鉛酸蓄電池基本構造以及基本運作原理?
鉛酸蓄電池主要由極板、隔板、電解液、外殼構成。
我簡單來說明一下吧,消滅零回答。
1.鉛酸蓄電池的基本構造
鉛酸蓄電池主要由極板、隔板、電解液、外殼構成。
極板
極板是鉛酸蓄電池的核心部分,形狀大多呈長方形。工廠先將鉛卷沖壓成網狀的格柵,再在格柵上涂上俗稱“鉛膏”的活性物質。正極涂二氧化鉛,負極涂海綿狀純鉛。蓄電池的充放電就是依靠極板上的活性物質與電解液中的硫酸化學反應來實現的。
通常一整個鉛酸蓄電池包含6個極板組,每個極板組由數塊正負極板組成,負極板數量比正極板多一片,使每片正極板都處于兩塊負極板之間,這樣能使兩邊放電均勻。
特別提一句,市面上的鉛酸蓄電池構造大同小異,只有鉛膏的配方是各蓄電池廠家的核心機密。格柵的網眼形狀也并非都是長方形。
隔板
隔板使用絕緣材料,放在相鄰的正負極板之間,防止正負極板接觸發生短路。市面上一般采用塑料隔板。
電解液
極板沉浸在電解液中,與電解液產生化學反應。電解液用純硫酸與純蒸餾水按一定比例混合而成,一般工業用的硫酸與自來水不能用作電解液,否則會損壞極板。
外殼
外殼要符合抗震、耐酸、耐熱的標準。
2.鉛酸蓄電池的工作原理
在鉛酸蓄電池組裝好注入硫酸后,會靜止四五天,這一過程叫做“化成”。那么在化成時,蓄電池內部進行著怎樣的化學反應呢?
首先來看正極板,極板上少量的二氧化鉛與硫酸中的水形成了PB(OH)4,于是正極板附近存在四價鉛離子與氫氧根離子。而PB4+集聚在極板四周,于是正極板帶了正電位。
再來看負極板,鉛酸蓄電池極板上少量的純鉛進入了電解液中,形成了二價鉛離子,而把兩個電子留在極板上,使得負極板上帶了負電。
在化成結束后,未充電也未放電的狀態時,正極板的電動勢高于負極板。
放電時的鉛酸蓄電池工作原理:
在鉛酸蓄電池接入負載時,由于正極板的電動勢高,電流I從正極流向負極。使得正極的電位降低,負極的電位升高。原本負極板上的兩個電子e到了正極板上。
在正極板處,PB4+遇到了兩個電子e,自動-1,-1,于是PB4+變成PB2+,與硫酸中的SO42-結合成PBSO4,附在極板上。
在負極板處,PB2+與SO4結合在一起,同樣生成了PBSO4,附在極板上。
就這樣,隨著鉛酸蓄電池不斷放電,正負極板上的PBSO4越來越多,電解液中的H2SO4失去了SO4,H+與OH-結合成H2O,電解液濃度下降。
充電時的電池工作原理:
充電時發生的化學反應與放電時正好相反。接入外部電源時,外部電源的電動勢高于鉛酸蓄電池內部電動勢,于是電流I從正極流入。正極處的PBSO4中的PB2+在電流的作用下失去兩個電子變成PB4+,它和電解液中的OH-結合生成PB(OH)4,由于不穩定,又分解為PBO2與H20。PBO2附在極板上。SO4-與H+結合成H2SO4硫酸。
負極上PBSO4在電流的作用下,得到兩個e,變成PB純鉛,附在極板上。SO42-余H+結合成硫酸。
所以充電時,兩極的PBSO4漸漸變成PB與PBO2,硫酸濃度越來越高。