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鉛酸電池內部結構與工作原理詳細介紹

引言

??? ?電池是將化學能或物理能直接變成電能的儲能裝置，。可分為化學電源和物理電源兩大類。化學電源包括一次電池和二次電池（即蓄電池）兩類，前者只能一次性使用，如手電筒用的鋅錳電池；后者可反復充放電多次使用，如鉛酸蓄電池，鎘鎳電池，氫鎳電池等。隨世界工業的迅速發展和電子計算機化，備用電源的需求日益擴大，相應推動了電池工業的迅猛發展。在眾多電池種類中，迄今技術最成熟，應用最廣泛的毫無爭議應是鉛酸蓄電池，尤其是七十年代以來密封鉛酸電池的研制成功，其應用領域更加廣泛，成為許多行業用戶首選電池。現代密封鉛酸蓄電池具有完全密封，無需補加水維護，體積小，比能量高不腐蝕設備及不污染環境，安全可靠等優點。

?密封鉛酸電池結構及工作原理

?結?? 構

? UNION電池由正負極板，AGM隔膜，電解液，電池殼和蓋，安全閥等組成。參見示意圖：

????

1）TERMINAL	端子
2）COVER	中蓋
3）TOP COVER	面蓋
4）VENT CAP	氣閥
5）POLE	極柱
6）NEGATIVE PLATE ?????	負極板
7）A.G.M	隔膜
8）POSITIVE PLATE	正極板
9）CONTAINER	電池槽

?工作原理

?? 鉛酸電池的電極反應式為：

?（＋） PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e ≒ PbSO4 + 2H2O

（a) 充電

?? 電池充電時正極由硫酸鉛(PbSO4)轉化成棕色二氧化鉛（PbO2），負極則由PbSO4轉變為灰色鉛Pb。隨充電過程進行，正極電位逐漸升高，負極電位降低。在充電末期，會發生水的電解反應，正極開始產生氧氣，負極則由于活性物質過量且加入析氫電位高的金屬（如鈣，鎘）而不會產生氫氣。正極產生的氧氣透過隔膜傳遞到負極，與負極鉛化合成氧化鉛，氧化鉛與硫酸化合生成水，即水可以循環利用，因此在使用過程中不需加水維護，從而實現電池密封。密封鉛蓄電池要求必須恒壓充電，就是為了保證充電末期僅有少量氧氣產生，以便能及時傳遞到負極重新化合，避免水的損失；相反，如果充電電壓過高，會有大量氧氣產生，因氧氣來不及化合使內壓急劇增加，最后沖開安全閥釋放出來，造成水的損失，嚴重影響電池壽命。

?() Pb + HSO4 - ≒ PbSO4 + H+ +2e

b) 放電

?電池放電時，正極由二氧化鉛轉變為硫酸鉛，負極由海綿狀鉛變為硫酸鉛。放電過程中電池電壓逐漸下降，硫酸濃度不斷降低。在放電末期，由于正負極生成的不良導電體硫酸鉛逐漸積累使電極歐姆電阻迅速增大，同時硫酸濃度下降后氫離子擴散緩慢，導致電池電壓下降很快，此時應終止放電，否則出現過放電。電池過放電的害處是部分硫酸鉛再充電時不能正常轉化和恢復，下次放電時電池容量降低。多次過放電會造成電池容量迅速衰減，使用壽命顯著縮短。

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