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铅蓄电池的构造

2020-8-23 19:38| 发布者: admin| 查看: 12| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要: 铅蓄电池主要由极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等部分组成。如图1—1所示。壳体一般分隔为3个或6个单格,每个单格均盛装有电解液,插入正负极板组便成为单体电池。每个单体电池的标称电压为2V,将3个或6个 ...
铅蓄电池主要由极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等部分组成。如图1—1所示。壳体一般分隔为3个或6个单格,每个单格均盛装有电解液,插入正负极板组便成为单体电池。每个单体电池的标称电压为2V,将3个或6个单体电池串联后便成为一只6V或12V蓄电池总成。
1.正、负极板
极板分正极板和负极板两种,均由栅架和填充在其上的活性物质构成。蓄电池充、放电过程中,电能和化学能的相互转换,就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2),呈深棕色;负极板上的活性物质是海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。
栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形,一般由铅锑合金浇铸而成。铅锑合金中,含锑6%~8.5%,加入锑是为了提高栅架的力学性能并改善浇铸性能,但易引起蓄电池的自放电和栅架的膨胀、溃烂。因此,栅架的生产材料将向低锑(含锑量小于3%)、甚至不含锑的铅钙合金发展。
国产正极板的厚度为2.2mm、负极板为1.8mm。国外大多采用薄型极板,厚度为lmm~1.5mm。薄型极板可以提高蓄电池的体积比能量、重量比能量,改善蓄电池的起动性能。


为增大蓄电池的容量,将多片正、负极板分别并联焊接,组成正、负极板组,如图1-1。横板上联有极柱,各片间留有空隙。安装时正负极板相互嵌合,中间插入隔板。由于正极板的力学性能差,所以,在每个单体电池中,负极板的数量总比正极板多一片,这样正极板都处于负极板之间,使其两侧放电均匀,不致造成正极板拱曲变形。
2.隔板
为了减小蓄电池的内阻和尺寸,蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近;为了避免彼此接触而短路,正负极板之间要用隔板隔开。隔板材料应具有多孔性和渗透性,且化学性能要稳定,即具有良好的耐酸性和抗氧化性。常用的隔板材料有木质隔板、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。木质隔板价格低,但耐酸性能差。在硫酸和高温作用下易炭化发黑变脆。微孔塑料(聚氯乙烯、酚醛树脂)和微孔橡胶隔板耐酸、耐高温性好,因而使用较多。
玻璃纤维隔板常和木质、微孔塑料等隔板组合使用。使用时应将玻璃纤维隔板靠近正极板以防止活性物质脱落,提高蓄电池的使用寿命,但由于操作工艺复杂而逐渐被淘汰。安装时隔板上带沟槽的一面应面向正极板,这是因为正极板在充、放电过程中化学反应激烈,沟槽能使电解液较顺利地上下流通。同时,使正极板上脱落的活性物质顺利地掉入壳底槽中。在新型蓄电池中,还将微孔塑料隔板制成袋状紧包在正极板外部,可进一步防止活性物质脱落避免极板内部短路并使组装工艺简化。
3.壳体
蓄电池的壳体是用来盛放电解液和极板组的,应由耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并且有一定力学性能的材料制成。早期生产的起动型蓄电池大都采用硬橡胶壳体,近年来大都采用聚丙烯塑料壳体。塑料壳体具有较好的韧性,壁薄而轻(壁厚仅3.5mm,而胶壳壁厚达lOmm左右),且制作工艺简单,生产效率高,容易热封合,不会带进任何有害杂质具有外形美观、透明,成本低等优点。
壳体为整体式结构,壳体内部由间壁分隔成3个或6个互不相通的单格,底部有突起的肋条以搁置极板组。肋条之间的空间用来积存脱落下来的活性物质,以防止在极板间造成短路,极板装入壳体后,上部用与壳体相同材料制成的电池盖密封。在电池盖上对应于每个单格的顶部都有一个加液孔,用于添加电解液和蒸馏水,也可用于检查电解液液面高度和测量电解液相对密度。加液孔平时旋人加液孔螺塞以防电解液溅出,螺塞上有通气孔可使蓄电池化学反应放出的气体(H:和O:等)能随时逸出。硬橡胶壳体一般采用单体盖密封,即每个单格电池上装一个盖,盖上有三个孔,两侧圆孔作为极柱孔,中间为加液孔,电池盖和容器顶部用沥青封口剂密封。聚丙烯塑料壳体电池盖都采用整体式结构,盖上有3个(6V电池)或6个(12V电池)加液孔,两个正负极柱穿出孔,盖和容器的密封采用粘结剂粘合或热熔连接。
4.电解液
电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用并参与化学反应。它由密度为1.84g/ml的纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成,而其密度一般为1.24~1.30g/ml。配制电解液必须使用耐酸的器皿,切记只能将硫酸慢慢地倒人蒸馏水中并不断搅拌。
电解液的纯度是影响蓄电池的性能和使用寿命的重要因素。因此,电解液的配制应严格选用GB4554—1984标准的二级专用硫酸和蒸馏水。工业用硫酸和一般的水中因含有铁、铜等有害杂质,会增加自放电和损坏极板,故不能用于蓄电池。
5.单体电池的串接方式
蓄电池一般都由3个或6个单体电池串联而成,额定电压分别为6V或12V。单体电池的串接方式一般有传统外露式、穿壁式和跨越式三种方式,如图1—2所示。


早期的蓄电池大多采用传统外露式铅连接条连接方式,如图1—2a所示。这种连接方式工艺简单,但耗铅量多,连接电阻大,因而起动时电压降大、功率损耗也大,且易造成短路。新型蓄电池则采用先进的穿壁式或跨越式连接方式。穿壁式连接方式如图1—2b所示,它是在相邻单体电池之间的间壁上打孔供连接条穿过,将两个单体电池的极板组极柱连焊在一起。跨越式连接如图1—2c所示,在相邻单体电池之间的间壁上边留有豁口,连接条通过豁口跨越间壁将两个单体电池的极板组极柱相连接,所有连接条均布置在整体盖的下面。穿壁式和跨越式连接方式与传统外露式铅连接条连接方式相比,有连接距离短、节约材料、电阻小、起动性能好等优点,且连接条损耗减少80%,端电压提高0.15~0.4V,节约材料50%以上,因而得到广泛的应用。


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