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铅酸电池工作原理

铅酸电池工作原理(1)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PbO 2 + 2H 2SO 4 +PbSO 4 + 2H 2O + PbSO 4 充电 (二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) (硫酸铅) (水) (硫酸铅) 解决方案 防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少 实现电池的密封 (3)活性物质设计正、负极板活物质在充电过程中的异步复原反应,即当正极板活物质完全充电恢复后,负极板活物质还未完全转变为海绵状铅,这样,充电末期当正极开始产生氧气时,负极板还未变成完全充电状态,可以最大限度抑制氢气的产生。

(4)隔板:设计隔板达到以下4个主要目的 ① 保持正、负极板绝缘;② 吸附电解液,保持电解液不流动及负极板处于湿润状态; ③ 高孔隙度,使正极产生的氧气容易通过到达负极板; ④ 隔板中加入适量粗纤维,保持隔板长时间具备良好的弹性。

(5)充电末期电极反应正极产生的氧气,与负极活物质和稀硫酸进行反应,使负极板的一部分处于去极化状态,从吸收正极产生的氧气而消耗的海绵状铅的量 负极板充电生成海绵状铅的量二者达到平衡状态时,便实现了电池的密封当与⇳☞而抑制了氢气的产生。

充电末期的电极反应如下:A、正极板的反应(产生氧气)①2H2O →O2+ 4H++ 4e-(通过隔板移向负极板表面)B、负极板的反应②2Pb + O2→2PbO (海绵状铅与氧气发生反应)③2PbO + 2H2SO4→2PbSO4+ 2H2O (PbO与电解液发生反应)④2PbSO4 + 4H+ + 4e-→2Pb + 2H2SO4(PbSO4的还原)(参与②的反应)(参与③的反应)C、负极板的总反应:O2+ 4H++ 4e-→2H2O总之,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,密封成为可能。

2、电池生产流程3、电池材料组成电动车电池材料由以下主要材料组成(如图):4、充放电◆电池的充放电(1)电池的补充电:因为蓄电池是带液荷电状态出厂,如果电池出厂在两个月以内,可以直接装车使用;如果电池出厂超过两个月,电池在新车使用前请进行补充充电,补充充电的方法为:将充电器插上电池盒,接上220V的交流电源,充电4-8小时即可。

(2)电池的正常充电:电动助力车的运行过程也是电池的放电过程,电动助力车运行停止后,应及时对蓄电池进行充电,充电方式如下:2.1、恒流限压充电法(三阶段充电由充电器自动控制):以3个6-DZM-10型电池为例,第一阶段:恒流(0.12—0.15)×C2安培(A)充电4-8小时,使电池组电压逐渐上升到44.0±0.2V(三个12V10Ah串联电压,每个电池电压是14.7V);第二阶段:恒压充电:电压44.0±0.2V(三个12V10Ah串联电压,每个电池电压是14.7V)保持恒定充电3-6小时,电流逐渐下降到350mA±50mA(毫安);第三阶段:小电流浮充充电,恒压41.0-41.5V(每个电池电压是13.8V),可浮充3-4小时。

2.2、恒压限流充电法:以3个6-DZM-10型电池组为例,限定最大电流0.12-0.15×C2安培(A),设定恒定电压每只14.7V/只,三只44.0±0.2V,当电池100%放电时,充电16小时即可,或则按照充电器指示灯提示进行操作(充电器指示灯变绿后,电池基本充满(90%--99%),可以使用;若要完全充满,充电器指示灯变绿后还需充电6-8小时)。

2.3、充电器最佳有冬季和夏季两档。

5、常见终端用户的电池问题及建议的解决方案(1)电池漏液的检查与处理漏液有以下几种情况:A、上盖与槽之间密封不好或因碰撞,封口胶开裂造成;B、安全阀渗酸漏液;C、接线端处渗酸漏液;D、注液孔处裂纹漏酸;E、其他部分出现渗酸漏液。

检查与处理方法:先作外观检查,找出渗酸漏液部位。

取开面板看安全阀周围有无渗酸漏液痕迹,再打开安全阀观察电池内部有无流动的电解液。

作了上述工作之后,若仍未发现异常,应做气体密封性测试(放入水中加压充气,观察电池有无气泡产生并冒出,有气泡说明有渗酸、漏液),最后在充电过程中,观察有无流动的电解液产生,如果有也说明是生产的原因之一。

在充电过程中有流动的电解液应将其抽出。

(2)电池充不进电的检查与处理:A、首先检查充电回路的连续是否可靠,检查连线与插头接触是否完好,认真检查插座和插头是否“打火”烧弧现象,有无线路损伤断线等。

B、检查充电器有无损坏,充电参数是否符合要求。

C、最后查看电池内部是否有干涸现象,即电池严重缺水,以及极柱是否熔断。

D、还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。

极板的不可逆硫酸盐化,可通过充放电测其端电压的变化来判定。

在充电时,电池的电压上升特别快,某些单格电压特别高,超出正常很多;放电时电压下降特别快,电池不存电或存电很少。

出现上述情况可判断出现不可逆硫酸盐化。

◆处理方法:先将充电的回路连续牢固,充电器不正常应更换。

干涸的电池应补加纯水或1.050的硫酸进行维护充电放电。

如果发现不可逆硫酸盐化,应进行均衡充电。

干涸的电池加液后的维护充电应控制最大电流 1.8A充电10-15小时,三只电池均在13.4V/只以上为好。

如果电池之间电压差别较大,先将其放电到终止电压,再作维护充电、放电。

不可逆硫酸盐化的电池补加液以后(刚好出现流动电解液)用0.05-0.15C2A的电流充电20h左右,然后5A电流放电,放电终止电压10.5V/只,反复1—3次直到消除不可逆硫酸盐化,电池容量恢复正常为止。

然后抽尽流动的电解液,盖上帽阀等即可重新投入使用。

(3)电池变形(鼓肚)的检查与处理:一组电池(三只)同时变形先作电压检查,如果电压基本正常,说明没有短路存在,变形是过充电产生“热失控”所致。

应检查充电器的充电参数,电压偏高(高于44.7V以上)无过充电保护或涓流转换点电流偏低者(低于0.30A以下)要更换充电器。

一组三只电池中只有1只或2只变形有以下可能性:第一种是荷电不一致,充电时造成某些电池过充电引起变形,荷电不一致的原因,可能有单格短路存在,也可能自放电不均等;第二种是某些电池连线时反极造成充电发热变形。

未变形的电池应检查放电容量以及自放电特性。

若无异常则不属电池问题。

变形电池作报废处理。

(4)电动自行车存放一段时间电池不存电的检查和处理:A、首先查看车锁是否关断。

未关断时,控制器仪表等仍处于工作状态,有小电流放电(约30mA-150mA)。

时间一长,在1-4周的时间内就会将电池完全放电甚至过放电。

B、检查电动车电源部位绝缘是否良好检查时,可用毫安/毫伏表(万用表的毫安档)串联在电池的回路中,关断车锁,看是否有微小电流通过。

C、测量蓄电池的端电压是否一致,测试蓄电池的自放电性能是否存在自放电过大的故障。

D、电池在存放过程中,二个月以内应该补充充电一次。

防止自放电影响电池使用性能。

(5)充电器一充就烧的检查与处理:此种故障的检查,首先检查蓄电池与充电器连接是否正确,是否存在反极;如充电器极性接反,造成过放电后转极。

再检查电池充电座或连线有无短路现象,反极短路必须排除。

电池已充电反极,对此先将其放完电(放电温度控制在50℃以内),再用维护充电器连续充电15-18h使电压恢复正常后作放电检查反复2-3次,容量恢复正常后即可投入使用,容量不足84min作报废处理。

(6)“落后”电池的检查与处理:A、对“落后”的检查:首先将电池进行一般性的维护充电,然后用5A电流放电,放电过程中不断地测量电池的电压,将放电容量不足的“落后”电池选出来给予处理。

先补加1.050密度的稀硫酸至刚好看到有流动电解液出现,再继续充电12-15h,充电时注意电池的温度不要超过50℃,充电结束后静置0.5h-4h,重作5A放电。

放电时间与正常电池相差较大者,则还应重复上述充放电程序操作,直到符合要求为止。

B、对“落后”电池的处理:若是重复充放循环后,电池容量无明显上升或仍为零伏左右或很低,这种电池一般有短路存在或活性物质严重脱落软化,严重不可逆硫酸盐化等,很可能无法修复。

对符合要求还可以继续使用的电池,应抽尽流动的电解液,擦干净表面安上帽阀,盖上盖板或用氯仿粘合剂将面板粘合好,即可投入使用。

6、常见故障的原因分析(1)电池内部断路特征:电池有电压,但不能放电,也不能充电。

故障原因:①电池制造质量问题,极柱设计过小,使用合金机械强度差,极柱铸造有缺陷,极柱在焊接时存在隐患等因素而引起的极柱本身或极柱相连接的部位以及极柱与汇流排连接处机械强度不足。

②错误地使用合金,使用含锑合金制造极柱和焊接铅钙合金极板,使得极柱与汇流排快速腐烂,而形成断路,故最好焊条的合金与板栅合金相同。

③使用的原因:电池充电电压过高,电池使用过程中产生高温促成快速电化腐蚀而使极柱或焊接薄弱处机械强度日益减少以至行车时震断。

(2)单格内短路特征:开路电压低,比平常电压低2V或4V,对电池充电即见某格帽泡,解剖后可以看见1格或2格短路。

故障原因:①隔板孔径过大或隔板耐腐性差形成穿孔或隔板破裂、缺损。

②组装时夹入铅粒、金属渣顶穿隔板。

③极板活性物质脱落堆积引起极群底部短路。

④极板边框附着活性物质膨胀而引起的正、负极板边缘短路。

⑤电池组装过紧。

⑥外因:使用时充电电压过高,在短时期内造成极板活性物质严重脱落在极群底部形成堆积短路。

⑦长期过放电,极板严重硫酸盐化,硫酸盐渗透隔板形成短路(因长期过放电、电解液密度低、硫酸盐极易溶解在电解液中渗透隔板。

)⑧电池干涸,引起枝晶渗透隔板形成短路。

(3)电池正极板或负极板活性物质严重脱落,正板栅严重腐蚀断筋。

特征:电池容量显著下降,大电流发电性能极差。

故障原因:①极板制造的工艺配方存在着较大的缺陷,如膨胀剂添加过量混合不均匀。

②充电电压过高是造成这种弊病的主要原因。

③电池在严重缺水的情况下,继续使用或存放,致使正板栅上部严重腐蚀。

(4)极板严重硫酸盐化,电池容量下降。

特征:电池开路电压偏低,大电流放电迅速达到终止电压,解剖时发现:正极板颜色淡黄或浅褐色,极板颜色发白,用手指触摸时感觉有粗大颗粒,正负极板都很脆硬,严重时表面有白色结晶,在光线照耀下闪闪发光。

产生原因:主要是使用不当①充电时电压不足(充电电压偏低)。

②长期充电不足或处于半放电状态。

③过量放电或放电后不及时充电。

④电池内部短路。

⑤电解液密度过高。

⑥电池使用温度过高。

⑦极板外露。

⑧电池自放电会加速极板硫酸盐化,极板硫酸盐化又会加速自放电。

⑨负极板活性物质比正极板多,引起正板硫酸盐化,并能引起电池自放电和失水。

(5)电池中的一格或二格电压偏低,不能启动。

特征:开路电压比正常电压低。

故障原因:①某单格中极板、隔板被铁、氯等一类杂质污染或正、负极板之间形成轻微短路,自放电较大。

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