劉仁厚

摘要:蓄電池是電動車的動力來源。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,掌握蓄電池維護(hù)的基本技能,不但能拓寬書本的理論知識,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,電動車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。蓄電池是電動車的動力來源,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,掌握蓄電池維護(hù)的基本技能,不但能拓寬書本的理論知識,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的成就感中,激發(fā)我們探求科學(xué)知識的動力。下面就鉛蓄電池原理和維護(hù)的基本知識介紹給大家,以供參考。

一、鉛蓄電池的基本構(gòu)造

1.陽極板(過氧化鉛.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)鉛酸蓄電池電動勢的產(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,在未接通外電路時(shí)(電池開路),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,這就是電池的電動勢。

(三)鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(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,電池電動勢降低。

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,簡稱為“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)為原來的物質(zhì)PbO2和海綿狀的Pb。如果對鉛蓄電池使用維護(hù)不當(dāng)(經(jīng)常過放電,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)過久,這些粗而硬的硫酸鉛就會失去可逆作用,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,不過都需要專業(yè)的修復(fù)儀或?qū)I(yè)的修復(fù)人員。對于我們中學(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,從而延長蓄電池的使用壽命。

四、蓄電池的正確使用和維護(hù)

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

2.嚴(yán)禁過放電。電動車每只蓄電池電壓是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;較高溫度會引起熱失控,充鼓電池。

4.嚴(yán)禁過充電。過充電會造成極板活性物質(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)對電池進(jìn)行維護(hù),使其恢復(fù)容量,以延長使用壽命。