来自发电机租赁百科 2019-02-20 08:10 的文章

柴油发电机铅蓄电池的构造与工作原理

柴油发电机普通铅蓄电池的构造

柴油发电机普通铅蓄电池与其他蓄电池一样，主要由电极(正负极板)、电解液、隔板、电池槽和其他一些零件如端子、连接条及排气栓等组成，如图7-28所示。

(1)电极电极又称极板，极板有正极板和负极板之分，由活性物质和板栅两部分构成。正、负极的活性物质分别是棕褐色的二氧化铅(PbO2)和灰色的海绵状铅(Pb)。极板依其结构可分为涂膏式、管式和化成式(又称化成式极板或普兰特式极板)。

极板在蓄电池中的作用有两个：一是发生电化学反应，实现化学能与电能之间的相互转换；二是传导电流。

板栅在极板中的作用也有两是作活性物质的载体，因为活性物质呈粉末状，必须有板栅作载体才能成形；二是实现极板传导电流的作用，即依靠其栅格将电极上产生的电流传送到外电路，或将外加电源传入的电流传递给极板上的活性物质。
为了有效地保持住活性物质，常常将板栅做成具有截面积大小不同的横、竖筋条的栅栏状，使活性物质固定在栅栏中，并具有较大的接触面积，如图7-29所示。《北京发电车租赁公司》

常用的板栅材料有铅锑合金、铅锑砷合金、铅锑砷锡合金、铅钙合金、铅钙锡合金、铅锶合金、铅锑镉合金、铅锑砷铜锡硫(硒)合金和镀铅铜等。普通铅蓄电池采用铅锑系列合金作板栅，其电池的自放电比较严重；阀控式密封铅蓄电池采用无锑或低锑合金板栅，其目的是减少电池的自放电，以减少电池内水分的损失。

将若干片正或负极板在极耳部焊接成正或负极板组，以增大电池的容量，极板片数越多，电池容量越大。
通常负极板组的极板片数比正极板组的要多一片。组装时，正、负极板交错排列，使每片正极板都夹在两片负极板之间，目的是使正极板两面都均匀地起电化学反应，产生相同的膨胀和收缩，减少极板弯曲的机会，以延长电池的寿命。如图7-30所示。

(2)电解液电解液在电池中的作用有三个：一是与电极活性物质表面形成界面双电层，建立起相应的电极电位；二是参与电极上的电化学反应；三是起离子导电的作用。

铅蓄电池的电解液是用纯度在化学纯以上的浓硫酸和纯水配制而成的稀硫酸溶液，其浓度用15℃时的密度来表示。铅蓄电池的电解液密度范围的选择，不仅与电池的结构和用途有关，而且与硫酸溶液的凝固点、电阻率等性质有关。

①硫酸溶液的特性纯的浓硫酸是无色透明的油状液体,15℃时的密度是1.8384kg

它能以任意比例溶于水中，与水混合时释放出大量的热，具有极强的吸水性和脱水性。铅蓄电池的电解液就是用纯的浓硫酸与纯水配制成的稀硫酸溶液。

a.硫酸溶液的凝固点。
硫酸溶液的凝固点随其浓度的不同而不同，如果将15℃时密度各不相同的硫酸溶液冷却，可测得其凝固温度，并绘制成凝固点曲线如图7-31所示。
由图可见，密度为1.290kg/L(15℃)的稀硫酸具有最低的凝固点，约为-72℃。
启动用铅蓄电池在充足电时的电解液密度为1.28~1.30kg/L(15℃),可以保证电解液即使在野外严寒气候下使用也不凝固。
但是，当蓄电池放完电后，其电解液密度可低于1.15kg/L(15℃),所

以放完电的电池应避免在-10℃以下的低温中放置，并应立即对电池充电，以免电解液冻结。

c.硫酸溶液的收缩性。浓硫酸与水配制成稀硫酸时，配成的稀硫酸的体积比原浓硫酸和水的体积之和要小。
这是由于硫酸分子和水分子的体积相差很大的缘故引起的。其收缩量随配制的稀硫酸的密度大小而异，当稀硫酸的密度小于1.600kg/L(15℃)时，收缩量随密度的增加而增加；当稀硫酸的密度高于1.600kg/L(15℃)时，收缩量随密度的增加反而减小。如表7-2所示。
d.硫酸溶液的黏度。硫酸溶液的黏度与温度和浓度有关，温度越低、浓度越高，则其黏度越大。
浓度较高的硫酸溶液，虽然可以提供较多的离子，但由于黏度的增加，反而影响离子的扩散，所以铅蓄电池的电解液浓度并非越高越好，过高反而降低电池容量。同样，温度太低，电解液的黏度太大，影响电解液向活性物质微孔内扩散，使放电容量降低。
硫酸溶液在各种温度下的黏度如表7-3所示《北京高压发电机租赁公司》

硫酸的收缩量

硫酸溶液的粘度随温度和浓度的变化

②电解液的纯度与浓度

a.电解液的纯度。普通铅蓄电池在启用时，都必须由使用者配制合适浓度(用密度表示)的电解液。
阀控式密封铅蓄电池的电解液在生产过程中已经加入电池当中，使用者购回电池后可直接将其投入使用，而不必灌注电解液和初次充电

普通铅蓄电池用的硫酸电解液，必须使用规定纯度的浓硫酸和纯水来配制。因为使用含有杂质的电解液，不但会引起自放电，而且会引起极板腐蚀，使电池的放电容量下降，并缩短其使用寿命。《环保发电机租赁公司》

化学试剂的纯度按其所含杂质量的多少，分为工业纯、化学纯、分析纯和光谱纯等。
工业纯的硫酸杂质含量较高，从外观看呈现一定的颜色，不能用于配制铅蓄电池的电解液。用于配制铅蓄电池电解液的浓硫酸的纯度，至少应达到化学纯。分析纯和光谱纯的浓硫酸的纯度更高，但其价格也相应增加。

配制电解液用的水必须用蒸馏水或纯水。在实际工作中常用其电阻率来表示纯度，铅蓄电池用水的电阻率要求大于100k·cm

b.电解液的浓度。铅蓄电池电解液的通常用15℃时的密度来表示。
对于不同用途的蓄电池，电解液的密度也各不相同。
对于防酸隔爆式铅蓄电池来说，其体积和重量无严格限制，可以容纳较多的电解液，使放电时密度变化较小，因此可以采用较稀而且电阻率最低的电解液。《节能发电机租赁公司》
对于柴油发电机组和汽车等启动用蓄电池来说，体积和重量都有限制，必须采用较浓的电解液，以防止放电结束时电解液密度过低使低温时电解液发生凝固。
对于阀控式密封铅蓄电池来说，由于采用贫液式结构，必须采用较高浓度的电解液。不同用途的铅蓄电池所用电解液的密度(充足电后应达到的密度)范围列于表7-4中。

(3)隔板(膜)隔板(膜)的作用是防止正、负极因直接接触而短路，同时要允许电解液中的离子顺利通过。组装时将隔板(膜)置于正负极板之间。

用作隔板(膜)的材料必须满足以下要求。

①化学性能稳定隔板(膜)材料必须有良好的耐酸性和抗氧化性，因为隔板(膜)始终浸泡在具有相当浓度的硫酸溶液中，与正极相接触的一侧，还要受到正极活性物质以及充电时产生的氧气的氧化。

②具有一定的机械强度极板活性物质因电化学反应会在铅和二氧化铅与硫酸铅之间发生变化，而硫酸铅的体积大于铅和二氧化铅，所以在充、放电过程中极板的体积有所变化，若维护不好，极板会发生变形。由于隔板(膜)处于正、负极板之间，而且与极板紧密接触，所以必须有一定的机械强度才不会因为破损而导致电池短路。《北京发电机出租公司》

③不含有对极板和电解液有害的杂质隔板(膜)中有害的杂质可能会引起电池的自放电，提高隔板(膜)的质量是减少电池自放电的重要环节之一。

④微孔多而均匀隔板(膜)的微孔主要是保证硫酸电离出的H+和SO能顺利地通过隔板(膜),并到达正、负极与极板上的活性物质起电化学反应。
隔板(膜)的微孔大小应能阻止脱落的活性物质通过，以免引起电池短路。

⑤电阻小隔板(膜)的电阻是构成电池内阻的一部分，为了减小电池的内阻，隔板(膜)的电阻必须要小。

具有以上性能的材料就可以用于制作隔板(膜)。早期采用的木隔板具有多孔性和成本低的优点，但其机械强度低且耐酸性差，现已被淘汰;20世纪70年代至90年代初期，主要采用微孔橡胶隔板；之后相继岀现了PP(聚丙烯)隔板、PE(聚乙烯)隔板和超细玻璃纤维隔膜及其他们的复合隔膜

(4)电池槽及盖电池槽的作用是用来盛装电解液、极板、隔板(膜)和附件等。《发电机租赁》

用于电池槽的材料必须具有耐腐蚀、耐振动和耐高低温等性能。用作电池槽的材料有多种，根据材料的不同可分为玻璃槽、衬铅木槽、硬橡胶槽和塑料槽等。早期的启动用铅蓄电池主要用硬橡胶槽，中小容量的固定用铅蓄电池多用玻璃槽，大容量的则用衬铅木槽。
20世纪60年代以后，塑料工业发展迅速，启动用电池的电池槽逐渐用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PPE(聚丙烯和聚乙烯共聚物)代替，固定用电池则用改性聚苯乙烯(AS)代替。阀控式密封铅蓄电池的电池槽材料采用的是强度大而不易发生变形的合成树脂材料，以前曾用过SAN,目前主要采用ABS、PP和PVC等材料。

电池槽的结构也根据电池的用途和特性而有所不同。比如普通铅蓄电池的电池槽结构有只装一只电池的单一槽和装多只电池的复合槽两种，前者用于单体电池(如固定用防酸隔爆式铅蓄电池),后者用于串联电池组(如启动用铅蓄电池)。

电池盖上有正负极柱、排气装置、注液孔等。如启动用铅蓄电池的排气装置就设置在注液孔盖上；防酸隔爆式铅蓄电池的排气装置为防酸隔爆帽；阀控式密封铅蓄电池的排气装置是一单向排气阀。

(5)附件《1000kw发电机租赁》

①支撑物普通铅蓄电池内的铅弹簧或塑料弹簧等支撑物，起着防止极板在使用过程中发生弯曲变形的作用。

②连接物连接物又称连接条，是用来将同一蓄电池内的同极性极板连接成极板组，或者将同型号电池连接成电池组的金属铅条，起连接和导电的作用。单体蓄电池间的连接条可以在蓄电池盖上面(如图7-28所示),也可以采用穿壁内连接方式连接电池(如图7-33所示),后者可使蓄电池外观整洁、美观。

③绝缘物在安装固定用铅蓄电池组的时候，为了防止电池漏电，在蓄电池和木架之间，以及木架和地面之间要放置绝缘物，一般为玻璃或瓷质(表面上釉)的绝缘垫脚。为使电池平稳，还需加软橡胶垫圈。这些绝缘物应经常清洗，保持清洁，不让酸液及灰尘附着，以免引起蓄电池漏电。《北京发电机租赁》