鉛酸蓄電池充電原理構造及使用維護

原理

鉛蓄電池內的陽(yáng)極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中，兩極間會(huì )產(chǎn)生2V的電力，這是根據鉛蓄電池原理，經(jīng)由充放電，則陰陽(yáng)極及電解液即會(huì )發(fā)生如下的變化：

(陽(yáng)極) (電解液) (陰極)

PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應)

(過(guò)氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛)

PbO2 中Pb的化合價(jià)降低，被還原，負電荷流動(dòng);海綿狀鉛中Pb的化合價(jià)升高，正電荷流動(dòng)。

(陽(yáng)極) (電解液) (陰極)

PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應) (必須在通電條件下)

(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)

第一個(gè)硫酸鉛中鉛的化合價(jià)升高，被氧化，正電荷流入正極;第二個(gè)硫酸鉛中鉛的化合價(jià)降低，被還原，負電荷流入負極。

1. 放電中的化學(xué)變化

蓄電池連接外部電路放電時(shí)，稀硫酸即會(huì )與陰、陽(yáng)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應,生成新化合物『硫酸鉛』。經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例，只要測得電解液中的硫酸濃度，亦即測其比重，即可得知放電量或殘余電量。

2. 充電中的化學(xué)變化

由于放電時(shí)在陽(yáng)極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì )在充電時(shí)被分解還原成硫酸,鉛及過(guò)氧化鉛,因此電池內電解液的濃度逐漸增加, 亦即電解液之比重上升，并逐漸回復到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當兩極的硫酸鉛被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結束，而陰極板就產(chǎn)生氫，陽(yáng)極板則產(chǎn)生氧，充電到最后階段時(shí)，電流幾乎都用在水的電解，因而電解液會(huì )減少，此時(shí)應以純水補充之。

構造

電動(dòng)車(chē)用蓄電池,必須具備以下條件:

◎ 高性能

◎ 耐震.耐沖擊

◎ 壽命長(cháng)

◎ 保養容易

由于玻璃纖維管式鉛蓄電池是累積多次實(shí)驗結果而制成，故具有多項優(yōu)點(diǎn)。

1.極板

根據蓄電池容量選擇適當規格極板及數量組合而成。于充放電時(shí),兩極活性物質(zhì)隨著(zhù)體積的變化而反復膨脹與收縮。兩極活性物質(zhì)中，陰極板之海綿狀鉛的結合力較強，而陽(yáng)極板之過(guò)氧化鉛的結合力弱，因而在充放電之際，會(huì )徐徐脫落，此即為鉛蓄電池壽命受到限制的原因。期使蓄電池使用期限延長(cháng)，能耐震并耐沖擊，則陽(yáng)極板的改良即成當急要務(wù)。

玻璃纖維管式的陽(yáng)極板: 此乃以玻璃纖維制的軟管接在鉛合金制的櫛狀格子(蕊金)上，在軟管和蕊金間充填鉛粉之后，將軟管密封，使其發(fā)生變化，產(chǎn)生活性化物質(zhì)，由于活性化物質(zhì)不會(huì )脫落，與電解液接觸亦良好,是一種非常好的極板材料。使用具有這種極板的蓄電池是電動(dòng)車(chē)唯一的選擇。編織式軟管乃以9microm(μ)的玻璃纖維編成管袋狀，彈性好，可耐膨脹或收縮，而且對電解液的滲透度也非常良好，此軟管乃是最佳產(chǎn)品，長(cháng)久以來(lái)，實(shí)用績(jì)效良好。

糊狀式極板: 就是將稀硫酸煉制之糊狀鉛粉涂覆在鉛合金制的格子上，俟其 干燥后所形成之活性物質(zhì)。這種方式一直被采用在鉛蓄電池的陰極板上，同時(shí)亦使用在汽車(chē)，小貨車(chē)的蓄電池陽(yáng)極板上。

2.隔離板

能防止陰、陽(yáng)極板間產(chǎn)生短路，但不會(huì )妨礙兩極間離子的流通。而且經(jīng)長(cháng)時(shí)間使用，也不會(huì )劣化，或釋放雜質(zhì)。鉛蓄電池一般都使用膠質(zhì)隔離板。

3.電池外殼

耐酸性強，兼具機械性強度。電動(dòng)車(chē)用的蓄電池外殼乃使用材質(zhì)強韌之合成樹(shù)脂經(jīng)特殊處理制成，其機械性強度特別強，上蓋亦使用相同材質(zhì)，以熱熔接著(zhù)。

4.電解液

電解液比重以20℃的值為標準，電動(dòng)車(chē)用的蓄電池完全充電時(shí)之電解液標準比重為1.280。

5.液口栓

液口栓的功能為排出充電時(shí)所產(chǎn)生的氣體及補充純水，測定比重。

使用維護

電解液

鉛酸蓄電池的能提供電能最主要的組份是正、負極板賀電解液。電解液的比重與液量對提供電能同樣重要。蓄電池液面高度應以高于極板10—15mm為宜，缺液時(shí)根據不同情況，及時(shí)補充蓄電池液或蒸餾水，否則將縮短蓄電池的使用壽命! 市售干荷電蓄電池未加電解液，使用時(shí)需按說(shuō)明書(shū)，補充電解液(汽車(chē)一般加比重為：1.28左右的稀硫酸),在初次加酸后，靜置20分鐘，讓硫酸充分的擴散，并同正、負極板發(fā)生反應。然后，測試電解液的比重，補足到高于最低液面的酸量。如果測試比重的結果變化不大，可以使用。如果比重偏低，說(shuō)明該電池因某種原因缺電，應補充電一定時(shí)間，以保證電池的壽命。

蓄電池液比重與蓄電池狀況請參照下表：

充足的電池 放電量為30% 放電量為100%

1.2750-1.285 1.170-1.190 1.050-1.070

但在檢測時(shí)，一旦出現兩單格間電解液比重差超過(guò)0.040，這表示蓄電池電解液失效或內極板已損壞，這時(shí)應更換蓄電池。

蓄電池使用中電解液消耗過(guò)快，一般是由于轎車(chē)行駛中的震動(dòng)使電解液濺出，或因電解液大量蒸發(fā)所致。如果發(fā)現蓄電池電解液消耗過(guò)快，應進(jìn)行如下方面的檢查：

(1)檢查蓄電池殼有無(wú)破裂，塞子是否旋緊，蓋子四周封口膠有無(wú)裂縫。如屬上述原因，應修理或更換外殼，修復后應添加電解液。 (2)檢查節壓器是否失調或限額電壓是否超過(guò)標準。如果是，應對節壓器進(jìn)行檢修和調整。因為限額電壓過(guò)高可使充電電流過(guò)大，蓄電池長(cháng)時(shí)間處于過(guò)充電狀態(tài)下，會(huì )引起蓄電池溫度升高，電解液沸騰，產(chǎn)生大量的氣泡向外蒸發(fā)，使電解液消耗過(guò)快。 在調整好節壓器后可向蓄電池內添加蒸餾水，因為蒸發(fā)損失的是水分。

外部維護

保持蓄電池外殼干燥、清潔，避免產(chǎn)生漏電。 保持蓄電池蓋的透氣孔清潔暢通。

保管

超過(guò)一個(gè)月不用汽車(chē)時(shí)，應斷開(kāi)蓄電池負極電纜。 蓄電池接頭部位腐蝕、生銹、有污垢，會(huì )增大接觸抵抗，造成電流通過(guò)困難，在這種狀態(tài)下發(fā)電會(huì )增加燃油消耗，所以請用開(kāi)水澆洗，清除后，安裝牢固正、負極電纜，涂抹上防銹脂。