蓄电池基本组成、工作原理、应用、分类

今天对蓄电池的基本组成、工作原理、应用、分类以及注意事项进行介绍，希望可以各位带来帮助。

蓄电池的基本组成

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。

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

蓄电池的工作原理

 

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)

蓄电池的分类

常用的铅酸蓄电池主要分三大类：

1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。

2）干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有2V铅酸蓄电池较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。

3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液.

蓄电池的应用

主电源

通讯设备：收发器

电力控制机车：采集车，自动运输车，电动轮椅，清洁机器人，电动车等

机械工具启动器：剪草机，hedge trimmers，无绳电钻，电动起子，电动雪橇等等

工业设备/仪器

摄像：闪光灯，VTR/VCR，电影灯等

其它便携式设备，等等

备用电源

电信

太阳能系统

电子开关系统

通讯设备：基站，无绳电话等

后备电源：UPS,电脑后备系统，ETC等

紧急设备：应急灯，火警盗警，防火闸

蓄电池使用的注意事项

新的蓄电池投入使用后，必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使蓄电池贮存电能及时地恢复容量，以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验蓄电池容量参数，及促进电极活性物质的活化反应。蓄电池充电和放电状况的好坏，将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命（公众号：通信电源技术 与你一起同行）。蓄电池充电的方法有很多，选择科学合理的充电方法将会大大提高蓄电池的维护效果。

（1）确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。

（2）充电应用充电器，直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。

（3）由于自放电，电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前，请重新对电池充电。

编辑：黄飞