PbSO4首先在PbO2晶面的某些位置(如缺陷、棱角等)形成晶核,并生长成比较大的PbSO4结晶由于PbSO4的密度小于PbO2的密度,PbSO4逐渐覆盖PbO2的表面,电极孔率逐渐降低,剩余部分PbO2不能参与放电,形成覆盖着PbSO4晶粒的PbO2网络 (通常PbO2的利用率在50%左右)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统实际充电过程§充电时,剩余PbO2起到晶核的作用生成的PbO2首先在剩余的PbO2上生长§随着充电的进行PbSO4不断减少,而PbO2不断增多,电极孔隙率在变大§继续充电,PbSO4消失,在PbO2粒子周围形成微孔这些PbO2粒子不是孤立的而是互相联系成网络,微孔也互相连通§充电时PbSO4氧化形成PbO2PbSO4量越少,电极电势就越正,当电极电势正移到一定值时O2开始析出随后的充电过程是PbSO4氧化与O2的析出同时进行,直至PbSO4完全转化为PbO2 电流不能达到100%地被利用,一般充电电量为放电电量的120%~140%篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2 PbO2的晶型及其性质结构结构形成条件形成条件电化学活性电化学活性α-PbO2正交晶系弱酸性及碱性溶液中,pH大约2~3以上尺寸较大、颗粒较硬,在正极活性物质中可以形成网络或骨骼,使电极具有较长的寿命;但容量较低,同时易向β-PbO2转化β-PbO2立方晶系强酸性溶液中,pH在2~3以下更稳定些;容量更高β-PbO2> α-PbO2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统α-PbO2和和β-PbO2的性能比较的性能比较(1)β-PbO2的容量超过 α-PbO2,约超出1.5~3倍(2)晶型:α-PbO2和PbSO4为正交晶系,放电时,α-PbO2可以做为PbSO4的晶核,PbSO4以层状生长,把α-PbO2表面遮盖,H2SO4扩散到活性物质深处困难,电化学反应仅在有限深度中发生,所以α-PbO2利用率低。
β-PbO2属立方晶系,放电时,PbSO4晶核形成比较困难,在β-PbO2表面的PbSO4层不连续,晶粒之间有缝隙,允许H2SO4通过,β-PbO2可以继续反应,利用率高 β-PbO2真实表面积大,极化小,利用充分 电阻率 : α-PbO2约10-3Ω·cm,β-PbO2约10-4Ω·cm篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统循环进行过程中,部分循环进行过程中,部分α-PbO2会转变成会转变成β-PbO2 放电时, α-PbO2会转变成PbSO4,在充电时PbSO4转变成β-PbO2,而不是又恢复成α-PbO2(由于电解液酸性较强)3) α-PbO2制作的电极机械强度比β-PbO2 要高•α-PbO2 尺寸较大,颗粒较硬, 可以形成网络或骨骼,使活性物质结构比较完整,电极具有较长的寿命,而β-PbO2 比较细小,松软, 颗粒之间的结合较差,易于脱落合理调整电极制备工艺在一定的范围之内是可以改变PbO2的活性及正极的循环寿命的篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3 正极活性物质正极活性物质(PAM)在电池循环中性能变化在电池循环中性能变化 2、、 PAM与板栅之间结合力降低与板栅之间结合力降低Ø铅膏经过填涂、滚压、固化、化成后,牢固地固定在板栅小格子中,PAM之间以及PAM与Grid之间都有良好的接触和结合力。
Ø充放电过程中PAM的体积发生变化, 如果容纳PAM的栅格体积不变,只能导致极板的孔率变化但是,随着充放电的进行,板栅也出现变形长大,使PAM颗粒之间及其与板栅间的结合力降低,极板强度降低,严重时造成活性物质脱落§1、、晶型变化晶型变化: α→β篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§3、、活性物质网络结构瓦解活性物质网络结构瓦解Ø在充放电过程中, PbO2和PbSO4的相互转变并不彻底Ø放电时,PbO2被还原成PbSO4,随着PbSO4晶粒的长大,它会包围没有参加反应的PbO2,这部分称为失去活性的PbO2,在电池使用的中后期,失去活性的PbO2数量逐渐增多,空穴也逐渐被堵塞,使PbO2网络结构中的粒子相互联结能力减弱,使网络结构逐渐瓦解,有些PbO2粒子会自动从极板上脱落下来,Ø过充电或大电流充电时,产生大量氧气,会加速网络结构的破坏,使正极活性物质脱落篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.4 二氧化铅颗粒的凝胶二氧化铅颗粒的凝胶-晶体理论晶体理论§20世纪90年代Pavlov( 巴甫洛夫)等人提出§PAM的最小单元为PbO2颗粒,这种PbO2颗粒由α-PbO2、β-PbO2和周围的水化带组成。
§水化带:是由PbO(OH)2构成的,具有链状结构,是一种质子和电子导电的胶体结构许多颗粒互相接触构成具有微孔结构的聚集体和具有大孔结构的聚集体骨骼§晶体区:α-PbO2、β-PbO2§凝胶区:水化带PbO(OH)2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§高价态的氧化铅可形成聚合物链:§水化的聚合物链构成凝胶§水化的PbO2具有较好的稳定性,与溶液处于动平衡,可以和溶液中的离子进行交换.有着良好的离子(质子)导电性能§在凝胶区电子可以沿着聚合物链,克服低的能垒从一个铅离子上跳到另一个铅离子上这种凝胶结构决定了它的电子导电性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.5 PbO2电极自放电电极自放电自放电导致容量损失,并引起不可逆自放电导致容量损失,并引起不可逆PbSO4析出,电池失效析出,电池失效1)析氧腐蚀析氧腐蚀 PbO2 + HSO4- + 3H+ +2e- → PbSO4 + 2H2O H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e- (2)PbO2与板栅合金中与板栅合金中Pb、、Sb等接触腐蚀等接触腐蚀 PbO2 + Pb + H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O 5PbO2+2Sb+6H2SO4 → (SbO2)2SO4+5PbSO4+6H2O(3)PbO2与与H2作用作用 PbO2+H2+H2SO4 → PbSO4+2H2O(4)PbO2与与Fe、、Mn等杂质反应等杂质反应。
电解液要净化电解液要净化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4 Pb负极篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.1 Pb负极反应机理§Pb+HSO4- - 2e- → PbSO4 + H+§溶解—沉淀机理§固相反应机理篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统溶解沉积机理§负极的放电过程:Pb先溶解为Pb2+离子或可溶的质点Pb(II),借助扩散离开电极表面,随即遇到HSO4-和SO42-离子,当超过PbSO4溶度积时,发生PbSO4沉淀(在扩散层内发生),形成PbSO4晶核,然后是PbSO4的三维生长Pb → Pb2+ + 2e-Pb2+ + HSO4- → PbSO4 + H+§充电反应过程,PbSO4先溶解为Pb2+离子和SO42-离子,Pb2+离子接受外电路的电子被还原为Pb篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统固相反应§电势较高时:在阳极极化较大时,Pb负极失去电子的同时,溶液中的 HSO4-与电极碰撞,直接形成固态PbSO4。
§随后PbSO4层以二维或三维方式生长,直到Pb表面上完全被PbSO4覆盖篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.2 Pb负极的钝化§在常温小电流放电时,电池的容量受正极的控制§在大电流放电时,特别是低温大电流放电时,电池的容量转为受负极控制,原因是什么?§负极发生了阳极钝化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§Pb负极钝化:§低温、大电流放电时,反应速度显著下降,电极电势明显正移§原因:§低温、大电流放电时,负极放电产物生成了致密的PbSO4层,把负极表面和H2SO4机械隔离,到达电极表面的H2SO4量甚微,进行电化学反应的表面积很少,电流密度急剧增加,负极的电极电位向正方向明显偏移,反应速度急剧下降,几乎停止,使铅处于钝化状态篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统致密PbSO4膜形成原因——过饱和度§电流密度电流密度:放电电流密度越大,在单位时间内Pb2+生成的 越多,这时电极表面溶液中PbSO4的过饱和度很高,这时PbSO4晶核形成速度>晶核成长速度,沉积出的PbSO4晶体细小,致密晶粒间的空隙少,能进行电化学反应的电极面积甚微。
§温度温度:低温下,PbSO4的溶解度小,则过饱和度就大同时,反应速率下降,极化增大§H2SO4浓度浓度:[H2SO4]越高,过饱和度越大篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.3 Pb负极添加剂§负极中常用添加剂:•腐殖酸、木素磺酸钠等•α-羟基β-萘酸膨胀剂阻化剂篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统膨胀剂 作用:作用:防止负极收缩,改善电池循环寿命和提高电池的输出功率,特别是低温下的输出功率 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统有机膨胀剂有机膨胀剂:(腐殖酸、木质素、木素磺酸钠等)①防止负极活性物质在循环过程中的表面积收缩吸附在电极表面,降低体系的表面张力,降低体系表面能②推迟钝化添加剂吸附在铅上,使硫酸铅结晶中心生成能(在铅上)提高,硫酸铅直接在金属铅上结晶的可能性减少了,硫酸溶液仍能通过扩散与铅表面接触,使放电的电极反应继续进行,从而防止和推迟了负极的钝化,提高了负极的容量篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§BaSO4(0.5%~1.0%)作用:§①BaSO4与PbSO4同晶系,高度分散的BaSO4可作为PbSO4晶核,晶核多,过饱和度低,生成PbSO4疏松多孔,有利于H2SO4扩散,减轻浓度极化。
§②推迟钝化,BaSO4存在时, PbSO4在BaSO4上析出,活性物质Pb不被覆盖§③防止铅表面收缩:BaSO4惰性,把Pb与Pb机械隔离,颗粒不易合并,保持电极活性物质发达的表面积•碳黑作用:•①增加负极活性物质的分散性,•②增加导电性无机膨胀剂无机膨胀剂:( BaSO4,碳素类)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统阻化剂§极板化成,正极→PbO2,负极→Pb,海绵铅活性高,遇有空气就被氧化干荷电蓄电池要求注入H2SO4后20min即可投入使用,不必进行初充电§阻化剂:阻化剂:控制化成后铅负极的氧化§配方法:铅膏中直接添加少量抗氧剂,这类物质比铅更易被氧化,干燥时,“抗氧剂”先被氧化而保护了海绵铅松香,α-羟基β-萘酸(1,2酸)§浸渍法:化成后熟极板浸渍化学抗氧剂,再干燥负极铅上形成一层保护膜当极板浸到硫酸溶液中时,此膜破裂,不影响负极性能甘油——甘油酸铅, 硼酸——硼酸铅)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4 铅负极的自放电铅负极的自放电§1. 析氢析氢§Pb + HSO4- PbSO4 + H+ + 2e§2H+ + 2e H2§总反应:总反应:Pb + H2SO4 PbSO4 + H2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2. 与氧作用与氧作用Pb + HSO4- PbSO4 + H+ +2e1/2O2 + 2H+ +2e H2O总反应:Pb + 1/2O2 + H2SO4 PbSO4 + H2O氧在硫酸中溶解度很小,自放电小,析氢为主。
氧在硫酸中溶解度很小,自放电小,析氢为主3.正极板栅合金组分向负极的迁移正极板栅合金组分向负极的迁移Sb 2SbO+ +3Pb +3H2SO4 2Sb+3PbSO4+H20 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统正极板栅组分对负极自放电的影响正极板栅组分对负极自放电的影响现象:负极表面层(<1 mm)中Sb量0.12%~0.19% ,锑量是随着正极合金中Sb含量的增加而增加原因:正极板栅合金中Sb的迁移,正极板栅腐蚀,Sb以(Sb3O9)3-离子形式转入溶液,小部分迁移到负极Sb3O9)3-吸附在负极活性物质上,充电时或是被还原为三价锑,或是返回溶液三价锑(SbO)+、(SbOSO4)-能够还原成Sb沉积在负极危害:①加速了负极自放电,②负极的充电接受能力下降(充电效率)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.5 Pb负极硫酸盐化§如果铅酸电池经常充电不足、过放电,或放电态下长期贮存,电池容量严重下降§粗大坚硬的PbSO4形成,这些粗而硬的PbSO4导电性差,在电解液中几乎不溶解,在充电时不易转变为Pb,失去可逆性,电池容量减少。
§负极(不可逆)硫酸盐化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§原因之一:由于PbSO4重结晶而使其溶解度减小§①负极放电生成PbSO4,充电时微细晶体易于变成Pb,留下大晶粒§②表面积大,表面能大,有向能量减小方向自发变化趋势,表面积收缩§③ 浓度和温度的波动,一些小晶粒 就可能溶解而沉积在较大的PbSO4晶粒上,较大的晶粒就会逐渐长成粗大晶粒•表面活性物质也可能会吸附在正极,为什么未引起正极不可逆硫酸盐化?•正极充电时进行的是阳极氧化,电位较正,可以把这些杂质氧化•原因之二:添加剂在电极表面吸附•杂质吸附在PbSO4表面,影响PbSO4溶解度,限制了充电时PbSO4还原•吸附在Pb表面,就提高Pb的析出过电位,使充电不能正常进行篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统硫酸盐化现象硫酸盐化现象:§(1)电解液:电液密度低于正常值 (偏低)§(2)电池电压:充电时,电压很快上升,气泡过早产生;放电时,电压很快下降,容量明显低于正常值§(3)温度:充电时,电解液易发热 (因为电阻大)§(4)极板颜色:极板颜色不正常 (有白点)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统消除方法:消除方法:原理:溶解沉积机理。
H2SO4电解液浓度低时,PbSO4溶解量大 用蒸馏水代替硫酸,以小电流充电(正常充电电流的1/2或1/10),待大量气体逸出,电解液密度增加到1.1g/cm3后停止充电,再用蒸馏水替代硫酸,重复上述操作,直到电解液密度不再增加后,调整电解液至所需密度预防方法:预防方法: 及时充电,防止过放电篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5 板栅板栅篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统板栅作用:§①活性物质的载体,保持和支撑活性物质§②集流体,蓄电池在充放电过程中电流的传导、集散,并使电流分布均匀 电阻率:PbO2:32.5×10-1 Ω·cm Pb-Sb合金:2.46~2.89×10-5 Ω·cm 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统板栅合金板栅合金§材料的要求:§a 机械性能好:抗机械形变和物质膨胀,抗腐蚀变形§b 板栅材料电阻要小§c 化学稳定性好 。
降低腐蚀速率;使腐蚀均匀进行§d 浇铸性好§e 可焊性好§f 价格便宜篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统纯纯Pb不适合作板栅材料不适合作板栅材料A.纯铅太软,强度很差,受力时易于变形,不能承受涂板、化成、装配等工序中的一些外力作用B.强度差,不能承载过多的活性物质C.难以浇涛成复杂形状的板栅D.长期使用中,在板栅表面会生成腐蚀产物,在体积变化的应力作用下,板栅用纯铅制造时,其筋条会伸长,甚至翘曲篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Pb-Sb合金优点A.机械强度高:抗张强度、硬度高,对浇涛板栅,特别是对薄而形状复杂的板栅非常有利B.浇涛性好,铅锑合金的熔点低纯铅的熔点327℃,而9%Sb的合金熔点只有265℃浇涛时液体易于充满铸模C.铅锑合金的膨胀系数比纯铅小对板栅保持铸膜内的轮廓形状是有利的D.Pb-Sb合金板栅腐蚀层导电性好,Sb是PbO2成核的催化剂, 阻止了活性物质晶粒的长大, 活性物质不易脱落,板栅与活性物质之间的结合力好,提高了电池的容量和寿命篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Pb-Sb合金缺点A.Pb-Sb合金电阻比纯铅大,B.耐蚀性不如纯铅好,C.锑会从正极板栅溶解下来,引起负极自放电。
Sb上析氢过电势低篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统低锑合金§早期含Sb 4%~12%,目前低锑合金含锑0.75%~3%§低锑合金:锑含量↓,寿命↓ ;机械强度↓ ;不易铸造,§添加其他元素:§As:0.15%~0.2%,提高耐腐蚀性,加速硬化,提高机械性能,Pb-Sb-As耐腐蚀,寿命提高;注意毒性!!!§Sn:0.1%~0.5%,改善铸造性能,增加流动性,减少铅合金的氧化损失,改善硬度;§Se:0.005%~0.1%,提高硬度,改善浇铸性;§Cd:1%~2%,改善硬度,减少裂纹,提高析氢过电位,使结晶细致,腐蚀均匀,提高耐腐蚀性能,减少析气,提高过充电寿命;镉有污染,价格也较贵§Cu:0.025%~0.069%,降低氧化损失,提高可铸性,提高硬度和抗拉强度;篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Pb-Ca板栅合金:析氢过电势高,导电性能好;但早期容量损失;Ca易烧损,含量不易控制 Pb-Ca-Sn-Al板栅合金:导电性好,且Al减少铸造过程中Ca的烧蚀Pb-Sb-Ag:耐蚀性能好,但是Ag不能太多Pb-Sb-Cd:析氢过电势高,超钙合金其它板栅合金:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对构型的要求 §板栅构型:合理的构型设计及纵横筋条的粗细与位置,促进极板电流、电位分布均匀§板栅设计理论依据:板栅在等电位点下没有电流流过,在这些部位上的筋条的主要作用是支撑活性物质,而不是导电。
因而这类筋条的横截面积可以适当减小,以减轻板栅的总重量而在主要汇流处或电压降较大的部位则必须增加筋条的横截面积,以尽量减少电压降的损失篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统板栅设计原则:§1.整体构型:最有利于电流分布和电位分布,减少电压降损失§2.极耳位置:侧边偏中部§3.板栅厚度:电池寿命、极板利用率、极性、电池用途§4.板栅筋条的横截面积:一方面板栅筋条横截面积尽可能大;另一方面活性物质应占据极板的主要部分一般将活性物质与板栅之间的重量比控制在(1.2~2.5):1§5.板栅筋条的横截面形状:三角形,棱形和(椭)圆形§6.综合考虑筋条密度和活性物质利用率:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统典型构型:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6 隔板及电解液隔板及电解液6.1 隔板(隔板(Separator))1、微孔硬橡胶隔板2、聚氯乙烯塑料隔板3、聚烯烃树脂微孔隔板4、玻璃棉纸浆复合隔板5、玻璃丝隔板及套管6.2 电解液电解液 ((Electrolyte)蒸馏水配置,不同用途不同密度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7 铅酸蓄电池制造工艺原理铅酸蓄电池制造工艺原理篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统铅酸电池前存在的问题目前存在的主要问题目前存在的主要问题(一)水损失(一)水损失1、原因:、原因: ①①氧复合不能达到氧复合不能达到100%;;②②安全阀失效或频繁开启,向外排气导致失水;安全阀失效或频繁开启,向外排气导致失水;③③电池泄漏和外壳材料选择不当导致水的渗透;电池泄漏和外壳材料选择不当导致水的渗透;④④正极板栅的腐蚀而导致水的转化。
正极板栅的腐蚀而导致水的转化2、后果:、后果: 电池会因水损失干涸而失效,严重影响寿命电池会因水损失干涸而失效,严重影响寿命篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(二)负极硫酸盐化(二)负极硫酸盐化 铅酸蓄电池在正常工作中,负极板上铅酸蓄电池在正常工作中,负极板上PbSO4颗粒小,充颗粒小,充电时很容易恢复为绒状铅电时很容易恢复为绒状铅 在充电不足或经常进行深度放电,成了难以还原的大颗在充电不足或经常进行深度放电,成了难以还原的大颗粒硫酸铅,称为硫酸盐化粒硫酸铅,称为硫酸盐化 内阻大大增加,甚至电池失效内阻大大增加,甚至电池失效三)早期容量损失(三)早期容量损失主要表现为主要表现为:电池在使用期间,过早的出现容量衰退,使电电池在使用期间,过早的出现容量衰退,使电池不能继续使用,并且在一般充电制度下容量难以恢复池不能继续使用,并且在一般充电制度下容量难以恢复3种模式:突然容量损失种模式:突然容量损失(PCI-1),慢慢容量损失,慢慢容量损失(PCL-2)和和负极无法再充电负极无法再充电(PCL-3)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统PCL-1:表现为电池在最初的表现为电池在最初的10~~50次循环内,电池性能次循环内,电池性能快速下降从而引起容量突然下降。
解决了板栅与活性物快速下降从而引起容量突然下降解决了板栅与活性物质之间的结合力和导电性,就解决了质之间的结合力和导电性,就解决了PCL-1主要解决途径:板栅与活性物质之间的结合力和导电性主要解决途径:板栅与活性物质之间的结合力和导电性PCL-2:认为正极的导电性限制了电池容量认为正极的导电性限制了电池容量 这是由于在循环使用过程中正极这是由于在循环使用过程中正极PbO2的膨胀而引起活性的膨胀而引起活性物质颗粒之间连接的破坏,从而影响导电性物质颗粒之间连接的破坏,从而影响导电性 放电越深越快,放电速率越大,活性物质膨胀和容量损放电越深越快,放电速率越大,活性物质膨胀和容量损失的趋势就越大失的趋势就越大PCL-3:负极再充电不足导致负极板底部硫酸盐化,从而:负极再充电不足导致负极板底部硫酸盐化,从而影响负极导电与单体电池电压影响负极导电与单体电池电压 这是一种仅在这是一种仅在VRLA电池才有的早期容量损失模式,一电池才有的早期容量损失模式,一般在般在200~~250个循环时发生个循环时发生篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统预防预防PCL可采取措施可采取措施:(1)高温、高湿固化正极板,形成高温、高湿固化正极板,形成4PbO·PbSO4铅膏。
铅膏2)在电池充电放电过程中采取高倍率充电在电池充电放电过程中采取高倍率充电3)在正板栅合金中加入添加剂在正板栅合金中加入添加剂Sn、、Sb或活性物质中加入或活性物质中加入SnSO4和和Sb2O3化合物加入加入SnSO4和和Sb2O3活性物质更易于生成凝胶区活性物质更易于生成凝胶区Sn、、Sb加入板栅铸造,可改善界面的电导率,同时也改加入板栅铸造,可改善界面的电导率,同时也改善板栅的机械性能善板栅的机械性能4)在极板制造和电池运行中,通过制造工艺形成合适的在极板制造和电池运行中,通过制造工艺形成合适的腐蚀层结构腐蚀层结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(四四)板栅的腐蚀板栅的腐蚀 在过充电状态下,正极由于析氧反应,水被消耗,在过充电状态下,正极由于析氧反应,水被消耗,H+浓度增加,板栅腐蚀加速浓度增加,板栅腐蚀加速 板栅腐蚀使电池的容量降低,最后失效板栅腐蚀使电池的容量降低,最后失效 在遭受腐蚀的同时板栅产生变形,甚至于个别筋条在遭受腐蚀的同时板栅产生变形,甚至于个别筋条断裂,最终导致整个电池损坏。
断裂,最终导致整个电池损坏减缓正极板栅的腐蚀方法:减缓正极板栅的腐蚀方法:(1)增加正极板栅的厚度增加正极板栅的厚度2)采用良好的合金材料采用良好的合金材料3)在电池设计上采用玻璃纤维或胶体电解质,防止板在电池设计上采用玻璃纤维或胶体电解质,防止板栅延伸变形,提高板栅的机械支撑力栅延伸变形,提高板栅的机械支撑力篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(五五)热失控热失控是指蓄电池在恒压充电时充电电流和电池温度发生一种累是指蓄电池在恒压充电时充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用,并逐步损坏蓄电池积性的增强作用,并逐步损坏蓄电池热量来源热量来源:其内部存在氧循环,即氧与负极反应形成氧化其内部存在氧循环,即氧与负极反应形成氧化铅的过程是一个放热反应;且散热条件差铅的过程是一个放热反应;且散热条件差为避免热失控,应注意如下问题:为避免热失控,应注意如下问题:(1)通过适当的设计避免热失控例如电池灌酸量的设计一通过适当的设计避免热失控例如电池灌酸量的设计一般要能达到般要能达到14mL//(A·h)2)改进安装设计,改善电池与环境媒介的热更换。
改进安装设计,改善电池与环境媒介的热更换3)选择合适排气阀的开阀压力,使析出气体适当排出,以选择合适排气阀的开阀压力,使析出气体适当排出,以减少电池内部的热积累减少电池内部的热积累4)按照温度变化进行温度补偿性充电通过降低充电电流,按照温度变化进行温度补偿性充电通过降低充电电流,氧气流也降低氧气流也降低篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§(七七) 正极板栅的长大正极板栅的长大 1.正极板栅的长大是由于其表面氧化膜的生成造成的 2.正极板栅长大的后果是其线性尺寸增加、弯曲以及个别筋条的断裂,从而造成板栅的破坏和电池正极板栅在使用过程中的变形称为板栅的长大 3.寿命的终止 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统阀控式铅酸蓄电池介绍阀控式铅酸蓄电池介绍篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead-Acid Battery, VRLA),广泛使用的一种铅酸蓄电池,主要特点是:•电解质吸附于AGM隔板中或者变成胶体状态,内部无游离酸•每个单体有一个安全阀,大部分时间处于密封状态,内压过大时开阀排气降压§1938年Dassler提出的气体复合原理是VRLA的理论基础§1957年德国阳光公司的胶体(GEL)技术和1971年美国Gates公司的AGM技术是VRLA的实践基础§目前主要有AGM技术和GEL技术两种什么是阀控式铅酸蓄电池?什么是阀控式铅酸蓄电池?篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统阀控式铅酸蓄电池结构特点阀控式铅酸蓄电池结构特点1、极板组(1)组成:正极板和负极板(2)正极板:①板栅:铅—钙多元合金 ②活性物质:PbO2(3)负极板:①板栅:铅—钙合金 ②活性物质:Pb(4)板栅(基板)作用:①导电 ②支撑活性物质(5)活性物质作用:参与电化反应 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、隔膜、隔膜(1)材料:超细玻璃纤维(AGM)(2)作用:①防止正、负极板短路 ②储存75%左右的电液 ③氧气扩散平行隔膜表面的孔为小孔:用于储存电液。
垂直隔膜表面的孔为大孔:用于进行氧气扩散,即透氧篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、电解液、电解液§电解液:稀硫酸溶液( H2SO4 )§电解液作用:导电及进行电化反应§贫液设计,即电池内没有多余的电液§电液密度为: 1.3g/Cm3 §用酸量为: 10~14mL/Ah篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4、单向节流阀(安全阀)、单向节流阀(安全阀)(1)作用①当电池内盈余气体的压力达到开阀压时,开启安全阀排泄气体,防止电池内气体聚集,减小电池内压,确保安全②当压力下降到闭阀压时阀门自动关闭,防止空气中的气体进入电池而加速电池自放电 2)开阀压:10~40KPa(3)闭阀压:1~10KPa 闭阀压不能选择太小,否则长期处于开阀状态,将造成电池失水,电液枯干,内阻增大,发热严重,电池失效篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5、氧循环原理§密封电池正、负极板活性物质配比设计与普通电池相反 PbO2 Pb普通电池 : 4.46g/Ah 3.87g/Ah密封电池: 1份 1.08~ 1.20份 §充电后期有如下反应: 正极:2H2O → O2↑+4H+2e 负极: 2H++2e → H2↑ 即充电后期,正极析出氧气,负极析出氢气。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§正极的O2经隔膜大孔到达负极,使负极产生如下反应: 2Pb+O2→2PbO +热 PbO+H2SO4→PbSO4+H2O +热 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6、防止充电时产生气体的措施(1)板栅采用无锑合金,提高负极析氢过电位,也就是提高产生气体的临界电压,抑制氢气的析出2)采用特制安全阀使电池保持一定内压3)利用隔膜大孔,通过贫液式设计,在正负极板和隔膜之间预留气体通道,当正极产生O2时,O2顺着气体通道至负极,在负极析氢前与Pb反应,实现电池内部的氧循环负极因生成PbSO4使极化电位降低,从而使负极不析氢,而H2O重新回到系统中,以实现免维护4)负极活性物质过量10%左右,充电时正极的氧气先产生,且与负极的铅发生反应,使负极总是处于充电状态,抑制了氢气的产生篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§阀控式铅酸蓄电池:通过安全阀排出内部生成的多余气体的铅酸蓄电池铅酸蓄电池结构示意图–外壳:一般是塑料外壳如ABS,PP等,也有外部再加钢壳的–正极:主要是红棕色氧化铅(PbO2)–负极:主要是海绵状的金属铅(Pb)–端子:铅或铜质,铜端子更常见–隔膜:AGM或胶体,吸附硫酸水溶液–安全阀:内部气体溢出通道,一般加防爆石和滤酸器•高端电池有时配备排气孔和导气管,保证电池柜内氢气的零积累阀控式铅酸蓄电池的结构阀控式铅酸蓄电池的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§卷绕式极板结构特点•装配紧密•极板更薄§优点•较宽的工作温度范围(-50~70℃)•大电流充放电性能更好•搞震性能良好•可靠性高§缺点•工艺复杂,造价高•不适用于浮充§适用范围•国防,医疗器械,仪表特殊的阀控式铅酸蓄电池特殊的阀控式铅酸蓄电池篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统•板栅:占蓄电池总质量的20%~30%,主要作用是:–活性物质的载体:铅膏靠板栅保持和支撑–集流体:担负着电流的传导、集散作用并使电池分布均匀•性能要求:导电性好,耐腐蚀,与活性物质结合性好,足够的强度阀控式铅酸蓄电池的结构阀控式铅酸蓄电池的结构•目前最广泛使用的Pb-Sb和Pb-Ca合金:–Pb-Sb合金循环性能好,但易失水,正极板栅腐蚀快–Pb-Ca合金浮充性能好,板氢电位高因此失水率低,导电性能好,但易出现PCL-1及板栅膨胀而导致的活性物质脱落•Pb-Ca-Sn-Al合金:铅钙系合金的代表,目前使用最广泛•其它:德国曾生产用于军事的镀铅的铜板栅以及导电塑料板栅,成本高昂篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统•正极:由网格状金属板栅上涂覆铅膏组成,铅膏是正极活性物质,主要成分是氧化铅,红棕色•正极活性物质的泥化失效以及正极板栅的腐蚀是VRLA失效的重要原因•正极板一般较厚,以应对活性物质的泥化脱落,而且比负极板少一片•常温低率放电时,电池容量受限于正极阀控式铅酸蓄电池的结构阀控式铅酸蓄电池的结构•二氧化铅有α-PbO2和β-PbO2两种晶体:•α-PbO2是正交晶系,晶粒较大,可以形成网络或骨骼,使正极活性物质的结构完整从而有较长的寿命•β-PbO2是立方晶系,晶粒较小因此有更大的比表面积,放电时给出的容量是α-PbO2的1.5~3倍篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统•电池寿命初期,活性物质以α-PbO2为主,寿命末期以β-PbO2为主:•电池寿命初期,正极活性物质以为α-PbO2主•放电时α-PbO2生成PbSO4,充电时PbSO4生成β-PbO2 ,因此在初期循环中电池的容量越来越高•随着循环的进行,β-PbO2的比例增加,活性物质间的结合慢慢减弱,充电过程中在析氧的冲击下,正极活性物质密度下降,最后软化成泥状物脱落,导致寿命终止•由于α-PbO2有较好的机械强度和结构,由其形成的多晶网络可作为活性物质的骨骼,而β-PbO2有较小的尺寸和较大的比表面积,可给出较大的比容量,二者最优的比例是0.8,此时电池有最好的深放电性能阀控式铅酸蓄电池的结构阀控式铅酸蓄电池的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统•负极:由负极板栅及涂覆其上的负极活性物质组成,负极活性物质主要是海绵状金属铅,呈金属灰色•低温(-15℃)、高率(1HR)放电时,电池容量受限于负极,原因是铅电池的钝化即生成的硫酸铅将电解液与活性物质隔离阀控式铅酸蓄电池的结构阀控式铅酸蓄电池的结构•负极添加剂主要包括膨胀剂、阻化剂:•膨胀剂:防止在循环过程中负极活性物质表面积收缩,同时起去钝化作用,常用的无机膨胀剂是硫酸钡、乙炔黑等,有机膨胀剂腐殖酸、木质素等•阻化剂:提高析氢过电位,阻滞铅电池在制造过程中的氧化•负极的不可逆硫酸盐化是电池提前失效的重要原因之一篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§不可逆硫酸盐化:简称硫化,是负极活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的、几乎不溶解的硫酸铅,所以在充电时不能转化为海绵状铅,使电池容量大大降低的现象§原因:通常是长期充电不足或放电状态下长期储存等使用或维护不当造成§防止:及时充电,不要过放电不可逆硫酸盐化不可逆硫酸盐化正常的负极活性物质粗大的硫酸铅晶体篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§高温•理想工作温度是15~25℃•较高的温度可提高容量,但缩短寿命•温度每升高10℃,浮充寿命缩短一半,循环寿命缩短约15%•频繁的充放电–除前几次循环外,每次充放电都会导致电池的容量下降–部分高性能AGM电池的浅循环寿命可达数千甚至上万次,但几乎所有AGM电池的100%DOD循环寿命均只有300~500次铅酸蓄电池的两大天敌铅酸蓄电池的两大天敌篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§铅酸蓄电池的充放电特性铅酸蓄电池的充放电特性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统§铅酸蓄电池的容量及其影响因素铅酸蓄电池的容量及其影响因素•电池容量主要取决于活性物质的数量及其利用率 •活性物质的利用率与放电制度、电极和电池的结构、制造工艺等有关篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统作业:作业:1.1.铅酸蓄电池负极不可逆硫酸盐化原因?铅酸蓄电池负极不可逆硫酸盐化原因?2.2.PbOPbO2 2电极自放电原因?电极自放电原因?3.3.铅酸电池中铅酸电池中PbPb负极钝化原因?负极钝化原因?4.4.铅酸电池铅酸电池硫酸盐化硫酸盐化有哪些有哪些现象现象??。