铅酸蓄电池工作原理是?
工作原理:铅蓄电池的两组极板插入稀硫酸溶液里发生化学变化就产生电压。通入直流电时,在正极板上的氧化铅变成了棕褐色的二氧化铅,在负极板上的氧化铅就变成灰色的绒状铅铅蓄电池放电时,正负极板上的活性物质都吸收硫酸起了化学变化,逐渐变成了硫酸铅。
铅酸蓄电池,其正极为二氧化铅,负极为海绵状铅,电解质为硫酸水溶液,隔板根据不同类型的铅蓄电池使用微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板或其他材料,电池壳体使用硬橡胶、工程塑料、玻璃钢等材料制成。
扩展资料:
铅酸蓄电池的内阻及容量
1、蓄电池充电时,电解的密度发生变化,极板上的有效物质发生变化,内阻也随之变化。铅酸蓄电池的内阻公式为R=(E-U)/I,其中,R为蓄电池内阻;E为开路电压;U为工作时的端电压;I为放电电流。
2、蓄电池的容量:船用蓄电池的容量一般以10小时放电率的安培小时做单位。例如250安培小时的蓄电池能以25安培的电流放电10小时。但是同一蓄电池在1小时的放电率时不能给出250安培小时容量。
参考资料来源:百度百科-铅酸蓄电池
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铅蓄电池内的阳极(PbO₂)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:
(阳极) (电解液) (阴极)PbO₂+2H₂SO₄+Pb=PbSO₄+2H₂O+PbSO₄(放电反应)。(二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) PbO₂中Pb的化合价降低,被还原,负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高,正电荷流动。
(阳极) (电解液) (阴极)PbSO₄+2H₂O+PbSO₄=PbO₂+2H₂SO₄+Pb (充电反应)(必须在通电条件下)(硫酸铅) (水) (硫酸铅) 。
第一个硫酸铅中铅的化合价升高,被氧化,正电荷流入正极;第二个硫酸铅中铅的化合价降低,被还原,负电荷流入负极。
1、放电中的化学变化 :蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成份从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。
2、充电中的化学变化:由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅,会在充电时被分解还原成硫酸,铅及二氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加,亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度。
这种变化显示出蓄电池中的活性物质已转换到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被转变成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。
扩展资料
铅酸蓄电池常用的车用蓄电池主要分为三类:普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池。
普通蓄电池:普通蓄电池的极板由铅和铅的氧化物构成,电解液为硫酸的水溶液。它的主要优点为电压稳定、价格便宜;缺点是比能低 ( 即每公斤蓄电池存储的电能 ) 、使用寿命短和日常维护频繁。
干荷蓄电池:它的全称为干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点为负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过 20 — 30 分钟就可使用。
免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。
使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护( 添加补充液 ) ;另一种为电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液。
参考资料来源:百度百科-蓄电池
参考资料来源:百度百科-铅酸电池
放电时,电极反应为:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负极反应: Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电)
不管电池是操作在循环使用还是浮充使用的状态下,充电量往往必须是放电量的110%? 120%,才能够将电池再度完全充饱,这表示有一部分的能量在电池内部被消耗掉了,实际充电的时候必须注意,否则没有办法将电池的电量回复到原本的状态。
放电特性
铅酸电池上面通常会标示着容量(Ah)的符号,这个容量表示放电电流及放电至终止电压时间之积分,若是放电电流随着放电时间而改
变大小,代表电池容量就会随着放电电流而改变,公式如下:
电池容量
选取一颗容量固定的电池,以不同的电流大小来放电,将会造成容量变化上的不同,同时也会导致放电时的终止电压有所不同,因此
电池在放电的时候必须注意电池的状态,不可低于限定的放电终止电压,否则将会产生过放电的情况,多次的过放电发生将会使得电池容
量失效,甚至无法充电,这一部分在CSB BATTERY CO., LTD.亦有详细规范,如表2所示,图6则显示在不同放电电流下的放电终止电压与放电时间的关系。
铅酸电池与一般电池比较起来,还有个特别的不同之处,那就是对过放电的情况非常敏感,每一次的过放电都会对铅酸电池造成极大的损害,这从先前对铅酸电池的介绍中便可略知一二。因此当电池过放电之后,便不可能再回复正常的容量,通常这种原因会发生,是因为电池长时间处于放电状态。在我们实验中所使用的CSB密闭式铅酸电池,可以承受短暂时间的过放电,而且次数仅有2-3次,在过放电后,仍可由适当的充电来回复原本的容量。对于我们要设计的充电器来说,要如何得知电池已经发生过放电的形情,可以由图7可以得知,在充电初期会发生充电电流不变,充电电压却大幅下降的情况,经充饱电后尚可恢复其初期的容量。
铅酸电池的等效电路
铅酸电池的电气特性,就像个大电容一样,若是要将电池拿来充电,势必要对电池的瞬时特性进行分析。铅酸电池的等效电路
E是铅酸电池的电动势,L为电池内部之电感,通常
这电感量很小,会随着电池容量增大而稍微增加,但通常在分析中予以忽略。R 是极板与电解液之间所形成的电阻,通常称之为内阻,在
实际充放电的时候,会因为电解液与极板均发生复杂的化学反应,以及电解液中许多杂质的因素,使得这个内阻值会不断上升,然后直接
影响温度,因此内阻值是铅酸电池研究中最重要的参数。C则是电极上之活性物质与电解液接口之间,所形成的电容,这个值非常大,而且容量越大的电池也具有越大的电容值。至于Zf则是与通电电流频率有关的阻抗,称之为法拉第阻抗,由电阻与电容成分构成。在铅酸电池的分析上,最主要在于侦测内部电压与内阻的变化,因此把电池视为电压源,并将等效电路简化为图9。