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蓄电池的工作原理

1.蓄电池是一种将化学能与电能互相转换的装置。

2.在充电时,电能转换为化学能,正极上的硫酸铅失去两个电子后转变成二氧化铅,失去的电子通过外线路上的负载转移到负极上,负极上的硫酸铅得到两个电子后转变成海绵状铅(Pb)。

3.在放电时,化学能转换为电能,整个过程正好相反。

4.上述过程用化学反应方程式表示即为:

蓄电池的密封原理

对常规铅酸蓄电池,在蓄电池充电后期,充入的电流主要消耗在电解液中水的分解,导致在蓄电池的正极产生氧气,在负极产生氢气。这些气体从蓄电池中不断逸出,会导致电解液逐渐失水,从而导致蓄电池性能下降,甚至电池干涸。因此常规蓄电池需要定期补加水。

阀控密封铅酸蓄电池采用密封技术(或氧气再化合技术),即在设计上抑制氢气的析出,同时,使蓄电池充电后期产生的氧气在内部几乎完全再化合,无剩余气体排放。电池几乎不失水,因此该电池在整个使用过程中不需补加水。

密封铅酸蓄电池充电后期以前的过程和常规铅酸蓄电池基本一样。但在蓄电池充电末期或过充电过程中,蓄电池充入的电量基本用于氧气的再化合过程,此时在电池内发生的氧气再化合反应如下:

(1) 正极上的反应(氧气的产生)

2H2O → O2 + 4H+ + 4e- ①

在正极产生的氧气,穿过超细玻璃纤维(AGM)隔膜到达负极表面并在负极发生一系列反应。

(2) 负极上的反应

2Pb + O2 → 2PbO ②

2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O ③

2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4 ④

负极上总的反应为

O2 + 4H+ + 4e- →2H2O ⑤

通过以上反应,在正极上产生的氧气穿过超细玻璃纤维隔膜(AGM)传输到负极,完全被负极所吸收;正极上所消耗的水(电解液),在负极上的反应③中又重新生成,穿过隔膜又回到正极(如图3-1所示),完成了H2O→O2→H20循环。负极活性物质经过一系列的反应,也完成了Pb→PbO→PbSO4→Pb的循环。使电池内多余的气体产生和净的物质(H2O、O2、Pb、PbO、PbSO4)生成。因此,电池不需要补加水,可以密封免维护。由于在不正常使用等特殊情况下,电池内反应平衡可能被打破,可能产生少量多余的气体,电池装有安全阀,当电池内气压超过

一定数值时,安全阀开启,以便将多余气体排出;当电池内气压低于一定气压时,安全阀自动关闭,以隔绝电池外部气体进入,故该类电池又称阀控式密封铅酸蓄电池。

容量

1.在一定的放电条件下(放电率、温度、终止电压)电池放出的电量就是电池的容量,容量的单位是安培小时(Ah)。符号表示为"C".

2.额定容量是设计和生产电池时,规定或保证在指定的放电条件下,电池应该放出的最低限度的电量。GFM系列电池规定在10小时内放出的容量为额定容量,符号表示为"C10".FM系列电池规定在20小时内放出的容量为额定容量,符号表示为"C20".

3.实际容量是电池在实际使用的条件下放出的容量,当放电率不同时电池给出的实际容量也不同。

放电率

放电率即放电速率,表示电池放电时的电流强度的大小,一般以"小时率"或"倍率"表示。小时率是指以放电时间来表示电池的放电速率。如"10小时率"和"0.1C10"都表示以额定容量的1/10的电流来放电,并可持续10小时。

内阻

电池的内阻是指电流通过电池时所受到的阻力。正常蓄电池内阻值的单位是以毫欧姆(mΩ)表示。充放电时,内阻都将消耗电池的能量,所以内阻越小越好。

自放电

由于电池活性物质在电解液中的不稳定性,电池在储存过程中发生的容量自然下降的现象叫自放电。自放电率一般以规定时间内容量下降的百分率表示。

浮充寿命

蓄电池作为一种备用电源,采用全浮充制运行时,在电池容量下降到某规定值之前,电池能正常工作的时间称为浮充寿命,一般以"年"表示。

循环寿命

蓄电池经一次充电和放电,称为一次循环。在一定的充放电制度下,电池容量降至某一规定值之前,电池能正常循环的次数,称为蓄电池的循环寿命,一般以"次"表示。

充放电制度

在实际使用时,对蓄电池的工作环境温度、充电电流、充电时间、放电电流、

放电时间、放电终止电压等参数具体规定就是充放电制度。

蓄电池充电时的温度补偿

热是阀控式密封蓄电池的杀手。热对密封阀控式蓄电池的伤害有以下特点:

当环境温度超过25℃时,如不调整充电电压,将影响阀控式密封蓄电池的寿命,每升高10℃,阀控式密封蓄电池寿命将缩短50%.

为了部分抵消温度变化产生的影响,充电电压必须使用温度系数进行校正。当环境温度升高时,充电电压必须降低。当环境温度降低时,充电电压必须升高。请注意,温度测量须在阀控式密封蓄电池表面进行,以环境温度为基准,温度系数如下:

2V 电池 - 0.003V /℃x 阀控式蓄电池个数

6V 电池 - 0.009V /℃ x 阀控式蓄电池个数

12V 电池 - 0.018V /℃ x 阀控式蓄电池个数

不同环境温度下充电电压换算公式如下:

Vt=(T-25)×kt (式中Vt:t ℃时与25℃时充电电压差值;T:环境温度;kt:温度系数)

过充过放对电池性能有何影响

经常过充过放影响电池使用寿命。防止过充,应采用恒压限流充电制,严格控制充电电压、电流和充电时间;防止过放,应控制放电终止电压,最好有防止过充过放的保护线路来控制。

蓄电池组并联连接方法

应该采用先串联后并联方法。

蓄电池正负极判断

通常蓄电池正极有"+"标记和红色色标;负极有"—"标记和黑色色标。(也可用电压表来判断)。