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铅酸电池工作原理,你想知道的东西都在文章中

发布:2024-08-06 浏览:41

核心提示:化学电池是一种贮存化学能量,在使用时化学能又转化为电能的电气化学设备。有蓄电池、锂离子电池、氢燃料电池。本文只谈常用的电池:铅酸蓄电池和锂离子电池。看外表,一组电池上一般都标有类似“60V20Ah”,表示的意义:该电池的额定电压为60V,当放电电流为20A时,放电时间为1小时(h),当放电电流为10A时,放电时间为2小时(h),当放电电流为5A时,放电时间为4小时(h),以此类推。具体放电电流的大小,由电池下连接的负载(用电器)功率决定的。该电池下所能连接的最大负载功率是60v×20A,即1200W(瓦)

化学电池是一种贮存化学能量,在使用时化学能又转化为电能的电气化学设备。
有蓄电池、锂离子电池、氢燃料电池。
本文只谈常用的电池:铅酸蓄电池和锂离子电池。
看外表,一组电池上一般都标有类似“60V20Ah”,表示的意义:该电池的额定电压为60V,当放电电流为20A时,放电时间为1小时(h),当放电电流为10A时,放电时间为2小时(h),当放电电流为5A时,放电时间为4小时(h),以此类推。
具体放电电流的大小,由电池下连接的负载(用电器)功率决定的。
该电池下所能连接的最大负载功率是60v×20A,即1200W(瓦)。
超过这个功率,会损坏电池或者不能启动。
该电池充电一次,储存最多电能为1.2Kw×1h,即1.2度电。
同理,可以理解锂离子电池4000mAh的意义。
铅酸蓄电池的主要构成部分如下:电解液(稀硫酸):硫酸H2SO4 和水 H2O (约37%)。
铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电压,即单个的蓄电池电压为2v。
蓄电池组的电压值为2的倍数,如一节2×6=12v、一组1×12=12v、2×12=24v、4×12=48 v、5×12=60v等。
充放电时,阴阳极和电解液就会发生如下的变化:过氧化铅(阴极)+2硫酸(电解液) + 海绵状铅(阳极) --->硫酸铅+ 2水 +硫酸铅。
这是放电反应。
过氧化铅(PbO2)中的Pb得到电子,化合价降低,被还原。
海绵状铅中Pb的失去电子,被氧化,化合价升高。
硫酸铅(阳极)+ 2水(电解液) +硫酸铅(阴极) --->过氧化铅+ 2硫酸+铅 。
这是充电反应。
第一个硫酸铅中的铅,失去电子,化合价升高,被氧化。
第二个硫酸铅中的铅,得到电子,化合价降低,被还原。
正极板上缺少电子,负极板上多余电子,两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。
当蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新的化合物硫酸铅,硫酸的浓度越来越稀薄,只要测得电解液中的硫酸浓度或其密度,就可得知放电量或残余电量。
当电池充电时,在阴极板上产生的硫酸铅会被分解还原成硫酸、铅、过氧化铅,因此,电池内部的电解液浓度逐渐增加,电解液的密度上升,并回复到放电前的浓度,活性物质可还原到再度供电的状态,充电结束。
由于阴极板产生氢,阳极板产生氧,电池到最后阶段时,消耗的电能都用于水的电解,电解液会减少,应补充纯水,汽车电池一般加密度为1.28左右的稀硫酸。
电池的液口栓就是排出充电时所产生的气体、补充纯水、测定密度之用。
电解液的密度以20℃时的值为标准,电动车用的蓄电池完全充电时,电解液的标准密度为1.280(×10∧3kg/m∧3)。
蓄电池电解液的密度与蓄电池荷电状况:充足的电池:1.2750-1.2。
放电量为30% ,1.170-1.190。
放电量为100%,1.050-1.070。
汽车蓄电池的电解液消耗过快,一般是由于轿车行驶中的震动使电解液溅出,或因电解液大量蒸发所致。
如果发现蓄电池电解液消耗过快,应检查蓄电池外壳有无破裂,塞子是否旋紧,盖子四周封口胶有无裂缝。
汽车蓄电池超过一个月不用,应断开蓄电池负极电缆。
蓄电池长时间处于过充电状态,会引起蓄电池温度升高,电解液沸腾,产生大量的气泡向外蒸发,使电解液消耗过快。
顺便说一下锂电池,锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。
锂离子电池,没有记忆效应。
能量密度大,循环充放电次数多。
可快速充放电、充电效率高达100%。
自放电每月在10%以下,使用寿命长。
工作温度范围宽(-20℃~60℃)。
平均输出电压高且输出功率大。
没有环境污染,被视为绿色电池。
锂离子电池电化学反应机理。
锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成,外加正负极引线,安全阀等。
各种锂离子电池的工作原理大致相同。
充电时,锂离子从正极材料中脱嵌,经过隔膜和电解液,嵌入到负极材料中,放电过程相反。
锂离子电池总反应:LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6。
聚合物锂离子电池,其实是锂离子电池的一种,只是隔膜和包装材料不同,实质上也是一种锂离子电池。
聚合物锂离子电池,能量密度更高,可以小型化、薄型化,安全性高,循环次数多。
未来2~3年内,聚合物锂电池将逐渐取代锂离子电池。

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