各位同仁 晚上好! 铅酸蓄电池基础知识 培训教材 目录 1、电池定义及基本组成 2、电池的发展 3、铅酸蓄电池发展历史和现状 4、电池分类 5、铅酸蓄电池应用分类 6、容易混淆的几类电池称呼 7、铅酸蓄电池化学反应原理 8、阀控式铅酸蓄电池特点 9、VRLAB的优势 10、 VRIAB特点 11、 VRIAB特点 12、阀控式铅酸蓄电池的性能参数 13、铅酸蓄电池基本结构 14、主要铅酸蓄电池类型 15、蓄电池命名方法 16、铅酸蓄电池生产工艺流程 目录 电池定义及基本组成 v电池又叫化学电源，是一种将化学能转化为 电能的装置。 v电池将化学能直接转变成低压直流电。 v电池基本组成：正极活性物质、负极活性物 质、电解质、隔膜、电池外壳、端子及其它 组件。 电池的发展 自1859年普兰特（R,G,Plante）试制成功铅酸电池，1868 年法国勒克朗谢（G,lechance）制成锌锰干电池以来，化学电 源经历了100多年的发展历史，现已形成独立完整的科技与工业 体系，全世界已有1000多种不同系列和型号规格的电池产品。 化学电源已成为人民生活中应用极为广泛的方便能源。今天， 人造卫星、宇宙飞船、火车、汽车、潜艇、鱼雷、军用导弹、 火箭、飞机，哪一样都离不开电源技术的发展。电源技术的进 步，大大加速了现代移动通信、家用电器乃至儿童玩具的发展 速度。随着高新技术的发展和为了保护人类生存的环境，对新 型化学电源又提出了更高的要求。可以预言：产量大、价格低 、应用范围广的锌-锰电池，铅酸蓄电池仍将占有世界上电池 的大部分市场，并且近年来市场保持10%的增长,而性能优越的 锂离子电池，金属氢化物-镍电池，可充无汞碱性锌-锰电池 ，燃料电池将是21世纪最受欢迎的绿色电池并挤占电池市场。 随着人民生活水平的提高和电池技术的发展，以电池为能源的 电动自行车将代替摩托车,电动汽车将逐步取代燃油汽车，新型 化学电源的时代已经到来。 铅酸蓄电池发展历史和现状 v铅酸蓄电池1859年由普兰特发明，到现在有140年有历 史。 v蓄电池：将两根铅板插入稀H2SO4，有1V多的电压产 生。化学变化。 v电容器：将电荷存贮起来，只是物理变化。 v铅酸蓄电池达到实用福尔：涂膏式极板的发明。 v1881年，福尔发现插入H2SO4中的铅板只是表面层发 生变化，若扩大铅板表面积，产生的电荷就会成倍增加 。于是福尔将板栅做成格状，将铅粉（PbO）加上稀硫 酸，形成膏状。再将铅膏涂满在格状板栅上，形涂膏式 极板，具有很大的比表面积，与H2SO4充分反应。 铅酸蓄电池的发展历史和现状（ 续页） v3、电池壳： v第一代电池壳用木头；发展到用橡胶槽， 用沥青粘合；60年代后，改用PP塑料， 用高温粘合；SHAMAS用ABS工程塑料外 壳，有漂亮光洁的外观，用胶水或高温粘 合。 铅酸蓄电池发展历史和现状 （续页） v日本科学家提出： v（1）阳极吸收原理：2H2O电解2H2+O2 v 第一级电解：H2O 2H+O2 vO2在正极板表面上产生，通过隔离板中的通道到达负极板 ，被负极板吸收，从而抑制H2的溢出。 v（2）吸附或隔离板的使用： v由PVC微孔塑料隔板发展到超细玻璃纤维棉。利用毛细现象 ，吸附大量硫酸，实现了自由液，非自由液的转化。 电池分类 v按电池工作性质、电解质及电极材料分为四类： 原电池（又叫一次电池，生产历史最久，产量最大，应用最广， 不能 用简单方法再生，不能充电，用后废弃，如干电池）。 蓄电池（又叫二次电池，可以循环充放电使用，如铅酸电池、镉镍电池 、镍氢电池、锂离子电池等）。 贮备电池（电解质被隔离，使用前才加入电解质予以激活放电，如Mg- AgCl电池由海水激活）。 燃料电池（将燃料如氢气、甲醇、一氧化碳等和氧化剂如氧气，分别作 为电池两极的活性物质保存在电池本体之外，当反应物连续通入电池时 ，电池可连续放电，如H2-O2燃料电池）。 v按电解液酸碱性分为两类： 酸性电池（电解液呈酸性，如铅酸蓄电池）。 碱性电池（电解液呈碱性，如镍氢蓄电池）。 铅酸蓄电池应用分类 v1、根据使用场合和不同特性要求分： vA、启动动型： v汽车、摩托车、轮船、拖拉机等启动和照明用，特点是需要短时 间提供大电量，即高倍率放电性能良好。 vB、固定型： v邮电、电信、银行等部门用的不间断电源系统的后备电池，特点 是工作场所相对固定，浮充寿命长。 vC、牵引型： v电动车、叉车用，要求循环寿命、浮充寿命长。主要用于各种蓄 电池车、叉车、铲车等动力电源 vD、铁路用蓄电池 v主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力 vE、储能用蓄电池 v主要用于风力、太阳能等发电用电能储存。 铅酸蓄电池应用分类(续) v2、按蓄电池极板结构分类 v有形成式、涂膏式和管式电池。 v3、按蓄电池盖和结构分类 v有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池。 v4、按蓄电池维护方式分类 v有普通式、少维护式、免维护式蓄电池 v5、根据电池容量分： v小密系列：6V1.3AH12V38AH v中密系列：12V40AH12V200AH v大密系列：2V100AH2V3000AH（2V系列） 铅酸蓄电池应用分类(续) v6、根据带电性能分： vA、干荷电池： 出厂前不加酸，使用时加酸。用于汽车、摩托车上 。特点是未加酸时电池不会损坏；不足这处是极板 pb被有机物包裹，多少影响O2阴极吸收。 vB、湿荷电池： 出厂前酸已加好，用于UPS及其它电子设备。 注：干荷电池、湿荷电池各有所长，根据不同的使 用要求而定。 容易混淆的几类电池称呼 1、自由液电池：普通的汽车，摩托车电池，起动型， 固定型中经常需加水，加酸的。 2、铅锑电池：是一种需要维护的电池，即自由液电池 。 3、干荷电池：包括干荷自由液，干荷密闭电池。 4、全密闭电池。 5、免维护电池。 6、阀控式电池。 7、贫液电池。 8、铅钙电池。 9、阴极吸收式电池。 说明：1、2两种实质上是一种电池；4、5、6、7、8 、9实质上都是指阀控式铅酸密闭免维护蓄电池 铅酸蓄电池化学反应原理 1、基本原理：双极硫酸盐化理论 即蓄电池放电时正负极活性物质生成的产物都是硫酸 铅。 反应原理：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2 H2O 充电 放电 2、电池内部氧循环原理 阀控式铅酸蓄电池特点 比能量表 电池类型铅酸电池镉镍电 池 额定电压2V/cell1.2V/cell 比能量普通25wh45wh/kg 密封30wh/kg80wh 1520wh/kg 2030wh/kg 工作电压范 围 1.82.5V/cell0.851.75V/cell VRLAB的优势 1、良好的电气性能 电压高2.0V/单体，且放电电压平稳（有长时间的2.0V左 右的工作电压），碱电池电压低，仅1.25V/单体。 电池内阻小，仅0.0010.0001，大电流放电性好。碱 电池内阻大，约是相同容量电池的2倍。 温度对容量影响较小，低温放电性能好。碱电池温度对 容量影响大，低温放电时容量显著下降。 效率高，比能量大。碱性电池效率低，特别是瓦特小 时效率低，重量比能量小。 应该着重提及，铅电池电压高（比碱电池高60%）， 这正是电子元件对电池的要求，所以是上佳电源。它 不仅提供了大功率电能，也节约了电池用量。 VRLAB的优势（续） v（2）价格低 v铅蓄电池由于原材料丰富，制造工艺简单， 价格不及碱电池一半。 VRIAB特点 v普通铅蓄电池有着许多不足，如密封性差，有酸雾、酸液外泄 ，自放电率大及需加水补液等。这些缺点极大的限制了其应用 推广。VRLAB阀控式密封电池正是发扬了普通铅电池优点又 克服了它缺点的新产品，是铅电池的一次革命，它具有许多独 特的优点。 v密封反应效率高达95%以上，析气量较小，没有酸雾逸出。 电池内部产生的O2可在负极复合为水。无酸雾与液体外泄。 不伤害人员与设备，可以在设备人员密集的地方使用，由于失 水量小（不到普通铅电池的1/10），免维性高，不需经常加水 补液。 v自放电率低，普通铅电池自放电率约每月25%。VRLAB仅 5%。 v高倍率放电性能好。普通铅电池约为34C。VRLAB可达 10C即电池额定容量的10倍电流放电。 v无流动电解液，电解液被高吸收性隔板全部吸收。因而电池 可以任意方向位置放置。 v寿命长，为普通铅电池3倍以上。 阀控式铅酸蓄电池的性能参数 v电池容量：电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符 号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（mAh），电 池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 v额定电压：又叫标称电压，铅酸蓄电池的额定电压为2V。 v开路电压：外电路没有电流流过时电极之间的电位差。 v工作电压：又称放电电压或负荷电压，是指有电流通过外电路时，电池两 极间的电位差。 v终止电压：电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为 终止电压。 v放电电流：通常用放电率表示，放电率指放电时的速率，常用“时率”和“倍 率”表示。“时率”是指以放电时间（h）表示的放电速率，或讲以一定的放电 电流放完额定容量所需的小时数。例如电池的额定容量为30AH，以2A电流 放电则时率为30AH/2A=15h，称电池以15小时率放电。 “倍率”是指电池在 规定时间内放出其额定容量时所输出的电流值，数值上等于额定容量的倍 数。 v电池的内阻：电池内阻有欧姆电阻（R）和电极在化学反应时所表现的极 化电阻(Rf)、欧姆电阻、极化电阻之和为电池的内阻（Ri）。 阀控式铅酸蓄电池的性能参数 （ 续页） v能量：电池的能量是指在一定放电制度下，蓄电池所能给出的电能 ，通常用瓦时（Wh）表示。电池的能量分为理论能量和实际能量。 v功率与比功率：电池的功率是指电池在一定放电制度下，于单位时 间内所给出能量的大小，单位来W(瓦)或KW（千瓦）。单位质量电 池所能给出的功率称为比功率，单位为W/Kg或KW/Kg。比功率也是 电池重要的性能指标之一。一个电池比功率大，表示它可以承受大 电流放电。蓄电池的比能量和比功率性能是电池选型时的重要参数 。因为电池要与用电的仪器、仪表、电动机器等互相配套，为了满 足要求，首先要根据用电设备要求功率大小来选择电池类型。当然 ，最终确定选用电池的类型还要考虑质量、体积、比能量、使用的 温度范围和价格等因素。 v电池的使用寿命：在规定条件下，某电池的有效寿命期限称为该电 池的使用寿命。蓄电池发生内部短路或损坏而不能使用，以及容量 达不到规范要求时蓄电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。蓄 电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指蓄电池可 供使用的时间，包括蓄电池的存放时间。使用周期是指蓄电池可供 重复使用的次数。 铅酸蓄电池基本结构 （小密电池） 构成铅酸蓄 电池的主要 部件是正负 极板、电解 液、隔膜、 电池壳和盖 、安全阀， 此外还一些 零件和端子 、连接条， 极柱等。 铅酸蓄电池基本结构（续页） （ 中密电池） 铅酸蓄电池基本结构（续页） （ 大密电池） v铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、隔板 、电解液、电池槽、接线端子等六部分组 成。正、负极板是由板栅支撑活性物质。 正极活性物质是二氧化铅（PbO2）；负 极活性物质是多孔海绵状铅（Pb）。隔板 的品种有橡胶、塑料（PVC）、超细玻璃 纤维或聚丙烯隔板。电解液密度范围有 1.23、1.260、1.280、 1.300.1.325.1.335g/cm3。 电解液（稀硫酸）的作用 v是在由化学能转换为电能的电化学反应中， 电离成离子，起导电作用并参与电化学反应 。从反应式可以看出，在放电过程中，电解 液中硫酸因消耗而使密度降