蓄電池基本組成、工作原理、應(yīng)用、分類

今天對蓄電池的基本組成、工作原理、應(yīng)用、分類以及注意事項進行介紹，希望可以各位帶來幫助。

蓄電池的基本組成

鉛酸電池（VRLA），是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

一個單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V；在應(yīng)用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。

VRLA電池結(jié)構(gòu)

蓄電池的工作原理

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鉛蓄電池由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當(dāng)兩極板放置在濃度為27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價的鉛正離子（Pb2+）轉(zhuǎn)移到電解液中，在負極板上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——氫氧化鉛〔Pb（OH）4）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。

由于負極板帶負電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當(dāng)接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成2價的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極板附近的硫酸根負離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。

鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個[2]鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組（公眾號：通信電源技術(shù) 與你一起同行）。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充蒸餾水，使電解質(zhì)保持含有22～28%的稀硫酸。

放電時,正極反應(yīng)為:PbO2?+ 4H+?+ SO42-?+ 2e-?= PbSO4?+ 2H2O

負極反應(yīng): Pb + SO42-?- 2e-?= PbSO4

總反應(yīng): PbO2?+ Pb + 2H2SO4?=== 2PbSO4?+ 2H2O (向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電)

蓄電池的分類

常用的鉛酸蓄電池主要分三大類：

1）普通蓄電池；普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜；缺點是比能低（即每公斤蓄電池存儲的電能）、使用壽命短和日常維護頻繁。

2）干荷蓄電池：它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點是負極板有2V鉛酸蓄電池較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量，使用時，只需加入電解液，等過20—30分鐘就可使用。

3）免維護蓄電池：免維護蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護（添加補充液）；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液.

蓄電池的應(yīng)用

主電源

通訊設(shè)備：收發(fā)器

電力控制機車：采集車，自動運輸車，電動輪椅，清潔機器人，電動車等

機械工具啟動器：剪草機，hedge trimmers，無繩電鉆，電動起子，電動雪橇等等

工業(yè)設(shè)備/儀器

攝像：閃光燈，VTR/VCR，電影燈等

其它便攜式設(shè)備，等等

備用電源

電信

太陽能系統(tǒng)

電子開關(guān)系統(tǒng)

通訊設(shè)備：基站，無繩電話等

后備電源：UPS,電腦后備系統(tǒng)，ETC等

緊急設(shè)備：應(yīng)急燈，火警盜警，防火閘

蓄電池使用的注意事項

新的蓄電池投入使用后，必須定期地進行充電和放電。充電的目的是使蓄電池貯存電能及時地恢復(fù)容量，以滿足用電設(shè)備的需要。放電的目的是及時地檢驗蓄電池容量參數(shù)，及促進電極活性物質(zhì)的活化反應(yīng)。蓄電池充電和放電狀況的好壞，將直接影響到蓄電池的電性能及使用壽命（公眾號：通信電源技術(shù) 與你一起同行）。蓄電池充電的方法有很多，選擇科學(xué)合理的充電方法將會大大提高蓄電池的維護效果。

（1）確保在電池和設(shè)備之間和周圍進行充分的絕緣措施。不充分的絕緣措施可能引起電擊、短路發(fā)熱、冒煙或燃燒。

（2）充電應(yīng)用充電器，直接連在直流電源可能會引起電池泄漏、發(fā)熱或燃燒。

（3）由于自放電，電池容量會緩慢減少。在儲存長時間后使用前，請重新對電池充電。

編輯：黃飛

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