[科普中国]-酸性蓄电池

凡是以呈酸性水溶液作为电解质的蓄电池统称为酸性蓄电池，其中最为典型的是铅酸蓄电池。酸性蓄电池主要优点是工作电压较高，使用温度宽，高低速率放电性能良好，原料来源丰富，价格低廉。其缺点是能量密度较低，使其体积、重量较大。1

铅酸蓄电池，其正极为二氧化铅，负极为海绵状铅，电解质为硫酸水溶液，隔板（隔膜）根据不同类型的铅蓄电池使用微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板或其他材料，电池壳体使用硬橡胶、工程塑料、玻璃钢等材料制成。

构造酸性蓄电池主要由容器、极板和隔板三部分组成。酸性蓄电池的容器是用来储盛电解液和支撑极板的，所以它必须具有防止酸液漏泄、耐腐蚀、坚固和耐高温等特性。根据材料不同，常用的铅酸蓄电池容器有玻璃槽、铅衬木槽、塑料槽和硬橡胶槽四种。2

一般海洋石油工程上使用酸蓄电池的极板采用铅锑合金制成栅格式，栅格中压入活性物质。正极板的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板的活性物质是海绵状纯铅。为了增大容量，蓄电池正极板和负极板都制成好多片，分别并联在一起，接成两组，构成蓄电池的正极和负极。每一组正负极板所组成的单电池的电压约有2V左右，在实际应用时常将3个或6个相同的单电池串接起来成为一组。蓄电池负极板总比正极板多一块，每块正极板夹在两块负极板当中，使正极板两面都起化学反应，产生同样的膨胀和收缩，减少极板弯曲的机会，从而延长了极板使用寿命，因为负极板在充放电过程中伸缩现象较正极板少得多，制造时也较正极板薄一些，最外侧的两块负极板只有一面与正极起化学作用，因此其厚度就比中问的负极板还要薄。2

隔板的作用是使蓄电池的正、负极板互相绝缘，可用木板、硬橡皮、塑料等制成。为了使电解液能自由地流通，隔板的构造应是多孔的，但是不能使脱落的活性物质经过隔板而与相邻极板接触。

充放电原理铅蓄电池的两组极板插入稀硫酸溶液里发生化学变化就产生电压。通入直流电时(充电)，在正极板上的氧化铅变成了棕褐色的二氧化铅(PbO2)，在负极板上的氧化铅就变成灰色的绒状铅(Pb，也叫海绵状铅)。铅蓄电池放电时，正负极板上的活性物质都吸收硫酸起了化学变化，逐渐变成了硫酸铅(PbSO4),当正负极板上的活性物质都变成了同样的硫酸铅后，蓄电池的电压就下降到不能再放电了。此时需要对蓄电池充电，使其恢复成原来的二氧化铅和绒状铅，这样，蓄电池又可以继续放电。在蓄电池中产生的化学变化是可逆的，用方程式表示如下：2

由上式可以看出，充电时电解液稀硫酸的密度会增加；放电时由于生成水，密度降低。酸性蓄电池的电动势，主要与电解液密度有关。密度高，电动势也高。用经验公式表示有下述关系：

式中：

E——蓄电池的电动势，V；

d——电解液的密度。

内阻及容量酸性蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻及极板连接部分的电阻所组成。

当蓄电池充电时，电解的密度发生变化，极板上的有效物质发生变化，所以蓄电池的内阻也随之变化。蓄电池在充电后内阻最小，放电时内阻增加。对于使用的蓄电池，其内阻可用下列公式计算：

式中：

R——蓄电池内阻，Ω；

E——开路电压，V；

U——工作时的端电压，V；

I——放电电流，A。

蓄电池的容量表示蓄电池储存电能的能力，船用蓄电池的容量一般以10小时放电率的安培小时做单位。例如250安培小时的蓄电池能以25安培的电流放电10小时。但是同一蓄电池在1小时的放电率时不能给出250安培小时容量，事实上，将小于250安培小时。在10小时放电率以外的放电率时应乘以一适当的容量系数，如表2-58所示。2

使用方法充电方法初次充电。新的或长期库存的蓄电池，在使用前需经过初次放电，其步骤如下：

①先将加水盖旋出，除去盖上小孔的封口，使其空气通畅。

②加好配制的电解液，其密度为1.285(注意配制电解液时，应把硫酸徐徐注入蒸馏水中)，加至隔板以上10～15mm。

③电解液加入后，将电池静置2～3h即可将电池的正负极与电源的正负极接好，准备放电。

④初步充电按表2-59中所规定的电流和时间进行。第一阶段电流充电使每个小电池的端电压上升至2.4V，然后改用第二阶段电流充电，直到电压和电解液比在3h内基本不再变动为止。2

经常性充电方法。酸性蓄电池的经常性充电分两个阶段进行，充电电流和时间见表2-59。第一阶段充电，使蓄电池电压上升至每个电池2.4V左右，然后转入第二阶段充电，直到电解液密度达到1.285并上下均匀一致，则充电完毕。2

电解液的调整与补充蓄电池在充电过程中，因发生气体使电解液中的水分减少而液面有所降低。硫酸虽然亦有少许的飞溅，但是损失极少，故补充液面至原来高度时，只许加水，切不可加酸。若充电完毕后电解液密度低于原来值，应按制造厂的要求，可补加密度1.35～1.40的稀硫酸来调整，若密度高于原来值，可加蒸馏水来调整。2

调整电解液密度的工作应在正常充电后进行。然后再用普通充电电流的一半，再充电分钟或1小时，以便使电解液混合均匀，若测得密度仍有差别则应按以上方法反复进行直到蓄电池组的密度达到规定为止。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所