鉛酸蓄電池原理結(jié)構(gòu)和爆炸原因
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-01 13:22
點(diǎn)擊量：次
鉛酸蓄電池（VRLA）是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池荷電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。一個(gè)單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V；在應(yīng)用中，經(jīng)常用6個(gè)單格鉛酸電池串聯(lián)起來(lái)組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。
VRLA電池是這樣設(shè)計(jì)的：在電池中，一部分?jǐn)?shù)量的電解液被吸收在極片和隔板中，以此增加負(fù)極吸氧能力，阻止電解液損耗，使電池能夠?qū)崿F(xiàn)密封。
| Parts組件 | 材料 | 作用 |
| 正極 | 正極為鉛-銻-鈣合金欄板，內(nèi)含氧化鉛為活性物質(zhì) | 保證足夠的容量 長(zhǎng)時(shí)間使用中保持蓄電池容量，減小自放電 |
| 負(fù)極 | 負(fù)極為鉛-銻-鈣合金欄板，內(nèi)含海綿狀纖維活性物質(zhì) | 保證足夠的容量 長(zhǎng)時(shí)間使用中保持蓄電池容量，減小自放電 |
| 隔板 | 先進(jìn)的多微孔AGM隔板保持電解液，防止正極與負(fù)極短路。 | 防止正負(fù)極短路 保持電解液 防止活性物質(zhì)從電極表面脫落 |
| 電解液 | 在電池的電化學(xué)反應(yīng)中，硫酸作為電解液傳導(dǎo)離子 | 使電子能在電池正負(fù)極活性物質(zhì)間轉(zhuǎn)移 |
| 外殼和蓋子 | 在沒有特別說(shuō)明下，外殼和蓋子為ABS樹脂 | 提供電池正負(fù)極組合欄板放置的空間 |
| 安全閥 | 材質(zhì)為具有優(yōu)質(zhì)耐酸和抗老化的合成橡膠。 | 電池內(nèi)壓高于正常壓力時(shí)釋放氣體，保持壓力正常 阻止氧氣進(jìn)入 |
| 端子 | 根據(jù)電池的不同，正負(fù)極端子可為連接片、棒狀、螺柱或引出線。 |
密封端子有助于大電流放電和長(zhǎng)的使用壽命 |
閥控鉛酸電池的電化學(xué)反應(yīng)式如下所示。充電是將外部直流電源連在蓄電池上進(jìn)行充電，使電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。放電是電能從電池中釋放出來(lái)去驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。
當(dāng)VRLA蓄電池充電將達(dá)到頂點(diǎn)時(shí)，充電電流只被用來(lái)分解電解液中的水，此時(shí)，電池正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣，氣體會(huì)從蓄電池中溢出，造成電解液減少，需不定時(shí)加水。
另一方面，充電末期或過(guò)充條件下，充電能量被用來(lái)分解水，正極產(chǎn)生的氧氣與負(fù)極的海綿狀鉛反應(yīng)，使負(fù)極的一部分處于未充滿狀態(tài)，抑制負(fù)極氫氣的產(chǎn)生。
新蓄電池由于化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)較多，端電壓較高，內(nèi)阻較小，而舊蓄電池端電壓較低，內(nèi)阻較大，一般12V新蓄電池內(nèi)阻為0.015-0.018歐姆，舊蓄電池的內(nèi)阻卻多在0.085歐姆以上，如果將新舊蓄電池串聯(lián)使用，那么在充電狀態(tài)下，舊蓄電池兩端的充電電壓將高于新蓄電池兩端的充電電壓，結(jié)果造成新蓄電池尚未充滿，而舊蓄電池早已經(jīng)過(guò)高，而在放電狀態(tài)下，由于新蓄電池的容量比舊的蓄電池容量大，結(jié)果造成舊蓄電池過(guò)量放電，甚至引起舊蓄電池反極，蓄電池鼓脹造成副作用。它會(huì)損耗新蓄電池的電能，同時(shí)也會(huì)造成電器內(nèi)部的電壓不穩(wěn)，也存在著舊蓄電池使用過(guò)度所帶來(lái)的危險(xiǎn)。
引起爆炸的三種原因：
蓄電池內(nèi)壓過(guò)高引起蓄電池殼爆炸
由鉛酸蓄電池工作原理，人們知道在蓄電池充電過(guò)程中，尤其是充電末期由于過(guò)充電，水分解為氫氣和氧氣，短路、嚴(yán)重硫化以及充電時(shí)電解液溫度急劇上升，都會(huì)使水分大量蒸發(fā)，這時(shí)若加液孔蓋的通氣孔堵塞，由于氣體太多來(lái)不及溢出，蓄電池內(nèi)部的壓力將升得很高，先引起蓄電池槽變形，當(dāng)內(nèi)壓達(dá)到一定壓力會(huì)從蓄電池槽蓋結(jié)合處或其他薄弱處爆裂，這是一種物理過(guò)程。當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力高于0.25MPa時(shí)蓄電池發(fā)生爆裂，爆裂位置位于槽蓋熱風(fēng)結(jié)合處或應(yīng)力集中的邊角處。
氫氣遇明火形成的蓄電池爆炸
氫氣和氧氣混合氣體的爆炸極限為氫氣占混合氣體體積的4%-96%,氫氣和空氣的混合氣體的爆炸極限為氫氣占混合氣體體積的4%-74%。如果過(guò)充電量的80%用于電解水，蓄電池內(nèi)部的氫氣含量大于爆炸范圍之內(nèi)，當(dāng)蓄電池中或空氣中的含氫量累積至爆炸極限時(shí)，遇到明火就會(huì)形成爆炸，這是一種化學(xué)反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)蓄電池的爆炸屬于支鏈爆炸反應(yīng)。此類爆炸太多發(fā)生在過(guò)充電情況下，如果蓄電池內(nèi)部極柱、穿壁焊等處存在虛焊點(diǎn)，蓄電池的爆炸幾率較高。一個(gè)合格的蓄電池在正常的使用條件下不會(huì)發(fā)生自發(fā)熱爆炸反應(yīng)。當(dāng)蓄電池充電電壓汽油車高于14.4V,柴油車高于28.8V，在火種同時(shí)存在的條件下，可能發(fā)生爆炸現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)蓄電池爆炸的車輛檢查，發(fā)現(xiàn)大部分電壓調(diào)節(jié)器存在缺陷，蓄電池處于嚴(yán)重的過(guò)充電狀態(tài)。
排氣孔堵塞形成爆炸
由于蓄電池排氣孔堵塞，蓄電池先爆裂，爆裂引起蓄電池震動(dòng)，極柱接線不牢產(chǎn)生火花，從而形成爆炸。
