蓄電池的工作原理

1.蓄電池是一種將化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置。

2.在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，正極上的硫酸鉛失去兩個(gè)電子后轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，失去的電子通過外線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移到負(fù)極上，負(fù)極上的硫酸鉛得到兩個(gè)電子后轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛（Pb）。

3.在放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，整個(gè)過程正好相反。

4.上述過程用化學(xué)反應(yīng)方程式表示即為：

蓄電池的密封原理

對(duì)常規(guī)鉛酸蓄電池，在蓄電池充電后期，充入的電流主要消耗在電解液中水的分解，導(dǎo)致在蓄電池的正極產(chǎn)生氧氣，在負(fù)極產(chǎn)生氫氣。這些氣體從蓄電池中不斷逸出，會(huì)導(dǎo)致電解液逐漸失水，從而導(dǎo)致蓄電池性能下降，甚至電池干涸。因此常規(guī)蓄電池需要定期補(bǔ)加水。

閥控密封鉛酸蓄電池采用密封技術(shù)（或氧氣再化合技術(shù)），即在設(shè)計(jì)上抑制氫氣的析出，同時(shí)，使蓄電池充電后期產(chǎn)生的氧氣在內(nèi)部幾乎完全再化合，無剩余氣體排放。電池幾乎不失水，因此該電池在整個(gè)使用過程中不需補(bǔ)加水。

密封鉛酸蓄電池充電后期以前的過程和常規(guī)鉛酸蓄電池基本一樣。但在蓄電池充電末期或過充電過程中，蓄電池充入的電量基本用于氧氣的再化合過程，此時(shí)在電池內(nèi)發(fā)生的氧氣再化合反應(yīng)如下：

（1） 正極上的反應(yīng)（氧氣的產(chǎn)生）

2H2O → O2 + 4H+ + 4e- ①

在正極產(chǎn)生的氧氣，穿過超細(xì)玻璃纖維（AGM）隔膜到達(dá)負(fù)極表面并在負(fù)極發(fā)生一系列反應(yīng)。

（2） 負(fù)極上的反應(yīng)

2Pb + O2 → 2PbO ②

2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O ③

2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4 ④

負(fù)極上總的反應(yīng)為

O2 + 4H+ + 4e- →2H2O ⑤

通過以上反應(yīng)，在正極上產(chǎn)生的氧氣穿過超細(xì)玻璃纖維隔膜（AGM）傳輸?shù)截?fù)極，完全被負(fù)極所吸收；正極上所消耗的水（電解液），在負(fù)極上的反應(yīng)③中又重新生成，穿過隔膜又回到正極（如圖3-1所示），完成了H2O→O2→H20循環(huán)。負(fù)極活性物質(zhì)經(jīng)過一系列的反應(yīng)，也完成了Pb→PbO→PbSO4→Pb的循環(huán)。使電池內(nèi)多余的氣體產(chǎn)生和凈的物質(zhì)（H2O、O2、Pb、PbO、PbSO4）生成。因此，電池不需要補(bǔ)加水，可以密封免維護(hù)。由于在不正常使用等特殊情況下，電池內(nèi)反應(yīng)平衡可能被打破，可能產(chǎn)生少量多余的氣體，電池裝有安全閥，當(dāng)電池內(nèi)氣壓超過

一定數(shù)值時(shí)，安全閥開啟，以便將多余氣體排出；當(dāng)電池內(nèi)氣壓低于一定氣壓時(shí)，安全閥自動(dòng)關(guān)閉，以隔絕電池外部氣體進(jìn)入，故該類電池又稱閥控式密封鉛酸蓄電池。

容量

1.在一定的放電條件下（放電率、溫度、終止電壓）電池放出的電量就是電池的容量，容量的單位是安培小時(shí)（Ah）。符號(hào)表示為"C".

2.額定容量是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時(shí)，規(guī)定或保證在指定的放電條件下，電池應(yīng)該放出的最低限度的電量。GFM系列電池規(guī)定在10小時(shí)內(nèi)放出的容量為額定容量，符號(hào)表示為"C10".FM系列電池規(guī)定在20小時(shí)內(nèi)放出的容量為額定容量，符號(hào)表示為"C20".

3.實(shí)際容量是電池在實(shí)際使用的條件下放出的容量，當(dāng)放電率不同時(shí)電池給出的實(shí)際容量也不同。

放電率

放電率即放電速率，表示電池放電時(shí)的電流強(qiáng)度的大小，一般以"小時(shí)率"或"倍率"表示。小時(shí)率是指以放電時(shí)間來表示電池的放電速率。如"10小時(shí)率"和"0.1C10"都表示以額定容量的1/10的電流來放電，并可持續(xù)10小時(shí)。

內(nèi)阻

電池的內(nèi)阻是指電流通過電池時(shí)所受到的阻力。正常蓄電池內(nèi)阻值的單位是以毫歐姆（mΩ）表示。充放電時(shí)，內(nèi)阻都將消耗電池的能量，所以內(nèi)阻越小越好。

自放電

由于電池活性物質(zhì)在電解液中的不穩(wěn)定性，電池在儲(chǔ)存過程中發(fā)生的容量自然下降的現(xiàn)象叫自放電。自放電率一般以規(guī)定時(shí)間內(nèi)容量下降的百分率表示。

浮充壽命

蓄電池作為一種備用電源，采用全浮充制運(yùn)行時(shí)，在電池容量下降到某規(guī)定值之前，電池能正常工作的時(shí)間稱為浮充壽命，一般以"年"表示。

循環(huán)壽命

蓄電池經(jīng)一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。在一定的充放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池能正常循環(huán)的次數(shù)，稱為蓄電池的循環(huán)壽命，一般以"次"表示。

充放電制度

在實(shí)際使用時(shí)，對(duì)蓄電池的工作環(huán)境溫度、充電電流、充電時(shí)間、放電電流、

放電時(shí)間、放電終止電壓等參數(shù)具體規(guī)定就是充放電制度。