1蓄電池的組成

1.1正、負(fù)極板：其中極板由板柵和活性物質(zhì)組成，真正能進(jìn)行充放電的物質(zhì)是極板中的活性物質(zhì)（負(fù)極板為Pb呈青灰色，正極板為Pbo2呈黑褐色），板柵起著支撐活性物質(zhì)及導(dǎo)電作用，我們極板板柵所用材料為Pb-Ca合金。

1.2隔板：可用作蓄電池的隔板有多種材料，如PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯），多孔橡膠、超細(xì)玻璃纖維等，用作免維護(hù)的鉛酸蓄電池的隔板應(yīng)具備①厚度較均勻；②高孔率、小孔徑；③有較強(qiáng)的電解液保持能力；④電阻?。虎菽退嵫趸芰?qiáng)等；超細(xì)玻璃纖維基本上能滿足上述要求，我們蓄電池所用的隔板就是該類型的隔板。

1.3稀硫酸：電池中稀硫酸是經(jīng)分析純濃硫酸加入一定量的去離子水稀釋而成，其雜質(zhì)含量相當(dāng)?shù)?，不到萬分之一。雜質(zhì)含量過高會直接影響鉛蓄電池的性能及容量，同時(shí)加入電池中的硫酸電解液的比重也有規(guī)定，因?yàn)樗苯記Q定電池的開路電壓。

1.4電池槽：電池槽是電池的容器，對其材料有相當(dāng)要求，否則有可能從電池槽中引入雜質(zhì)而影響電池的性能及壽命。

1.5電池上蓋：電池上蓋的作用是便于電池的裝配及密封。

1.6安全帽：在電池中安全帽起著非常重要的作用，它既保證電池中水份盡少損失（大部分電池失效是以電池中含水量過少而告終），同時(shí)隔離空氣中的氧氣（因?yàn)檠鯕饪膳c電池極板反應(yīng)引起自放電，導(dǎo)致電池電壓下降過快），安全帽另外一個(gè)作用就是當(dāng)電池過充電時(shí)產(chǎn)生的氣體壓力超過一定值時(shí)，安全帽會自動打開，排除多余的氣體，以免引起電池因過充電而變形或爆炸，安全帽有大有小，當(dāng)電池缺失安全帽時(shí)一定要找同類型電池的安全帽，否則發(fā)揮不了安全帽定有的作用。

1.7四方塊：電池的四方塊的作用是保證安全帽處有一個(gè)合適的位置（安全帽只有處在一個(gè)合適的位置才會發(fā)揮其作用）安全帽不能完全被壓死，但也距離不能太大。因此，發(fā)現(xiàn)無四方塊的電池一定尋找相應(yīng)的四方塊壓好壓平，并同時(shí)點(diǎn)好502膠水（502膠水不宜加得太多，否則會流下去粘死安全帽），沒有四方塊的電池，在充電時(shí)或氣溫較高時(shí)其安全帽會自動彈掉，這樣會嚴(yán)重影響蓄電池的性能及使用壽命。

2電池的極性任何一臺蓄電池都有正、負(fù)兩個(gè)電極，在使用時(shí)大部分情況下正、負(fù)極不可互換，因此正確判斷電池的正負(fù)極是非常重要的，其判斷方法有：

2.1憑眼看：電池正極極耳的顏色為黑褐色、電池負(fù)極耳的顏色為青灰色。

2.2用萬用表電壓檔進(jìn)行判斷，將萬用表紅、黑兩支表筆按正確使用方法安裝在萬用表上（黑色筆安裝在COM位置上，紅表筆安裝在VΩ位置上），再將兩支表筆夾在電池的兩個(gè)極耳上測其直流電壓（直流20V檔位），如果萬用表上顯示正值，則紅表筆對應(yīng)的電極為電池的正極；反之，則紅表筆對應(yīng)的是電池的負(fù)極。

3鉛酸蓄電池基本原理

在溶液中，只要存在兩種導(dǎo)體，而且這兩種導(dǎo)體的氧化還原性質(zhì)有差別，就能產(chǎn)生電壓（也叫電動勢），如果將這兩種導(dǎo)體連接起來，就產(chǎn)生電流，即構(gòu)成電池。具有較強(qiáng)氧化性的一邊就是電池的正極，具有較強(qiáng)還原性的就是電池的負(fù)極。在鉛酸蓄電池中，負(fù)極的活性物質(zhì)是鉛粉，在硫酸中具有較強(qiáng)的還原性；正極活性物質(zhì)由多孔的二氧化鉛構(gòu)成，二氧化鉛是一種可以導(dǎo)電的半導(dǎo)體氧化物，具有較強(qiáng)的氧化性。硫酸鉛是一種難溶的鹽類，本身沒有自由的離子或電子，不導(dǎo)電。由于反應(yīng)形成了難溶的鹽，會阻礙硫酸的進(jìn)一步擴(kuò)散，使反應(yīng)進(jìn)行了一會就終止。為了克服硫酸鉛覆蓋電極表面而阻斷反應(yīng)，電極要做成多孔性物質(zhì)以有利于充分反應(yīng)。理論上產(chǎn)生1A·h容量消耗反應(yīng)物質(zhì)量為：二氧化鉛4.46克，鉛3.86克，硫酸3.66克。

負(fù)極反應(yīng)：Pb+HSO4-PbSO4+H++2e

正極反應(yīng)：PbO2+3H++HSO4-+2ePbSO4+2H2O

電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H++2HSO4-2PbSO4+2H2O

隨著放電的進(jìn)行，硫酸不斷減少，與此同時(shí)電池中又有水生成，這樣就使電池中的電解液濃度不斷降低，反之在充電時(shí)，硫酸卻不斷生成，因此電解液濃度不斷增加。

4影響鉛酸蓄電池容量的因素

1放電率。在活性物質(zhì)總量不變的條件下，電池容量隨放電電流增大而降低，因此在談電池容量時(shí)，必須指明放電率，放電率有小時(shí)率和電流率兩種表示方法：①小時(shí)率（時(shí)間率）是以一定的電流放完額定容量所需的時(shí)間來表示。對于不同的蓄電池各有其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)放電率。例如，對于汽車用蓄電池，一般用20h率容量，固定型或摩托車用蓄電池用10h率容量，牽引型（動力型）用5h率容量。②電流率也稱倍率，是指電池放電時(shí)的放電電流的數(shù)值為額定容量值的倍數(shù)，如放電電流為0.1C20，對于120A·h(C20)的電池,即以0.1×120＝12(A)的電流放電,C的下角標(biāo)表示放電時(shí)率。

2溫度。蓄電池的容量及活性物質(zhì)利用率隨溫度增加而增加，主要由電解液性能變化而引起。①溫度降低，電解液粘度增大，使離子運(yùn)動受到較大阻力，擴(kuò)散能力降低，活性物質(zhì)深處由于酸的缺乏，而得不到利用，導(dǎo)致容量下降；②電解液電阻隨溫度下降而增加，結(jié)果電池內(nèi)阻增加，電壓降增大，從而容量下降。

3終止電壓。大電流放電時(shí)規(guī)定較低的終止電壓，反之小電流放電則規(guī)定較高終止電壓，用大電流放電時(shí)即使放電到電壓相當(dāng)?shù)停捎谏傻牧蛩徙U較少，所以對極板也不會有損害，但用小電流長時(shí)間放電時(shí)硫酸鉛明顯增加，對于負(fù)極板，由于鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛時(shí)，每安時(shí)體積增加0.57×10－3L,二氧化鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛時(shí),每安時(shí)體積增加0.43×10－3L,由于活性物質(zhì)的膨脹產(chǎn)生應(yīng)力,會造成極板彎曲或活性物質(zhì)脫落,從而影響電池壽命,所以其放電終止電壓應(yīng)取較高的值。

5鉛酸蓄電池的失效模式

⒈正極板柵的腐蝕變形

目前生產(chǎn)上使用的合金有三類：傳統(tǒng)鉛銻合金，Sb含量在4%～7%質(zhì)量分?jǐn)?shù);低銻或超低銻合金,Sb含量在2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)或低于1%質(zhì)量分?jǐn)?shù),含有Sn、Cu、Se、S等變晶劑；鉛鈣系列，實(shí)際為Pb-Ca-Sn-Al四元合金，鈣含量在0.06%～0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

⒉正極活性物質(zhì)脫落、軟化

⒊不可逆硫酸鹽化

4.負(fù)極匯流排的腐蝕

5.隔膜穿孔造成短路

6影響鉛酸蓄電池壽命的因素（外部因素）

1.放電深度。放電深度即使用過程中放電到何程度開始停止，100%深度指放出全部容量。放電時(shí)活性物質(zhì)體積膨脹，1molPbO2轉(zhuǎn)化為1molPbSO4體積增加95%，這樣反復(fù)收縮和膨脹，就使PbO2粒子之間相互結(jié)合逐漸松馳，易于脫落。若1molPbO2的活性物質(zhì)只有20%放電，則收縮、膨脹的程度就大大降低，結(jié)合力破壞變緩慢，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。

⒉過充電程度。過充電時(shí)有大量氣體析出，這時(shí)正極板活性物質(zhì)要遭受氣體的沖擊，這種沖擊會促進(jìn)活性物質(zhì)的脫落；此外，正極板柵合金也遭受嚴(yán)重的陽極氧化而腐蝕，所以電池過充電時(shí)會使使用期限縮短。

⒊溫度的影響。鉛蓄電池壽命隨溫度升高而延長，在10～35℃間每升高1℃，大約增加5～6個(gè)充放電循環(huán)；在35℃～45℃之間每升高1℃可延長壽命25個(gè)循環(huán)以上；高于50℃則因負(fù)極硫化容量損失而降低了壽命。電池壽命在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而增加，是因?yàn)槿萘侩S溫度升高而增加。如果放電容量不變，則在溫度升高時(shí)其放電深度降低，故壽命延長。

⒋酸濃度的影響。酸密度的增加，雖對正極板容量有利，但電池的自放電增加，板柵的腐蝕也加強(qiáng)，也促使PbO2的松散脫落，隨著酸密度的增加，循環(huán)壽命下降。

⒌放電電流密度的影響。隨著放電電流密度增加，電池壽命降低，因?yàn)樵诖箅娏髅芏群透咚釢舛葪l件下，均使正極PbO2松散脫落。

7減少自放電的措施

⒈嚴(yán)格控制原材料的雜質(zhì)，對鉛、銻、硫酸、隔板等都有明確的標(biāo)準(zhǔn)，要求雜質(zhì)不超過一定范圍。

⒉嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程中可能混入的雜質(zhì)，使用的工具、設(shè)備、配酸及和膏用水都應(yīng)有一定的管理制度。

3.使用新型板柵合金，如免維護(hù)電池和一些固定型蓄電池，采用鉛鈣合金，可以大大降低自放電。

8初充電。新的蓄電池在投入使用之前，必須進(jìn)行初充電。這和正常充電不同，而是需要較長時(shí)間的特別充電。因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)生產(chǎn)的蓄電池，除一部分為干荷極板外，還仍然有相當(dāng)部分為放電式的極板，用這樣極板裝配的蓄電池,其負(fù)極板活性物質(zhì)海綿狀鉛,在電池貯存過程中,有一部分受到空氣中氧的氧化,而變成氧化鉛和堿性碳酸鉛,必須將其還原成鉛,才能成為活性物質(zhì)。一般在生產(chǎn)廠，經(jīng)過化成的極板還要在化成槽中進(jìn)行保護(hù)性放電，使電極表面生成硫酸鉛薄膜，這層薄膜對負(fù)極活性物質(zhì)的氧化具有相當(dāng)?shù)淖柚棺饔?，但在長期貯存中仍然不能避免被氧化，所以在投入使用之前必須將它還原為鉛。進(jìn)行初充電主要是由于負(fù)極板的需要，而正極板活性物質(zhì)二氧化鉛是比較穩(wěn)定的，但也有二氧化鉛含量不足的，有待充電時(shí)補(bǔ)充。初充電開始后約經(jīng)45h，即將達(dá)到終期。大約在50h電壓達(dá)到2.6V以上，水開始激烈分解，即在負(fù)極產(chǎn)生氫氣，正極產(chǎn)生氧氣，這就表明充電即將結(jié)束。其判別方法是每小時(shí)測量一次電池端電壓和電解液密度，當(dāng)連續(xù)三次其值不再變化時(shí)即可結(jié)束。初充電需要的時(shí)間以10h率充電時(shí)充電時(shí)間大約在40～60h。在充電終期電解液密度與規(guī)定值不同時(shí)，應(yīng)該用1.400g/cm3的酸或純水進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到規(guī)定值。

9一般充電方法

⒈恒流充電

在蓄電池進(jìn)行試驗(yàn)和使用過程中，大部分采用恒流方法進(jìn)行充電。在充電過程中隨著電池電壓的變化要調(diào)整電流使之恒定，一般采用10h率或20h率電流充電，最好用小電流長時(shí)間的充電模式。恒流充電方式的不足是，開始充電階段電流過小，在充電后期充電電流又過大，整個(gè)充電時(shí)間長，析出氣體多，對極板沖擊大，能耗高，充電效率不超過65%，免維護(hù)的電池不宜于使用此方法。鑒于這個(gè)缺點(diǎn)，在國外，除非蓄電池需要長時(shí)間小電流進(jìn)行活化充電之外，已經(jīng)較少使用。

⒉恒壓充電

此法是對每只單體電池以某一恒定的電壓進(jìn)行充電。因此充電初期電流相當(dāng)大，隨著充電進(jìn)行，電流逐漸減小，在充電終期只有很小的電流通過，這樣在充電過程中就不必調(diào)整電流。此方法較簡單，因?yàn)槌潆婋娏髯詣訙p小，所以充電過程中析出氣體量小，充電時(shí)間短，能耗低，充電效率可達(dá)80%，如充電電壓選擇得當(dāng)，可在8h內(nèi)完成充電，其缺點(diǎn)是：⑴在充電初期，如果蓄電池放電深度過深，充電電流會很大，不僅危及充電電機(jī)的安全，電池也可能因過流而受到損傷；⑵若充電電壓選擇過低，后期充電電流又過小，充電時(shí)間過長；⑶蓄電池端電壓的變化很難補(bǔ)償，充電過程中對落后電池的完全充電也很難完成。

⒊恒壓限流充電

1.為補(bǔ)救恒壓充電的缺點(diǎn)，廣泛采用恒壓限流的方法。在充電電源與電池之間串聯(lián)一電阻，稱為限流電阻，當(dāng)電流大時(shí)，其上的電壓降也大，從而減小了充電電壓；當(dāng)電流小時(shí)，用于電阻上的電壓降也很小，充電設(shè)備輸出的電壓降損失就小，這樣就自動調(diào)整了充電電流，使之不超過某個(gè)限度，充電初期的電流得到控制。此法也稱為準(zhǔn)恒壓充電法，

10電池電壓:鉛蓄電池的公稱電壓是2V/單體，其實(shí)際開路電壓與公稱電壓不一樣，每一單體電池電壓的大小與電池體積的大小無關(guān)，僅與硫酸電解液的濃度及活性物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，電池出廠時(shí)，開路電壓要求為不小于2.17V/單體，電池的開路電壓會隨有放時(shí)間的延長而下降，故在實(shí)際生產(chǎn)中，大于或等于2.15V/單體的電池可投入使用。

說明：電池的單體數(shù)=電池的加酸孔數(shù)=電池槽的單格數(shù)

11因蓄電池不良而引起白燈不（夠）亮的因素。

1電池的電壓過低：①充電不足、②隔墻穿孔（或其它形式短路）、③存放時(shí)間過長放電引起。

2硫酸電解液偏干，該現(xiàn)象主要表現(xiàn)為燈剛接上時(shí)亮度正常，但不一會兒，亮度下降很快，當(dāng)去掉燈負(fù)載時(shí)，電壓在較短的時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)正常。

3部分電池因無電狀態(tài)存放過久，導(dǎo)致電池極板中活性物質(zhì)失去活性。部分維修電池（無電存放過久或循環(huán)次數(shù)過多）有燈不（夠）亮現(xiàn)象，該類電池不良現(xiàn)象與電解液偏干相類似。但有在根本差別：偏干現(xiàn)象加入電解液后電池的一切功能可恢復(fù)正常，而極板活性物質(zhì)喪失活性后，加入硫酸電解液后，電池性能無明顯改善。

4電池內(nèi)部出現(xiàn)假焊、虛焊現(xiàn)象，該類現(xiàn)象主要表現(xiàn)為電流較大時(shí)不能通過，開路電壓無明顯規(guī)律。

5極少數(shù)電池會因裝配過松出現(xiàn)燈亮度不穩(wěn)定現(xiàn)象（該類電池極少）。