鉛酸蓄電池的主要結構和工作原理

? ? ? ?(1)鉛酸蓄電池的主要結構盡管鉛酸蓄電池種類和型號很多，但其主要結構基本一致，一般由正極板、負極板、隔板、外殼、極板聯接條、電解液和電極樁7個基礎元件構成，正極板的外形像一塊2.2 mm厚、帶微孔的長方形金屬薄板，實際上是一塊帶格的柵格架，在柵格內填人活性物資而形成的薄板;柵格架由鉛銻合金澆鑄而成;糊狀活性物資由碾碎的氧化鉛、酸和發泡材料等制備而成.負極板厚度只有1. 8 mm，表面形狀和結構與正極板差不多，糊狀活性物資是海綿狀的純鉛。

? ? ? ?(2)鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池工作是一個電化學反應過程.電解液是引起正極板氧化鉛和負極板海綿狀純鉛之間發生化學反應的液體，也是運送正、負極板之間的電流流過隔板的載體.完全充電的蓄電池。

? ? ? ?在不工作的荷電狀態下，正極板活性物資是基本純凈的二氧化鉛Pb02，負極板的活性物資是海綿狀純鉛Pb，電解液是64%水H2O和36%硫酸H2SO。的溶液，相對密度(比重)在807 (26. 7’C)時為1.26。

? ? ? ?當蓄電池放電時，正極板上的二氧化鉛PbO2和負極板上的鉛Pb都逐漸變成硫酸鉛PbSO,，電解液中的硫酸H2SO。則逐漸變成水H2O，反應過程中，電荷在直流回路中定向運動形成電流.充電過程與放電過程正好相反，充電時正、負極板上的硫酸鉛Pb50;分別恢復成原來的PbO:和Pb.電解液中的水變成硫酸H2SO4，極板和電解液恢復到原態，蓄電池被充電。

? ? ? ?(3)鉛酸蓄電他的充、放電化學反應式為:

? ? ? ?充電:2PbSO₄+2H₂O—Pb0₂+Pb+2H₂S0₄(電解池)

? ? ? ?陽極:PbSO₄+2H₂O-2eˉ—PbO₂+4H+2S0₄ˉ ;陰極:PbSO₄+2e-—Pb+2SO₄ˉ

? ? ? ?放電:Pb0₂+Pb+2H₂SO₄—2PbSO₄+2H₂O(原電池)

? ? ? ?負極:Pb + 2SO₄ˉ-2e-—PbSO₄;正極:PbO₂+4H^++2SO₄ˉ+2e-—PbSO₄+2H₂O

? ? ? ?鉛酸蓄電池的活化和修義技術

? ? ? ?所謂活化.就是將鉛酸蓄電他極板上因硫化而生成的粗晶較硫酸鉛轉化為細晶粒硫酸鉛.活化也可以理解為硫化的逆過程.關于活化技術.也稱修復技術，一直是蓄電池行業期望得到實現的技術，但至今仍未得到滿足的效果.研究焦點主要集中在活化途徑、活化方法、活化原理及活化電路等方面。

? ? ? ?1、鉛酸蓄電池活化途徑

? ? ? ?一般認為，解決蓄電池硫化問題應從三個方面著手:設計制造、使用維護和充電方法.以往研究發現，充電方法對蓄電池壽命影響***大，放電過程的影響較小.也就是說，絕大多數的蓄電池不是用壞的.而是“充壞”的，正確的充電方法對延長蓄電池使用壽命具有舉足輕重的作用.從另一方面想.蓄電池的使用環境和工作任務是客觀存在的，可適應，難改變，而充電方法是可改變的.我們認為.從充電方法上解決蓄電池硫化問題也有三種途徑:一是預防，即對未硫化的正常蓄電池進行經常性的定期充放電活化鍛煉，預防早期硫化.二是維護，即對輕微硫化的舊電池進行充放電活化維護，使粗晶粒硫酸鉛及時電解溶化，恢復其容量功能，防止其早期損壞和報廢;三是修復，即對已經硫化損壞的電池進行蓄電池活化修復，實現兩極再現后繼續使用。

? ? ? ?2、鉛酸蓄電池的活化方法

? ? ? ?以往的經驗和研究表明.普通充、放電不能消除硫化和延長蓄電池充放電循環次數，但各種脈沖充放電法具有該效果.近年來國內外的活化技術，在充電方法和充電器方面主要有以下幾種。

? ? ? ?(1)大電流充電法當大的硫酸鉛結晶晶粒在充電中產生阻抗時，采用大電流能量使其電解和活化，預防和消除極板硫化現象.這種方法消除硫化只可以獲得暫時的效果，并且會在消除硫化的過程中帶來加重失水和正極板軟化問題，難以起到延長電池壽命的作用，只宜起輔助作用。

? ? ? ?(2)負脈沖充電法設計原理是在充電過程中加入負脈沖，對減少沮升有作用，對消除極板硫化也有一定作用.但不明顯，硫化修復率只有20%，雖然目前使用較廣，但屬淘汰方法。

? ? ? ?(3)添加活性劑方法采用化學劑消除硫酸鉛大晶拉結晶是有可能的，但不僅成本高，增加了電池內阻，還改變了電解液的原結構.根據有關報道，該法修復率有45%，但修復后使用期較短。

? ? ? ?(4)高頻脈沖充電法即采用高頻脈沖波使硫酸鉛粗結晶體重新轉化為細結晶體，使其能正常參與充放電化學反應，據測修復率可達60%，較負脈沖充電法效果好，且技術簡單實用，目前使用較多.缺點是充電時間長，工作效率低，硫化較嚴重日七效果不佳。

? ? ? ?(5)復合脈沖諧震法即合理地控制充電脈沖頻率與波形，對蓄電池循環充放電，利用脈沖充電中的不同頻率與波形對硫酸鉛粗晶粒形成諧震，擊碎粗品粒，協助電化學還原反應，消除電池硫化.這種方法對電池損傷小，修復效率高，應用前景廣闊.缺點是技術和設備復雜，成本高，脈沖頻率與波形等諧震技術要求高，是目前重要研究對象。

? ? ? ?3、脈沖充電的活化原理

? ? ? ?雖然脈沖充電有預防和消除硫化作用，但不同脈沖形式，有不同效果.特定頻率的脈沖充電對硫酸鉛結晶體有破壞作用，相當于“碎石機”，可將大塊不可逆硫酸鉛擊碎，形成的活性物結晶細小、孔率高，具有很好的充放電特性，不易產生不可逆的硫酸鹽化.復合脈沖諧震法的基本原理是運用復合脈沖電壓沖擊硫酸鉛粗晶粒，干擾其存在和生長.把蓄電池硫化的“不可逆”變成“可逆”，且基本上不會損傷電池極板.如果采用前沿陡峭的脈沖，利用傅立葉級數進行頻率分析，可以知道脈沖會產生豐富的諧波成份，其低頻部分震幅大，有可能使大硫酸鉛晶較獲得共震能量;高頻部分震幅小，有可能使小硫酸鉛晶粒獲得共展能盆.正確選取或變換脈沖頻率，適當控制脈沖電流值，以較小的電流密度對正電極充電，就可能使大小硫酸鉛晶粒都活躍起來，有效地解決極板硫化問題.這種方法具有速度快、效率高、耗電少、不使電池失水、不使正極板軟化、不改變電解液原結構等優點，且技術上不難實現，是一種較熱門的研究思路。