Question

铅酸蓄电池的构造及其材料

Answer 1

极板是电池的基本部件，它接收充入的电能并向外释放电能。极板分为正极板和负极板。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅，呈蓝灰色。在蓄电池的充放电过程中，电能和化学能的相互转换是通过极板上的活性物质与电解液中的硫酸发生化学反应来实现的。正负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金制成的栅极框架中。铅锑合金中，铅占94%，锑占6%。加入少量锑，提高网架的机械强度和浇注性能。

但铅锑合金的抗电化学腐蚀能力较差，用薄板进行高速放电和提高比能量时，含锑量高的栅极使用寿命必然会降低。因此，使用低锑合金非常重要。目前，栅极的锑含量为2%~3%。在板栅合金中加入0.1%~0.2%的砷，可以减缓腐蚀速度，提高硬度和机械强度，增强其抗变形能力，延长电池的使用寿命。

目前，铅锑砷合金在国内外已被用作栅极。活性物质脱落和栅极腐蚀是决定电池使用寿命的主要原因。考虑到使用寿命，正栅较厚，负栅厚度一般为正栅的70%~80%。国产电池负极板厚度为1.6~1.8mm，有的薄至1.2~1.4mm；正极板的厚度为2.2~2.4mm，有的薄至1.6~1.8mm，使用薄板可以提高汽车的启动性能和电池的比能量。为了增加电池的容量，通常将多个正极板和负极板并联，形成正极板组和负极板组。

安装时，正负极板组相互嵌入，隔板插在中间形成单个电池。在每个单电池中，负极板的数量总是比正极板的数量多一个。正极板都在负极板之间，最外面的极板都是负极板。正极板的活性物质疏松，机械强度低，使正极板夹在负极板之间，可以使正极板两侧均匀放电，工作时不易因活性物质膨胀而翘曲，也不易造成活性物质脱落。汽车起动用国产铅酸电池主要有两种类型，即干式密封电池和干式充电电池。

干式电池与普通干式密封电池的区别在于其极板组可以将制造过程中获得的电荷长时间保持在干燥状态。干电池之所以具有干充性能，主要是由于负极板的制造工艺不同。在充电电池的2年保质期内，如果需要交付使用，只需在使用前加入规定密度的电解液即可。

例如，对于干充电池6-QA-60，只需加入密度为1.280g/c m3 的电解液，调节液面至比极板组高15mm左右，即可投入使用，无需初始充电。对于保质期超过2年的干充电池，由于其极板上的一些活性物质被氧化，在使用前应进行充电。

2.隔板为了减小电池的内部尺寸和内阻，电池内部的正负极板应尽可能靠近。但是，为了避免因相互接触而短路，正负极板应由绝缘隔板隔开。隔膜材料应具有多孔结构，使电解液能够自由渗透，其化学性质应稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。常见的隔板材料有木材、

微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维浆粕、玻璃丝棉等。

隔板是厚度小于1毫米的矩形薄板，其长度和宽度略大于极板。异形隔板的一侧有一个特殊的凹槽。安装时，开槽侧应垂直面向正极板。

3.电解质

铅酸蓄电池电解液由密度为1.84g/cm3的纯硫酸和密度为1.24~1.31g/cm3的蒸馏水组成。电解液应根据当地最低气温或厂家要求选择，如表1.1所示。电解液的纯度是影响电池性能和使用寿命的重要因素。一般工业硫酸和普通水一定不能加到电池中，因为它们含有铁、铜等有害杂质，否则容易自行放电，损坏极板。因此，电池电解液应使用指定的硫酸和蒸馏水进行配制。

表1．1不同气温下的电解液密度 @2019