詳解鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)及工作原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-25 01:25
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1)鉛酸蓄電池的構(gòu)成和工作原理
鉛酸蓄電池由正極板、負(fù)極板、隔板、電解液、塑料槽等組成。鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)為二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極活性物質(zhì)是鉛(Pb)，電解液是稀硫酸，正負(fù)極之間由隔板隔開，電解液中的離子可以通過隔板中的微孔，電極上的電子不能通過隔板。鉛酸蓄電池放電后， 正極板的活性物質(zhì)二氧化鉛(PbO2)轉(zhuǎn)化成硫酸鉛(PbSO4)附著在正極板上，負(fù)極活性物質(zhì)鉛(Pb)也轉(zhuǎn)化成硫酸鉛(PbSO4)附著在負(fù)極上， 電解液中的硫酸擴(kuò)散到極板中去， 電解液的濃度降低。 鉛酸蓄電池在充電時(shí)，發(fā)生相反的反應(yīng)。通過充電、放電反應(yīng)，鉛酸蓄電池可以反復(fù)使用，直到儲(chǔ)存的容量達(dá)不到電器的要求時(shí)，壽命終止。
鉛酸蓄電池單格電池(又稱單體電池)的標(biāo)準(zhǔn)電壓是 2V。為滿足用電器高電壓的需要，電池常通過串聯(lián)組合成 6V、12V 等電池組;為滿足用電器高容量需要，常通過增加極板面積或?qū)⑾嗤瑯O板并聯(lián)焊成極群來實(shí)現(xiàn)。將完全處于充電狀態(tài)的電池，按一定放電條件，放電到所規(guī)定電壓時(shí)所釋放出的電量稱為電池的容量，單位一般用安培小時(shí)(簡稱安時(shí)，用“Ah”表示)。電池釋放電量的能力稱為能量，為電池的容量乘以平均放電電壓，通常用伏安時(shí)(VAh)或千伏安時(shí)(kVAh)表示。
(2)鉛酸蓄電池的發(fā)明
1799 年伏打(Alessandro Volta)用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片組裝成電堆;1836 年，丹尼爾(John Frederic Daniell)利用伏打電堆的工作原理制成了第一個(gè)實(shí)用電池，標(biāo)志著化學(xué)電池進(jìn)入生產(chǎn)和生活中，但銅鋅體系的電池用完后不能充電供重復(fù)使用，阻礙了其更廣泛地應(yīng)用。1801 年，戈特洛(Nicolas Gautherot)在實(shí)驗(yàn)中用伏打電堆和兩根鉑絲電解鹽水產(chǎn)生氫氣和氧氣，在其撤走電源并將兩根鉑絲直接接觸時(shí)，出現(xiàn)了短時(shí)間的反向電流(當(dāng)時(shí)也被稱為二次電流，今稱放電電流)，但電流維持的時(shí)間太短，沒有實(shí)用價(jià)值。1802 年里特(Johann Wilhelm Ritter)用伏打電堆向一疊夾以鹽水浸濕紙片的銅片進(jìn)行充電，在撤走電源后，其發(fā)現(xiàn)兩片銅片之間存在 0.3V的電壓; 之后再用金屬鉛、 錫和銅替代銅片進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 均測到了不同的電壓值。1854 年德國科學(xué)家辛斯特登(Wilhelm Joseph Sinsteden)在使用多種電池進(jìn)行研究時(shí)，認(rèn)識(shí)到浸沒在硫酸中的鉛電極具有一定的儲(chǔ)能容量，即對(duì)電極充電之后可以向負(fù)載供電，并報(bào)道了其能量密度，但其未意識(shí)到這一發(fā)現(xiàn)的重要價(jià)值。1859 年，普蘭特(Raymond Gaston Plante)獨(dú)立于辛斯特登發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了從浸在硫酸溶液中并充電的一對(duì)鉛板， 在撤去充電電流并加上負(fù)載后可以得到有效的放電電流，這個(gè)體系的放電電流在諸多電極-電解液體系中可以維持最長的時(shí)間，并且電壓也最高。普蘭特根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)了具有實(shí)用價(jià)值的蓄電池，并在 1860 年向法國科學(xué)院展示了這一可充電電池，這標(biāo)志著第一個(gè)可以重復(fù)使用的電池問世。1870 年，發(fā)電廠開始使用直流發(fā)電機(jī)，并引入鉛酸蓄電池進(jìn)行負(fù)載調(diào)峰，即在晚上充電，白天供電。1879 年愛迪生(Thomas Edison)發(fā)明了白熾燈，讓電力走進(jìn)千家萬戶，同時(shí)激發(fā)了用戶在輸電線架設(shè)不到的地方使用電源的需求，這正是鉛酸蓄電池的應(yīng)用場合。限于制造工藝，當(dāng)時(shí)鉛酸蓄電池還無法大規(guī)模生產(chǎn)，但越來越多的研究者已開始參與鉛酸蓄電池的研究。從此，鉛酸蓄電池開始處于因市場需求而促進(jìn)其研發(fā)的狀態(tài)，人們對(duì)它進(jìn)行不斷地研究和改進(jìn)，使其得到極大地發(fā)展。鉛酸蓄電池是迄今發(fā)展時(shí)間最長，技術(shù)最成熟的電池技術(shù)。
