铅蓄电池

目前铅蓄电池广泛应用于汽车、火车、拖拉机、摩托车、电动车以及通讯、电站、电力输送、仪器仪表、UPS电源和飞机、坦克、舰艇、雷达系统等领域。随着世界能源经济的发展和人民生活水平的日益提高，在二次电源使用中，铅蓄电池已占有85%以上的市场份额。铅酸蓄电池以技术成熟、成本低、大电流放电性能佳、适用温度范围广、安全性高，可做到完全回收利用等优点在汽车起动电池和电动车领域尚无法被其它电池取代。

铅蓄电池(Lead–acid battery):其体积和重量一直无法获得有效的改善，因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上。铅酸电池最大的改良，则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生，藉此达到完全密封不需加水的目的，而制成的"免加水电池"其寿命可长达4年(单一极板电压 2V)。

铅酸蓄电池自1859年由普兰特发明以来，至今已有150多年的历史，技术十分成熟，是全球上使用最广泛的化学电源。尽管近年来镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等新型电池相继问世并得以应用，但铅酸蓄电池仍然凭借大电流放电性能强、电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材料丰富且可再生利用、价格低廉等一系列优势，在绝大多数传统领域和一些新兴的应用领域，占据着牢固的地位。

铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2)，负极板是灰色的绒状铅(Pb)，当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子(Pb)转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e)。由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质--氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb)和4个氢氧根〔4(OH)〕组成。4价的铅正离子(Pb)留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H)和硫酸根负离子(SO4)，在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子(Pb)化合成2价的铅正离子(Pb)，并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。

铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。

放电时,正极反应为:PbO2 + 4H + SO4 + 2e = PbSO4 + 2H2O

负极反应: Pb + SO4 - 2e = PbSO4

总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电)

(1)按蓄电池极板结构分类:有形成式、涂膏式和管式蓄电池;

(2)按蓄电池盖和结构分类:有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池;

(3)按蓄电池维护方式分类:有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。

(4)按国家有关标准规定主要蓄电池系列产品有:

起动型蓄电池:主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明;

固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;

牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;

铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;

摩托车蓄电池:主要用于各种规格摩托车起动和照明;

煤矿用蓄电池:主要用于电力机车牵引动力电源;

储能用蓄电池:主要用于风力、水力发电电能储存。

维护保养

发电机组中最重要的部件就是铅蓄电池，铅蓄电池的性能稳定才能保证整个发电机组的性能良好，那么如何保证铅蓄电池的性能稳定呢?这就需要做好电池的维护保养工作了。

首先，铅蓄电池的连接要正确，防止出现短路情况

铅蓄电池应该摆放在靠近发电机组，这样电池的连接线就不会过长，同时还需要将电池放在便于保养的地方。电池在链接到发电机时，首先接正极，再接负极，当负载或停机时，应及时断开链接，防止电池出现正负极短路。

其次，做好电池的日常检查工作

要定期对电池进行检查，包括电池端的电压情况;电池中电解液的密度、温度、高度情况;注意电池链接先是否按照规格链接;检查电池记住是否有腐蚀情况;定期做放电测试等等，这些日常工作都是需要进行的。

最后，电池充电工作要格外注意

电池充电是基本工作，应当在通风良好、没有雨雪、火花、明火环境下充电;充电最好使用原装充电机充电;充电时，电线的链接要正确;使用合理的电流进行充电;电池充电时，当温度高于45℃时，应当停止充电工作，做散热处理。

发电机组铅蓄电池保养工作非常重要，在日常使用中一定要注意了。

铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定，工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低，因而应用广泛。 缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小，十分笨重，对环境腐蚀性强，循环使用寿命短，自放电大，不易过放电。

主要特点可以用价格便宜来描述，但对于电池内阻要求低，放电电流大的负载不太适合，使用了对电压要求不严格，比如摩托车，汽车的点火装置，只需要瞬间放电，持续大电流放电不适合铅蓄电池。

1)3一Q一75:由3个单体电池组成，额定电压为6V，额定容量为75A·h的起动用蓄电池。

2)6一QA一105G:由6个单体电池组成，额定电压为12V，额定容量为105A·h的起动用干荷电高起动率蓄电池。

3)6一QAW一100:由6个单体电池组成，额定电压为12V·，额定容量为100A·h的起动用干荷电免维护蓄电池。

随着蓄电池的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸逐渐减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电池不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。

铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下:

正极: PbO2 + 2e- + SO4 + 4H+ == PbSO4 + 2H2O

负极: Pb -2e + SO4 == PbSO4

阴极:PbSO4 + 2e- = Pb + SO4;

阳极:PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO4。

总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O(正向放电，逆向充电)

(铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大，原因:铅蓄电池放电时，正极极板上有PbSO4附着，质量增加:负极极板上也有PbSO4附着，所以质量也增加。)