铅酸电池原理

铅酸电池原理 2008-1-9 20:24 最佳 免维护铅酸蓄电池的使用与维护 近年来，随着电力系统两网改造的深入，使用开关电源技术制造的高频开关电源和免维护铅酸蓄电池有了较广泛的应用。但由于运行经验不足，对直流电源尤其是蓄电池的维护不到位，使得直流电源的可靠性得不到有效保证。 1 存在问题 2001年8月，系统某110kV变电所发生火灾，高压室严重烧毁。事后调查发现，当交流失压后，二次系统失去电源，保护装置无法动作，后经检查直流电源系统，发现有8只蓄电池的端电压几乎为零，这8只蓄电池内阻很大，直流无法输出，使事故扩大。 直流电源装置中的关键设备是蓄电池组，事故暴露出运行人员在直流电源，尤其是蓄电池维护方面知识的欠缺，错误地认为免维护蓄电池就不必维护，因而没有定期对蓄电池进行均衡充电，使电池一直工作在浮充状态，单体电池的电压和容量出现的不平衡现象没有得到及时处理，致使电池损坏，直流装置如同虚设。 2 免维护蓄电池的含义 阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气，通过再化合反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见，免维护只是与普通蓄电池相比，运行中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的项目，并非免去一切维护工作。 3 使用与维护 开关电源运行正常与否，蓄电池使用年限长短，主要取决于以下几个因素。 3.1 直流系统监视范围 在运行中，值班员应主要监视蓄电池组的端电压值，浮充电流值，每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。 3.2 蓄电池的充放电 蓄电池一般应在5?,35?范围内进行充电，低于5?或高于35?都会降低寿命，充电的设定电压应在指定范围内，如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。 (1)初充电:蓄电池在安装或大修后的第一次充电，称为初充电。初充电是否良好，将严重影响蓄电池的寿命。这个过程一般由生产厂家在出厂前完成。(2)浮充充电:为了确保直流电源不间断，延长蓄电池的使用寿命，通常都采用充电电源与蓄电池组并联的浮充供电方式。 (3)均衡充电:在正常运行状态下的电池组，通常不需要均衡充电。但如果发现电池组中单体电池之间电压不均衡时，则应对电池组进行均衡充电。 (4)补充充电:电池在存放、运输、安装过程中，会因自放电而失去部分容量。因此，在安装后投入使用前，应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量，然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池，每3个月应进行一次补充充电。 3.3 使用与维护 (1)蓄电池每年应以实际负荷做一次放电放电应保持电流稳定，放出额定容量的30,左右(以0.1C放电3小时)，放电每小时应测一次单体电池及电池组电压、放电电流、温度等，放电后应进行均衡充电然后转浮充进行。 (2)每月应测一次电池单体电压及终端电压，检查外观有无异常变形和发热，并保持完整运行记录。 (3)每年应检查一次连接导线是否牢固，是否有腐蚀、松动应拧紧至规定扭距，腐蚀应及时更换; (4)不要单独增加或减少电池组中几个单体电池的负荷，这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性，降低电池的使用寿命。 3.4 常见故障及处理 (1)蓄电池壳体异常。造成原因有:充电电流过大，单只电池充电电压超过了2.4V，内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵。处理方法:减小充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。 (2)运行中浮充电压正常，但一放电，电压很快就下降到终止电压值原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。此时应通知厂家更换电池。 53 |评论 向TA求助 回答者: 昊龍 | 六级 名人 擅长领域: 技术科学 物理学 理工学科 参加的活动: 暂时没有参加的活动 提问者对于答案的评价: 有理有据， 不错,,, 相关 , 2006-9-10 铅酸蓄电池的电解液是什么溶液，极板是什么材料，能介绍一下 它的工作原... 105 , 2011-1-2 阀控式铅酸蓄电池工作原理及大概价位 , 2006-3-8 请教铅酸蓄电池的工作原理 3 , 2010-12-20 就铅酸蓄电池的工作原理、特点及其存在问题进行简要， 如何实现密封... 3 , 2011-5-6 铅酸蓄电池的工作原理是什么, 1 更多关于铅酸电池原理的问题>> 查看同主题问题: 铅酸蓄电池 工作原理 等待您来回答 , 1回答西安地区夜店 KTV , 0回答5求西北工业大学844自动化检测技术历年考研试题，有答案最好， 西安地区... , 0回答简述内部控制环境的基本原理: , 0回答西安爆炸事件西安爆炸事故西安爆炸原因西安爆炸案西安大爆炸西 安爆炸... , 0回答2011年西安城中村改造项目有那些,具体说明莲湖区，谢谢。 , 2回答30西安建科、北工业、天津大学、华南理工市政工程对比怎么样啊, 不知道... , 0回答西安北郊有哪些初中,孩子现在在西外附小，今年五年级，作为家长 的我... , 0回答ems西安市徐家湾发投分公司到不到西安工业大学未央校区啊,是 不是要自... 更多等待您来回答的问题>> 其他回答 共2条 2008-1-9 15:21 wanxss2006 | 五级 铅酸蓄电池工作原理 铅酸蓄电池是1859年G.plante发明的。自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和适于大电流放电等特点，目前已成为世界上产量最大、用途最广泛的蓄电池品种。铅酸蓄电池经过一百多年的发展，技术不断更新，现已被广泛应用于汽车、通信、电力、铁路、电动车等各个领域。以产品的结构形式分类，可以分为开口式、富液免维护式、玻璃丝棉隔板吸附式阀控密封型(AGM)、阀控胶体型(GEL)等几大类产品。 国内小型电动车上用的铅酸蓄电池主要是AGM吸附式和胶体两类阀控密封型蓄电池产品，目前AGM吸附式蓄电池在市场上占主导地位。胶体蓄电池因生产难度大、技术水平高、国内胶体材料不稳定、生产成本高等原因，国内只有少数几家蓄电池厂在生产，而且用户反映产品质量并没有明显的提高。据国外权威蓄电池研究机构报道，胶体动力型蓄电池综合技术指标和寿命明显优于普通的AGM吸附式蓄电池，胶体蓄电池是动力型铅酸蓄电池的发展方向。 根据热力学原理，铅酸蓄电池的电动势是2V，同样额定电压也是2V，所以我们日常见到的铅酸蓄电池产品的电压都是2V的倍数。我们常用的6V和12V电池分别是由3个和6个内部串联的2V蓄电池单元组成的。像我们日常见到的其他种类电池一样，铅酸蓄电池的每个单元也分正极和负极。铅酸蓄电池的正极是以结晶细密、疏松多孔的二氧化铅作为储存电能的物质，正常为红褐色，负极是以海绵状的金属铅作为储存电能的物质，正常为灰色。正极和负极储存电能的物质统称为活性物质。铅酸蓄电池用纯净的稀硫酸作为电解液，比重一般在1.2~1.3g/ml之间，电解液的主要作用是参加极板上的化学反应、导通离子和降低电池反应时的温度。蓄电池的正极和负极之间由隔板隔开，吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的，这种隔板可以把电解液吸附在隔板内，吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来。胶体蓄电池的隔板种类比较多，而且很多厂家还使用多种材料复合的隔板。在蓄电池充、放电时，正极、负极活性物质和电解液同时参加化学反应。铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下: 正极: PbO2 + 2e + HSO4- + 3H+ == PbSO4 + 2H2O 负极: Pb + HSO4- == PbSO4 + H+ + 2e 总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 从以上的化学反应方程式中可以看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。 人们在日常使用中，通常使用蓄电池的放电功能，把充电阶段作为对蓄电池的维护工作。铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性，而在蓄电池放出电以后，如果不及时充足电，电池内的活性物质很快就会失去活性，使蓄电池内部产生不可逆转的化学反应。所以无论是电动车电池还是其他用途的铅酸蓄电池，一般生产厂家都会要求使用者对蓄电池充足电保存，并定期对电池补充电。 0 |评论 2008-1-9 19:35 195317913 | 五级 铅酸蓄电池的工作原理 1、铅酸蓄电池电动势的产生 铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅(PbO2)，在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅(Pb(OH)4)，氢氧根离子在溶液中，铅离子(Pb4)留在正极板上，故正极板上缺少电子。 铅酸蓄电池充电后，负极板是铅(Pb)，与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应，变成铅离子(Pb2)，铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子(2e)。 可见，在未接通外电路时(电池开路)，由于化学作用，正极板上缺少电子，负极板上多余电子，如右图所示，两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。 2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应铅酸蓄电池放电时， 在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。 负极板上每个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子(Pb2)与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应，在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。 正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子(2e)后，变成二价铅离子(Pb2)，，与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应，在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O-2)与电解液中的氢离子(H)反应，生成稳定物质水。 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。 放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加，电池内阻增大(硫酸铅不导电)，电解液浓度下降，电池电动势降低。 3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应 充电时，应在外接一直流电源(充电极或整流器)，使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。 在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)和硫酸根负离子(SO4-2)，由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子(Pb2)不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子(Pb4)，并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅(PbO2)。 在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)和硫酸根负离子(SO4-2)，由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子(Pb2)被中和为铅(Pb)，并以绒状铅附着在负极板上。 电解液中，正极不断产生游离的氢离子(H)和硫酸根离子(SO4-2)，负极不断产生硫酸根离子(SO4-2)，在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。 充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。 4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化 从上面可以看出，铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。 从上面可以看出，铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多，水逐渐减少，溶液比重上升。 实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度