BANNER 班纳电池-什么是铅酸电池：类型、工作及其应用

在直接跳转了解铅酸电池相关概念之前，让我们先从它的历史说起。因此，一位名叫 Nicolas Gautherot 的法国科学家在 1801 年观察到，在电解测试中，即使主电池断开，也存在极小的电流。而在这一年，1859 年一位名叫 Gatson 的科学家开发了铅酸电池，这是第一个通过反向电流充电的电池。这是这种电池的最初版本，而 Faure 随后对此进行了许多改进，最后，实用型铅酸电池由 Henri Tudor 于 1886 年发明。让我们对这种电池进行更详细的讨论，工作、类型、构造和优点。

 

什么是铅酸蓄电池？

铅酸电池属于可充电电池和二次电池的分类。尽管电池的能量与体积和能量与重量的比例很小，但它具有提供增加的浪涌电流的能力。这对应于铅酸电池拥有高功率重量比。

这些是利用过氧化铅和海绵铅将化学能转化为电能的电池。这些主要用于变电站和电力系统，因为它们具有更高的电池电压水平和最低的成本。

建造

在铅酸电池结构中，极板和容器是关键部件。以下部分详细描述了构造中使用的每个组件。铅酸电池图是

容器

该容器部件由硬橡胶、镀铅木材、玻璃、由沥青元素制成的硬橡胶、陶瓷材料或锻造塑料制成，放置在顶部以消除任何类型的电解液排放。而在容器底部，有四个肋，其中两个位于正极板上，其他位于负极板上。

在这里，棱镜作为两个板的底座，另外它还保护板免受短路。用于建造容器的组件应不含硫酸，它们不应弯曲或渗透，并且不含有任何导致电解质损坏的杂质。

盘子

铅酸电池中的极板以不同的方式构造，并且都由类似类型的网格组成，这些网格由活性成分和铅构成。电网对于建立电流的传导性和将等量的电流传播到有源元件至关重要。如果分布不均匀，则活性成分会松动。该电池中的极板有两种。这些是 plante/formed plates 和 Faure/pasted plates。

成型极板主要用于静态电池，重量大，价格昂贵。但它们具有较长的耐用性，即使在连续充电和放电过程中也不易丢失其活性成分。这些具有最小的容量重量比。

而粘贴工艺主要用于负极板的构建，而不是正极板的构建。负极活性成分有些复杂，它们在充电和放电过程中经历了轻微的变化。

活性成分

主要在充电和放电时积极参与电池中发生的化学反应过程的组分称为活性组分。活性成分是：

• 过氧化铅 - 它形成正极活性成分。
• 海绵铅——这种材料形成负极活性成分
• 稀硫酸——主要用作电解液

分离器

这些是由多孔橡胶、涂层铅木和玻璃纤维制成的薄板。隔板位于板之间以提供主动绝缘。它们的一侧有凹槽形状，其他边缘有光滑的饰面。

电池边缘

它具有直径为 17.5 毫米和 16 毫米的正边缘和负边缘。

铅酸蓄电池工作原理

由于电池中使用硫酸作为电解质，当它溶解时，其中的分子分散为 SO ₄ ^-（负离子）和 2H+（正离子），这些分子会自由移动。当这些电极浸入溶液中并提供直流电源时，正离子就会发生运动并向电池负边缘的方向移动。同理，负离子也会有一个运动，向着电池正极的方向运动。

每个氢离子和硫酸根离子从阴极和阳极收集一个和两个电子和负离子，它们与水发生反应。这形成氢气和硫酸。而上述反应生成的物质与氧化铅反应生成过氧化铅。这意味着在充电过程中；铅阴极元素保持为铅本身，而铅阳极则形成为深棕色的过氧化铅。

当没有直流电源时，然后在电极之间连接电压表时，它显示电极之间的电位差。当电极之间有电线连接时，电流将通过外部电路从负极板流向正极板，这表明电池具有提供电能形式的能力。

所以，这显示了铅酸电池的工作场景。

不同种类

铅酸电池类型主要分为五种类型，并在以下部分进行详细说明。

淹没式——这是传统的发动机点火式，具有牵引式电池。电解质在电池部分自由移动。使用这种类型的人可以接触到每个电池，并且可以在电池干涸时向电池中加水。

密封型——这种铅酸电池只是对浸水型电池的一个小改动。尽管人们无法接触到电池中的每个电池，但内部设计几乎与淹没型电池相似。这种类型的主要变化是存在足够量的酸，可以承受整个电池寿命期间化学反应平稳流动的发生。

VRLA 型– 这些称为阀控式铅酸电池，也称为密封型电池。数值控制程序允许在充电时安全释放 O ₂和 H _2气体。

AGM 类型– 这是吸收玻璃哑光类型的电池，允许电解液在极板材料附近停止。这种电池增强了放电和充电过程的性能。这些特别用于动力运动和发动机启动应用。

凝胶型——这是一种湿式铅酸电池，电池中的电解质与二氧化硅有关，这会使材料变硬。与其他类型的电池相比，电池的充电电压值最小，而且灵敏度也更高。

铅酸电池化学反应

电池中的化学反应主要发生在放电和充电过程中，在放电过程中解释如下：

当电池完全放电时，阳极和阴极是PbO ₂和Pb。当使用电阻连接它们时，电池放电，电子在充电时具有相反的路径。H ₂离子向阳极移动并变成原子。_{它与PbO 2}接触，从而形成白色的PbSO _{4 。}

同理，硫酸根离子向阴极移动，到达后生成SO ₄。它与铅阴极反应生成硫酸铅。

PbSO ₄ + 2H = PbO + H ₂ O

PbO + H ₂ SO ₄ = PbSO ₄ + 2H ₂ O

PbO ₂ + H ₂ SO ₄ + 2H = PbSO ₄ + 2H ₂ O

在充电过程中，阴极和阳极与直流电源的负边缘和正边缘相连。正 H2 离子向阴极方向移动，它们获得两个电子并形成 H2 原子。它与硫酸铅发生化学反应，生成铅和硫酸。

PbSO ₄ + 2H 2 _O + 2H = PbSO _{4 + 2 H 2} SO ₄

两个过程的组合方程表示为

这里，向下的箭头表示放电，向上的箭头表示充电过程。

生活

铅酸电池的最佳工作温度是 25 ⁰ C，即 77 ⁰ F。温度范围的增加会缩短寿命。根据规则，温度每升高 80C，电池的半衰期就会缩短。^{而在 25 0} C下运行的价值调节电池具有10 年的铅酸电池寿命。当它在 33 ⁰ C 下运行时，它的使用寿命仅为 5 年。

铅酸电池应用

• 这些用于应急照明，为污水泵提供动力。
• 用于电动机
• 潜艇
• 核潜艇