蓄電池的四個發展階段解析

蓄電池的四個發展階段

1、一般鉛酸電池

在50年代，加工的鉛蓄電池叫一般電池，當時的產品用戶啟用時都要有“初充電”工藝環節。電解液注入電池后，電池發熱，待電解溫度降下來后，進行第一次充電。充電后再放出容量，這個循環叫充放電循環。初充電的工藝過程在早期有6次充電5次放電之多，后隨著技術的發展，充放電循環次數逐步減少。三充兩放的目的是測試蓄電池的實際容量。電池電化反應方程式是:

pbO+2H2SO4+pb=pbSO4+2H2O+pbSO4....................(1)

電池放電的條件是右邊的三要素，缺一不可。放出的電容量是按桶板原理組成的，但新電池的放電卻得不到應有的容量，這是因為負板pb在硫酸電液注入前就被氧化了。

2pb+O2=2pbO....................(2)

在電池加工的化成工序中，生極板變成了熟極板，熟負極板上的鉛具有高度活化性，從化成槽中取出后，可同空氣中的氧迅速進行（2）式的反應，同時放出大量的熱。于是，極板就由高勢能狀態降低為低勢能狀態，這個反應使負極板失去了活性。在潮濕的條件下，反應進行的十分迅速。經水洗干燥后，這種反應并沒有停止。組裝成電池，直到啟用時仍在進行。注入硫酸電解液后。就再次發生電熱反應。

pbO+H2SO4=pbSO4+H20+Q....................(3)

這個反應使電池負極失去了電活性。初充電的充放電循環目的就是將負極板活化。

2、發展到干荷電電池

為了給用戶提供方便，取消初充電工藝環節，就需要保護負極板，使其在加工、儲運過程中不被氧化。這就需要使負極板活性物質具有抗氧化能力，今朝采取的技術措施是:

①在鉛膏配方中添加抗氧化劑，如松香、乙二酸。

②將鉛微粒包裹一層抗氧化劑，如油、硼酸。

只要將負極保護好，不使其氧化，這樣就得到了在未注液前的干狀態下就能保持其帶電性的荷電極板，簡稱干荷電極板。用干荷電極板組裝電池一旦注液，30分鐘內電池就能達到80%的容量，電池就可投入使用。

3、發展到免維護電池

在電池的使用中，常需要補充水，因為一旦缺水電池就損壞了。補水是件十分麻煩的事，因為許多用戶在需要補水時找不到合格的電瓶水。

電池失水的原由是:

①物理失水:電解液會受熱蒸發。

②化學失水:由于雜質存在，雜質與鉛構成微電池，使水不斷分析成氣體。

③電化失水:過充電時，當充電電壓超過2.3V時，水分析就發生。要減少其耗電量，非得將水的分析電壓值提高。

在以上這三種失水形式中，后兩種是主要的，最后一種原由造成失水的比例最大。現已找到一種鉛鈣合金，使用鉛鈣合金制造電池時，水的分析電壓就由2.3V提高到2.45V。如果將充電電壓控制在2.45V以下，電池在使用時的耗水量就能降到很少，汽車電池充電電壓是14.4V±0.1V，均勻到每個單格為2.4±0.016V。現已做到汽車電池連續裝車行駛6～8個月加一次水，加工廠家為了推銷方便，把這個耗水量很低的電池起名為“免維護電池”，即“MF”電池，這是這種電池的商業名字。事實上，這種電池維護工作包括:測試技術狀態、補充電、補水。只把加水周期延長了，對維護的要求高了，并不是真正意義的“免維護”。從技術角度分解，真正免維護電池是沒有的。

4、發展到密閉電池

免維護電池的水耗電量能否再減少，使電池在整個使用期內不補水，在特殊情況下電池準許自由取向，立式、臥式都能工作。密閉電池的關鍵是要怎么樣將電池中萌生的氣體在電池中重新合成為水。密閉電池早在50年代就有，那時是采用金屬鈀作催化劑，使電池中的氫氣和氧氣在無焰狀態下化合成水

H2+O2→H2O+Q....................（4）

由于化合是從高能態的氣體轉化成低能態的液體，所以會釋放出大量的熱，這些熱量能使鈀珠的溫度達300℃左右。由于鈀昂貴，電池使用條件十分嚴格，所以這種電池惟有在特殊情況下使用，如潛艇、水電站等。到70年代，又發展一種陰極吸收式密閉電池，這種電池消除氣體的方法是，首先使電池盡可能不萌生氫氣H2，氧氣O2是通過負極吸收轉化成液體的成份。

O2+pb→pbO+H2SO4→pbSO4+H2O→pb+H2SO4....................（5）

消氣過程是:在正極pbO2上充電時萌生O2，同負極上pb反應生成氧化鉛pbO，pbO同電解液中的硫酸H2SO4反應生成硫酸鉛pbSO4和水，負極上的pbSO4經充電又恢復成pb，硫酸根SO2-4又一次進入電液，使電液密度值升高。

在上述消氣過程中，其關鍵是隔板非得是透氣的。現采用的方法是利用玻璃毛氈的吸液性，在用玻璃毛氈制成的隔板中保持氣相、液相、固相共存。這樣，在正極上萌生O2能通過毛氈上的氣體通道，逐步擴散到負極上去。消除O2的過程是個動平衡的過程，萌生O2的量與消除O2的量達到平衡時，電池使用才是安全的。一旦發生過充電，萌生O2的量大于消除O2的量，會使電池內氣體壓力越來越大，為了避免發生爆炸事故，電池頂蓋上都設有安全閥，以防不測。所以這種電池都叫“閥控式陰極吸收密閉免維護電池”。

不難理解，密閉電池應使用電壓精度較高的恒壓充電機充電，絕對不準許用恒流充電進行補充電作業，過充電對密閉電池來講可謂是第一殺手。

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