浅谈蓄电池的种类及铅酸蓄电池的使用和维护(技术论文)

浅谈蓄电池的种类及铅酸蓄电池的使用和维护韩峰［摘要］目前，蓄电池主要应用于各种车辆、船舶、飞机等内燃机的起动以及照明、蓄能、不间断电源、移动通讯、便携式电动五金、工具和电动玩具当中。［关键词］蓄电池的种类、使用和维护一、蓄电池的种类蓄电池也称作二次电源，它是一种把化学反应所释放出来的能量直接转变成直流电能的装置。蓄电池按照其电解液的不同，通常分为酸性电池和碱性电池。近几十年来，由于交通。通讯。计算机产业的高速发展，其产品系列。产品种类。产品性能发生了巨大变化，以此满足不同用途的需要。总之，蓄电池在国防、工农业生产、交通运输、电力、电子、通讯、教学、科研、医疗卫生以及人们日常生活中被广泛应用。常用的蓄电池有铅酸蓄电池。镉镍蓄电池。铁镍蓄电池。金属氧化物蓄电池。锌银蓄电池。锌镍蓄电池。氢镍蓄电池。锂离子蓄电池等。二、常用蓄电池介绍1、铅酸蓄电池负极为铅，正极为二氧化铅，电解液为稀硫酸，主要有起动型、固定型、牵引型、动力型和便携型，常为开口或防酸式(GF),少量为胶体电解液蓄电池(GEL)。近年来，，特别是VRLA(ValveRegulatedLeadAcidBattery)蓄电池的出现，在某些领域已经能够取代碱性蓄电池和干电池，使铅酸蓄电池发挥更大的作用。由于铅酸蓄电池价格低廉，适于低温高倍率放电，因此应用广泛，是我国的不少行业中后备电源的主要产品。但同时由于铅酸蓄电池比能量偏低，生产过程有毒。污染环境等不利因素，一定程度上影响了其使用范围。2、镉镍蓄电池负极为镉，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾水溶液。常见外形是方形。扣式和圆柱形，其有开口。密封和全密封三种结构。按极板制造方式又分有极板盒式、烧结式、压成式和拉浆式。镉镍蓄电池具有放电倍率高。低温性能好，循环寿命长等特点。3、金属氢化物镍蓄电池是新开发出来的新产品，负极为吸氢稀土合金，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾。氢氧化锂水溶液，比能量是镉镍蓄电池1.5-2倍，具有可快速充电。优良的高倍率放电性能和低温放电性能，价格便宜，无污染，被称为绿色环保电池。4、铁镍蓄电池负极为铁粉，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾或氢氧化钠水溶液。具有结构坚固、耐用、寿命长等特点，比能量较低，多用于矿井运输车动力电源。5、锌银蓄电池负极为锌，正极为氧化银，电解液为氢氧化钾水溶液，具有较高的比能量及优良的高倍率放电性能，但价格偏高，多用于军事工业及武器系统。6、锌镍蓄电池负极为锌，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾水溶液，具有高比能量，价格较低；但寿命较短，近年来锌镍蓄电池的循环寿命有了较大提高，预计随着循环寿命的提高将获得更广泛应用。7、锂离子蓄电池负极是碳(石墨),正极是氧化钴锂，由于采用有机电解质液，具有电压高、比能量高及优良的循环寿命，安全无污染，被称为绿色电源。常作为通讯工具和便携器材的电源。总之，我国的蓄电池工业随着各行各业的发展获得了迅速发展机会。至今目前，我国从事蓄电池生产的企业已达千家之多。同时，免维护、阀控密封式铅酸蓄电池、金属氧化物物镍蓄电池、锂离子蓄电池等新型蓄电池也各有侧重的应用于各行各业中。三、铅酸蓄电池分类1、按蓄电池极板结构分类：有形成式、涂膏式和管式蓄电池。2、按蓄电池盖和结构分类：有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池。3、按蓄电池维护方式分类：有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。4、按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有：■起动式蓄电池（Q）：主要用于汽车、拖拉机、柴油机、船舶等起动和照明。■固定型防酸式蓄电池（GF）：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源。■牵引型蓄电池（D）：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源。■铁路客车用蓄电池（T）：主要用于铁路客车照明和车上电器设备。■内燃机车用蓄电池（N）：主要用于内燃机车启动和照明用。■摩托车蓄电池（M）：主要用于各种规格摩托车启动和照明。■航空用蓄电池（HK）：主要用于飞机启动、照明、通信。■潜艇用蓄电池（JC）：用于潜艇水下航行的动力、照明、电器设备。■坦克用蓄电池（TK）用于坦克的启动、用电设备、照明。■矿灯用蓄电池（K）：供井下矿工安全帽上的矿灯照明。■航标用蓄电池（B）：航道夜间航标照明。■其他用途电池：大小容量不一，放电率多样，如摄像机、闪光灯、风力发电电能储存等。四、目前常用蓄电池的种类有哪些？目前工业常用蓄电池的种类有铅酸蓄电池、碱性电池蓄电池；民用的种类有锌镍蓄电池和锂离子蓄电池。五、铅酸蓄电池产品型号含义根据JB2599-85部颁标准，我国铅酸电池型号分为三段，其安排和含义如下：串联的单体电池数—电池的类型和特征—额定容量当电池数为1时，称为单体电池，第一段可以省略。电池的类型是根据主要用途划分，代号用汉语拼音第一个字母，如下：1、汉语拼音字母含义表示电池用途的字母Q启动用G固定用D电池车N内燃机车T铁路客车M摩托车用KS矿灯酸性JC舰船用B航标灯TK坦克S闪光灯2、表示电池特征的字母A干菏电式F防酸式FM阀控式W无需维护J胶体电解液D带液式J激活式Q气密式H湿荷式B半密闭式Y液密式例：6QA-120表示有6个单体电池（12伏），启动用电池，装有干荷电极板，20小时率额定容量为120安时。六、铅酸蓄电池的工作原理：1、铅酸蓄电池电动势的产生：①铅酸蓄电池充电后，正极板是二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质—氢氧化铅（Pb（OH）4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb）留在正极板上，故正极板上缺少电子。.②铅酸蓄电池充电后，负极板是铅（Pb），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子（2e）。③可见，在未接通外电路时（电池开路），由于化学作用，正极板上缺少电子，福极板上多余电子，两极板见就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应①铅酸蓄电池放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。②负极板上每个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子（Pb2）与电解液中的硫酸根离子（SO4ֿ²）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。③正极板的铅离子（Pb4）得到来自负极的两个电子（2e）后，变成二价铅离子（Pb2）与电解液中的硫酸根离子（SO4ֿ²）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。正极板水解出的氧离子（Oֿ²）与电解液中的氢离子（H）反应，生成稳定物质水.④电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。⑤放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅（PbSO4）增加，电池内阻增大（硫酸铅不导电），电解液浓度下降，电池电动势降低。⑥化学反应式为：正极活性物质电解液负极活性物质正极生成物电解液生成物负极生成物↓↓↓↓↓↓PbO22H2SO4Pb→PbSO42H2OPbSO4氧化铅稀硫酸铅硫酸铅水硫酸铅3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应：①充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。②在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb2）和硫酸根负离子(SO4-2)由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子（Pb2）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子（Pb4），并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅（PbO2）。③在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb2）和硫酸根负离子（SO4‾²），由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子（Pb2）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附在负极板上。④电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H）和硫酸根离子（SO4‾²），负极不断产生硫酸根离子（SO4‾²），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。⑤充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。⑥化学反应式为：正极物质电解液负极物质正极生成物电解液生成物负极生成物PbSO42H2OPbSO4→PbO22H2SO4Pb硫酸铅水硫酸铅氧化铅硫酸铅4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化：①铅蓄电池放电时,电解液中的硫酸不断减少,水逐渐增多,溶液比重下降.②铅酸蓄电池充电时,电解液中的硫酸不断增多,水逐渐减少,溶液比重上升.③实际工作中,可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度七、铅酸蓄电池的正确使用1、安全注意事项：①如果蓄电池在维护过程中操作不正确，有可能产生爆炸、腐蚀等危险，敬请详细阅读使用说明书及蓄电池上面的印刷说明。请注意：A、蓄电池电解液（硫酸）有强腐蚀性，配制电解液时，必须把蓄电池硫酸缓慢地倒入纯水中，并不断搅拌，待冷却后使用（严禁把水倒入浓硫酸中，否则有爆溅的危险）。B、配制和使用硫酸、电解液必须佩戴防护眼罩。（万一电解液溅到皮肤、眼睛上，必须马上用大量的清水冲洗，并及时治疗）②蓄电池短路有爆炸的危险：1、严禁短路检查蓄电池是否正常；2、拆卸蓄电池时，必须先拆负极，后拆正极；安装蓄电池时，必须先接正极，后接负极；3、装卸过程中必须防止工具造成的蓄电池短路；4、经常检查连接线绝缘是否有老化、磨损情况，有隐患应及时更换。③蓄电池充电可能产生可爆炸性的气体（氢气），有爆炸的危险A、充电室内保持良好的通风；B、蓄电池使用应远离火源；C、经常检查连接线是否连接良好，防止因打火造成蓄电池爆炸；④使用时要防止小孩靠近蓄电池2、蓄电池首次使用的程序：①蓄电池投入使用前，请详细阅读产品说明书，并根据说明书的指引，按下列程序的要求正确使用蓄电池。使用前的贮存、运输：蓄电池应轻拿轻放，贮存在干燥清洁的地方；②使用前请勿撕去液孔塞上的密封胶纸或封口铝膜；③购买或配制电解液：用户在使用蓄电池前应购买生产厂家的蓄电池标准液或按照定配制电解液、电解液必项符合下列要求：A、电解液必须使用蓄电池专用硫酸及纯水配制：B、电解液配制后必须冷却到40℃以下才能使用；C、电解液密度为(25℃时)1.280±0.005g/cm3；④灌注电解液：电解液灌注后，液面应在上下水线之间或高出隔板15～25mm。⑤首次充电(干荷电蓄电池可以不经过充电而直接投入使用)：蓄电池充电的条件：A、电流：容量值的1/10，例如：6QA-40蓄电池容量为40Ah，充电的电流为40÷10=4(A)B、时间：蓄电池各单格均匀冒出大量的气泡或电解液密度达到1.280±0.010g/cm3时，再充电2～3小时，可以结束充电。C、极性检查：使用万用表电压档对蓄电池极性进行检查，看是否符合蓄电池上的极性标志。⑥注意装车连接顺序：A、固定蓄电池→连接正端子接线→连接负端子接线B、注意拆卸蓄电池顺序：拆除负极端子接线→拆除正极端子接线→拆除蓄电池八、铅酸蓄电池的维护铅酸蓄电池维护与保管的好坏，不仅直接影响蓄电池的质量和寿命，还影响起动设备安全用电和工作任务的完成。因此，蓄电池的维护、保管是蓄电池使用人员的一项重要工作。铅酸蓄电池的维护分日常维护和定期维护。日常维护是指平时日常工作中的维护，这是蓄电池维护工作的最基本而有效的一项工作。定期维护是针对蓄电池的不同情况，在工程技术人员的带领下进行一定项目的维护，只有在日常维护工作做好的基础上，结合定期维护，才能把蓄电池的维护工作做好。1、日常维护①经常保持蓄电池表面的清洁。发现表面有灰尘和硫酸时，应及时檫拭，檫拭时可先用沾有苏打水的檫布檫拭一遍，后用清水冲洗干净；②经常用蒸馏水清洗排气栓，保持排气栓通气良好；③按照规定进行蓄电池的充电、放电和补充电工作；④充电过程中，电解液的温度不得超过45℃，严防过量充电；⑤放电过程中，严禁大电流放电和过量放电；⑥充放电过程中，应开动通风装置排除酸雾，使室内空气较为新鲜，以减少酸性分子对人员和设备的侵蚀。⑦发现故障应及时排除；⑧蓄电池充电间应经常保持清洁、干燥、空气流通、光线充足。应用