鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1946次 | 2019年11月25日
閥控式鉛酸電池的工作原理是什么?鉛酸電池壽命短的原因是什么?
鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特(plante)發(fā)明的,至今已有一百五十年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后,在化學(xué)電源中一直占有絕對優(yōu)勢。這是因?yàn)槠湓牧弦子讷@得,價(jià)格低廉,使用上有充分的可靠性,適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)。
到20世紀(jì)初,鉛酸蓄電池歷經(jīng)了許多重大的改進(jìn),提高了能量密度、循環(huán)壽命、高倍率放電等性能。然而,開口式鉛酸蓄電池有兩個(gè)主要缺點(diǎn):一是充電末期水會(huì)分解為氫,氧氣體析出,需經(jīng)常加酸、加水,維護(hù)工作繁重;二是氣體溢出時(shí)攜帶酸霧,腐蝕周圍設(shè)備,并污染環(huán)境,限制了電池的應(yīng)用。近二十年來,為了解決以上的兩個(gè)問題,世界各國競相開發(fā)密封鉛酸蓄電池,希望實(shí)現(xiàn)電池的密封,獲得干凈的綠色能源。
閥控式鉛酸電池的工作原理
電池充電過程中存在水分解反應(yīng),當(dāng)正極充電到70%時(shí),開始析出氧氣,負(fù)極充電到90%時(shí)開始析出氫氣。閥控式鉛酸蓄電池能在電池內(nèi)部對氧氣再復(fù)合利用,同時(shí)抑制氫氣的析出,克服了傳統(tǒng)式鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)。
閥控式鉛酸蓄電池采用負(fù)極活性物質(zhì)過量設(shè)計(jì),正極在充電后期產(chǎn)生的氧氣通過空隙擴(kuò)散到負(fù)極,與負(fù)極海綿狀鉛發(fā)生反應(yīng),使負(fù)極處于去極化狀態(tài)或充電不足狀態(tài),達(dá)不到析氫過電位,所以負(fù)極不會(huì)由于充電而析出氫氣,電池失水量很小,故使用期間不需加酸加水維護(hù)。在閥控式鉛酸蓄電池中,負(fù)極起著雙重作用,即在充電末期或過充電時(shí),一方面極板中的海綿狀鉛與正極產(chǎn)生的O2反應(yīng)而消耗氧氣,另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進(jìn)行還原反應(yīng),由硫酸鉛反應(yīng)成海綿狀鉛。在電池內(nèi)部,若要使氧的復(fù)合反應(yīng)能夠進(jìn)行,必須使氧氣從正極順暢的擴(kuò)散到負(fù)極。氧的移動(dòng)過程越容易,氧循環(huán)就越容易建立。
鉛酸蓄電池使用壽命短原因探討
鉛酸蓄電池自問世以來,始終跳不出實(shí)際使用壽命短,提前報(bào)廢的怪圈,如普通鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為2-3年,實(shí)際只能使用一年或更短的時(shí)間。有的蓄電池由于貯存時(shí)間過長,未經(jīng)使用就已失效報(bào)廢,造成能源的極大浪費(fèi)。蓄電池使用壽命短,主要原因是在正常的使用過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變電能的同時(shí)也會(huì)自然產(chǎn)生硫化,在極板上形成一層硫酸鉛結(jié)晶體,隨著時(shí)間的推移,這些結(jié)晶體沾附在極板上的面積越來越大,越來越厚,將極板微孔堵塞,使產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)越來越少,極板不能正常工作。蓄電池容量越來越低,嚴(yán)重時(shí)造成蓄電池壽命終止,這是自然原因造成的。但更多的情況是人為原因造成的,原因多為使用、儲(chǔ)存不當(dāng)。
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