。电解液密度偏小有利于提高放电电流和容量。冬季使用的电解液，在不使其结冰的前提下，尽可能采用较小密度的电解液。图2-12电解液密度与容量的关系2.放电特性恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf、电动势E和电解液密度ρ2

5℃随时间tf变化的规律称为蓄电池的放电特性，曲线如图2-13所示。图2-13恒流放电特性曲线3.充电特性在恒流充电过程中，蓄电池的充电电压U