第1个回答 2011-06-20
铅蓄电池
百科名片
铅酸蓄电池常用的充电电池除了锂电池之外,铅酸电池也是非常重要的一个电池统。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。
目录
基本介绍
工作原理
充电放电
环境和使用条件
优缺点
编辑本段基本介绍
铅蓄电池原理图
铅蓄电池(Sealed Rechargeable Battery):其体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上。铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”[1]其寿命可长达4年(单一极板电压 2V)。
编辑本段工作原理
铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅
(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。
编辑本段充电放电
随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化,同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多,从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下,铅蓄电池不宜放电过度,否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻,而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。 铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下: 正极: PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O 负极: Pb -2e + SO4 2- == PbSO4 总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O (铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大,原因:铅蓄电池放电时,正极极板上有PbSO4附着,质量增加:负极极板上也有PbSO4附着,所以质量也增加。)
编辑本段环境和使用条件
(1) 避免将电池与金属容器直接接触,应采用防酸和祖热材料,否则会引起冒烟或燃烧。 (2)使用指定的充电器在指定的条件下充电,否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。 (3)不要将电池安装在密封的设备里,否则可能会使设备浦破裂。 (4)将电池使用在医护设备中时,请安装主电源外的后备电源,否则主电源失效会引起伤害。 (5)将电池放在远离能产生火花设备的地方,否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。 (6)不要将电池放在热源附近(如变压器),否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。 (7)应用中电池数目超过一只时,请确保电池间连接无误,且与充电器或负载连接无误,否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害,某些情况下还会伤人。 (8)特别注意别让电池砸在脚上。 (9)电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。 电池的正常操作范围为:77.F(25℃) 电池放电后(装在设备中):5.F到122.F(-15℃到50℃) 充电后:32.F到104.F(0℃到40℃) 储存中:5.F到104.F(-15℃到40℃) (10)不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前,否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。 (11)不要在充满灰尘的地方使用电池,可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时,应定期检查电池。 安装调试 (1) 使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧,损害电池。 (2) 不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方,否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。 (3) 不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。 (4) 当处理45伏或更高电压的电池时,要采取安全措施带上绝缘橡皮手套,否则可能会遭到电击。 (5) 不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中,它可能会燃烧或电击伤人。 (6) 拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。 (7) 将电池装在设备上时,应尽量将它装在设备的最下面,以便检查、保养和更换。 (8) 电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量,不细心的处理可能会对操作者造成伤害。 (9) 不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。 (10)在电池端子、连接片上使用绝缘盖,以防电击伤人。 (11)电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。 使用前注意事项 (1) 确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。 (2) 充电应用充电器,直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。 (3) 由于自放电,电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前,请重新对电池充电。
编辑本段优缺点
铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,十分笨重,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。本回答被提问者和网友采纳
第2个回答 2011-06-20
工作原理
铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅 (PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。
充电放电
随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化,同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多,从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下,铅蓄电池不宜放电过度,否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻,而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。
铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下: 正极: PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O 负极: Pb -2e + SO4 2- == PbSO4 总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O
(铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大,原因:铅蓄电池放电时,正极极板上有PbSO4附着,质量增加:负极极板上也有PbSO4附着,所以质量也增加。)