铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是蓄电池的一种，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。英语：Lead-acid battery 荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅;放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

　　铅酸蓄电池*电极反应式

　　铅酸蓄电池电极反应式为：当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低， 当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电

　　充电：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4(电解池)

　　放电：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(原电池)

　　阳极：PbSO4 + 2H2O- 2e - === PbO2 + 4H+ + SO42-

　　阴极：PbSO4 + 2e -=== Pb + SO42-

　　负极：Pb + SO42-- 2e - === PbSO4

　　正极：PbO2 + 4H + SO4- + 2e -=== PbSO4 + 2H2O

　　铅酸蓄电池*工作原理

　　工作原理：蓄电池的充电过程和放电过程是一种可逆的化学反应，充放电过程中蓄电池内的导电是靠正、负离子的反向运动来实现的。

　　1、放电过程 当极板浸入电解液时，在负极板，有少量铅溶入电解液生成Pb2+，从而在负极板上留下两个电子2e，使负极板带负电，此时负极板具有0.1V的负电位。 在正极板处，少量PbO2溶入电解液，与水反应生成Pb(OH)4再分离成四价铅离子和氢氧根离子。一部分Pb4+沉附在正极板上，使极板呈正电位，约为+2.0V。故当外路未接通时，蓄电池的静止电动势E0约为： E0=2.0 -(–0.1)=2.1V 若接通外电路，在电动势的作用下，使电路产生电流If，在正极板处Pb4+ 和负极板来的电子结合，生成二价铅离子Pb+ +，Pb+ +再与电解液中的SO42- 结合，生成PbSO4而沉附在正极板上，使得正极板电位降低，则正极板上的总反应式为：在负极板处Pb2+与SO42-结合，生成PbSO4而沉附在负极板上。如果外电路不中断，正、负极板上的PbO2和Pb将不断地转化为PbSO4。电解液中的H2SO4将不断的减小，而H2O增多，电解液相对密度下降。理论上讲，放电过程将进行到极板上的活性物质全部变为PbSO4为止。但由于电解液不能渗透到活性物质的内层中去，在使用中，所谓放电完了的蓄电池，也只有20%~30%的活性物质变成了PbSO4。故采用薄型板，增加多孔率，有促于提高活性物质的利用率。

　　2、充电过程 充电时，蓄电池接直流电源，因直流电源端电压高于蓄电池电动势，故电流从正极流入，负极流出。这时，正、负极板发生的反应与放电过程相反，如正极板处有少量PbSO4溶于电解液变成Pb2+和SO42-，Pb2+在电源力作用下失去两个电子变成Pb4+，它又和电解液中OH-结合，生成Pb(OH)4，Pb(OH)4又分解成PbO2和H2O，PbO2沉附在正极板上，而SO42-与电解液中的H+结合成H2SO4， 负极板上有少量PbSO4溶入电解液中，变成Pb2+和SO42-，Pb2+在电源作用下获得两个电子变成Pb，沉附在附报板上，SO42-则和电解液中H+结合变成H2SO4，。可见充电过程中消耗了水，生成了硫酸，故充电时电解液的相对密度是上升的，而放电时电解液相对密度是下降的。

　　铅酸蓄电池*分类

　　一、按蓄电池极板结构分类：有形成式、涂膏式和管式蓄电池。

　　二、 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。

　　三、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。

　　1)普通蓄电池;普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。

　　2)干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。

　　3)免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液.

　　四、根据铅酸蓄电池结构与用途区别：

　　⑴ 起动用铅酸蓄电池;

　　⑵ 动力用铅酸蓄电池;

　　⑶ 固定型阀控密封式铅酸蓄电池;

　　⑷ 其它类，包括小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。

　　五、按中国有关标准规定主要蓄电池系列产品有：

　　起动型蓄电池：主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明。

　　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。

　　摩托车蓄电池：主要用于各种规格摩托车起动和照明。

　　煤矿用蓄电池：主要用于电力机车牵引动力电源。

　　储能用蓄电池：主要用于风力、水力发电电能储存。

　　铅酸电池有2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等系列，容量从200毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM(吸液玻璃纤维板)技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。

　　VRLA电池用途广泛，可用在电动工具，应急灯，UPS，电动轮椅，计算机和通讯设备等方面。

　　铅酸蓄电池*结构

　　蓄电池主要由极板、电解液、格板、电极、壳体等部分组成。

　　极板——极板分为正极板和负极板两种。蓄电池的充电过程是依靠极板上的活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。 正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上，加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。但锑有一定的副作用，锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂，从而影响蓄电池的使用寿命。 负极板的厚度为1.8mm，正极板为2.2mm，为了提高蓄电池的容量，国外大多采用厚度为1.1~1.5mm的薄型极板。另外，为了提高蓄电池的容量，将多片正、负极板并联，组成正、负极板组。在每单格电池中，负极板的数量总比正极板多一片，正极板都处于负极板之间，使其两侧放电均匀，否则因正极板机械强度差，单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致，造成极板弯曲。

　　1.正极——正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质 保证足够的容量

　　长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电

　　2.负极——负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质 保证足够的容量;长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电

　　隔板——为了减少蓄电池的内阻和体积，正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路，所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。隔板应具有多孔性，以便电解液渗透，而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料以及浸树脂纸质等。近年来，还有将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质脱落。先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极与负极短路。隔板采用无纺超细玻璃纤维，在硫酸中化学性能稳定。多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解液 防止正负极短路，防止活性物质从电极表面脱落

　　电解液——在电池的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子。使电子能在电池正负极活性物质间转移。电解液的作用是使极板上的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反应，它由纯净的硫酸与蒸馏水按一定的比例配制而成。电解液的相对密度一般为1.24~1.30(15℃)。

　　外壳和盖子——蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的，外壳应耐酸、耐热、耐震，以前多用硬橡胶制成。现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。这种壳体不但耐酸、耐热、耐震，而且强度高，壳体壁较薄(一般为3.5mm，而硬橡胶壳体壁厚为10mm)，重量轻，外型美观，透明。 壳体底部的凸筋是用来支持极板组的，并可使脱落的活性物质掉入凹槽中，以免正、负极板短路，若采用袋式隔板，则可取消凸筋以降低壳体高度。在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂 提供电池正负极组合栏板放置的空间;具有足够的机械强度可承受电池内部压力

　　安全阀——材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成的单通道排气阀 ;电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常;阻止氧气进入

　　端子——根据电池的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。端子的密封为可靠的粘结剂密封。

　　联条——12V蓄电池的6个单格电池之间的连接方法有两种，一种是用装在盖子上面的铅质联条串联起来，连条露在蓄电池盖表面，这是一种传统的连接方式，不仅浪费铅材料，而且内阻较大，故这种连接方式正在逐渐被淘汰。第二种是采用穿壁式连接方式。蓄电池各单格电池串联后，两端单格的正负极桩分穿出蓄电池盖，形成蓄电池极桩。正极桩标“+”号或涂红色，负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。

　　密封件的颜色：红色为正极，黑色为负极 密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命 电极中的电化学反应。

　　阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。

　　当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。

　　另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生。

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