铅酸蓄电池基础知识汇总.pptx

铅酸蓄酸蓄电池基池基础知知识汇总1-第一章，概念篇第一章，概念篇2-一一.电池分池分类1、原原电池池（一次电池）原电池是将化学能转变成电能的装置。氧化反应和还原反应分别 在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。普通的干电池为原电池。2、蓄蓄电池池（二次电池）放电到一定程度后，经过充电又能复原续用的电池。3、储备电池池 一种应急的备用电源，平时密封保存，需用时予以激活，在最短的 时期内供电。4、燃料燃料电池池 是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。3-二二.电池基本概念池基本概念开路开路电压：电池不放电时，电池两极之间的电位差。工作工作电压：也叫负荷电压或放电电压，是指电池接入负荷工作时，电池两极之间的电位差。工作工作电压小于开路小于开路电压 U=IR+ir终止止电压：是指电池放电时电压下降到不宜再继续放电时的最低工作电压。不同放电制度下终止电压不同，一般在高倍率、低温条件下放电时终止电压规定的要低一些。电压电池的定池的定义 电池的定义：化学能与电能相互转换的装置称为电化学电池。在充电过程中将电能转化为化学能储存起来，在放电过程中，将化学能转化为电能，供电气使用。4-1、理理论容量容量 为最高理论值2、实际容量容量 一定条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时间的乘积，单位AH.3、额定容量定容量 国家标准所规定的在一定条件下应该放出的最低限度的容量。4、额定定储备容量容量 常用于汽车蓄电池，不分蓄电池规格大小，一律以25A电流放电到终止电压 为1.75V时的放电时间，以分种计。容量容量5-放放电速率速率常用常用时率和倍率表示。率和倍率表示。时率：率：以放电时间表示放电速率。以某电流放电至规定的终止电压所经历的时间。如20小时率为60AH，即C20=60AH倍率倍率：是指电池放电电流数值为额定容量数值的倍数。如0.1C20、3C20 自放自放电自放自放电：存储期容量降低的现象。主要发生在负极，电解液存在金属杂质，会在负极形成腐蚀微电池，若存在易氧化的杂质，正极也会自放电。自放自放电率：率：用单位时间容量降低的百分数表示。自放电原因：1.环境温度过高；2.电池活性物质本身含有的杂质；3.电解液的硫酸不纯。6-内阻内阻电流通流通过电池内部池内部时受到阻力，使受到阻力，使电池池电压降低。降低。全内阻：全内阻：为欧姆内阻和极化内阻之和。欧姆内阻：欧姆内阻：由电极材料、电解液、隔膜及各部分零件的接触电阻组成。与电池的尺寸、结构、装配松紧程度等都有关系。极化内阻：极化内阻：正、负极进行电化学反应时极化引起的电阻。与活性物质本性、电极结构、制造工艺有关，尤其与电池的工作条件有关，放电电流和温度影响很大，极化内阻随电流密度增加而增大，为非线性变化，低温下全内阻也会增加。低倍率放电时，全内阻对电池性能影响不大，高倍率放电时，全内阻明显增大，影响较大。因内阻存在，放因内阻存在，放电时端端电压低于开路低于开路电压，充，充电式相反。式相反。隔膜隔膜电阻是影响阻是影响电池高倍率放池高倍率放电和低温性能的主要因素之一。和低温性能的主要因素之一。7-电池能量池能量在一定放电制度下，电池所能给出的电能，单位为 瓦时（WH）理论能量 W理=C理E实际能量 W实=C实U平 （平均工作电压）常用比能量比能量比较不同的电池。比能量比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的能量。单位：WH/kg WH/L电池功率池功率在一定放电制度下，单位时间内电池所能给出能量的大小，单位为 瓦（W）比功率：比功率：是指单位质量电池所能给出的功率。单位：W/kg KW/kg比功率大表示可以承受大电流放电，也是电池的重要指标之一。比功率随比能量的增加而降低。比功率随比能量的增加而降低。8-输出效率出效率容量容量输出效率出效率：放电输出的电量与充电输入的电量之比。影响因素为副反应。能量能量输出效率：出效率：放电输出的能量与充电输入的能量之比。影响因素为电池内阻电池寿命池寿命使用期限：使用期限：可供使用的时间，包括存放时间。使用周期：使用周期：可重复使用的次数。铅酸电池300-500次。寿命寿命终止原因：止原因：1、容量逐渐下降 2、内部短路9-运行制度运行制度运行方式：运行方式：1、充放、充放电制：制：多用于移动式、小容量便携式等，如一组使用、一组备用。2、连续浮充：浮充：只要电池电压低于供电电压就进行充电。3、定期浮充：、定期浮充：定期充电的一种方式。连续浮充寿命浮充寿命较充放充放电制高制高1-2倍。倍。充充电恒流充恒流充电：适用于串联的电池组，落后的电池易于恢复，最好用于小电流长时间充电模式。缺点：开始阶段电流过小，后期过大，时间长，析出的气体多，对板极冲击大，效率不高。免维护的电池不宜使用此方法，可用于长时间小电流的活化充电。变型：分段恒流充型：分段恒流充电。10-充充电恒恒压充充电优点：点：是简单、析气体量小、时间短、能耗低、效率高。缺点：缺点：1、初期若电池放电过深，充电电流过大，电池可能会因过流而损坏。2、若充电电压选择较低，后期电流过小，不适宜串联数量多的电池组。3、端电压难补偿，对落后的电池完全充电很难完成。恒恒压限流充限流充电：充电电源与电池之间串联电阻。快速充快速充电：以脉冲方式充电，并伴随瞬时间大电流放电，使电极去极化。智能充智能充电：动态跟踪电池状态，调整电流、电压进行充电。均衡充均衡充电：全组电池不均衡，应采用均衡充电消除差别，达到全电池组的均衡，用小电流（约20h率的电流）进行1h-3h的过充电，不能频繁进行。11-温度温度对容量的影响容量的影响 对电解液性能的影响 -50度时，H2SO4的粘度是常温时的几千倍 -40度时，H2SO4的电阻率为常温的7倍左右内阻的分布内阻的分布 80AH 极板 17.8%电解液 62.2%隔板 20%总和 1.19 毫欧 160AH 极板 32%电解液 51%隔板 17%总和 0.72 毫欧 16000AH 极板 57%电解液 29%隔板 14%总和 0.014 毫欧 电池放池放电后内阻后内阻缓慢增加，接近放慢增加，接近放电终期期时急急剧增加，达到开始增加，达到开始时的的2-3倍倍12-失效模式失效模式对寿命影响因素寿命影响因素 1、干涸失效 2、壳体渗漏 3、极板腐蚀变形 4、不可逆硫酸盐化 1、放电深度 50%/1000次，100%/120次 2、过充电 3、温度 10-35度范围，随温度增加寿命延长，高于50度寿命缩短 4、酸浓度 酸浓度增加寿命降低 5、放电电流密度 大电流会造成正极活化物质脱落13-热失控失控 定定义：铅酸电池在充电时，电流和温度均升高且互相促进的现象；条件：条件：电解液较少，充电电流特别是末期电流较大；原因：原因：充电末期时电流比较大，电解液温度升高，氢氧过电位均降低；气体的生成和析出使气体复合通道增多，用于分解水的分解电流同步增大；二者均促使水分解加快。高温高压气体生成的速率大于安全阀排气速度和气体复合速度之和，使电池内部温度迅速升高；结果：果：温度升高和电流的增大互相促进，使电池内部温度可以高达120以上，软化ABS外壳（ABS熔点为160 ），从而发生电池的膨胀；预防：防：充电电流不大于0.2C，末期定电压充电或智能充电，正常充电时间不长于12小时；14-第二章，第二章，铅酸蓄酸蓄电池概述池概述15-铅酸蓄酸蓄电池主要由正池主要由正负极板、隔板、硫酸极板、隔板、硫酸电解液、解液、电池槽体等主池槽体等主要部件要部件组成。各种成。各种铅蓄蓄电池根据其用途的不同，各有不同的要求，池根据其用途的不同，各有不同的要求，从而在从而在结构上也有差异。构上也有差异。对于于阀控密封型控密封型还有安全有安全阀，接，接线端子。端子。一一.铅酸蓄酸蓄电池的基本池的基本结构构16-正正负极板是由板极板是由板栅和活性物和活性物质构成的。构成的。板板栅的作用的作用为支承活性物支承活性物质。传导电流，使流，使电流分布均匀。流分布均匀。板板栅的材料：起的材料：起动型型铅蓄蓄电池一般采用低池一般采用低锑多元合金，免多元合金，免维护电池采用池采用铅钙合金。合金。正正负极活性物极活性物质比例比例铅酸蓄酸蓄电池池设计上正上正负极活性物极活性物质利用率一般按利用率一般按3033计算算，正正负极极活性物活性物质比例比例为1：1，实际应用中，用中，负极活性物极活性物质利用率一般比正极高，利用率一般比正极高，对于于阀控控铅酸蓄酸蓄电池，考池，考虑到氧再化合的需要，到氧再化合的需要，负极活性物极活性物质设计过量，量，一般宜一般宜为1：1012。1.正正负极板极板17-汽汽车起起动型型电池隔板是由聚丙稀（池隔板是由聚丙稀（PP）、聚乙）、聚乙烯（PE）、聚）、聚氯乙乙烯（PVC）等材料制成的，它的主要作用是：）等材料制成的，它的主要作用是：防止正防止正负极板短路。极板短路。使使电解液中正解液中正负离子离子顺利通利通过。阻阻缓正正负极板活性物极板活性物质的脱落，防止正的脱落，防止正负极板因震极板因震动而而损伤。因此要求隔板要有孔率高，孔径小，耐酸不分泌有害因此要求隔板要有孔率高，孔径小，耐酸不分泌有害杂质，有一定，有一定强度，在度，在电解液中解液中电阻小，具有化学阻小，具有化学稳定性的特点：定性的特点：隔膜的隔膜的选择 阀控控铅酸蓄酸蓄电池中隔膜采用的是玻璃池中隔膜采用的是玻璃纤维棉，棉，应该具有如下特征：具有如下特征：优良的耐酸性能和抗氧化能力；良的耐酸性能和抗氧化能力；厚度均匀一致，外厚度均匀一致，外观无无针孔、无机孔、无机械械杂质；孔径小且孔率大；孔径小且孔率大；优良的吸收和保留良的吸收和保留电解液能力；解液能力；电阻小；阻小；具有一定的机械具有一定的机械强度，以保度，以保证工工艺操作要求；操作要求；杂质含量低，尤其是含量低，尤其是铁、铜的含量要低。的含量要低。2.隔板隔板18-电解液是蓄电池重要组成部分，它的作用是：传导电流 参加电化学反应电解液是由浓硫酸和净化水配制而成的，电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。阀控电池电解液中硫酸含量一般按理论量的1.5倍设计，电解液比重一般为130g/m1左右。汽车用蓄电池采用电解液密度为1.2800.005g/cm3(25)稀硫酸。3.电解液解液19-电池槽、盖是盛正、池槽、盖是盛正、负极板和极板和电解液的容器，主要由聚丙解液的容器，主要由聚丙烯（PP）、）、ABS树脂等材料制成脂等材料制成。壳盖壳盖结构和材料构和材料选择阀控控电池壳盖池壳盖结构构设计主要是主要是强度度设计，散，散热设计和盖上的极柱密封和盖上的极柱密封设计。强度度设计要求要求电池外壁在池外壁在紧装配和承受内气装配和承受内气压时外壁不外壁不应有明有明显的气的气胀变形，形，对于于PP外壳，外壳，应加加钢壳加固，壳加固，对于于2V系列系列电池，池，ABS和和PVC外壳，壁厚一般要达到外壳，壁厚一般要达到810mm。散。散热设计要求要求电池外壳散池外壳散热面面积大、材料大、材料导热性好且壁厚越薄越好。性好且壁厚越薄越好。壳体壳体结构相构相对比比较简单，只需考，只需考虑强度和盖子封装配合即可。度和盖子封装配合即可。壳盖密封和极柱密封壳盖密封和极柱密封结构构 电池壳盖密封分池壳盖密封分为热封和胶封，封和胶封，热封是最可靠的密封方式，封是最可靠的密封方式，PP材料采用材料采用热封，封，ABS和和PVC材料一般采用胶封，胶封关材料一般采用胶封，胶封关键是要采用合适的是要采用合适的环氧氧树脂。脂。极柱密封技极柱密封技术是是阀控控电池生池生产的一的一项关关键技技术，不同的厂家采用的方式不完，不同的厂家采用的方式不完全相同。全相同。4.电池槽盖池槽盖20-5.安全安全阀 安全安全阀是是阀控控电池的一个关池的一个关键部件，安全部件，安全阀质量的好坏直接影响量的好坏直接影响电池使用寿池使用寿命，命，均匀性和安全性。根据有关和安全性。根据有关标准和准和阀控控电池的使用情况，安全池的使用情况，安全阀应满足如下足如下技技术条件：条件：单向开向开阀；单向密封，可防止空气向密封，可防止空气进入入电池内部；池内部；同一同一组电池各安全池各安全阀之之间的开的开闭压力之差不力之差不应超超过平均平均值的的20；寿命不寿命不应低于低于15年；年；滤酸，可防止酸和酸酸，可防止酸和酸雾从安全从安全阀排气口排出；排气口排出；隔爆，隔爆，电池外部遇明火池外部遇明火时电池内部不池内部不应引爆；引爆；抗震，在运抗震，在运输和使用期和使用期间，安全，安全阀不会因震不会因震动和多次开和多次开闭而松而松动失效；失效；耐酸；耐酸；耐高、低温。耐高、低温。蓄蓄电池除上述主要部件外，池除上述主要部件外，还有接有接线端子、端子、连接条等零部件。接条等零部件。6.其他其他21-二，二，VRLA(阀控密封式控密封式铅酸蓄酸蓄电池池)电池的池的发展史展史 1859年，法国人Plante发明了铅酸蓄电池，至今已有140多年的历史。1938年，美国人A.Dassler提出了密封铅酸蓄电池的气体复合理，为VRLA电池奠定理论基础.1957年，德国阳光公司发明了触变性 SiO2凝胶的胶体密封铅酸蓄电池。1971年，美国Gates公司发明了吸收式AGM隔板，实现了铅酸蓄电池“密封”的突破.22-阀控控铅酸酸电池缺点池缺点 1、严格控制充电制度 2、对热失控敏感 3、充电时易造成个别电池落后 4、较高温度下，需额外的充电时间和过电流 5、搁置时间短23-三三、电池池结构及工作原理构及工作原理电池池结构构1 1、电电池池池池结结构构构构24-工作原理工作原理 阀控式密封铅酸蓄电池在充放电过程中的化学反应如下 放电时正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅电解液中的硫酸浓度降低 充电时硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和海绵状铅电解液中的硫酸浓度增大 在充电末期电池充满电后继续充入的电量将导致电解液中水的分解，为防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少要实现电池的密封电池密闭设计的关键解决问题是实现充电过程产生的氧气能够迅速与负极板上充电状态下的活物质发生反应变成水结果基本没有水份的损失 25-26-阀控式控式铅酸蓄酸蓄电池的反池的反应原理原理正极充电PbSO4+2H2O PbO2+H2SO4+2H+2e（1）放电充充电副反应H2O 1/2O2+2H+2e（2）负极充电PbSO4+2H+2e Pb+H2SO4（3）放电充电副反应2H+2eH2（4）PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4 (1+3)放放电v充充电v充充电充充电27-l 正极 PbSO4+H2O 充电70%PbO2+O2l (隔膜）扩散l 负极 PbSO4 Pb.O2l H2Ol H2SO4+PbO 铅酸蓄酸蓄电池氧循池氧循环图示示28-电池技池技术特性特性 放电容量与放电电流关系放电电流越小放电容量越大反之放电电流越大放电容量越小（图2）图2 UPS电池在25时从额定放电到高倍率放电的定电流 放电特性 29-放电容量与温度关系温度降低放电容量减少（图3）图3 显示各种放电时间率 下温度和放电容量的 关系 30-电池外壳鼓池外壳鼓胀原因原因l安全阀压力过高；l电池经常处于均衡充电状态；l浮充电压过高；l使用环境温度过高。31-常常见的几个的几个电压参数参数1 1、开路、开路电压 2.13-2.18V/2.13-2.18V/单体（体（25 25）2 2、浮充、浮充电压 2.25V/2.25V/单体（体（25 25）温度温度补充系数：充系数：3.5mV/3.5mV/单体体/3 3、均充、均充电压 2.35V/2.35V/单体（体（25 25）温度温度补充系数：充系数：5mV/5mV/单体体/周期周期为3 36 6个月个月 充充电持持续时间：12 h12 h4 4、终止止电压 根据根据电池服池服务的系的系统确定确定32-放放电速率速率对电池放出容量的影响池放出容量的影响l不同放不同放电速率放速率放电，将放出不同的容量，将放出不同的容量，这主要与蓄主要与蓄电池内部活性物池内部活性物质的利用有关。的利用有关。l高倍率放高倍率放电，即大，即大电流放流放电时，活性物，活性物质利用率低，放利用率低，放出的容量少，相反，低倍率即小出的容量少，相反，低倍率即小电流放流放电时，活性物，活性物质利用高，放出的容量多。利用高，放出的容量多。l但当放但当放电电流非常小流非常小时，电池的活性物池的活性物质反反应非常非常充充分，分，尤其在尤其在负极会生成异常致密的反极会生成异常致密的反应产物几乎是不可逆物几乎是不可逆的的PbSOPbSO4 4 ，这对电池的容量、寿命影响非常大，会池的容量、寿命影响非常大，会导致致电池的早期容量池的早期容量损失。失。l同一放同一放电速率，速率，终止止电压越低，放出的容量越多，但越低，放出的容量越多，但终止放止放电不能太低，否不能太低，否则对蓄蓄电池的使用寿命会造成影响。池的使用寿命会造成影响。33-浮充浮充电压均衡性均衡性浮充电压不均衡性原因l电池组各单体的密封反应效率不同；l电池组各单体的安全阀开闭阀压力不同；l电池的新旧混用；l电池组各单体电解液的浓度不同；l电池隔膜的吸附电解液的能力不同。34-蓄蓄电池几种漏液池几种漏液现象及原因分析象及原因分析A A：电池正池正负极柱极柱 极柱极柱焊接接处残留气孔或残留气孔或杂质B B：电池安全池安全阀 安全安全阀未未拧紧；安全；安全阀的密封橡胶老化；的密封橡胶老化；电池池组的充的充电电流流过大或充大或充电时间过长；电池内池内部部电解液解液过量量C C：电池的池的侧面或底部面或底部 外部硬物划外部硬物划伤D D、电池的壳盖密封不池的壳盖密封不严 壳盖壳盖处粘胶或粘胶或热封封问题35-电池外壳鼓池外壳鼓胀原因原因l安全阀压力过高；l电池经常处于均衡充电状态；l浮充电压过高；l使用环境温度过高。36-l温度升高，电池放电容量增加；l环境温度越高，使用寿命越短；l温度每升高10，其浮充使用寿命将减少一半。温度温度对电池容量、使用寿命的影响池容量、使用寿命的影响37-l失水干涸；l不可逆硫酸盐化；l自放电过大；l热失控；l内部微短路；l导电连接不紧；l外壳破裂或变形；l板栅腐蚀严重。电池容量不足的原因池容量不足的原因38-温度温度对电池的影响池的影响l 自放电率加大；l 板栅腐蚀；l 漏液；l 外壳鼓胀；l 热失控。影响性能、影响寿命影响性能、影响寿命39-1）、电池极柱旁有少量白色晶体池极柱旁有少量白色晶体电池极柱旁有少量白色晶体，主要原因是池极柱旁有少量白色晶体，主要原因是电池表面池表面存在残留存在残留电解液，而出厂解液，而出厂时由于封装比由于封装比较及及时，内部，内部存有一定的水蒸气，从而在存有一定的水蒸气，从而在电池表面形成比池表面形成比较稀薄的稀薄的硫酸膜，与极柱中的硫酸膜，与极柱中的铅发生反生反应形成白色形成白色结晶体覆盖晶体覆盖在极柱周在极柱周围。或者是水蒸气凝。或者是水蒸气凝结在极柱表面，与极柱在极柱表面，与极柱中的中的钙发生反生反应，形成碳酸，形成碳酸钙的的结晶体覆盖在极柱周晶体覆盖在极柱周围。判断判断该现象是否是象是否是电池漏液的方法：漏酸的位置池漏液的方法：漏酸的位置首先擦拭干首先擦拭干净，然后涂抹少量的凡士林，然后涂抹少量的凡士林，经过一段一段时间，仍有此，仍有此现象，属漏液。若没有，象，属漏液。若没有，则不属于漏液。不属于漏液。40-2）、）、电池池为何会出何会出现鼓包或鼓包或变形形1、安全、安全阀压力力过高或是安全高或是安全阀阻塞阻塞时，当，当电池体池体内内压力增加到一定程度力增加到一定程度时阀门不能正常开启，不能正常开启，势必会必会造成造成电池的鼓包或池的鼓包或变形。形。2、浮充、浮充电压过高，充高，充电电流大，流大，导致正极板析致正极板析O2加快而来不及在加快而来不及在负极复合，同极复合，同时电池体内的温度也池体内的温度也上升上升较快，在排气不及快，在排气不及时压力达到一定力达到一定时，电池会出池会出现鼓包鼓包变形。形。3、VRLA电池属于池属于贫液式液式设计，对气体的化合留气体的化合留有通道，而如果出有通道，而如果出现“富液富液”现象象,就会阻就会阻挡O2扩散到散到负极，降低极，降低O2的复合率，的复合率，电池内部池内部压力增大。力增大。41-4）、）、电池的爬酸、漏液池的爬酸、漏液现象：象：1极柱周极柱周围有白色晶体，明有白色晶体，明显发黑腐黑腐蚀，有硫酸，有硫酸液滴；液滴；2如如电池卧放，地面有酸液腐池卧放，地面有酸液腐蚀的白色粉末；的白色粉末；3极柱极柱铜芯芯发绿，螺旋套内液滴明，螺旋套内液滴明显；或槽盖之；或槽盖之间有有液滴液滴原原因：因：1某些某些电池螺套松池螺套松动，密封圈受，密封圈受压减小减小导致渗液；致渗液；2密封胶老化密封胶老化导致密封致密封处有有纹裂；裂；3电池池严重重过充充电过放放电，不同型号，不同型号电池混用，池混用，电池气体复合池气体复合效率差；效率差；4灌酸灌酸时酸液酸液溅出，造成假漏液出，造成假漏液处理措施：理措施：1、对可能是假漏液的可能是假漏液的电池池进行擦拭，行擦拭，留待后期留待后期观察；察；2、对漏液漏液电池的螺套池的螺套进行加固，行加固，继续观察；察；3、改、改进电池密封池密封结构构42-5）、）、电池池为什么有什么有时“放不出放不出电”电池放池放电电流超出流超出额定定电流，造成放流，造成放电时间不足，不足，而而实际容量达到；容量达到；浮充浮充电压不足，会造成不足，会造成电池池长期欠期欠电，电池容量不池容量不足，并可能足，并可能导致致电池硫酸池硫酸盐化；化；电池池间连接条松接条松动，接触，接触电阻大，造成放阻大，造成放电时连接接条上条上压降大，整降大，整组电池池电压下降下降较快；快；放放电时环境温度境温度过低，低，电池容量达不到要求；池容量达不到要求；43-7）、）、为什么新旧什么新旧电池、不同池、不同类型型电池不要混用池不要混用？由于新旧由于新旧电池、不同型号池、不同型号电池的内阻大小不一，池的内阻大小不一，电池在充放池在充放电时差异明差异明显，如串，如串联使用使用时会造成会造成单只只电池池过充充电或欠充或欠充电；如果并；如果并联使用使用时，则会造成充会造成充放放电偏流，各偏流，各组电池的池的电流不一致。流不一致。新旧新旧电池、不同型号的池、不同型号的电池，因内阻大小不一，池，因内阻大小不一，电池池组的均一性会受到一定程度的影响，所以最好不的均一性会受到一定程度的影响，所以最好不要混用在一起。要混用在一起。44-第三章，第三章，铅粉粉45-1、什么是、什么是铅粉粉v铅粉是表面覆盖着一层氧化铅的金属铅颗粒粉状物，它是由纯铅经过特定的热氧化过程而形成的。v铅粉在铅酸蓄电池中的作用作用主要有两个方面，一方面是作为组成极板活性物质的主体材料；另一方面是作为极板实现电化学反应的母体。46-2、铅粉的性粉的性质v铅粉是由氧化铅（PbO）和金属铅（Pb）所组成的颗粒粉状物，其颗粒的直径一般为50um左右，氧化铅的含量一般占7080%，纯铅占2030%，其颜色根据氧化铅的含量、颗粒的大小不同呈蓝黑黑、灰灰绿到土黄色土黄色，铅粉呈土黄色时的氧化铅含量较高。v铅粉的性粉的性质包括铅粉的结构构、粒度分布粒度分布、堆堆积密度密度以及铅粉的氧化度氧化度、吸水量吸水量和吸酸吸酸值等，铅粉性质的优劣直接影响到铅酸蓄电池的电气性能。47-2.1铅粉的粉的结构构v铅粉是由氧化铅和金属铅所组成并且以氧化铅为主体。氧化铅在铅粉中是以层状状结构构出现，并且有两种存在形态，一种是四方晶系四方晶系形形态，另一种是斜方晶系形斜方晶系形态。在一定条件下这两种结构形态能发生相互转变，温度较低时易转变为四方晶系形态，而温度较高时易转变为斜方晶系形态，其转化温度为480度左右。一般情况下，在铅酸蓄电池极板用铅粉中的氧化铅是四方晶系形态的。48-2.2铅粉的氧化度粉的氧化度铅粉的氧化度是指铅粉总量中氧化铅所占的重量百分数，即：铅粉的氧化度铅粉是由金属铅表面包有一层氧化铅所构成，当热氧化过程中氧化铅层增加到一定程度时，铅粉内部的金属铅就很难进一步氧化，也就是说生成了一层“保护膜”，阻止了内部深层金属铅的进一步氧化。因此，目前铅粉机生产的铅粉，无论生产工艺如何变化，金属铅都不可能全部被氧化，即铅粉的氧化度不可能达到100%。铅粉的氧化度是表示铅粉颗粒成分的重量参数，所以在生产过程中对铅粉氧化度的控制一定要适当。目前在蓄电池企业中，一般将铅粉的氧化度控制在7080%的范围内，且常将氧化度较高的铅粉用于正极板，而将铅粉氧化度较低的铅粉用于负极板。49-铅粉氧化度超过80%时，过去是不宜使用的，认为使用这种铅粉易使极板产生裂纹、脱皮、酥松及寿命缩短等缺陷，但近年来经过生产实践证明，氧化度不超过85%的铅粉也是可以使用的，而且可以提高极板活性物质的利用率和提高蓄电池的初期容量。当铅粉氧化度偏高时，只要在和膏、涂板和铅膏配方上适当地进行调整，可以避免以上的质量缺陷。例如，在和膏时适当地降低硫酸液的密度或渗杂部分氧化度较低的铅粉等。一般情况下，铅粉的氧化度偏高氧化度偏高，会增加蓄电池的放电容量，但对负极板来讲，铅粉氧化度偏高，在化成后极板的干燥过程中，由于活性物质体积收缩过甚而引起极板产生表面裂纹，从而影响蓄电池的容量和使用寿命。如果铅粉的氧化度偏低氧化度偏低，和膏时制成的铅膏松散、粘附性差，不易涂板，同时在化成充电过程中易造成极板弯曲变形及活性物质脱落，同样也会造成蓄电池容量下降和寿命缩短。50-铅粉氧化度的粉氧化度的测定方法定方法（1）配制5%的醋酸溶液20ml，放入体积300ml的烧瓶中（2）称取铅粉试样0.500g，放入装有醋酸溶液的烧瓶中，轻轻摇晃使铅粉充分溶解于溶液中（约10min）。（3）将烧瓶内的溶液用水稀释至体积为80100ml。（4）用1+1氢氧化铵溶液调整烧瓶内溶液的PH值为56。（5）分别向烧瓶内加入20%的醋酸钠溶液5ml、30%的六次甲基四胺溶液3ml、0.5%的二甲酚橙指示剂3滴，轻轻摇晃使其充分混合。（6）用0.05M的EDTA（乙二铵四乙酸二钠）标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为止。（7）按下式计算氧化铅含量：式中VEDTA标准溶液的用量（ml）；TEDTA标准溶液对氧化铅的滴定度（g/ml）；51-2.3铅粉的堆集密度（表粉的堆集密度（表观密度）密度）v铅粉存在着两种密度，一是真一是真实密度密度，它是指金属铅和氧化铅组合物质本身具有的密度，其密度值受金属铅和氧化铅的比例影响。由于金属铅的密度为11.3g/cm3，而氧化铅的密度为9.4g/cm3，因此，铅粉的氧化度越高，铅粉的真实密度越小，反之其真实密度越大。v另外一种是铅粉自然堆集密度自然堆集密度，与铅粉真实密度不同的是铅粉的堆集密度包含了铅粉颗粒与颗粒之间空隙的体积，所以堆集密度的大小受到铅粉粗细的比例及铅粉中未氧化的金属铅的数量的影响。铅粉的堆集密度又称表观密度或视密度，以g/cm3表示，它是铅粉氧化度、颗粒大小及颗粒结构等多种因素的综合性能。一般情况下铅粉的堆集密度大，表示铅粉的氧化度低，颗粒较大，反之如果铅粉的堆集密度小，则表示铅粉的氧化度高，颗粒较小。另外，氧化度相同时堆集密度小，则说明铅粉的颗粒比较小.52-因此，铅粉的堆集密度过大，表示铅粉颗粒较粗，和膏时不易被氧化，制成的铅膏其视密度也相应较大，用这种铅膏涂板，会使极板孔率减少，化成时正极板容易发生弯曲变形，且组成的蓄电池初期容量会较低；而铅粉的堆集密度过小，表示铅粉的氧化度偏高，用来和膏时会使氧化度更高极板易开裂，影响蓄电池的使用寿命。因此，铅粉的堆集密度和铅粉的氧化度二者应配合合理，才能保证蓄电池的质量。一般情况下对铅粉氧化度为70%80%的铅粉，其堆集密度控制1.41.7g/cm3 的范围为宜，但具体的控制指标还要根据工厂的实际情况而定。53-铅粉堆集密度的粉堆集密度的测定方法定方法将一定量的铅粉试样轻放入目的振动筛，通过振动筛的振动使铅粉自由通过筛孔沉落到一个容积为的钢杯内，钢杯上沿距振动筛的距离一般不超过，待铅粉自然堆集满钢杯后，用钢尺沿钢杯口轻轻刮平，用符合精度要求的天平称重，并按下式求得铅粉的堆集密度值：54-2.4铅粉的孔隙率粉的孔隙率铅粉的孔隙率是指铅粉中的孔隙所占铅粉实际体积的百分数即：55-颗粒粗大的铅粉堆集起来，其体积相对小，表观密度相对大，孔隙率及分散度也相对小，如果将这些大颗粒的铅粉粉碎成小颗粒状，再将小颗粒铅粉堆集起来，则由于孔隙率及分散度增大了，所以铅粉的体积也增大，表观密度相对变小，如果大小颗粒的铅粉渗杂，则小颗粒的铅粉充填在大颗粒的铅粉的孔隙中，也会使得混合铅粉的堆集密度变大。所以，铅粉的孔隙率、铅粉的氧化度、铅粉的表观密度以及铅粉的分散度之间存在密切的关系。56-2.5铅粉的分散度粉的分散度铅粉的分散度是表示铅粉颗粒大小或颗粒分配率的参数，一般情况下，铅粉的分散度越大，则表示铅粉颗粒越细；分散度越小，则表示铅粉颗粒就越粗。对于铅粉的分散度一般是通过筛析的方法进行测定的。所谓筛析就是用标准筛（这种筛子是用铜丝编制的，所形成的网眼粗细均匀，它规定筛网每英寸长度上有 80个孔，就叫做 80目筛，有 个100孔就叫做 100目筛），将不同目数的筛子配成一套，目数最多的在最下面，目数最少的在最上面依次重叠起来，测量分散度时把已称量重量的铅粉倒在标准筛的最上层筛子内，将整套筛子连续振动一定时间后，在每个筛层都会留有一定数量的铅粉，这样就可求得铅粉中所含不同颗粒度的百分率，这些不同的数据就是该铅粉的分散度。一般要求铅粉不通过 100目筛的筛余物要小于或等于7%，要全部通过 80目的筛57-2.6铅粉的吸水率粉的吸水率铅粉吸水量的测定方法：称取100g铅粉试样，装入干燥的烧杯内，用装有蒸馏水的滴定管缓缓滴在铅粉上，并不断地用玻璃棒仔细搅拌，直到铅粉成团的稠状并无多余的水渗出时为止，记下耗水量，按下式计算出吸水量Q：式中Q吸水率（mk/kg）；V滴定消耗水的体积（ml）；100铅粉的重量（g）；58-铅粉的吸水率与铅粉的氧化度、表观密度以及铅粉的分散度有关，一般情况下：（1）当铅粉颗粒大小相同时，对分散率较小的铅粉来说，吸水率随着铅粉氧化度的增加而增加；而对分散度较大的铅粉来说，吸水率随着氧化度的增加而减小。（2）当氧化度相同时，铅粉的吸水率随颗粒的减小而增加；（3）对氧化度高的铅粉（80%以上），吸水率几乎与颗粒尺寸无关。（4）75%左右的铅粉吸水率一般在11%14%的范围，吸水率较高的铅粉，和膏以后铅膏的塑性好，易涂板。59-2.7铅粉的吸酸粉的吸酸值v铅粉的吸酸值是表示铅粉与稀硫酸反应的程度，它是衡量铅粉活性的一种方式。一般说来，铅粉的吸酸值愈大，表明铅粉的氧化度愈高；反之，表示铅粉的氧化度愈低。铅粉吸酸值的测定：称取铅粉试样（201g），放入500ml的烧杯中，用移液管吸取经过测定的1.100g/ml的稀硫酸溶液放入烧杯中，充分搅拌振荡510min后置于（252）恒温槽中恒温20min，然后取出用滤纸过滤后，用移液管吸取滤液25ml置于烧杯中，加入12滴甲基橙指示剂，用0.5mol/l的NaOH溶液滴定，滤液由淡红色至淡黄色时终止。通过滴定前后所消耗NaOH的液量，可计算出每克铅粉所吸收的硫酸克数，此值就是该铅粉的吸酸值。一般情况下，每克铅粉的吸酸值为0.10.3g。60-第四章第四章.板柵板柵61-板板栅俗称格子体，是由俗称格子体，是由铅基合金通基合金通过浇铸或拉网而成的或拉网而成的板板栅在蓄在蓄电池中的作用：池中的作用：1.作作为活性物活性物质的的载体起着骨架的支撑和粘附活性物体起着骨架的支撑和粘附活性物质的作用。的作用。2.作作为电流流传导体起着集流、体起着集流、汇流和流和输流的作用；流的作用；3.作作为极板的均流体起着使极板的均流体起着使电流均匀分布到活流均匀分布到活怀物物质中的作用。中的作用。1.板柵的作用板柵的作用62-2.板板栅的形成的形成应具具备下列条件下列条件1.板板栅的构造的构造应有利于与活性物有利于与活性物质的牢固的牢固结合合，即通，即通过化学或机械的作用，使得化学或机械的作用，使得板板栅和活性物和活性物质之之间存在着良好的存在着良好的“粘附力粘附力”。2.制造板制造板栅的材料要求的材料要求电阻小阻小，以便提高极板的，以便提高极板的导电能力和使能力和使电流均匀分布的能流均匀分布的能力。力。3.板板栅的的结构不妨碍活性物构不妨碍活性物质的膨的膨胀，收，收缩，不能使极板，不能使极板发生生变形、活性物形、活性物质脱脱落和落和产生生龟裂或裂或翘曲。曲。4.板板栅材料材料应有有良好的抗良好的抗蚀性性，它的，它的结构和构和组织应能抵抗充能抵抗充电或或搁置期置期间电解液解液的腐的腐蚀。5.板板栅材料材料应易于加工或易于加工或铸造造。6.板板栅材料材料应具具备充分的硬度和机械充分的硬度和机械强度度，以，以满足极板的制造、加工要求。足极板的制造、加工要求。7.成本低廉成本低廉63-3主要材料是金属主要材料是金属铅（Pb）相相对原子量原子量为207.21，铅的密度的密度为11.3437g/cm3；熔点；熔点为327.43铅基合金基合金纯铅柔柔软、机械、机械强度差，度差，铸造及加工成型不好造及加工成型不好，以，以优化板化板栅的成型的成型及板及板栅的特性，在的特性，在纯铅中中掺杂不同金属元素所形成的合金不同金属元素所形成的合金统称称铅基基合金合金64-4，铅基合金板基合金板栅的的优缺点缺点铅锑合金合金较纯铅有以下有以下优点：点：1.抗抗张强度、延展性、硬度及晶粒度、延展性、硬度及晶粒强化均明化均明显优于于纯铅(机械机械强度度)2.熔点及收熔点及收缩率低于率低于纯铅，浇铸性能好性能好，即熔化，即熔化时有良好的流有良好的流动性，容易充性，容易充满模具型腔，模具型腔，铸造易成型，能造易成型，能够适合机械化大适合机械化大规模生模生产。3.比比纯铅更低的更低的热膨膨胀系数系数，因此，在循，因此，在循环充放充放电时，板，板栅不易不易变形。形。4.伸伸缩变形小形小，增，增强了板了板栅与活性物与活性物质之之间的的“粘附力粘附力”，使活性物，使活性物质不易脱不易脱落，有利于蓄落，有利于蓄电池的深充深放能力及循池的深充深放能力及循环充放寿命。充放寿命。5.腐腐蚀较纯铅更均匀更均匀，且，且Sb对板板栅腐腐蚀膜中的膜中的PbO2的生的生长有有显著的抑制作用。著的抑制作用。铅锑合金缺点：合金缺点：1.铅锑合金的合金的电阻比阻比纯铅稍大稍大2.铅锑合金板合金板栅中的中的锑，易溶解，易溶解进入入电解液，移向解液，移向负极，加速了蓄极，加速了蓄电池的自放池的自放电。3.由于由于锑的存在，的存在，降低了降低了氢的析出的析出电位，相位，相对增加了增加了氢的析出，从而加速了的析出，从而加速了电解液中水的分解解液中水的分解损失，而且，失水量随着含失，而且，失水量随着含锑量的增加而增加。量的增加而增加。4.铅锑合金合金抗抗电化学腐化学腐蚀能力不如能力不如纯铅。65-铅钙合金的合金的优点：点：1.Pb-Ca合金的析氢过电位比Pb-Sb合金提高约0.2V，接近于纯铅，从而有效地抑制了蓄电池的自放电和充电时负极的析氢量。2.沉淀硬化型铅钙合金，显著提高了板栅材料的机械强度，减缓了板栅的膨胀变形。3.Pb-Ca合金的导电能力优于Pb-Sb合金。例如含钙0.09%r Pb-Ca合金电阻率为22*10-4.cm,其导电性能比Pb-Sb(7%)合金提高20倍。因此，使用Pb-Ca合金板栅的蓄电池，其低温性能明显优于Pb-Sb合金。4.Pb-Ca合金不存在锑向负极转移问题，因此，过充电流小，水损缓慢，有利用蓄电池的密封。（自放电小）铅钙合金合金铅钙合金合金由于由于铅锑合金存在蓄合金存在蓄电池有自放池有自放电大及析大及析氢、失水大等缺点，因此，在免、失水大等缺点，因此，在免维护蓄蓄电池及池及阀控密封蓄控密封蓄电池的池的负极板极板栅中目前一般采用的是中目前一般采用的是铅钙合金板合金板栅。66-铅钙合金的缺点合金的缺点：1.由于钙易氧化，高温铸造时易烧损，故不易获得成分稳定的合金。由于合金的配制、熔化要求在惰性气氛保护之下，所以设备和操作较为复杂。2.Pb-Ca合金不适于做深放电循环蓄电池的正极板栅材料，因为合金