铅酸蓄电池培训课件

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铅酸蓄电池培训讲义

一、 铅酸蓄电池基来源理

1． 蓄电池也称为二次电池，是相对于原电池（一次电池）而言。

原电池是将化学能转变为电能的装置， 当其内部参加化学反响的

物质耗费到必定程度， 其寿命便告停止， 没法再将本来的化学能予以 恢复。

蓄电池是其将储藏化学能转变为电能后 （放电：化学能转变为电

能），当采纳充电装置对其输入直流电能时，又可将耗费的化学能予 以恢复（充电：电能转变为化学能） 。能够达成多次充放电循环。 2．铅酸蓄电池是以铅及其合金、硫酸为主要原料的蓄电池，其正极 活性物质为深褐色或棕褐色二氧化铅，负极活性物质为灰色绒状铅， 电解质为稀硫酸。阀控式密封铅酸蓄电池基本构造为：电池槽盖、正 负极板、汇流排、玻璃纤维隔板、稀硫酸电解液、铅部件、端极柱、

安全阀等。

3．铅酸蓄电池的型号命名与辨别，见表

表 1

符号 G

含义

固定型或管式

干荷电（负极板无氧状态

干燥）

防酸或阀控（电池盖上装

有防酸帽或安全阀）

密封式

1。

型号举例

GAF-300：固定型、干荷

式、防酸隔爆型， 10h 率

额定容量为 300Ah

A

加入电解液后，无需初充电，可直接使用

GFF-2000：传 统防酸电池，帽有阻拦电池中酸雾窜至空间作用

GFM-500：固定型阀控密封式， 10h 率额定容量为

500Ah

F

M

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Q 起动型（汽车起动电源）

N 内燃机车用

T 铁路客车用

6-QA-60：3 个单格串连，

干荷式起动电池， 20h 率额定容量为 60Ah NM-450 ：内燃机车用密封电池，5h 率额定容量为

450Ah

6-TM-60 ：6 个单格串连，

铁路客车用密封电池， 10h 率额定容量为 60Ah DM-170 ：电力机车用密封电池， 10h 率额定容量 为 170Ah

6-DZM-10 ： 6 个单格串

联，电动助力车用密封电池 ， 2h 率 额 定容 量 为

D 电力机车用

DZ 电动助力型

10Ah

4．铅酸蓄电池充放电机理：

放电：加负载将蓄电池正负极连通后，因为正极电势高，电子从

负极流向正极，经过负载产生电流。同时 电池负极发生氧化反响，绒

状铅被氧化，开释出电子，其电化学反响式为：

Pb+HSO4--2e=PbSO4+H+ ；电池正极发生复原反响，接受从电池负极

输送过来的电子，二氧化铅被复原，其电化学反响式为：

PbO2+3H +HSO4+2e=PbSO4+2H2O。陪伴着电化学反响的发生，正极

+-

（进行阴极过程）的二氧化铅活性物质和负极（进行阳极过程）的绒

状铅活性物质均转变为硫酸铅，电解液中硫酸被耗费，视比重变低。

充电：给电池附带一电压值高于电池电动势的外面直流电源回路，

电源正极与电池正极相连、 电源负极与电池负极相连， 电子从电源负

极流向蓄电池负极，蓄电池负极发生复原反响，其电化学反响式为：

PbSO4+H+2e=Pb+HSO4；蓄电池正极发生氧化反响，其电化学反响

式为：PbSO4+2H2O-2e= PbO2+3H++HSO4-。陪伴着电化学反响的发生，

+-

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正极（进行阳极过程） 和负极（进行阴极过程） 的硫酸铅渐渐被溶解，分别生成二氧化铅和绒状铅， 同时发生水的电解和硫酸的生成， 电解液浓度增添。

因为蓄电池在放电过程中 ,正负极的的活性物质均转变为硫酸铅 , 电化学大将此理论称之为“双极硫酸盐化理论” 。

5．铅酸蓄电池充电过程中的附带反响 (副反响 )：

铅酸蓄电池在充电后期或铅酸蓄电池极板化成后期， 当正负极电压高升至 2.4V 以上时 ,正极发生水的电解反响 ,耗费部分电能 ,其电化学反响式为 :H 2O-2e=2H +1/2O2↑。 这类不需要的反响称为附带反响

+

或副反响 ,因为副反响的存在 ,使蓄电池在充电或极板化成时实质耗费的电量大于理论耗费的电量。 产生的氧气穿过隔板孔隙及其余通道进入负极进行复合， 此时负极发生复原反响， 为阴极，故亦称阀控式密封铅酸蓄电池为阴极汲取式电池。其电化学反响式为： 1/2O2+Pb+H

2

SO4=PbSO4+H 2O 。当负极电势达到析氢电势值时，负

2H +2e=H2↑。

90%，

+

极上有氢气析出，其电化学反响式为：

铅酸蓄电池中玻璃纤维隔板吸附电解液饱合度一般不高于

若太高，隔板孔隙被电解液填满， 正极产生的氧气便没法经过隔板孔

隙抵达负极进行复合，复合反响效率低，电池内压高升，安全阀屡次

开启，造成电池失水严重，寿命缩短。

6．铅酸蓄电池电特征：

（ 1） 电动势： 蓄电池正极 均衡电极电势 与负极均衡电极电势 之差。蓄电池电动势值由电池进行反响的性质和条件决定， 与电池的大小和

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形状没关。

（ 2）均衡 极 的 生： 将一金属 极插入含有 金属离子的溶液中，因为 金属离子在金属中与在溶液中的化学 不一样， 因此 生金属离子在金属 极和溶液之 的 移。 在静 力的的作用下， 种 移很快达到 均衡， 金属 极表面所 符号与金属 极表面邻近溶液中离子所 荷符号相反， 数目相等，于是在金属 极与溶液界面 形成双 ， 于双 的成立， 金属 极和溶液内

便 生必定的 差，称 均衡 极 ，其 没法 得，只好是相 。

（ 3） 开路 ： 池 于开路 正极的 定 极 与 极的 定 极 之差。开路 范 ：

2V 系列 体，～。

（ 4） 定 极 ： 如上述均衡 极 成立所述， 当 极 在可逆状 下，金属与金

属离子 于 均衡， 是一种理想状 ，事

上，在 解 水溶液中， 极上不只存在着金属与金属离子一 氧化 原反 ，同 存在着

H+的 原和 H2 的氧化（或许是

H2O 的氧化

和 O2 的 原）的另一 化学反 。其 化学反 式 ：

Me-ze

Me⋯⋯⋯⋯① 2H+⋯⋯⋯⋯②

2H+ +1/2O2⋯⋯⋯③

z+

H2-2e H2O-2e

理想状 下，只存在着反 ①， 上反 ①和②或③同 存在，

氧化反 所失掉的 子 原反 所得， 就能保持 极上 子的

均衡，但是其荷 状 与只存在反 ①不一样， 成立的 极 称

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为稳固电极电势。因为反响①和②同时存在，金属将不停溶解，

H2 将

不停析出，但金属溶解和 H2 析出的速度均很慢，电极电荷状态与只有 反响①时变化不大，故稳固电极电势与均衡电极电势值很靠近，但如

果析氢过电位很小的状况下，两者电势值的差异将很显然。所以在一

般状况下，可将电池的开路电压视同为电池的电动势。

（5）开路电压的应用：

A ：从充分电并开路放置 48h 以上电池所测得的开路电压值可

以大概判断该电池电解液密度（开路电压值

=0.85+ρ，ρ为电解液密

度）。

B：判断电池的荷电状态，估量电池自放电程度，确立电池是

否需要增补电。

C：判断电池无效原由：若为极板硫酸盐化电池，其开路电压

值降落，充电时电压值高；若为活性物质融化零落电池，其开路电压

值正常，但放电容量低。

（ 6） 容量：蓄电池以必定的放电电流， 在规定的放电停止电压条件下，放电时能开释出的电能。

A ：不一样种类和用途电池，其额定容量规定不一样，如固定型阀控式密封铅酸蓄电池的额定容量为 10h 率放电容量，起动用铅酸蓄电池的额定容量为 20h 率放电容量，内燃机车用密封铅酸蓄电池的额定容

量为 5h 率放电容量，电动助力车用铅酸蓄电池的额定容量为 2h 率放

电容量。

B：蓄电池容量与放电电流相关，放电电流愈大，其放电容量愈

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低。如固定型阀控式密封铅酸蓄电池，当 10(A) ，Ce=100%C10

（ Ah）；当10(A) ，Ce=75%C10（Ah ）；当10(A) ，Ce=55%C10

（ Ah）。这是因为放电电流愈大，电化学反响速度愈快，极板内硫酸电解液耗费也愈快， 因为电化学反响生成的硫酸铅的覆盖， 大概溶液中的硫酸电解液不可以快速向深层扩散增补， 反响便提早停止。 放电电流愈大，活性物质利用率愈低。

C：蓄电池放电容量与放电时电池内温相关。电池内温高，电池

电解液温度高，电解液电阻率降落，使电池内阻降低。放电时，电池 电压 U = E - I （R+r），式中 E 为电池电动势， R 为负载电阻， r 为电

池内阻，当 r 减小，使电池电压值在相同时间里相对较高，保持至终

止电压时间也相对延伸， 进而提升放电容量。 电池放电容量与电池内

温对应关系：

Ct=Ce〔1+K （t-25℃）〕，

式中

Ct——电池内温为 t 时放电容量； Ce——温度为 25℃时放电容量， t——放电时电池内温；

K——温度赔偿系数，10h 率时为℃，3h 率时为℃，

1h 率时为℃。

在检测电池容量时，当电池内温偏离

25℃时，应付电池放电容

量进行赔偿，内温高时，要求放电容量较高，内温低时，要求放电容

量较低。

（7）电化当量：充、放电过程中，

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正极电化学反响为：

PbSO4 + 2 H2O –2e

PbO2 + 3 H+ + HSO4-

负极电化学反响为：

PbSO4 + H+ + 2e

Pb + HSO4-

综合正、负极电化学反响为：

PbSO4 + 2H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb

① 在化学上， 1A 的电流在 1s 内经过的电量为 1 为库仑，则

1Ah = 1（A）*3600 （s）= 3600As = 3600 库仑；

② 在上述正、负极电化学反响中产生

2 摩尔电子参加氧化还

23

原反响，在化学上 1 摩尔电子数目为 6.023*10 个，每 1 个电子的

电量为 1.6*10-19 库仑，则每 1 摩尔电子的电量为 6.023*1023*1.6*10 -19

= 9.632*10 库仑 = 26.8(Ah)；

③ 上述电化学反响中产生 2 摩尔电子将耗费 1 摩尔的二氧化铅和 1 摩尔的绒状铅，1 摩尔二氧化铅物质量为 207.6+32=239.（6g）；

4

1 摩尔绒状铅物质量为（g），电化学中把产生 1Ah 电量所耗费

的活性物质的量称为该活性物质的电化当量，则二氧化铅的电化当 量为 239.6/2=119.8(g/摩尔 )=119.8/26.8=4.466(g/Ah)；绒状铅的电化

当量为 207.6/2=103.8(g/摩尔 )=103.8/26.8=3.868(g/Ah)。

（ 8）铅酸蓄电池的无效模式：

① 正板栅腐化 ② 热失控

③ 失水

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④ 容量衰竭

（ 9）铅酸蓄电池的自放电①负极产生的自放电：因为负极活性物

质铅为开朗的金属粉末电

极，在硫酸溶液中，电极电位比氢低，能够发生置换氢气的反响，通

常把这类现象叫做铅自溶，其反响式为： Pb+H2

42

SO4 = PbSO+H

影响铅自溶的要素：

A 随硫酸电解液浓度及温度的增添而增大；

B 蓄电池负极表面有各样金属杂质存在，当某种金属杂质的析

氢超电势值低时， 就能与负极活性物质形成腐化微电池， 进而加快铅

自溶，如铁、锑、银等金属存在时，特别是铁的影响极大。

在负极： Fe3+ + HSO4- + Pb = PbSO4 + H++ 2Fe2+

在正极： 2Fe2+ + 3H+ + HSO4- + PbO2 = PbSO4 + 2H2O + 2Fe3+ C 正极析出氧气的影响 1/2O2+Pb+H2SO4=PbSO4+H2O ②正极产生的自放电

正极自放电的产生主要有以下几个方面：

A 正极板栅中金属锑、铅及银的氧化：

5PbO2 + 2Sb + 6H2SO4 = （SbO2）2SO4 + 5PbSO4 + 6H2O PbO2 + Pb + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O

PbO2 + Ag + H2SO4 = AgSO4 + PbSO4 + 2H2O

B 极板孔隙深处和极板表面硫酸浓度差所产生的浓差电池产生自放电，这类自放电要素跟着充电达成后放置时间延伸浓度差减小而

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渐渐减小。

C 负极产生氢气的影响

H2 + PbO2 + H2SO4 = PbSO4 + H2O D 正极板中铁离子的影响

2Fe2+ + 3H+ + HSO4- + PbO2 = PbSO4 + 2H2O + 2Fe3+

④ 自放电状况检查

A 质量法：不论什么原由造成的自放电，都使极板的活性物质转变为硫酸铅，使极板的质量增添，所以对正、负极板测其质

量增添状况就能够比较自放电量的多少。

B 丈量电解液密度： 容量减少后，蓄电池的电解液密度要降低，所以蓄电池放置一段时间后丈量其电解液密度可估量其容量损失。

放置环境温度愈高其容量损失愈大。 C 电压降法： ⑤ 减少自放电的举措 A 严格控制原资料的杂质；

B 严格控制生产过程中可能混入的杂质； C 为了防止锑的有害作用，采纳无锑板栅； D 合理控制成品电池电解液密度；

E 在适合环境下储存、 使用，最好能保证环境温度在 25℃左右。

二、 铅酸蓄电池生产工艺、查验规范

1． 铅酸蓄电池极板生产工艺流程。见方框图 1。

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2． 3．

大中密电池装置生产工艺流程。见方框图 2。

电池内化成充电与采纳熟极板组装电池初充电差异安在？

内化成充电充入电量倍率远高于熟极板组装电池初充电倍率，

4． 内化成与槽化成对比，长处、弊端？

内化成充电，（1）节俭场所，节俭（槽化成）设施； （2）省去槽化

成后极板表面冲洗及表面干燥，可防备负极板表面氧化； （3）极板

化成质量状况不便于察看、检查；

A 生极板组装电池灌酸后电池温升与熟极板组装电池温升能否不一样？灌酸时对电解液温度能否有限制？电池灌酸后至开机充电对放置时间及电池内温能否有限制？生极板组装电池灌酸后有

电压吗？熟极板组装电池灌酸后电压范围是多少？

B 制造铅粉的 1 号电解铅，其铅含量≥ 99.994%；经融化、制成铅块或铅球、磨成铅粉后，氧化铅（ PbO）含量 70%～80%，铅含量 20%～30%，大中小密不一样、正负极板不一样，其铅粉的氧化

铅含量及视密度不一样，视密度范围为～；经加入纯 水、硫酸和制成铅膏后，铅膏中成份为Pb、 PbO、 PbSO4 、

4

3

、4.H2O、4、H2O 等，大中小密

不一样、正负极板不一样、手工机械加工工艺不一样，其铅膏的视密度

不一样，视密度范围为 ～3；经涂片、固化干燥后，所

制成生极板中铅膏成份为

Pb、 PbO、 PbSO 、 PbO.PbSO 、

4

4

4

.H2O、4、 H2O 等，要求生极板含水量≤

0.5%，正生极板 Pb 含量≤ 3%，负生极板 Pb 含量≤ 5%；

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极板生产工艺流程

1#电解铅

纯水制作

铸球磨铅粉

稀硫酸

和 膏

涂 片

浓硫酸

铸板栅

铅钙四元合金

表面干燥

上晾板架

固化干燥

去附耳刷耳

整理称重分类

化 成

出槽冲洗

负板浸防氧剂

干 燥

去附耳刷耳

整理称重分类

注：大方框中为生极板工艺流程。

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装置生产工艺流程

正极板 正极板配重

负极板 包 膜

铜芯极柱 焊 接 铅锡焊条 1#电解铅+锡

装 槽 电池槽印字

对 盖

电池盖打码 灌胶封盖 配 胶

固 化

极柱铅套焊接

灌极柱底胶 配 胶

纯水制作 固 化

电解液

浓硫酸

灌电解液

初充电（熟板） 内化成（生板）

放 电

二次充电

整理装箱 灌标记胶 配 胶

入 库

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5． 6．

蓄电池装置松紧度估量。 对于浓硫酸的使用及用量。

（1）硫酸密度与温度的关系：ρ t = ρ25 –α(t-25)，α为温度

系数，。配制电解液时确立其密度时要依据其温 度进行调整。

（2）硫酸溶液的电阻率：硫酸溶液的电阻率随密度及温度发

生变化，在密度为范围内电阻率最小；

温度高升，电阻率减小，由此可解说环境温度高时电池 放电容量较高现象。

（3）在正常密度范围内（）硫酸溶液冰点为

-50℃，若硫酸溶液密度为，在-3℃就有冰结晶，

因此在放电态，特别是过放电时，硫酸电解液可达到此 密度，就会造成电池无效。

（4）用量：98/26.8 = 3.66(g/Ah) ,考虑其利用率，按 1.5 倍计，

其用量为，熟极 板所 用硫 酸溶 液密度为 ，百分比浓度为 40%，则每安时需加入密度为 的硫酸溶液量为 5.49/0.4 = 13.725(ml)。

装置过程中反极现象：有两种状况（1）装槽时极群反极（12V 系列）、铜极柱上作表记时因大意将“ +”写反，封盖时封反 （2V 系列）；（2）电池组连结时正负极接错。

极群焊接过程中的虚焊现象， 对电池危害极大。 因极板极耳 肩负着给每一片极板传导电流任务， 假如虚焊或烧伤 （汇流

7．

8．

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排底部极耳处用手拨或晃动极板时易断裂） 便可能使该片极

板失掉作用。

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