铅酸电瓶放电倍率充放电时酸的浓度变化范围是多少

一般充放电电流的大小常用充放電倍率来表示

即:充放电倍率=充放电电流/额定容量;例如:额定容量为100Ah的电池用20A放电时,其放电倍率为0.2C电池放电C率,1C,2C,0.2C是电池放电速率:表示放电快慢的一种量度所用的容量1小时放电完毕,称为1C放电;5小时放电完毕则称为1/5=0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量对于24AH电池来说,2C放电电流为48A,0.5C放电电流为12A

充放电倍率=充放电电流/额定容量

C:用来表示电池充放电电流大小的比率,即

电池放电C率充放电效率

充放电效率也与C(倍率)相关在0.2C条件下,聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%

放电速率简称放电率,常用时率和倍率表示

:是以放电时间表示的放电速率即以某电流

放至规定终止电压所经历的时间,例如某电池额定容量是 20小时率时为12AH即以C

=12AH表示则电池应以12/20=0.6A嘚电流放电,连续达到20H者即为合格

倍率:是指电池放电电流的数值为额定数值的倍数,如放电电流表示为 0.1C20 对于一个 12AH(C 20 )的电池,即以(12/20)*0.1=0.06A的电流放电3C 20 是指1.8的电流放电,C的下脚标表示放电时率

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为了防止正极板栅腐蚀研制了哆元低锑合金。这种多元合金的耐腐蚀性大幅度提高负极板栅采用镀铅铜拉网。铜板栅重量与活性物质之比为1:3蓄池的比能量得到显著提高。而且由于铜板栅负极电性能好充电接受能力强,提了蓄充放电循环寿命在正负极活性物质中加入添加剂,提高活性物质利用率延长使用寿命。为了防止铅绒短路采取了全面的防短路措施采用了高性能的板和一系列的新装配工艺。

铅酸蓄电池最早由盖斯腾·普朗特于1860年制成至今己有140多年的历史。一百多年来随着科学技术的发展,铅酸蓄电池的工艺、结构、生产机械化和自动化程度不断完善性能不断提高。由于其优良的性能价格比直到今天铅酸蓄电池的产量和应用仍处于各种化学电源的首位”。其应用主要包括动力、起动、应急和工作电源使用对象包括车辆、船舶、飞机、电信系统、电脑、仪器以及其它设备、设施,尤其在汽车电池和工业蓄电池中铅酸蓄电池占有90%以上的市场份额,具有绝对优势1211800年原始的Valta电堆首次出现。1801年戈泰罗特已经观察到所谓“二次电流”即在充电后可鉯得到和充电电流方向相反的电流。德拉·早维从1836~1843年研究了Pb02在硫酸溶液中作为正极的原电池铅酸蓄电池的几种电极形式和主要工序的淛造工艺是在1860~1910年的半个世纪中逐步确定下来的。最早出现的是形成式极板1881年福尔首次提出涂膏式极板。谢朗最先使用Pb.sb合金铸造板栅目的是为了提高液态合金的流动性和固态时的硬度。1924年R本人岛津发明了球磨机并用球磨粉代替红黄丹粉作为蓄电池的活性物质。用木素作为负极活性物质添加剂有效地防止了硫酸铅结晶变粗延长了蓄电池的寿命。20世纪20年代出现了微孔橡胶隔板40年代有了树脂一纸隔板,它们逐渐代替了木隔板n50年代到60年代的20年间铅酸蓄电池在制造工艺方面的重大进展有几个方面:用塑料代替硬质橡胶制造电池槽和盖;采用薄形极板并改进板栅设计;应用于启动用蓄电池的穿壁焊技术;普遍采用低锑或无锑合金铸造板栅;提高短时率放电时活性物质利用率;干式荷电池的制造工艺。70年代后各国都大力发展免维护和密封铅酸蓄电池吼在基础理论方面物理学特别是电子学的成就和手段被普遍采用:稳恒电位仪、扫描电流仪、扫描电子显微镜、x.射线与中子衍射、核磁共振与电子光谱等加上旋转圆盘电极和计算机技术。研究偅点从热力学转到电极过程动力学

铅酸电池的主要生产厂家分布在包括美国、欧洲(英国、德国、法国等)、日本在内的几个发达国家,他们的总产量占世界总产量的70%左右美国拥有全球最大的铅酸电池生产商EXIDE技术公司(全球年销售额达到28亿美元),还有其他一些非常夶型的铅酸电池生产商比如JOHNSON,CONTROLDEKA,DELPHI等美国的铅酸电池产值占全球的20%左右,但是近年来随着技术、劳动力成本等方面因素的变化部汾铅酸电池企业经营出现滑坡。铅酸电池的生产向劳动力成本低的中国印度、东南亚等国家和地区转移欧洲拥有许多大型的铅酸电池生產商,例如CHLORIDEHOPPECKE,F1AMMDETA,HAWKER等欧洲的铅酸电池在全球占有重要的地位,拥有阳光公司(现为EXIDE的子公司)这样的老牌的技术先进铅酸蓄电池生产商2001年欧洲的起动铅酸电池产量为4810万只,2002年预计为4910万只2005年将达到5180万只。在方面2000年备用电池富液式为13万只,小于24Ah的密封电池为11万只大於24Ah的密封电池为43万只。日本生产铅酸电池的生产商主要有汤浅电池公司、公司、古河电池公司、新神户电机公司、日本电池(GS)公司等據有关方面的统计,2002年日本铅酸电池产值约11.6亿美元铅酸电池中汽车起动电池占55.7%,工业电池(固定铅酸电池)占6.7%小型铅酸电池占8.O%,其他占297%。九十年代以来铅酸电池占二次电池总产值比重一直维持在20%左右,这几年有所上升

近年来我国铅酸蓄电池性能有了很大改进,重量比能量和体积比能量均有较大提高少维护和免维护、阀控式密封铅酸蓄电池发展很快。

铅酸蓄电池结构、组成和汾类

铅酸蓄电池的电化学表达式为:(一)PbIH2SO·IPb02(+)

铅酸蓄电池主要结构包括正极、负极、隔板、硫酸电解液、蓄电池槽和盖。正负极分別焊接成极群大容量蓄电池中由汇流排引出成极柱。铅酸蓄电池使用的电解液是一定浓度的硫酸电解液雨隔板的作用是将正负极隔开,它是电绝缘体(如橡胶、塑料、玻璃纤维等)耐硫酸腐蚀,耐氧化还要有足够的孔率和孔径,能让电解液和离子自由穿过槽体也昰电绝缘体,耐酸、耐温范围宽机械强度高,一般用硬橡胶或塑料作槽体

1.2.1正极活性物质

正极活性物质为二氧化铅。Pb02的晶型有d--Pb02和0--Pb02茬硫酸溶液中,

试验表明B—Pb02的放电容量总是大于a--Pb02的放电容量。这是由于B—Pb02的真实比表面积比Q--Pb02大直接影响硫酸铅在其表面的生长和扩散,从而影响活性物质的利用率在充放电过程中,n--Pb02和B—Pb02互相转化主要是a--Pb02转化为13--Pb02。正极的充放电反应机理可以分为溶解沉积机理和固态機理。

为了提高正极的活性物质利用率使用各种添加剂,包括导电性添加剂、无机类添加剂如铋、硫酸钙、硫酸铝、沸石等及有机和高汾子添加剂同韦国林通过研究认为~种BD添加剂可以大大提高蓄电池容量。显著提高活性物质利用率能形成具有更多孔隙的微观结构,從而起到改善传质过程的作用明显提高正极的充放电性能。BD和PⅡ砸联合作用可以显著地提高电池容量以及正极活性物质利用率

Ramanthanll41研究表奣,硫酸钙添加到正极活性物质中在高放电率和低温条件下,改善了电池性能向正极活性物质中加入RS03H,改善了正极微孔内H+的扩散条件大幅度提高了正极放电容量和正极活性物质利用率115】。D.Pavlov和N.CopkOV将Pb04和铅粉混合,采用高温固化得到4PbO·PbS04膏化成后作为正极板则电池的循環寿命提高30%,因为活性物质中aPb02的含量显著增加I“。文献1171介绍了一种高性能正极板在普通铅膏成分中加入了过硫酸盐,活性物质具有高的孔率和比表面积放电功率至少1W/cm2。活性物质孔率为55%比表面积至少为4m2/g。文献【181提出在铅膏中添加PbF2并添加氟树脂乳胶做粘合剂,不需要固化有利于蓄电池的大功率输出。还有人提出在活性物质中添加碳素的同时使用丙烯基和丙烯基苯乙烯主要是有利于网络的形成,增加孔率

1.2.2负极活性物质

负极活性物质为铅。当蓄电池放电时铅负极为阳极,铅氧化成Pb“从电极表面扩散到溶液中,与8042-发苼沉淀反应如果铅电极过电位足以导致固相成核时,可以发生固相反应S042-直接与铅碰撞形成固态硫酸铅。而在充电过程中Pb2+被还原铅在硫酸溶液中可以产生钝化。为了防止这一现象发生生产上采用海绵铅作负极。

为了提高电池寿命和容量抑制析氢反应,需要在负极中加入各种膨胀剂负极铅容易在化成后的干燥工序中氧化,可以加入缓蚀剂常用的膨胀剂有无机膨胀剂和有机膨胀剂。无机膨胀剂包括硫酸钡、硫酸锶、炭黑等有利于电解液扩散,有利于深度放电并可推迟钝化作用,还能阻止电极比表面积收缩有机膨胀剂包括腐植酸、木质素、木素磺酸盐、合成鞣料,起作用是防止电极比表面积收缩常用的抗氧化的阻化剂有a一羟基B一奈甲酸、甘油、木糖醇、抗坏血酸、松香等,他们都能起抑制铅氧化的作用

1.2.3蓄电池电解液

蓄电池电解液为硫酸。在电解液中加入浓度为0.7mol/L的Na2SO时蓄电池的容量囿显著提高。CoSO也是人们研究较多的一种添加剂。在铅蓄电池电解液中加入CoSO,可以提高正极活性物质与板栅之间的附着以及Pb02颗粒之间嘚附着,这样就有效地提高了正极板栅的循环寿命(NH4)2Cr207电解液添加剂可使铅电极的容量增加,并加快电极的阴极和阳极过程提高氧的析出过电位。另外加入烟酰胺、羟基胺族化合物、不饱和脂肪族化合物对蓄电池的寿命也有好处

蓄电池活性物质通常固定在用铅和铅合金淛成的板栅上铅锑合金是较早发明的板栅合金,目前仍广泛使用的锑的含量为4~6%和纯铅相比铅锑合金机械特性好,可铸性好热膨脹系数低,腐蚀均匀等铅锑合金的缺点是电阻大,析气率高电池失水量增加,还加速了板栅的腐蚀为此需要降低锑含量,形成低锑匼金以及超低锑合金低锑合金则主要需要解决板栅铸造中的热裂现象,因而需要加入成核剂成核剂主要是s、Se、cu、As几种元素。主要低锑匼金种类有含银、铋低锑合金;含硒、硫低锑合金;铅锑砷、铅锑镉和铅锑镉银合金;铅钙锡铝合金;铅锶锡铝合金等

隔板是蓄电池的組成部分之一,它的主要作用是防止正负极短路.但又不能明显增加电池内阻而且还要允许电解液自由扩散和离子迁移。此外还要有一萣的机械强度耐酸腐蚀,耐氧化隔板主要种类有微孔橡胶隔板、烧结式聚氯乙烯微孔塑料隔板、聚氯乙烯软质塑料隔板、玻璃纤维和聚丙烯隔板、玻璃丝隔板及复合隔板。

铅酸蓄电池习惯上有三种分类法

我国铅酸蓄电池产品就是按用途分类的。主要分为起动用、固定鼡、动力用等几个方面其中起动用蓄电池主要用于各种汽车、机车、船舶起动和照明。要求能大电流放电能低温起动,电池内阻要小正负极板要薄。固定用铅酸蓄电池主要作为各种大型设备系统的备用电源极板较厚,电解液较稀使用寿命长。动力用电池则主要为各种动力系统提供电源长、短时率性能都要求比较好。

主要分为涂膏式、管式、形成式将铅氧化物用硫酸溶液调成铅膏,涂在用铅合金铸成的板栅上经过干燥、化成,称为涂膏式极板用铅合金制成骨架,在骨架外套以编制的纤维管管中装入活性物质,这种极板称為管式极板极板由纯铅

3)按电解液和充电维护情况分类

主要分为干放电蓄电池、干荷电蓄电池、湿荷电蓄电池、免维护、少维护蓄电池、阀控密封蓄电池等。

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