
對(duì)于傳統(tǒng)的干荷鉛蓄電池(如汽車干荷電池、摩托車干荷電池等)在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水,使稀硫酸電解液保持1.28g/ml左右的密度;對(duì)于免維護(hù)蓄電池,其使用直到壽命終止都不再需要添加蒸餾水。
鉛酸蓄電池的貯存性能類似于其荷電保持能力,都與電池的自放電性能有關(guān),都是指在一定條件下貯存后電池保持荷電態(tài)能力的大小。中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T637—1997中規(guī)定:10h率容量合格并完全充電的蓄電池,在溫度為5~35℃條件下,保持蓄電池表明清潔干燥,靜置90天后,不經(jīng)補(bǔ)充電直接測(cè)試蓄電池容量,蓄電池靜置后的容量不能低于靜置前容量的80%。這種規(guī)定,顯然要求蓄電池在保存期間,自放電損失平均每天在0.2%左右。
鉛酸蓄電池的自放電的原因,是由于電極活性物質(zhì)在電解液中的不穩(wěn)定性引起的。下面從兩個(gè)大的方面來(lái)探討正負(fù)極的自放電和影響自放電速率大小的因素。
1.自放電的產(chǎn)生機(jī)理:
1.1負(fù)極的自放電:
閥控密封式鉛酸蓄電池由于多數(shù)是濕荷電出廠,在儲(chǔ)存期間,正極板上和負(fù)極板上活性物質(zhì)小孔內(nèi)都已吸滿了電解液。在開(kāi)路狀態(tài)下,鉛在硫酸溶液中的自溶解導(dǎo)致電池容量下降,這是腐蝕微電池作用的結(jié)果。
負(fù)極反應(yīng): Pb+H2SO4 → PbSO4+H2
在這個(gè)微電池中,氫氣在鉛上析出是個(gè)過(guò)電位很高的過(guò)程,而鉛在4~5mol/L濃度的硫酸中是高度可逆的體系,交換電流密度很大。因此,鉛的自溶速度完全受析氫過(guò)程控制。凡是能夠影響氫氣析出的因素,如雜質(zhì)、硫酸濃度、電池貯存溫度等都必定影響鉛的溶解速度。
另外在閥控密封式鉛酸蓄電池中的氧復(fù)合機(jī)理,本身就是讓正極在浮充電或過(guò)充電過(guò)程中產(chǎn)生的氧氣擴(kuò)散到負(fù)極與金屬鉛復(fù)合,再使反應(yīng)生成的硫酸鉛被充電消耗掉,但是畢竟還有部分與氧氣反應(yīng)的金屬鉛不能在充電過(guò)程完全轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)金屬鉛而導(dǎo)致自放電。
正極的自放電
正極反應(yīng): PbO2+2H++SO42- → PbSO4+H2O+1/2O2
二氧化鉛在硫酸溶液中自溶速度受控于氧氣的析出速度,因此,鉛酸蓄電池中正極的自放電速度也主要取決于電極和電解液中的雜質(zhì)含量、環(huán)境溫度、板柵合金組成和電解液濃度等。
所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量,于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。
減小自放電的措施,一般是采用純度較高的原副材料,在負(fù)極材料中加入析氫過(guò)電位較高的金屬添加劑或在電解液中加入緩蝕劑,以防止氫氣的析出,但不應(yīng)該降低電池放電時(shí)鉛的陽(yáng)極溶解速度。
總結(jié):
1、負(fù)極產(chǎn)生的自放電
由于負(fù)極活性物質(zhì)鉛為活潑的金屬粉末電極,在硫酸溶液中,電極電位比氫負(fù),可以發(fā)生置換氫氣的反應(yīng),通常把這種現(xiàn)象叫做鉛自溶。
影響鉛自溶速度有幾方面:
1)硫酸電解液濃度及溫度的影響,鉛自溶速度隨硫酸濃度及電解液溫度的增中而增長(zhǎng)。
2)負(fù)極表面金屬雜質(zhì)的影響,蓄電池負(fù)極表面有各種金屬雜質(zhì)存在,當(dāng)某種金屬雜質(zhì)的氫**電勢(shì)值(氫析出的**電勢(shì))低時(shí),就能與負(fù)極活性物質(zhì)形成腐蝕微電池,從而加速了鉛的自溶速度。
3)正極析出氧氣的影響
4)隔板、電解液中雜質(zhì)的影響
2、正極產(chǎn)生的自放電
正極自放電的產(chǎn)品主要有幾方面:
1)正極板柵中金屬的氧化
2)較板孔隙深處和較板外表面硫酸濃度之差所產(chǎn)生的濃差電池引起自放電,這種自放電隨著充電后擱置時(shí)間而逐漸減小
3)負(fù)極產(chǎn)生氫氣的影響
4)隔板電解液中雜質(zhì)中的影響
5)正極活性物質(zhì)中鐵離子的影響
根據(jù)以上分析,鉛酸蓄電池的自放電性能可以側(cè)面反映出電池制造過(guò)程中的材料純度、較板配方等,是蓄電池性能的重要表征因素,幾乎所有的光宇蓄電池標(biāo)準(zhǔn)中都有對(duì)自放電(荷電保持)性能的要求。
長(zhǎng)期放置不用的鉛酸GNB蓄電池需要我們一個(gè)月左右深放一次電,注意慢行和不用回升電,然后及時(shí)充電至指示燈轉(zhuǎn)綠,再用微電流充電3-4個(gè)小時(shí),注意指示燈有時(shí)會(huì)失靈而不轉(zhuǎn)綠,引起過(guò)充而傷害GNB電池。為什么說(shuō)鉛酸GNB蓄電池即使不用也要一月充電一次呢?這是因?yàn)椴荒茉谔濍姞顟B(tài)存放GNB電池,否則容易出現(xiàn)硫酸鹽化,造成充電不足,GNB電池容量下降。若電動(dòng)車長(zhǎng)期不用,電池不能“放假”,要每月充一次滿電。此外,清洗電動(dòng)車時(shí),不要用水直接沖洗車體,否則可能導(dǎo)致線圈等短路燒毀。根據(jù)20世紀(jì)60年代中期,美國(guó)GNB蓄電池專家馬斯對(duì)GNB蓄電池較佳充電技術(shù)的研究成果,他提出了以較低析氣率為前提的GNB蓄電池可接受的充電電流曲線,是一條按指數(shù)規(guī)律充電電流逐步下降的曲線。即充電開(kāi)始時(shí)電流很大,隨著GNB蓄電池電壓不斷上升,充電電流不斷減小,直至充滿,此時(shí)充電電流趨近為零。然后自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓充電,以保持GNB蓄電池自放電的電量損失。充電再久都不會(huì)過(guò)充電。這樣的充電方式可較大地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,同時(shí)縮短充電時(shí)間。電壓相同是電池組并聯(lián)使用的前提條件,而容量只是會(huì)對(duì)使用方式有重大影響:相同容量鉛酸GNB蓄電池組并聯(lián):可以并聯(lián)放電,也可以并聯(lián)充電!不同容量鉛酸GNB蓄電池組并聯(lián):可以并聯(lián)放電,但不能并聯(lián)充電!
化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池,一般簡(jiǎn)稱為電池。放電后,能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生——把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能;需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。將這類電池稱為蓄電池(Storage Battery),也稱二次電池。
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