铅酸蓄电池基础知识.ppt

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）
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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）
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（3）电解液
电解液是蓄电池的重要组成部份，它的作用是 传导电流和参加电化学反应；
电解液是由浓硫酸和净化水（去离子水）配制 而成的，电解液的纯度和密度对电池容量和寿 命有重要影响；
比重一般在1.24～1.30g/ cm3之间。 例如：汽车用铅酸蓄电池采用电解液密度为 1.280±0.005g/cm³(25℃)稀硫酸。
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 行的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命。
汉语拼音字母含义汉语拼音字母含义表示电池用途的字母qq启动用表示电池特征的字母aa干荷电式gg固定用ff防酸式dd电池车fm阀控式nn内燃机车ww无需维护tt铁路客车jj胶体电液mm摩托车用dd带液式ks矿灯酸性jj激活式jc舰船用qq气密式bb航标灯hh湿荷式tk坦克bb半密闭式ss闪光灯yy液密式例
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二、铅酸蓄电池的工作原理
电池表达式：
() Pb H2SO4 PbO2 ()
电池的化学反应：

40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
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11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

THANK YOU
连接电池与外部电路，提供电 流输入和输出的接口。
02
铅酸蓄电池的工作原理
铅酸蓄电池的放电过程
01
02
03
化学反应
在放电过程中，铅酸蓄电 池内部的化学反应使得铅 和铅氧化物与硫酸反应生 成硫酸铅和水。
电极反应
铅负极释放电子，铅氧化 物正极接收电子，电子通 过外部电路流动，产生电 流。
电位变化
随着放电的进行，硫酸浓 度逐渐降低，电极电位也 相应变化。
铅酸蓄电池的历史和发展
早期发展
铅酸蓄电池最早由法国科学家普 兰特于1859年发明，随着工业革 命的推进，铅酸蓄电池逐渐得到
应用和改进。
技术进步
随着科技的发展，铅酸蓄电池在材 料、工艺和设计方面不断取得进步 ，提高了能量密度、循环寿命和安 全性能。
环保要求
近年来，随着环保意识的增强，铅 酸蓄电池行业正朝着更环保、更高 效的方向发展，推动绿色能源的应 用。
铅酸蓄电池原理讲解教学课件
• 铅酸蓄电池概述 • 铅酸蓄电池的工作原理 • 铅酸蓄电池的性能特性 • 铅酸蓄电池的使用和维护
01
铅酸蓄电池概述
铅酸蓄电池的定义和应用
定义
铅酸蓄电池是一种电化学储能装 置，通过铅和铅氧化物与稀硫酸 的化学反应来储存和释放电能。
应用
铅酸蓄电池广泛应用于汽车、摩 托车、电动车、UPS电源、太阳 能系统等领域，作为可靠的电能 储存设备。
检查电池内部是否硫化、极板是否变形，如有请更换电池。
铅酸蓄电池的常见故障和排除方法
电池容量下降
对电池进行充放电激活，尝 试恢复电池容量。
如激活效果不佳，可能需要 更换电池。
通过以上的讲解，希望能让 大家对铅酸蓄电池的使用和 维护有更深入的了解。在实 际操作中，务必注意安全， 遵循操作规程，确保人身和 财产安全。

用放电计模拟启动状态。
2、蓄电池的放电特性
• 蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程 中，蓄电池的端电压和电解液相对密度 随时间而变化的规律。
• 将完全充足电的蓄电池以20h放电率的 电流进行放电，在放电过程中不断地调 节外接的电位器，使放电电流保持稳定 不变，每隔一定的时间，测量端电压和 电解液密度，得到如下图的放电特性曲 线。
警示标示
5.严禁儿童接近 6.注意有爆炸性气体 7.蓄电池禁止放入垃圾箱 8.旧蓄电池应该进行适当的处 理，并且可以回收再利用
第三节、蓄电池的工作原理及特性
• 双极硫酸盐化理论 • 蓄电池中参与化学反响的物质，正极板上是pbO2 • 负极板上是pb • 电解液是硫酸水溶液 • 蓄电池放电时，正极板上的pbo2和负极板上的pb都变成pbso4
第一节、汽车蓄电池概述
• 蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。 • 应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。 • 蓄电池最主要的作用是：发动机工作时向起动机和点火装置供电。 • 汽油机起动电流为200－600A • 有的柴油机起动电流达1000A。
蓄电池并联电路
不同类型的铅酸蓄电池
免维护蓄电池
极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副作用：自放电少、使 用中不需加水；
采用袋式PE隔板，可防止活性物质脱落、极板短路：使用寿命长； 采用新型平安通气装置：回收水汽 外壳由聚丙烯塑料制成：重量轻、体积小。
免维护蓄电池的产品特点
• 水份散失少 • 自放电小 • 连接件腐蚀小 • 起动性能好 • 使用寿命长
一般工业用硫酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不 能参加到蓄电池中去，否那么容易自行放电，并且容易损坏极板。 因此，蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。

电解液是铅酸蓄电池中的导电 介质，通常由硫酸和水按一定 比例混合制成。
它负责传递电荷并在正负极板 之间形成电位差，从而产生电流。
电解液的浓度和纯度对铅酸蓄 电池的性能和寿命有重要影响。
电池外壳
电池外壳是铅酸蓄电池的外部结 构，通常由硬质塑料或金属制成。
它负责容纳正负极板、电解液和 其他组件，并防止外部环境对电
标称电压
指电池在额定工作条件 下所应输出的电压值， 通常以伏特（V）为单
位表示。
开路电压
指电池在无负载状态下 所测得的电压值。
工作电压
指电池在实际工作过程 中所输出的电压值。
终止电压
指电池在放电过程中， 应当停止放电的最低电
压值。
电池内阻
欧姆内阻
指电池内部由电极材料、 电解液、隔膜等电阻所组 成的等效电阻，以欧姆（ Ω）为单位表示。
铅酸蓄电池的结构与原 理课件
目录
Contents
• 铅酸蓄电池的结构
01 铅酸蓄电池概述
定义与分类
定义
铅酸蓄电池是一种以铅及其氧化 物为电极，以硫酸溶液为电解液 的化学电源。
分类
根据用途可分为启动型、动力型 和储能型铅酸蓄电池；根据电解 液循环与否，可分为开口式和密 封式铅酸蓄电池。
历史与发展
资源丰富
铅酸蓄电池中的铅和硫酸等材 料资源丰富，易于获取。
缺点
能量密度低
相对于其他类型的电池，铅酸蓄电池的能量 密度较低，体积和重量较大。
使用寿命有限
铅酸蓄电池的寿命相对较短，一般只有几年 时间，需要定期更换。
充电速度慢
铅酸蓄电池充电速度较慢，需要较长时间才 能充满电。
环境污染
如果处理不当，铅酸蓄电池可能对环境造成 污染，例如铅和硫酸的泄漏等。

4.3 PbO2 正极
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4.3.1 PbO2的结晶变体及其特性 晶体：一种是α-PbO2，一种是β-PbO2
α-PbO2为Z形排列，β-PbO2为线性排列
还有无定形的二氧化铅
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α-PbO2与β-PbO2性能比较
α-PbO2——斜方晶系（铌铁矿型） β-PbO2 ——正方晶系（金红石型） 性能比较： 1.导电性：β-PbO2大于α-PbO2 2.稳定性： β-PbO2大于α-PbO2 3. 结晶颗粒： β-PbO2结晶细， α-PbO2结晶粗
海绵状铅，活性物质的收缩：海绵状Pb热力学不稳定； 充电时，再结晶表面收缩
1. 膨胀剂： 无机膨胀剂：硫酸钡、硫酸锶、炭黑。 放电：作为结晶中心 充电：高度分散，将Pb与Pb分开 有机膨胀剂：腐殖酸、木质素、木素磺酸盐等。 降低表面张力，防止铅负极比表面积收缩，推迟钝化。
7. α -PbO2量增加，有利于提高正极循环寿命
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二氧化铅颗粒的凝胶-晶体理论
正极活性物质的最小单元为 PbO2颗粒 组成： α-PbO2+β-PbO2 +周围水化带
晶体区：α-PbO2、β-PbO2 水化带：PbO(OH)2
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二氧化铅聚合物链和水化的聚合物链
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晶体区好似一个小岛，在岛上整个体积内电子可以自由 移动。
(4) 溶胶Pb(OH)4部分脱水形成凝胶颗粒和晶体
nPb(OH) 4
[PbO(OH)2]n+nH2O
(5) [PbO(OH)2]n进一步脱水，形成PbO2
[PbO(OH)2]n
kPbO2 + (n-k) [PbO(OH)2]n+kH2O
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4.3.3 正极自放电 （self-discharge)

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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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Hale Waihona Puke 27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
铅酸蓄电池知识培训资料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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铅酸蓄电池的结构与 原理
（2）铅酸蓄电池的结构
内部结构：开式、密封式。又可分为：湿式、干式或胶体式
正极板：以铅锑合金为骨架，网栅上涂二氧化铅
负极板：海棉状铅板。在同一个电池内同极性的极板片数超过两片的， 用金属条连接起来称为“极板组”或“极板群”。至于极板组内的极板 片数的多少，随其容量（蓄电能力）的大小而异
正极：2H2O O2 ↑ +4 H+ + 4 e¯ 负极：4 H+ +4 e¯ 2 H2 ↑ 电池：2H2O 2 H2 ↑ + O2 ↑ 在充电过程的最后，水（H2O）分解为氢气和氧气。 这些气体从蓄电池中逸出，使得电解液失水。
氢-氧混合则成为一种爆炸物（爆炸气体）！
电池容量和放电率
蓄电池的实际容量与放电制度（放电率，温度，终止电压）和电池 结构有关。放电率低，电压下降缓慢，放出的实际容量高。温度高， 放电容量大。
电解液：铅蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯度浓硫酸而成。它的密 度高低视电池类型和所用极板而定，一般在15℃条件下，密度为1.2－ 1.3g／cm3，浓度: 27～ 37%。蓄电池用的电解液（稀硫酸）必须保 持纯净，不能含有重金属等有害于铅酸蓄电池的杂质。
铅蓄电池
铅酸蓄电池的化学反应
PbSO4 + 2He2O= P=bP+bS+OP-4b2 O2 2H2SO4
(体积度)大）
① 已充电的蓄电池 正极 负极
： PbO2 ： Pb
电解液 ： H2SO4 + H2O (浓度高)
② 已放电的蓄电池 正极
： PbSO4
负极
： PbSO4
电解液 ： H2O + H2SO4 (浓度低)

机理五：有些碳能以某种形式作为含氢粒子的宿主， 碳可嵌入其他分子和离子，影响有害氢气的形成。 某些碳可通过电化学反应存储氢气，在电池中这 是有益的。这种情况通常发生在石墨掺入的时候。
机理六：负极板上的氧气与碳形成有机分子的某些 反应，在热力学上是可行的，这些反应可能作为 硫酸盐形成的一种替代反应。 机理七：碳可能有电容的功能，有助于高倍率下接 收或放出电荷。在以二氧化铅为正极板的非对称 电容器中，碳被成功地用作负极板。铅酸电池中 负极活性物质的碳的电容，可能会有作用。
阀控式铅酸蓄电池的基本结构
•
铅酸蓄电池的特点
• 优点： 电池的工作电压高；
•
高倍率放电性能良好；
•
工作温度范围宽（-40℃---+60℃）；
•
能重复使用，没有记忆效应；
•
可制成小至1Ah大至几千Ah的各种尺寸电池；
•
价格低廉，原料易得；
•
使用安全，可靠。
• 不足：重量比能量低（与电池极板集流体和活性物质中铅 的使用量大，以及电极活性物质利用率低都有着直接的关
铅酸蓄电池的改进 —液流电池
• 液流电池的定义
• 液流电池的活性物质以液态形式存在，既是电极活性材料又是电解质溶液。 它可溶解于分装在两大储液罐的溶液中，各由一个泵使溶液流经液流电池， 在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。
研究液流电池的意义
• 作为一种较大型蓄电设施，液流电池的储能规 模介于电网和各种便携式电池之间，正好可填 补大型电网和小型电池间的空白。 因而在很 多领域可发挥其独特的作用。 如液流电池可 实现区域供电，在一个独立的地域空间自行配 备稳定供电设施并离网运行；液流电池也可用 于电网调峰。
• 到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、 循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要 缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水， 维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境， 限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各 国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色 能源。

PbO2 + 2H2SO4 + Pb
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 S移O动42，- ，S负O极42不-向断正产极生移S动O，42-形，成在电电流场。的作用下，H+向负极
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H2
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板栅的制造
传统的浇铸方式是将熔融的铅液注入板栅模具中铸造而成。一般
是一次铸成2片板栅，因凝固时间长，生产效率低下。另外，1mm
以下的薄型板栅铸造成形有一定的难度。但这种模具也有体积小 、便于倒班、成本低、设计灵活等优势。
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1910年开始，铅酸蓄电池生产得到充分发展。
PbSO4 + 2H2O + PbSO4
放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
(2)充电过程 ：
即将电能变成化学能。
解离充成离电H成时+P与，bO2负+H与极-S。板O在上42负-的。极P电b上S解，O液4充进中电人的时溶H负液2O极，解 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 。
PbSO4 Pb4+ +4OH-

二、活性物质脱落故障特征蓄电池输出容量下降，充电时电解液混浊，有棕色物质自底部上升。

2.故障原因充电电流过大；过充时间过长低温大电流放电；造成极板拱曲汽车行驶时颠簸、振动
三、自行放电蓄电池在无负载的状态下，电量自动消失的现象称为自放电。

蓄电池的自放电是不可避免的故障特征如果充足电的蓄电池在30天之内每昼夜容量降低超过2%，称为故障性自放电。

故障原因电解液含杂质过多；电解液密度偏高；电池表面不清洁；栅架中含锑。

四、极板短路故障特征充电电压很低或为零，密度上升很慢或不上升，气泡很少或无气泡。

故障原因活性物质大量脱落，沉积后将正负极板连通。

必须拆开检查。