鉛酸蓄電池充電原理

鉛酸蓄電池充電原理,所謂蓄電池即是貯存化學能量,於必要時放出電能的一種電氣化學設備。鉛蓄電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會產生2V的電力,這是根據鉛蓄電池原理,經由充放電。

簡介

關鍵字蓄電池;鉛酸蓄電池;再生;硫化;蓄電池構造
所謂蓄電池即是貯存化學能量,於必要時放出電能的一種電氣化學設備。
構成鉛酸蓄電池之主要部分如下:
正極板(過氧化鉛.PbO2)---> 活性物質
負極板(海綿狀鉛.Pb) ---> 活性物質
電解液(稀硫酸) ---> 硫酸H2SO4 + 水 H2O (約37%)
電池外殼
隔離板
其它(液口栓.蓋子等)

原理與動作

鉛蓄電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會產生2V的電力,這是根據鉛蓄電池原理,經由充放電,則陰陽極及電解液即會發生如下的變化:
(陽極) (電解液) (陰極)
PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應)
(過氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛)
(陽極) (電解液) (陰極)
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應)
(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)
1. 放電中的化學變化
蓄電池連線外部電路放電時,稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應,生成新化合物『硫酸鉛』。經由放電硫酸成分從電解液中釋出,放電愈久,硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例,只要測得電解液中的硫酸濃度,亦即測其比重,即可得知放電量或殘餘電量。
2. 充電中的化學變化
由於放電時在陽極板,陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸,鉛及過氧化鉛,因此電池內電解液的濃度逐漸增加, 亦即電解液之比重上升,並逐漸回復到放電前的濃度,這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已還原到可以再度供電的狀態,當兩極的硫酸鉛被還原成原來的活性物質時,即等於充電結束,而陰極板就產生氫,陽極板則產生氧,充電到最後階段時,電流幾乎都用在水的電解,因而電解液會減少,此時應以純水補充之。

蓄電池的構造

電動車用蓄電池,必須具備以下條件:
◎ 高性能
◎ 耐震.耐衝擊
◎ 壽命長
◎ 保養容易
由於玻璃纖維管式鉛蓄電池是累積多次實驗結果而製成,故具有多項優點。
1.極板
根據蓄電池容量選擇適當規格極板及數量組合而成。於充放電時,兩極活性物質隨著體積的變化而反覆膨脹與收縮。兩極活性物質中,陰極板之海綿狀鉛的結合力較強,而陽極板之過氧化鉛的結合力弱,因而在充放電之際,會徐徐脫落,此即為鉛蓄電池壽命受到限制的原因。期使蓄電池使用期限延長,能耐震並耐衝擊,則陽極板的改良即成當急要務。
玻璃纖維管式的陽極板: 此乃以玻璃纖維制的軟管接在鉛合金制的櫛狀格子(蕊金)上,在軟管和蕊金間充填鉛粉之後,將軟管密封,使其發生變化,產生活性化物質,由於活性化物質不會脫落,與電解液接觸亦良好,是一種非常好的極板材料。使用具有這種極板的蓄電池是電動車唯一的選擇。編織式軟管乃以9microm(μ)的玻璃纖維編成管袋狀,彈性好,可耐膨脹或收縮,而且對電解液的滲透度也非常良好,此軟管乃是最佳產品,長久以來,實用績效良好。
糊狀式極板: 就是將稀硫酸煉製之糊狀鉛粉塗覆在鉛合金制的格子上,俟其 乾燥後所形成之活性物質。這種方式一直被採用在鉛蓄電池的陰極板上,同時亦使用在汽車,小貨車的蓄電池陽極板上。
2.隔離板
能防止陰、陽極板間產生短路,但不會妨礙兩極間離子的流通。而且經長時間使用,也不會劣化,或釋放雜質。鉛蓄電池一般都使用膠質隔離板。
3.電池外殼
耐酸性強,兼具機械性強度。電動車用的蓄電池外殼乃使用材質強韌之合成樹脂經特殊處理製成,其機械性強度特彆強,上蓋亦使用相同材質,以熱熔接著。
4.電解液
電解液比重以20℃的值為標準,電動車用的蓄電池完全充電時之電解液標準比重為1.280。
5.液口栓
液口栓的功能為排出充電時所產生的氣體及補充純水,測定比重。

鉛酸蓄電池使用維護

電解液
鉛酸蓄電池的能提供電能最主要的組份是正、負極板賀電解液。電解液的比重與液量對提供電能同樣重要。蓄電池液面高度應以高於極板10—15mm為宜,缺液時根據不同情況,及時補充蓄電池液或蒸餾水,否則將縮短蓄電池的使用壽命! 市售乾荷電蓄電池未加電解液,使用時需按說明書,補充電解液(汽車一般加比重為:1.28左右的稀硫酸),在初次加酸後,靜置20分鐘,讓硫酸充分的擴散,並同正、負極板發生反應。然後,測試電解液的比重,補足到高於最低液面的酸量。如果測試比重的結果變化不大,可以使用。如果比重偏低,說明該電池因某種原因缺電,應補充電一定時間,以保證電池的壽命。
蓄電池液比重與蓄電池狀況請參照下表:
充足的電池 放電量為30% 放電量為100%
1.2750-1.285 1.170-1.190 1.050-1.070
但在檢測時,一旦出現兩單格間電解液比重差超過0.040,這表示蓄電池電解液失效或內極板已損壞,這時應更換蓄電池。
蓄電池使用中電解液消耗過快,一般是由於轎車行駛中的震動使電解液濺出,或因電解液大量蒸發所致。如果發現蓄電池電解液消耗過快,應進行如下方面的檢查:
(1)檢查蓄電池殼有無破裂,塞子是否鏇緊,蓋子四周封口膠有無裂縫。如屬上述原因,應修理或更換外殼,修復後應添加電解液。 (2)檢查節壓器是否失調或限額電壓是否超過標準。如果是,應對節壓器進行檢修和調整。因為限額電壓過高可使充電電流過大,蓄電池長時間處於過充電狀態下,會引起蓄電池溫度升高,電解液沸騰,產生大量的氣泡向外蒸發,使電解液消耗過快。 在調整好節壓器後可向蓄電池內添加蒸餾水,因為蒸發損失的是水分。
外部維護
保持蓄電池外殼乾燥、清潔,避免產生漏電。 保持蓄電池蓋的透氣孔清潔暢通。
保管
超過一個月不用汽車時,應斷開蓄電池負極電纜。 蓄電池接頭部位腐蝕、生鏽、有污垢,會增大接觸抵抗,造成電流通過困難,在這種狀態下發電會增加燃油消耗,所以請用開水澆洗,清除後,安裝牢固正、負極電纜,塗抹上防鏽脂。

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