電源公司培訓教程 鉛蓄電池基本知識

1、三麗高科電源有限公司工人技術(shù)培訓教材 鉛酸蓄電池基本知識具體為：一、化學電源及其分類二、鉛酸蓄電池的發(fā)展史三、鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)和原理四、鉛酸蓄電池制造的工藝流程五、鉛蓄電池原材料、半成品的基本物理和化學性質(zhì)六、鉛蓄電池的主要型號及其標志的意義七、鉛蓄電池的應用領(lǐng)域八、鉛酸蓄電池基本術(shù)語九、鉛酸蓄電池使用維護基本知識一、 化學電源及其分類1、定義化學電源是一種把化學反應所釋放出來的能量直接轉(zhuǎn)換成低壓直流電能的一種裝置。2、工作原理化學電源就是一個能源轉(zhuǎn)換的裝置。放電時，電池內(nèi)的化學能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能供應給負載；充電時，外界的電能在電池內(nèi)部轉(zhuǎn)換成化學能并儲存起來。3、基本組成（1） 正極（2）

2、 負極（3） 電解質(zhì)（4） 隔膜（5） 外殼4、分類化學電源有不同的方法：按活性物質(zhì)的保存方式分類?；钚晕镔|(zhì)保持在電極上 非再生型一次電池（如鋅-錳電池） 再生型二次電池；（如鉛酸蓄電池）活性物質(zhì)連續(xù)供給電極 非再生型燃料電池 再生型燃料電池；按電解質(zhì)種類分類 堿性電池。電解質(zhì)為堿性溶液的電池（如鎘-鎳電池） 酸性電池。電解質(zhì)為酸性溶液的電池（如鉛酸電池） 中性電池。電解質(zhì)為中性溶液的電池 （如硅能電池） 有機電解質(zhì)電池。電解質(zhì)為有機電解質(zhì)電池（如鋰電池）按化學電源的工作性質(zhì)及貯存方式分類原電池：電池經(jīng)過放電后，不能用充電的方法使兩極的活性物質(zhì)恢復的初始狀態(tài)，即反應是不可逆的，因此兩極上的活性

3、物質(zhì)只能利用一次。原電池的特點是小型，攜帶方便，但放電電流不大。一般用于儀器及各種電子器件。（如鋅-銀電池）蓄電池：電池工作時，兩極上進行的反應均為可逆反應。因此可用充電的方法使兩極活性物質(zhì)恢復到初始狀態(tài)，從而獲得再生放電的能力。這種充電和放電能夠反復多次，循環(huán)使用。（如鉛酸蓄電池）貯備電池：電池正負極活性物質(zhì)和電解質(zhì)在貯存期間不能直接接觸（熱電池除外），直到使用時才能借助動力源作用于電解質(zhì)。使電池“激活”，所以這種電池也稱為激活電池。根據(jù)激活方式的不同，又有氣體激活電池、液體激活電池、熱激活電池之分。他們的特點是電池在使用前處于惰性狀態(tài)，因此能貯存幾年甚至十幾年。（如鎂-銀電池）燃料電池：又

4、稱為連續(xù)電池，它的特點是正負極本身不包括活性物質(zhì)，活性物質(zhì)貯存在電池電池體系之外，只要將活性物質(zhì)連續(xù)不斷的注入電池，電池就能夠長期不斷地進行放電。（如氫-氧燃料電池）二、鉛酸蓄電池的發(fā)展史鉛酸蓄電池是1859年卡斯通z普蘭特 (gaston zplante) 試驗了大量的二次電池之后發(fā)明的。他用兩片鉛片作電極，中間隔以橡皮卷成的細螺旋作隔板，浸在10的硫酸（h2so4）溶液（比重1.06g/cm3）中，構(gòu)成一個鉛蓄電池。他發(fā)現(xiàn)，這種電池可以反復充電和放電。并觀察到，這種鉛電極裝在硫酸溶液中構(gòu)成的鉛蓄電池，當切斷一次電流（充電電流）后，立即放出強大的電流（二次電流），比試驗的其他材料作電極構(gòu)成的

5、蓄電池明顯優(yōu)越。1906年，普蘭特向法國科學院提交了一個由9個單體電池構(gòu)成的鉛蓄電池，這是世界上第一個鉛蓄電池普蘭特電池。由于它的主要原料是鉛和酸，因而稱為鉛酸蓄電池或簡稱為鉛蓄電池。但普蘭特電池存在著電極活性物質(zhì)利用率低，化成時間相當長，電池放電容量不大等問題，所以普蘭特電池沒有獲得工業(yè)上的應用。盡管普蘭特電池制造與性能還有許多缺點，但它顯示出可以獲得二次電流（即將經(jīng)過電化學反應獲得的一次電流儲存起來，需要時供給二次電流）的優(yōu)點，以及它將對工業(yè)生產(chǎn)和科學發(fā)展的巨大貢獻，使人們發(fā)現(xiàn)了光明的前途。所以，人們鍥而不舍地研究，發(fā)現(xiàn)鉛的氧化物和硫酸混合可制成膏劑鉛膏，涂在鉛片上可大大縮短化成時間，電極

6、利用率和電池放電容量也大為提高，這些成果，促進了鉛蓄電池的發(fā)展。1881年，富爾（faure）發(fā)明了涂膏式極板，但它的一個嚴重缺陷是鉛膏非常容易從鉛板上脫落。為了改善這種情況，1881年末，有人提出了柵形板柵的設計，即將整體的平面鉛板改成多孔板柵，將鉛膏塞在小孔中。這種極板在保持活性物質(zhì)不脫落方面比整體平面鉛板好。1882年，出現(xiàn)了鉛銻合金（pb-sb）作板柵，增強了硬度，1889年改善了板柵的形狀，板柵的外形由鉛板改為三角斷面的條形。這就增加了鉛膏與板柵的接觸面積，使鉛膏緊密結(jié)合在板柵上，大大提高了鉛蓄電池的性能和使用壽命。鉛粉、鉛膏、合金板柵作為現(xiàn)代鉛蓄電池極板結(jié)構(gòu)就此確定下來。鉛蓄電池采

7、用的鉛氧化物，最初試驗了各種鉛氧化物，如鉛汞、碳酸鉛、二氧化鉛，紅丹（pb3o4）、黃丹（pbo）等。但最終采用了紅丹和黃丹，直至新型活性物質(zhì)的出現(xiàn)，因為其外觀顏色分為紅色和黃色，又以中國煉丹爐方法制得，所以叫做紅丹和黃丹。鉛酸蓄電池發(fā)展至今已有130多年的歷史了，直到1957年西德陽光公司制成膠體密封鉛酸電池并投入市場，標志著實用密封鉛酸蓄電池的誕生。1971年美國gates公司，生產(chǎn)出玻璃纖維隔板的吸液式電池，這就是閥控式密封鉛酸蓄電池（vrla電池）。三、鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)和原理1、結(jié)構(gòu)圖3-1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖負極板正極板安全閥極柱 電池蓋隔板電池槽2、鉛蓄電池主要零部件的主要作用（1） 板 柵

8、：支撐活性物質(zhì)、傳導電流（2） 極 板：電化學反應的場所，電池容量的主要制約者（3） 隔 板：儲存電解；作為氧氣復合的氣體通道；防止活性物質(zhì)脫落； 防止正負極之間短路。（4） 槽 蓋：盛裝極群，槽的厚度及材料直接影響到電池是否鼓脹變形（5） 極 柱：傳導電流（6） 安全閥：使電池保持一定內(nèi)壓，提高密封反應效率；過充電或高電流充電時，安全閥打開排出氣體，防止電池變形甚至發(fā)生爆炸；防止外界空氣進入電池；防止電解液揮發(fā)。3、基本的反應原理（1）電池反應原理放 電充 電 正極： pbo2 + hso4 + 3h+ pbso4 + 2h2o放 電 充 電負極： pb + hso4 pbso4 + h +

9、 放 電 充 電 總反應：pbo2 + pb + 2h2so4 2pbso4 + 2h2o （2）電池密封原理鉛酸蓄電池充電后期，電極上發(fā)生的電化學反應： 正極：pbso4 2 h2 o 2e pbo 2 hso4- + 3h+ h2 o 2e 2h+ 1/2 o2 負極：pbso4 h+ 2e pb hso4- 2h+ 2e h2 可以看出，電池充電時產(chǎn)生h2和o2是不可避免的，而兩種氣體的再化合只有在催化劑存在的條件下才能進行，50 60年代曾研究過用pt催化的防爆栓,但因結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，可靠性差而被淘汰。 1938年a.dassler提出的氣體復合原理對后來制造密封鉛酸電池有重要的指

10、導作用。1971年美國gates公司提出用玻璃纖維隔板為氧氣復合原理實際應用提供了可行性，實現(xiàn)了“密封”的突破。多孔玻璃棉隔板（孔率90%）在正負極之間為氧氣傳遞提供了良好的通道。正極析出的氧氣在負極以極高的速度被還原。2pb +o2 2pbopbo+ h2so4pbso4 +h2o 上述反應實現(xiàn)了氧的循環(huán)，凈結(jié)果是沒有氧的積累，沒有水的損失。氧氣的復合使負極去極化，減緩了h2 的析出。四、鉛酸蓄電池制造的工藝流程1電池制造工藝流程 鉛粒鑄造 鉛粉制造和膏 涂板 固化切刷耳 極板裝箱 稱板配重 板柵制造 包板 組 焊封蓋灌酸充放電配組 裝箱 復檢出廠 五、鉛蓄電池原材料、半成品的基本物理和化學

11、性質(zhì)1 鉛鉛，化學符號為pb，是淡青白色的重金屬，密度為11.34g/cm3，質(zhì)軟易于切開，在327.3時熔化，在空氣中迅速氧化而在其表面形成一層氧化鉛。鉛蓄電池活性物質(zhì)用鉛均用電解精制粗鉛而得到的電解鉛，純度可達99.99。400500逸出大量鉛蒸氣。2 鉛合金鉛銻鎘金，化學符號為pb-sb-cd，是傳統(tǒng)開口電池的板柵合金材料，缺點是氫氣（h2）在sb上的析出過電位低，即h2易析出，無法做成密封電池。鉛鈣錫鋁，化學符號為pb-ca-sn-al，優(yōu)點是：不易析氫，適合做密封電池的板柵材料。缺點：不適合深放電循環(huán)。ca的作用：提高導電性；sn的作用：提高機械強度機澆鑄性能，但價格昂貴；al的作用

12、：保護ca，使其不被燒損。3 氧化鉛氧化鉛，化學符號為pbo，是土黃色的鉛的氧化物，密度為9.67g/cm3，與稀硫酸易發(fā)生化學反應，生成硫酸鉛和水，并放出大量的熱。4 二氧化鉛二氧化鉛，化學符號pbo2，主要有pbo2和pbo2兩種晶型。是紅褐色的鉛的二氧化物，密度為9.37g/cm3，與稀硫酸易發(fā)生化學反應，生成硫酸鉛和水，放出的熱量較多。5 硫酸鉛硫酸鉛，化學符號pbso4，密度為6.32 g/cm3，不溶于酸和水，若生成致密而粗大的硫酸鉛晶體，則發(fā)生負極的硫酸鹽化，導致電池失效。6 硫酸硫酸，化學符號h2so4，密度（15時）為1.34g/cm3，是無色透明的油狀液體，稀釋硫酸時一定要

13、少量硫酸放到水中再攪拌，以便熱量的散失。7 膠粘劑膠粘劑由樹脂和固化劑按一定比例混合后固化而成。不使用時，樹脂與固化劑單獨存放，樹脂為黃色的油狀物，固化劑為白色液體。樹脂與固化劑混合后在820min（冬夏季不同）固化，并放出大量的熱。在室溫25下，膠粘劑完全固化需要24h。膠粘劑需按一般危險品進行儲存，要求：避光、通風、防潮、室溫下密閉保存。最適宜的溫度是：1520。8 agm隔板agm隔板是超細玻璃纖維隔板的英文簡稱，agm隔板中含有5%左右的憎水劑，保證即使有自由酸存在，隔板仍保持10%左右的孔不被淹沒，作為氧氣傳輸?shù)耐ǖ馈Ｋ膬?yōu)點有：孔率高、孔徑適中、抗拉強度好、電阻率低等。六、鉛蓄電池

14、的主要型號及其標志的意義1型號的組成及其代表意義6 - d z m - 12 電池額定容量值 密封式 電動助力型 串聯(lián)單體蓄電池數(shù)2.品種規(guī)格m三麗系列電池型號及外形尺寸電池型號額定電壓（v）額定容量（ah）外形尺寸（mm）重量（kg）長寬高總高6-dzmj-121212151999946-dzmj-201220181761707七、鉛蓄電池的應用領(lǐng)域1、郵電通信：鉛蓄電池主要浮充運行，在市電停電時作為備用電源；2、電力行業(yè)：作為電廠分合閘啟動用，瞬間電流很大，平時浮充運行；3、鐵路系統(tǒng)：主要為啟動及通信接入網(wǎng)用，啟動時最大電流可達2100a；4、廣電系統(tǒng)：浮充運行，也作為市電停電時的備用電源

15、；5、ups系統(tǒng)：不間斷電源，作為計算機等的備用電源，浮充運行；6、電動自行車及電動汽車：作為電動自行車或電動汽車的動力電源，深循環(huán)使用。7、航標系統(tǒng)；作為航標燈的電源，循環(huán)使用。八、鉛酸蓄電池基本術(shù)語1、電池電壓：開路電壓：電池在開路狀態(tài)下的端電壓。工作電壓：電池接通負荷后在放電過程中顯示的電壓，又稱負荷（載）電壓或放電電壓，工作電壓與放電條件有關(guān)，放電電流越大，工作電壓越低；溫度越低，工作電壓越低。電壓隨放電時間變化的曲線稱為放電曲線。浮充電壓：浮充使用時蓄電池的充電電壓。儲存電壓：經(jīng)過一定儲存期后的開路電壓。2、電池的容量：電池的理論容量：活性物質(zhì)按法拉第定律計算而得的最高理論值。電池的

16、實際容量：電池在一定條件下所能輸出的電量，以符號c表示。它等于放電電流與放電時間的乘積。單位為安培小時，簡稱安時（ah）。電池的額定容量：按國家或有關(guān)部門頒布的標準，保證電池在一定條件下的最低限度的容量。也叫保證容量正常情況下，三者的關(guān)系是：理論容量實際容量額定容量3、電池的內(nèi)阻： 電流通過電池的內(nèi)部時受到阻力，使電池的電壓降低。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，因為活性物質(zhì)的組成、電解液溫度和濃度都在不斷的變化。內(nèi)阻可分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻符合歐姆定律；極化電阻隨著放電電流的增大而增大，但不是直線關(guān)系而是對數(shù)關(guān)系。4、放電制度：指放電速率、放電形式、終止電壓和溫度。高倍率即大電流。低溫條件下放電

17、時，將減少電池輸出的容量。放電速率也稱放電率，常用時率和倍率表示。時率是以放電時間來表示的放電速率，即以某電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時間。例如某電池額定容量是20小時率時為60ah，即以c20為60ah表示，則電池應以60/20=3a的電流放電，連續(xù)達20h者即為合格。倍率是指電池放電電流的數(shù)值為額定容量數(shù)值的倍數(shù)。如放電電流表示為0.1c20，對于一個60ah（c20）的電池，即以0.1606a的電流放電，3c20指180a的電流放電。終止電壓指電池放電時電壓下降到不宜再繼續(xù)放電時的最低工作電壓。一般在高倍率、低溫條件下放電時，終止電壓規(guī)定得低一些。溫度：與電池容量、浮充電壓、壽命密切相

18、關(guān)。5、失效模式：正極板柵的腐蝕變形。正極板柵在蓄電池的充電過程中會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，最后導致喪失支撐活性物質(zhì)的作用而使電池失效，或者由于二氧化鉛腐蝕層的形成，使鉛合金產(chǎn)生應力，致使板柵線性長大變形，活性物質(zhì)與板柵接觸不良而脫落，或在匯流排處短路。正極活性物質(zhì)脫落、軟化。極板的制造、裝配的松緊和充放電條件等一系列因素都對正極活性物質(zhì)脫落、軟化有影響。不可逆硫酸鹽化。在負極上形成一種粗大的、難于接受充電的pbso4結(jié)晶。早期容量損失。在蓄電池使用的初期出現(xiàn)容量突然下降的現(xiàn)象。熱失控。充電壓過高，從而充電電流過大，產(chǎn)生的熱將使電池電解液溫度升高，導致電池內(nèi)阻下降，內(nèi)阻下降又加強了充電電流，

19、電池升溫和充電電流過大的互相加強，最終不可控制，使電池變形、開裂而失效。電解液干涸。九、鉛酸蓄電池使用維護基本知識1、充放電要求均衡充電 ls系列電池在下列情況下需對電池組進行均衡充電： 電池系統(tǒng)安裝完畢后，對電池組進行補充充電 電池組浮充運行三個月后，有兩只以上電池電壓低于2.18v 電池擱置停用時間超出三個月 電池全浮充運行達三個月 均衡充電的方法推薦采用如下方式： 以2.35v/單體2.40v/單體充電24小時 注意：上述充電時間是指溫度范圍為2030，如果環(huán)境溫度下降，則充電時間應增加，反之亦然。電池充電 電池放電后應及時充電。充電方法推薦如下： 以0.1c10a的恒電流對電池組充電，

20、到電池單體平均電壓上升到2.352.40v,然后改用 2.352.40v/單體進行恒壓充電,直到充電結(jié)束。 用上述方法進行充電，其充足電的標志，可以用以下兩條中的任一條作為判斷依據(jù)： 充電時間1824小時(非深放電時間可短，如20放電深度的電池，充電時間可縮短為10小時。)電壓恒定情況下，充電末期連續(xù)三小時充電電流值不變。 在特殊情況下，電池組需盡快充足電，可采用快速充電方法：限流值0.15c10a，充電電壓為2.352.40v/單體。2、電池儲存所有鉛酸蓄電池在開路狀態(tài)下都會自放電，自放電的結(jié)果是電池的開路電壓降低，電池容量減少。南都ls系列電池在儲存時應注意以下幾點: 自放電率與電池的儲存

21、溫度有關(guān)，溫度低則自放電程度小，溫度高則自放電程度大。 南都ls系列電池存放環(huán)境要求035；存放地點應通風、干燥。 儲存時的一個重要參數(shù)是開路電壓，它與電解液濃度有關(guān)。為避免自放電對極板的永久性損傷，電池存放三個月后應進行補充電。充電方法見均衡充電方法。 電池存放期間，若開路電壓低于2.10v/單體，應進行補充電后才能投入使用，充電方法見均衡充電方法。 所有準備儲存的電池在存放前都必須充足電。建議記下電池存放的時間，歸入定期維修記錄，并記下需再補充電的時間。 所有l(wèi)s系列電池組的合格證上有電池最后一次充電的時間，可根據(jù)這個推算電池下一次補充電時間。3、電池的維護為確保電池的使用壽命，應對電池進行正確的檢查和維護。以下推薦ls系列電池的維護保養(yǎng)方法。月度保養(yǎng)每月完成下列檢查： 保持電池房清潔衛(wèi)生。 測量和記錄電池房內(nèi)環(huán)境溫度。 逐個檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡。 測量和記錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流。 季度保養(yǎng) 重復各項月度檢查。 測量和記錄各在線電池的浮充電壓。若經(jīng)過溫度校正有兩只以上電池電壓低于2.18v,電池組需進行均衡充電，如問題仍然存在，繼續(xù)進行電池年檢乃至三年維護中的項目檢查。以上方法均失效，請與本