鉛蓄電池的構造

　　鉛蓄電池的組成：極板、隔板、殼體、電解液、鉛連接條、極柱等。

　　1．正、負極板

　　分類及構成：極板分正極板和負極板兩種，均由柵架和填充在其上的活性物質構成。

　　作用：蓄電池充、放電過程中，電能和化學能的相互轉換，就是依靠極板上活性物質和電解液中硫酸的化學反應來實現(xiàn)的。

　　顏色區(qū)分：正極板上的活性物質是二氧化鉛（PbO2），呈深棕色；負極板上的活性物質是海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。

　　柵架的作用：容納活性物質并使極板成形。

　　極板組：為增大蓄電池的容量，將多片正、負極板分別并聯(lián)焊接，組成正、負極板組。

　　安裝的特別要求：安裝時正負極板相互嵌合，中間插入隔板。在每個單體電池中，負極板的數(shù)量總比正極板多一片。

　　2．隔板

　　作用：為了減小蓄電池的內阻和尺寸，蓄電池內部正負極板應盡可能地靠近；為了避免彼此接觸而短路，正負極板之間要用隔板隔開。

　　材料要求：隔板材料應具有多孔性和滲透性，且化學性能要穩(wěn)定，即具有良好的耐酸性和抗氧化性。

　　材料：常用的隔板材料有木質隔板、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維和紙板等。

　　安裝要求：安裝時隔板上帶溝槽的一面應面向正極板。

　　3．殼體

　　作用：用來盛放電解液和極板組

　　材料：由耐酸、耐熱、耐震、絕緣性好并且有一定力學性能的材料制成。

　　結構特點：殼體為整體式結構，殼體內部由間壁分隔成3個或6個互不相通的單格，底部有突起的肋條以擱置極板組。肋條之間的空間用來積存脫落下來的活性物質，以防止在極板間造成短路，極板裝入殼體后，上部用與殼體相同材料制成的電池蓋密封。在電池蓋上對應于每個單格的頂部都有一個加液孔，用于添加電解液和蒸餾水，也可用于檢查電解液液面高度和測量電解液相對密度。

　　4．電解液

　　作用：電解液在電能和化學能的轉換過程即充電和放電的電化學反應中起離子間的導電作用并參與化學反應。

　　成分：它由純硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成，而其密度一般為1.24～1.30g/ml。

　　特別注意點：電解液的純度是影響蓄電池的性能和使用壽命的重要因素。

　　5．單體電池的串接方式

　　蓄電池一般都由3個或6個單體電池串聯(lián)而成，額定電壓分別為6V或12V。

　　串接方式：單體電池的串接方式一般有傳統(tǒng)外露式、穿壁式和跨越式三種方式。

　　這種連接方式工藝簡單，但耗鉛量多，連接電阻大，因而起動時電壓降大、功率損耗也大，且易造成短路。

　　穿壁式連接方式：是在相鄰單體電池之間的間壁上打孔供連接條穿過，將兩個單體電池的極板組極柱連焊在一起。

　　跨越式連接方式：在相鄰單體電池之間的間壁上邊留有豁口，連接條通過豁口跨越間壁將兩個單體電池的極板組極柱相連接，所有連接條均布置在整體蓋的下面。

　　穿壁式和跨越式連接方式與傳統(tǒng)外露式鉛連接條連接方式相比，有連接距離短、節(jié)約材料、電阻小、起動性能好等優(yōu)點。

　　鉛蓄電池的工作原理

　　鉛蓄電池由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27%～37%的硫酸（H2SO4）水溶液中時，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學反應，二價的鉛正離子（Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子（2e-）。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH）4）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由于負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板后與鉛正離子結合成硫酸鉛（PbSO4）。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成2價的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。

　　鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質。在充電時，電能轉化為化學能，放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態(tài)，組成化學電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個［2］鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充蒸餾水，使電解質保持含有22～28%的稀硫酸。

　　放電時，正極反應為：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O

　　負極反應： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

　　總反應： PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O （向右反應是放電，向左反應是充電）
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