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閥控鉛酸蓄電池的基礎理論

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年08月28日  

閥控鉛酸蓄電池基礎理論一、基本概念:

1、電池電壓:

a、開路電壓:電池在開路狀態下的端電壓。

b、工作電壓:電池接通負荷后在放電過程中顯示的電壓。工作電壓與放電條件有關,放電電流越大,工作電壓越低;溫度越低,工作電壓越低。

2、電池的容量:

a、電池的理論容量:活性物質按法拉第定律計算而得的最高理論值。

b、電池的實際容量:電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積。單位AH。

c、電池的額定容量:按國家或有關部門頒布的標準,保證電池在一定條件下的最低限度的容量。

正常情況下,三者的關系是:理論容量〉實際容量〉額定容量

3、電池的內阻:

電流通過電池的內部時受到阻力,使電池的電壓降低。電池的阻不是常數,因為活性物質的組成、電解液溫度和濃度都在不斷的變化。內阻可分為歐姆內阻和極化阻,歐姆內阻符合歐姆定律;極化電阻隨著放電流的增大而增大,但不是直線關系而是對數關系。

4、正極活性物質:

正極活性物質有α-pbO2和β-pbO2兩種晶型。β-pbO2具有較高的活性及利用率。α-pbO2具有較好的機械強度和較大的尺寸。當α-pbO2/β-pbO2為0.8時,電池具有最好的深放電能力。


二、閥控電池中應用的基礎理論

1、鉛鈣錫鋁合金

1)特點:

a、內阻小,其電阻率約為22×10-6?·cm,接近純鉛;

b、析氫超電勢高,水的分解電壓高于鉛銻合金組成的蓄電池,約200mV~250mV,所以失水少,具有較好的維護性;

c、鈣為負電勢,正極中的鈣不會轉移至負極,因此不會加速自放電。

2)加入錫的作用:

a、改善板柵與活性物質界面,提高電極的充電接受能力:

b、增加合金的力學性能;

c、降低極化和腐蝕,提高電池深放電能力

;d、改善合金的流動性能。

3)加入鋁的作用:

形成氧化薄膜,防止熔融態鈣合金中鈣的損失。當有鋁存成時,鈣含量可在36小時無變化。

2、鉛粉:

a、種類:從制造方法上有兩種,由球磨法生產的鉛粉為島津粉;由氣相氧化制的鉛粉為巴頓粉。我公司目前使用的是巴頓粉。

b、制造過程:氣相氧化法制造鉛粉,是將熔融態的鉛與空氣混合進行氣相氧化,利用葉輪的高速旋轉,使鉛液與空氣充分接觸,生產氧化度高達70%的鉛粉,再利用穩定的氣流把鉛粉吹至鉛粉收集器中。在制鉛粉過程中,應嚴格控制反應溫度,α-pbO2在于488℃以以生成,穩定產物;β-pbO2在488℃以上生成,極板固化、干燥后優先轉化為4BS,極板具有較長的使用壽命,但初容量低

3、和膏:

我公司采用砂型鉛膏,加水過程一定要快,防止金屬鉛大量氧化。鉛粉中的鉛應在固化過程中完成氧化,以保證極板良好的性能和機械強度。快速加酸是不允許的,否則會導致鉛膏溫度急劇上升,影響相組成。

4、極板固化:

在控制相對濕度、溫度和時間的條件下,使極板失去水份和形成可塑性物質,進而凝結成微孔均勻的固態物質。作用:

a、鉛膏中的鉛進一步氧化,在正負極中殘余的鉛分別減少到2%和5%左右,化成后可望獲得堅固的活性物質和良好的外觀。

b、在固化過程度中,鉛膏物質繼續進行堿式硫酸鉛的結晶過程度,在較低溫度下生產3BS,溫度高于80℃時有利于4BS的生成,通過固化使板柵表面生成氧化鉛的腐蝕膜,增強板柵與活性物質的結合。

固化不良的危害:脫粉、掉塊、產生表面裂紋。

5、電池化成

a、化成目的:在極板上形成活性物質的過程,對于涂膏式極板和管式極板,是用電化學方法在正極上形成二氧化鉛,在負極上生成海綿狀鉛。

b、化成方式:極板化成和電池化成。極板化成是將極板放在專門的化成槽內,多片正負極板相間地連接起來與直流電源相間,灌入電解液通電。電池化成是指,不需要專門化成槽,而是生極板裝配成電池,灌入電解液通直流電。目前我公司是電池化成。


三、雜質的危害

雜質能夠使電池的氧析出,增大自放電,危害比較大的是鐵、錳、砷、氯、銅等。如一價鐵離子在電池參加的副反應如下:

正極:pbO2+3H++HSO4-+2Fe2+=pbSO4+2H2O+2Fe3+

負極:pb+HSO4-+2Fe3+=H++2Fe2+

機理:一些可變價態的鹽類,它們的低價態可以在正極被氧化,同時二氧化鉛還原;被氧化的高價態可通過對流、擴散達到負極,在負極進行還原過程;同進負極活性質被還原,還原態的離子又藉助于擴散、對流達到正極重新被氧化,如此反復循環。


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