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电池基础知识

2019-03-08 02:04:40 ussantak 3491

  电池发展简述


化学电源:

 也就是电池,是一种将化学能转化为电能的装置。化学电源具有其他电源所不具备的优点:

①能释放能量又能储存能量;

②能量转换率高,工作时对环境及设备污染小;

③工作范围宽广,对环境适应性强,高低温、振动、冲击、失重等条件下均可正常工作;

④电池的主要参数电压、电流、容量及电池形状均可在较宽的范围内变动,因此电池可设计成任意形状和大小;

⑤携带方便、使用简单,具有长期储存能量和瞬间放出能量的能力。

 

常用的电池有原电池和蓄电池两大类。


1).原电池

原电池可以将化学能转变为电能,当参与反应的物质消耗到一定程度,它的寿命就告终了,不能用充电的方法使活性物质恢复,只能废弃。故又称一次电池。原电池主要有碳-锌电池(如右图)、锌-二氧化锰、铝-氧(空气)电池等,其中电液不流动的电池称干电池

 

2).蓄电池  

蓄电池又称二次电池(见右图),它不仅能将储备的化学能转变为电能(这一过程称为放电),而且活性物质消耗后,可利用充电的方法使之恢复。因此电池可以进行多次充放电循环。                

依据电解液的性质来区分,蓄电池可分为碱性电池和酸性电池。采用碱性电解液(如氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠)的称为碱性电池,采用稀硫酸电解液的称为酸性电池。

 

最常用的酸性蓄电池为铅酸蓄电池.


      铅酸蓄电池是1859年由法国人普兰特(Plante)发明的二次电池。由于铅酸蓄电池具有价格低廉,原料易得,使用可靠,又可大电流放电及广泛的环境温度范围等优点,因此,一直是化学电源中产量很大应用范围很广的产品。

     阀控密封式铅酸蓄电池英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery(简称VRLA电池),其主要优点是使用期间不需要加水维护,此外电池不会漏液,酸雾极少,运输方便,不需要专门的通风装置,可以任意方位使用(除倒立外)等。

 

.铅酸电池构件组成介绍


v  池   壳:ABS (含电池槽、中盖、盖片)

v  正极板:二氧化铅(PbO2

v  负极板:海绵状铅(Pb

v  隔   板:超细玻璃纤维(AGM

v  电解液:硫酸水溶液(H2SO4

v  端   子:铜镀银或铜镀锡

v  密封胶:环氧树脂

v  安全阀:三元乙丙胶

v  O型圈:  三元乙丙胶

 

 

壳盖


用于盛装铅酸蓄电池的正、负极板、隔膜和电解液,以及附件的容器称为电池槽,包括电池壳和电池盖。

    VRLA蓄电池壳盖目前采用PPABSPVC等材料,但主要以ABS为主。ABS是丙烯腈-丁二烯-本乙烯的三元共聚物,ABS树脂为粒状或珠状,不透明,无毒无味。采用ABS塑料制作的电池壳盖主要优点是机械性能好,其抗冲击强度、拉伸强度和硬度都较大。

 

极板

 

常用的VRLA蓄电池采用涂膏式极板,这种极板主要包括板栅和活性物质两部分。

活性物质二氧化铅(正极)和海绵状铅(负极)都是疏松的多孔体,需要固定在载体上。通常,用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体,使活性物质固定在其中,这种物体称之为板栅。它的作用是支撑活性物质并传输电流。普通铅酸蓄电池采用Pb-Sb合金制作正负极板栅。而VRLA蓄电池对板栅要求极为严格,负板栅应该具有很大的析氢过电位,正极板栅应该具有很低的腐蚀速率,所以通常选用Pb-Ca-Sn-AlPb-Sb-Cd作正极板栅材料,Pb-Ca合金作负极板栅材料。

铅粉(主要成分为PbO)与稀硫酸混合后铅膏后填涂在板栅上并经固化、干燥等,再于稀硫酸中化成就可分别形成正负极活性物质。铅膏中可添加纤维来提高活性物质的机械强度;另外正极铅膏中可添加碳素材料(如石墨、碳纤维或乙炔黑等)来提高正极活性物质的利用率;负极铅膏中可添加BaSO4、炭黑、腐植酸、木质素等膨胀剂来防止负极活性物质收缩及负极板变形,添加松香、甘油和萘等抑制氢气发生和防止生极板的氧化。正极活性物质二氧化铅为红褐色,负极活性物质海绵状铅为青灰色。