5、铅酸蓄电池的原理与构造

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1、铅酸蓄电池的基本原理与维护一、铅蓄电池的原理构成铅蓄电池之主要成份如下：　阳极板(过氧化铅.PbO2)--->活性物质阴极板(海绵状铅.Pb)--->活性物质电解液(稀硫酸)--->硫酸(H2SO4)+水(H2O)电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)   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 +

2、 2H2O + PbSO4  (放电反应)(过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)　(阳极)   (电解液) (阴极)PbSO4  +  2H2O  +  PbSO4 --->PbO2 +2H2SO4 +Pb  (充电反应)(硫酸铅) (水)     (硫酸铅)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』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，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

3、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,铅及过氧化铅,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还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，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，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。4二、蓄电池的构造1.极板    根据蓄电池容量选择适当规格极板及数量组合而成。于充

4、放电时,两极活性物质随着体积的变化而反复膨胀与收缩。两极活性物质中，阴极板之海绵状铅的结合力较强，而阳极板之过氧化铅的结合力弱，因而在充放电之际，会徐徐脱落，此即为铅蓄电池寿命受到限制的原因。期使蓄电池使用期限延长，能耐震并耐冲击，则阳极板的改良即成当急要务。   玻璃纤维管式的阳极板:此乃以玻璃纤维制的软管接在铅合金制的栉状格子(蕊金)上，在软管和蕊金间充填铅粉之后，将软管密封，使其发生变化，产生活性化物质，由于活性化物质不会脱落，与电解液接触亦良好,是一种非常好的极板材料。使用具有这种极板的蓄电池是电动车唯一

5、的选择。编织式软管乃以9microm(μ)的玻璃纤维编成管袋状，弹性好，可耐膨胀或收缩，而且对电解液的渗透度也非常良好，此软管乃是最佳产品，长久以来，实用绩效良好.   糊状式极板:就是将稀硫酸炼制之糊状铅粉涂覆在铅合金制的格子上，俟其干燥后所形成之活性物质。这种方式一直被采用在铅蓄电池的阴极板上，同时亦使用在汽车，小货车的蓄电池阳极板上。2.隔离板    能防止阴、阳极板间产生短路，但不会妨碍两极间离子的流通。而且经长时间使用，也不会劣化，或释放杂质。铅蓄电池一般都使用胶质隔离板。3.电池外壳    耐酸性强，

6、兼具机械性强度。电动车用的蓄电池外壳乃使用材质强韧之合成树脂经特殊处理制成，其机械性强度特别强，上盖亦使用相同材质，以热熔接着。4.电解液    电解液比重以20℃的值为标准，电动车用的蓄电池完全充电时之电解液标准比重为1.280。5.液口栓    液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及补充纯水，测定比重。6.蓄电池温度与容量当蓄电池温度降低，则其容量亦会因以下理由而显著减少。(A)电解液不易扩散，两极活性物质的化学反应速率变慢。(B)电解液之阻抗增加，电瓶电压下降,蓄电池的5HR容量会随蓄电池温度下降而减少。因

7、此:(1)冬季比夏季的使用时间短。(2)特别是使用于冷冻库的蓄电池由于放电量大，而使一天的实际使用时间显著减短。若欲延长使用时间，则在冬季或是进入冷冻库前，应先提高其温度。三、免维护铅酸蓄电池的使用与维护4近年来，随着电力系统两网改造的深入，使用开关电源技术制造的高频开关电源和免维护铅酸蓄电池有了较广泛的应用。但由于运行经验不足，对直流电源尤其是蓄电池的维护不到位，使得直流电源的可靠性得不到有效保证。1　存在问题2001年某变电所发生火灾，高压室严重烧毁。事后调查发现，当交流失压后，二次系统失去电源，保护装置无法

8、动作，后经检查直流电源系统，发现有8只蓄电池的端电压几乎为零，这8只蓄电池内阻很大，直流无法输出，使事故扩大。直流电源装置中的关键设备是蓄电池组，事故暴露出运行人员在直流电源，尤其是蓄电池维护方面知识的欠缺，错误地认为免维护蓄电池就不必维护，因而没有定期对蓄电池进行均衡充电，使电池一直工作在浮充状态，单体电池的电压和容量出现的不平衡现象没有得到及时处理，致使电池损坏，直流