劲博机房蓄电池的基本构造和原理
作者:system 时间:2026-11-11铅酸电池(VRLA),是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。
一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等(公众号:通信电源技术 与你一起同行)。
VRLA电池结构
Parts组件
材料
作用
正极
正极为铅-锑-钙合金栏板,内含氧化铅为活性物质
保证足够的容量
长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电
负极
负极为铅-锑-钙合金栏板,内含海绵状纤维活性物质
保证足够的容量
长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电
隔板
先进的多微孔AGM隔板保持电解液,防止正极与负极短路。
防止正负极短路
保持电解液
防止活性物质从电极表面脱落
电解液
在电池的电化学反应中,硫酸作为电解液传导离子
使电子能在电池正负极活性物质间转移
外壳和盖子
在没有特别说明下,外壳和盖子为ABS树脂
提供电池正负极组合栏板放置的空间
安全阀
材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。
电池内压高于正常压力时释放气体,保持压力正常
阻止氧气进入
端子
根据电池的不同,正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。
密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命
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(Pb2+)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(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)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(SO42-),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(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),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(公众号:通信电源技术 与你一起同行)。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+ + 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)
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