铅酸蓄电池的基本构造和工作原理以及铅酸蓄电池的分类
正负极板
铅酸蓄电池的极板,依构造和活性物质化成方法,可分为四类:涂膏式极板、管式极板,化成式极板,半化成式极板。
涂膏式极板(涂浆式极板)由板栅和活性物质构成的。
板栅的作用为支撑活性物质和传导电流、使电流分布均匀。
板栅的材料一般采用铅锑合金,免维护电池采用铅钙合金。
正极活性物质主要成分为二氧化铅,负极活性物质主要成分为绒状铅。
隔板
电池用隔板是有微孔橡胶、颜料玻璃纤维等材料制成的,它的主要作用是:
防止正负极板短路。
使电解液中正负离子顺利通过。
阻缓正负极板活性物质的脱落,防止正负极板因震动而损伤。
因此要求隔板要有孔率高,孔径小,耐酸,不分泌有害杂质,有一定强度,在电解液中电阻小,具有化学稳定性的特点。
电解液
电解液是蓄电池的重要组成部分,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(往离子水)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。
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。
电池壳、盖
电池壳、盖是装正、负极板和电解液的容器,一般由塑料和橡胶材料制成。
排气栓
一般由塑料材料制成,对电池起密封作用,阻止空气进进,防止极板氧化。同时可以将充电时电池内产生的气体排出电池,避免电池产生危险。
使用前:必须将排气栓上的盲孔用铁丝刺穿,以保证气体溢出通畅。
其它
蓄电池除上述部件外,还有链条、极柱、鞍子、液面指示器等零部件。
铅酸蓄电池工作原理是什么 铅酸蓄电池原理介绍
1、铅酸蓄电池电动势的产生:
(1)、铅酸蓄电池充电后,正极板是二氧化铅(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水天生可离解的不稳定物质—氢氧化铅(Pb(OH)4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb)留在正极板上,故正极板上缺少电子。
(2)、铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子(Pb 2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多的两个电子(2e)。
(3)、可见,在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,福极板上多余电子,如右图所示,两极板见就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。
2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应
(1)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进正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。
(2)负极板上每个铅原子放出两个电子后,天生的铅离子(Pb 2)与电解液中的硫酸根离子(SO4?2)反应,在极板上天生难溶的硫酸铅(PbSO4)。
(3)正极板的铅离子(Pb 4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb 2)与电解液中的硫酸根离子(SO4?2)反应,在极板上天生难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O?2)与电解液中的氢离子(H )反应,天生稳定物质水。
(4)电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。
(5)放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。
(6)化学反应式为:
正极物质 电解液 负极物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb
硫酸铅 水 硫酸铅 氧化铅 硫酸 铅
3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应
(1)充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后天生的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。
(2)在正极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb 2)和硫酸根负离子(SO4-2)由于外电源不断从正极吸取电子,则正极板四周游离的二价铅离子(Pb 2)不断放出两个电子来补充,变成四价铅离子(Pb 4),并与水继续反应,终极在正极极板上天生二氧化铅(PbO2)。
(3)在负极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb 2)和硫酸根负离子(SO4 ̄2),由于负极不断从外电源获得电子,则负极板四周游离的二价铅离子(Pb 2)被中和为铅(Pb),并以绒状铅附在负极板上。
(4)电解液中,正极不断产生游离的氢离子(H )和硫酸根离子(SO4 ̄2),负极不断产生硫酸根离子(SO4 ̄2),在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,形成电流。
(5)充电后期,在外电流的作用下,溶液中还会发生水的电解反应。
(6)化学反应式为:
正极活性物质 电解液 负极活性物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物
PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4
二氧化铅 稀硫酸 铅 硫酸铅 水 硫酸铅
4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化
(1)从上面可以看出,铅蓄电池放电时,电解液中的硫酸不断减少,水逐渐增多,溶液比重下降。
(2)从上面可以看出,铅酸蓄电池充电时,电解液中的硫酸不断增多,水逐渐减少,溶液比重上升。
(3)实际工作中,可以根据电解液比重的变化来判定铅酸蓄电池的充电程度。
铅酸蓄电池的分类
1、按蓄电池极板结构分类:有形成式、涂膏式和管式蓄电池。
2、按蓄电池盖和结构分类:有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池。
3、按蓄电池维护方式分类:有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。
4、按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有:
起动式蓄电池(Q):主要用于汽车、拖拉机、柴油机、船舶等起动和照明。
固定型防酸式蓄电池(GF):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(D):主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源。
铁路客车用蓄电池(T):主要用于铁路客车照明和车上电器设备。
内燃机车用蓄电池(N):主要用于内燃机车启动和照明用。
摩托车蓄电池(M):主要用于各种规格摩托车启动和照明。
航空用蓄电池(HK):主要用于飞机启动、照明、通讯。
潜艇用蓄电池(JC):用于潜艇水下航行的动力、照明、电器设备。
坦克用蓄电池(TK)用于坦克的启动、用电设备、照明。
矿灯用蓄电池(K):供井下矿工安全帽上的矿灯照明。
航标用蓄电池(B):航道夜间航标照明。
其他用途电池:大小容量不一,放电率多样,如摄像机、闪光灯、风力发电电能储存等。
责任编辑:Davia
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