铅酸蓄电池基础知识讲义

第一章铅酸蓄电池的定义、构造及反响原理一、蓄电池基念知识：1、根本定义●电能可由多种形式的能量变化得来，其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池，电池有原电池和蓄电池之分。

●放电后不能用充电的方式使部活性物质再生的叫原电池，也称一次性电池。

●放电后可以用充电的方式使部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能的电池，叫蓄电池，也称二次电池。

2、常用技术术语●充电：蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。

●放电：蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。

●浮充放电：蓄电池和其他直流电源并联，对外电路输出电能叫做浮充放电。

有不连续供电要求的设备，起备用电源作用的蓄电池都处于该种放电状态。

●电动势：外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫电池的电动式。

●端电压：电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压●安时容量：电池的容量单位为安时，即：电池容量Q〔安时〕=I放×t放I放为放电电流〔安〕t放为放电时间〔小时〕●电量效率〔安时效率〕：输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫作安时效率。

电量效率〔%〕=〔Q放÷Q充〕×100%=〔I放×t放〕÷〔I充×I充〕×100%Q放和Q充分别是放电和充电容量〔安时●自由放电：由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗。

容量损失搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率自由放电率〔%〕= 〔Q1－Q2〕÷Q1×100%Q1为搁置前放电容量〔安时〕Q2为搁置后放电容量〔安时〕●使用寿命：蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进展的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命。

二、铅酸蓄电池1、定义铅酸蓄电池是是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。

铅酸蓄电池的基础知识1一、铅酸蓄电池的原理：铅酸蓄电池的原理是通过将化学能和直流电能相互转化，在放电后经充电后能复原，从而达到重复使用效果。

铅酸蓄电池充放电时的反应：1、阳极反应：pbO2+H2SO4+3H++2e≒pbSO4+2H2O2、阴极反应：pb+H2SO4-≒pbSO4+H+2e3、总反应：pb+2H2SO4+pbO2≒2pbSO4+2H2O二、蓄电池的种类1、按用途分类：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存2、按铅酸蓄电池极板结构分类：有形成式、涂膏式和管式3、按铅酸蓄电池盖的结构分类：有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式4、按铅酸蓄电池维护方式分类：有普通式、少维护式和免维护式三、蓄电池的命名1、国家标准蓄电池命名：以型号6-QA(W)-54a的蓄电池为例，说明如下：⏹6表示由6个单格电池组成，每个单格电池电压为2V，即额定电压为12V⏹Q表示蓄电池的用途，Q为汽车启动用蓄电池、M为摩托车用蓄电池、JC为船舶用蓄电池、HK为航空用蓄电池、D表示电动车用蓄电池、F 表示阀控型蓄电池。

⏹A和W表示蓄电池的类型，A表示干荷型蓄电池，W表示免维护型蓄电池，若不标表示普通型蓄电池⏹54表示蓄电池的额定容量为54Ah（充足电的蓄电池，在常温以20h率放电电流放电20h蓄电池对外输出的电量）⏹角标a表示对原产品的第一次改进，名称后加角标b表示第二次改进，依次类推。

注：①型号后加D表示低温启动性能好，如6-QA-110D ②型号后加HD表示高抗振型③型号后加DF表示低温反装，如6-QA-165DF2、日本JIS标准蓄电池命名：在1979年时，日本标准蓄电池型号用日本Nippon的N为代表，后面的数字是电池槽的大小，用接近蓄电池额定容量来表示：如NS40ZL ：⏹N表示日本JIS标准；⏹S表示小型化，即实际容量比40 Ah小，为36Ah⏹Z表示同一尺寸下具有较好启动放电性能，S表示极桩端子比同容量蓄电池要粗，如NS60SL；。

第一章铅酸蓄电池的常识1. 电池的构成任何一种电池均有四个主要的部件组成：两个不同材料的电极、电解液、隔膜和外壳。

对于铅酸蓄电池来说，正极活性物质是二氧化铅（PbO2，暗红色），负极活性物质是铅（Pb，灰色），正负极集流体都是板栅，电解质是硫酸（H2SO4）。

动力电池：隔膜是聚氯乙烯（PVC），外壳是聚丙烯（PP）。

起动电池：隔膜是聚丙烯(PP)或聚乙烯（PE），外壳是聚丙烯（PP）。

阀控式密封电池：隔膜是玻璃纤维（AGM），外壳是ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）。

2. 铅酸蓄电池的工作原理PbO2 + Pb ＋2H2SO4 ＝2PbSO4 + 2H2O随着放电的进行，硫酸不断减少，与此同时电池中又有水生成，这样就使电池中的电解液浓度不断降低；反之，在充电时，硫酸将不断生成，因此电解液浓度将不断增加。

3. 铅酸蓄电池的电性能电池的开路电压：电池在断路时（即没有电流通过两极时），电池两极的电极电位之差，称为电池的开路电压。

电池的开路电压只取决于所组成电池的电极材料与电解液的活度和放电的温度，与电池的几何形状和尺寸大小无关。

在电解液密度一定的范围内，铅酸电池的开路电压与电解液的密度有下列关系：开路电压=d＋0.85，d是在电池电解液的温度下电解液的密度（g/cm3）。

根据铅酸电池中进行的反应可知，放电时随着PbO2和Pb的消耗，H2SO4也消耗，即随着放电的进行，H2SO4减少，水增加，则酸的密度降低。

因此可以根据电池的开路电压估计电池的荷电状态，也可以根据电池的开路电压估计电解液的密度。

电池的内阻：是指电流通过电池内部受到的阻力，又叫全内阻。

它包括欧姆内阻和极化内阻。

电池的欧姆内阻包括电极本身的电阻、电解质溶液的电阻、离子通过隔膜微孔时受到的阻力和正负极与隔离层的接触电阻等。

欧姆内阻还与电池的几何尺寸、装配的紧密程度和电池的结构等因素有关，一般电池装配越紧密、电极间距离越小，欧姆内阻就越小；对于同一类的相同结构的电池，几何尺寸大的其欧姆内阻比几何尺寸小的电池要小。

一．铅酸蓄电池的基本知识1.1什么是铅酸蓄电池？以铅和酸作为化学反应物质制成的蓄电池叫做铅酸蓄电池。

它是一种直流电源，充电时将电能转变成化学能，放电时将储存的化学能转变成电能的一种装置。

1.2铅酸蓄电池的优缺点铅酸蓄电池在常用体系的蓄电池中电压最高为2.0V。

其二是它的廉价性，其三是高倍率放电性能良好，高低温性能良好可在-40—60°C的条件下工作。

易于浮充使用没有“记忆”效应等。

当然铅蓄电池也具有某些难以克服的缺点，首先是它的寿命比较短，在放电状态下长期保存会导致电极的不可逆硫酸盐化。

在某些结构的电池中由于氢的析出有爆炸的危险等。

1.3 铅酸蓄电池的分类铅酸电池具有广泛的用途按照极板的结构可分为涂膏式、管式和形成式。

按荷电状态可分为干荷电态和湿荷电态几种。

（我们公司代理的GS电池为湿荷电态，VHB为干荷电态）按电池盖和排气栓结构可分为排气式、防酸隔爆式、防酸消氢式和阀控密封式。

1.4铅酸蓄电池的一般结构构成蓄电池的主要部件是负极板、正极板、隔板、电解液、电池槽此外还有一些零件如端子、连接条、排气栓等。

1.5牵引用铅酸蓄电池的结构设计●负极板构造牵引用蓄电池的负极板比正极板多一块，一般采用格栅型设计并涂上海绵状的Pb膏即涂膏式，这样能满足电池的大负荷工作。

其板栅像铁丝网原则上与汽车蓄电池相同，但常使用厚极板，高度较高。

所以活性物质的利用率较低一般在35%左右。

●正极板构造正极板有两种类型，即管式和涂膏式。

（我司代理的GS和VHB牵引蓄电池其正极板均采用管式结构）管式正极板的结构是用一导电骨架与一模仿极平的顶部集流条和许多圆柱骨芯焊在一起构成的。

骨芯数目由极板尺寸决定，骨芯外边套有惰性玻璃纤维管套，其内部填充pbo2（pbo2在填充之前已经和H2SO4充分反应过）●管式正极板的优越性1.）在使用寿命期间活性物质保持在管中，不发生脱落。

2.）极板孔率提高，有利于活性物质利用率的提高。

3.）铅合金的骨架由于被活性物质包围，其腐蚀速率降低。

铅酸蓄电池基础知识一、蓄电池工作原理和特点电动车电池、汽车起动用铅酸蓄电池是一种电能与化学能互相转换的可逆装置，也就是说：充电是将电能储存起来，而放电是将化学能变为电能释放出去。

铅酸蓄电池由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电解液和电解槽所组成，充电后正极的活性物质为二氧化铅，负极板活性物质为海绵状铅，放电后连极板的活性物质都转变为硫酸铅，充电后又恢复为原来物质。

化学反应方程式如下：放电PbO2+2H2SO4+Pb＜＝＝＝＝＝＞PbSO4+2H2O+PbS04正极电解液负极充电正极水负极从化学反应的方程式中可以看出，在放电过程中消耗了硫酸，生成了水，因此电解液的浓度越来越小，而充电过程则相反。

电动自行车采用了负极性物质过量的设计。

当蓄电池充电的时候，正极充足100%后，负极尚未充到底90%，这样蓄电池内只有正极产的氧，不存在负极产生的难以复合的氢气。

为了解决水的消耗问题，和必须为氧的复合创造条件。

采用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔膜板膜，解决了氧的传输问题，使氧复合反应得以进行，完成了氧的再化合，蓄电池实现了密封和免维护。

氧的再化合过程如下：（正极）PbSO4--------PbO---------02（负极）PbSO4---------Pb----------02二、电池的失效模式电动车电池的使用属于循环状态，电池的失效主要表现为：失水、硫酸盐化（硫化）、正极板软化、板栅腐蚀、热失控、短路、断路等，其中短路、断路基本是电池在制造过程中引起，我们常说的电池修复主要是针对失水、硫化、极板轻微软化、部分热失控电池。

（一）电池的正极板软化电池的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物质的有效成分就是氧化铅。

放.电的时候氧化铅转换为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转换为氧化铅。

氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的，其中α氧化铅主要起支撑作用；β氧化铅主要起荷电作用。

为了减少α氧化铅参与放电，一般控制放电深度为40%为好。

铅酸蓄电池培训讲义一、铅酸蓄电池基本原理1．蓄电池也称为二次电池，是相对于原电池（一次电池）而言。

原电池是将化学能转化为电能的装置，当其内部参与化学反应的物质耗损到一定程度，其寿命便告终止，无法再将原来的化学能予以恢复。

蓄电池是其将储存化学能转变为电能后（放电：化学能转变成电能），当采用充电装置对其输入直流电能时，又可将耗损的化学能予以恢复（充电：电能转变成化学能）。

可以完成多次充放电循环。

2．铅酸蓄电池是以铅及其合金、硫酸为主要原料的蓄电池，其正极活性物质为深褐色或棕褐色二氧化铅，负极活性物质为灰色绒状铅，电解质为稀硫酸。

阀控式密封铅酸蓄电池基本结构为：电池槽盖、正负极板、汇流排、玻璃纤维隔板、稀硫酸电解液、铅零件、端极柱、安全阀等。

3．铅酸蓄电池的型号命名与识别，见表1。

表14．铅酸蓄电池充放电机理：放电：加负载将蓄电池正负极连通后，由于正极电势高，电子从负极流向正极，通过负载产生电流。

同时电池负极发生氧化反应，绒状铅被氧化，释放出电子，其电化学反应式为：Pb+HSO4--2e=PbSO4+H+；电池正极发生还原反应，接受从电池负极输送过来的电子，二氧化铅被还原，其电化学反应式为：PbO2+3H++HSO4-+2e=PbSO4+2H2O。

伴随着电化学反应的发生，正极（进行阴极过程）的二氧化铅活性物质和负极（进行阳极过程）的绒状铅活性物质均转化成硫酸铅，电解液中硫酸被消耗，视比重变低。

充电：给电池附加一电压值高于电池电动势的外部直流电源回路，电源正极与电池正极相连、电源负极与电池负极相连，电子从电源负极流向蓄电池负极，蓄电池负极发生还原反应，其电化学反应式为：PbSO4+H++2e=Pb+HSO4-；蓄电池正极发生氧化反应，其电化学反应式为：PbSO4+2H2O-2e= PbO2+3H++HSO4-。

伴随着电化学反应的发生，正极（进行阳极过程）和负极（进行阴极过程）的硫酸铅逐渐被溶解，分别生成二氧化铅和绒状铅，同时发生水的电解和硫酸的生成，电解液浓度增加。

1、什么叫蓄电池？蓄电池是一种化学电源，它能把电能转变为化学能储存起来，使用时又能把化学能转变为电能而放出来，并且这种转换过程是可逆的。

2、什么是电池？只能由化学能转变成电能的一种装置。

3、什么是蓄电池的充电？放电？由电能转变为化学能的过程叫蓄电池的充电。

由化学能转变为电能的过程叫蓄电池的放电。

4、蓄电池的电解液的种类有几种？一般蓄电池电解液有：酸、碱、盐三种溶液。

5、什么叫极板的比成？就是用通直流的方法，使正极板发生电化学氧化，生成二氧化铅（PbO2）；同时在负极板上发生电化学还原，生成海绵状铅（Pb）的过程。

6、什么是蓄电池的容量？容量就是容纳物质的量，所谓蓄电池的容量，就是容纳电量的多少。

7、影响蓄电池容量的主要因数有那些？ａ.活性物质量的多少ｂ.活性物质量的利用率ｃ.极板的厚度ｄ.极板的孔率ｅ.放电电流的大小ｆ.放电时电解液的密度及温度8、什么是极板的孔率？物质的孔率，就是该物质孔的体积与该物质总体积的比值。

如果要计算极板的孔率，就是极板活性物质之间的孔隙与总活性物质体积之比。

9、正负极板上的活性物质各是什么？正极板上是棕褐色的二氧化铅（PbO2）。

负极板上是深灰色的绒状铅（Pb），通常还可以称为海绵状铅。

10、什么叫电化当量？正负极板的电化当量各是什么？每消耗一安培小时（Ah）的电量，所能生成某物质的量，为该物质的电化当量。

正极板的电化当量是：4.463g负极板的电化当量是：3.866g11、正负极板上的活性物质是什么方式生成的？正极板上的活性物质（PbO2）是由里沿筋条开始生成；负极板上的活性物质（Pb）是由外往里生成绒状铅。

12、孔率对蓄电池性能有什么影响？假如极板的孔率大，电解液就容易扩散渗透到极板内部并充分与活性物质接触，这样活性物质利用率就高，放电时容量则大。

但孔率不能过大，否则将会影响活性物质参加的反应量，和极板由于孔率过大而发酥，影响容量与寿命。

13、影响极板孔率的主要因素有那些？如果铅粉越细，氧化度则越高，孔率越大；搅拌铅膏时加酸（H2SO4）量多，孔率亦大。