铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中插入两组极板而构成的电能储存器,它由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成 。容器分为 3格或 6格,每格里装有电解液,正负极板组浸入电解液中成为单格电池 。每个单格电池的标称电压为 2V,3格串联起来成为 6V蓄电池,6格串联起来成为 12V蓄电池 。
铅酸蓄电池现在多运用在大型的汽车上 。
蓄电池的构造见图 1.1 。
图 1.1 蓄电池的构造 (a)整 体结构 ;(b)单格结 构 1— 护板;2—封料 ;3—负 极接 线柱;4—加液 孔螺 塞;5— 连接条 ;6—正 极接 线柱; 7—电 极衬 套;8— 外壳;9—正极 板;10—负 极板 ;11— 肋条 ;12— 隔板
1.极板
极板是蓄电池的基本部件,由它接受充入的电能和向外释放电能 。极板分正极板和负极板两种 。正极板上的活性物质是二氧化铅,呈棕红色;负极板上的活性物质是海绵状纯铅,呈青灰色 。蓄电池在充电与放电过程中,电能和化学能的相互转换是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的 。正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上 。铅锑合金中,铅占 94%,锑占6% 。加入少量的锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇注性能 。
但是,铅锑合金耐电化学腐蚀性能较差,在要求高倍率放电和提高比能而采用薄形极板时,高锑含量板栅的使用寿命势必降低 。因此,采用低锑合金就十分重要了,目前板栅含锑量为 2% ~3% 。在板栅合金中加入 0.1%~0.2%的砷,可以减缓腐蚀速度,提高硬度与机械强度,增强其抗变形能力,延长蓄电池的使用寿命 。
目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅 。正极活性物质脱落和板栅腐蚀是决定蓄电池使用寿命的主要原因 。出于对使用期限的考虑,正极板栅要厚一些,负极板栅厚度一般为正极板栅厚度的 70% ~80% 。国产蓄电池负极板厚度为 1.6~1.8mm,也有薄至 1.2~1.4mm的;正极板厚度为 2.2~2.4mm,也有薄至 1.6~1.8mm的 。薄形极板的使用能改善汽车的起动性能,提高蓄电池的比能 。为了增大蓄电池的容量,一般将多片正极板(4~13片)和多片负极板(5~14片)分别并联,组成正极板组和负极板组 。
安装时,将正负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就成了单格电池 。在每个单格电池中,负极板的数量总是比正极板要多一片 。正极板都处在负极板之间,最外面片都是负极板 。正极板活性物质较疏松,机械强度低,这样把正极板夹在负极板中间,可使其两侧放电均匀,在工作时不易因活性物质膨胀而翘曲,不易造成活性物质脱落 。国产汽车起动用铅酸蓄电池主要有两大类,即干封式蓄电池和干荷电式蓄电池 。
干荷电式蓄电池与普通干封式蓄电池的区别在于:
其极板组在干燥状态下能够较长时间地保存制造过程中所得到的电荷 。干荷电式蓄电池之所以具有干荷电性能,主要是负极板的制造工艺不同 。干荷电式蓄电池在 2年的保存期中,如果需要交付使用,只需在使用之前加入符合规定密度的电解液就可以了 。
例如,对于干荷电式蓄电池 6-QA-60,只需加入密度为 1.280g/cm3(25℃时)的电解液,调整液面高度高出极板组 15mm左右,不需要进行初充电就可以投入使用 。对于保存期超过 2年的干荷电式蓄电池,因为其极板上有部分活性物质被氧化,使用之前应进行补充充电 。
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