劉仁厚

摘要:蓄電池是電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。作為一個(gè)中學(xué)生若能了解鉛蓄電池應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí),掌握蓄電池維護(hù)的基本技能,不但能拓寬書(shū)本的理論知識(shí),還可以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞:鉛蓄電池;原理;維護(hù)

目前,電動(dòng)車(chē)作為一種代步工具已走進(jìn)了我們的生活,并且由于它具有節(jié)能和環(huán)保的雙重特點(diǎn),深受大家的寵愛(ài)。蓄電池是電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力來(lái)源,作為一個(gè)中學(xué)生若能了解鉛蓄電池應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí),掌握蓄電池維護(hù)的基本技能,不但能拓寬書(shū)本的理論知識(shí),還可以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)在蓄電池的壽命得以延長(zhǎng)的成就感中,激發(fā)我們探求科學(xué)知識(shí)的動(dòng)力。下面就鉛蓄電池原理和維護(hù)的基本知識(shí)介紹給大家,以供參考。

一、鉛蓄電池的基本構(gòu)造

1.陽(yáng)極板(過(guò)氧化鉛.PbO2)—> 活性物質(zhì)。2.陰極板(海綿狀鉛.Pb) —> 活性物質(zhì)。3.電解液(稀硫酸) —> 硫酸(H2SO4) + 水(H2O)。4.電池外殼。5.隔離板。6.其他(液口栓、蓋子等)。

二、鉛蓄電池的工作原理

(一)鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式

PbO2+2H2SO4+Pb—>PbSO4+2H2O+PbSO4(放電反應(yīng))

PbSO4+2H2O+PbSO4—>PbO2+2H2SO4+Pb(充電反應(yīng))

(二)鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

鉛酸蓄電池充電后,正極板二氧化鉛(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)--氫氧化鉛(Pb(OH)4),氫氧根離子在溶液中,鉛離子(Pb4+)留在正極板上,故正極板上缺少電子。

鉛酸蓄電池充電后,負(fù)極板是鉛(Pb),與電解液中的硫酸(H2SO4)發(fā)生反應(yīng),變成鉛離子(Pb2+),鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中,負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子(2e)。

可見(jiàn),在未接通外電路時(shí)(電池開(kāi)路),由于化學(xué)作用,正極板上缺少電子,負(fù)極板上多余電子,兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差,這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。

(三)鉛酸蓄電池放電過(guò)程的電化反應(yīng)

鉛酸蓄電池放電時(shí),在蓄電池的兩極板電位差作用下,負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流,同時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后,生成的鉛離子(Pb2+)與電解液中的硫酸根離子(SO42-)反應(yīng),在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。正極板的鉛離子(Pb4)得到來(lái)自負(fù)極的兩個(gè)電子(2e)后,變成二價(jià)鉛離子(Pb2+),與電解液中的硫酸根離子(SO42-)反應(yīng),在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。正極板水解出的氧離子(O2-)與電解液中的氫離子(H+)反應(yīng),生成穩(wěn)定物質(zhì)水。電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場(chǎng)的作用下分別移向電池的正負(fù)極,在電池內(nèi)部形成電流,整個(gè)回路形成,蓄電池向外持續(xù)放電。放電時(shí)H2SO4濃度不斷下降,正負(fù)極上的硫酸鉛(PbSO4)增加,電池內(nèi)阻增大(硫酸鉛不導(dǎo)電),電解液濃度下降,電池電動(dòng)勢(shì)降低。

三、鉛蓄電池的典型故障——極板硫化

蓄電池內(nèi)部極板的表面上附著一層白色堅(jiān)硬的結(jié)晶體,充電后依舊不能剝離極板表面轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛,這就是硫酸鹽化,簡(jiǎn)稱(chēng)為“硫化”。硫化表象是電池內(nèi)阻增大,放電容量下降,充電較未硫化前電壓提前到達(dá)充電終止電壓,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致充不進(jìn)電。

鉛蓄電池在正常使用的情況下,正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)(PbO2和Pb)大部分變?yōu)樾×＞畹牧蛩徙U。這些松軟小粒晶狀的硫酸鉛是均勻地分布在多孔性的活性物質(zhì)上,在充電時(shí)很容易和電解液接觸起作用,恢復(fù)為原來(lái)的物質(zhì)PbO2和海綿狀的Pb。如果對(duì)鉛蓄電池使用維護(hù)不當(dāng)(經(jīng)常過(guò)放電,經(jīng)常充電不足,甚至經(jīng)久擱置,不予充電恢復(fù)等),極板上的活性物質(zhì)便逐漸形成較粗而堅(jiān)硬的硫酸鉛,這些粗而堅(jiān)硬的硫酸鉛晶體導(dǎo)電性差,體積大,因而會(huì)堵塞極板活性物質(zhì)的細(xì)孔,阻礙了電解液的滲透和擴(kuò)散作用,增加了電池的內(nèi)電阻。同時(shí),在充電時(shí),這種粗而硬的硫酸鉛不如松軟小晶粒的硫酸鉛容易轉(zhuǎn)化為PbO2和海綿狀的Pb,倘若歷時(shí)過(guò)久,這些粗而硬的硫酸鉛就會(huì)失去可逆作用,結(jié)果使極板的有效物質(zhì)減少,放電容量降低,使用壽命縮短。在極板上有白色的斑點(diǎn)出現(xiàn),這種現(xiàn)象叫做不可逆硫酸鹽化。

已硫化的蓄電池,能用一定的方法修復(fù)。目前的修復(fù)方法有物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)兩種,不過(guò)都需要專(zhuān)業(yè)的修復(fù)儀或?qū)I(yè)的修復(fù)人員。對(duì)于我們中學(xué)生而言,只要我們掌握其正確的使用方法和使用中正確維護(hù),那么就可延緩蓄電池的硫化,從而延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

四、蓄電池的正確使用和維護(hù)

1.長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),需充足電保存,并每月補(bǔ)充電一次。

2.嚴(yán)禁過(guò)放電。電動(dòng)車(chē)每只蓄電池電壓是12V,最低保護(hù)電壓是10.5V,當(dāng)達(dá)到最低保護(hù)電壓時(shí)不能在繼續(xù)使用,且須及時(shí)充電。

3.充電時(shí)環(huán)境溫度應(yīng)在10攝氏度到30攝氏度之間,并保持良好的通風(fēng)。較低的溫度將影響充電效率,甚至?xí)?dǎo)致硫化;較高溫度會(huì)引起熱失控,充鼓電池。

4.嚴(yán)禁過(guò)充電。過(guò)充電會(huì)造成極板活性物質(zhì)脫落,使電池壽命提前終止。

5.因使用中電池的反復(fù)充放電,有少量水分損失,當(dāng)電池使用8—10個(gè)月后,須及時(shí)補(bǔ)充水分。方法是旋下六個(gè)安全閥,給以每單格加純凈水或蒸餾水5—6ml,中間每單格多加1—2ml。特別注意:非純凈水或蒸餾水嚴(yán)禁加入。

6.當(dāng)電池容量下降百分之三十時(shí),應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行維護(hù),使其恢復(fù)容量,以延長(zhǎng)使用壽命。