《铅酸蓄电池》课件.ppt

蓄电池SecondaryBatteries DischargeprofilesofconventionalsecondarybatterysystemsandrechargeablelithiumionbatteryatapproximatelyC 5dischargerate EffectoftemperatureonspecificenergyofsecondarybatterysystemsatapproximatelyC 5dischargerate Capacityretentionofsecondarybatterysystems Effectofdepthofdischargeoncyclelifeofsecondarybatterysystems 第4章铅酸蓄电池LeadAcidBatteries 第三电极的充电法 4 1概述 电池组成 Pb H2SO4 PbO2 单体电池电压 2 0V循环寿命 300次通常为几个单体电池串联使用 如汽车起动用蓄电池为6个串联 电压为12V 特点 优点 高倍率放电性能好工作温度宽无记忆效应 使用寿命长价格低廉 容易回收缺点 质量比能量低制造过程易污染环境 普朗特电池Plantebattery 两片薄铅皮卷式电极 中间用亚麻布隔开 在硫酸溶液中反复充放电 使得铅皮表面腐蚀得到活性物质 电池能够放出较大电流 第一种得到商业应用的可充电池 1870年 发电机出现 充电方便 阀控密封铅酸蓄电池Valveregulatedleadacidbattery VRLA 20世纪70年代开始开发 80年代商品化 仍在发展中 铅酸蓄电池 用途最广的电池 铅酸蓄电池用途 汽车 摩托车等起动用电动汽车 电动自行车用通信行业 电话交换机 用户接入网 通信专网电力行业 发电厂 变电所铁路内燃机车及电力机车用起动 照明 应急备用电源UPS电源 不间断电源系统 主要与计算机及精密仪器配套 铅酸蓄电池为其核心部分新能源储能用 风能 太阳能军用 航空 潜艇 坦克 鱼雷 卫星站等 铅酸蓄电池的分类 1 按电极结构形成式管状式涂膏式 2 按电池结构富液铅酸蓄电池胶态电解液铅酸蓄电池阀控密封铅酸蓄电池 3 按电解液和充电维护情况干放电蓄电池干荷电蓄电池湿荷电蓄电池胶态电解液免维护少维护蓄电池 铅酸蓄电池型号 铅酸蓄电池产品汉语拼音字母的意义 串联单体数 电池类型和特征 额定容量 单体铅酸蓄电池结构 1负极柱10连接条2蓄电池盖11蓄电池槽3汇流排12汇流排4保护片13正极板5中间隔14沉淀槽6负极板7隔板8鞍子9注液盖 工作拴 4 2铅酸蓄电池的热力学基础 二次电池的条件 1 电极反应可逆 是一个可逆的电池体系 2 只采用一种电解质溶液 避免因采用不同的电解质而造成电解质之间的不可逆扩散 3 放电生成难溶于电解液的固体产物 可避免充电时过早生成枝晶和两极产物的相互转移 Pb HSO4 2e2PbSO4 H PbO2 3H HSO4 2ePbSO4 2H2OPb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O Pb H2SO4 PbO2 4 2 1电池反应和电动势 影响电池电动势E的因素 1 电极材料本性有关 PbO2 PbO2 2 硫酸与水的活度 3 温度 电动势的温度系数 电池反应的熵变与电池电动势的温度系数的关系为 S与可逆过程的热量Qr关系 为正值 Qr 0 表示电池放电是吸热反应为负值 Qr 0 表示电池放电是放热反应 铅酸蓄电池的热力学数据 实验测定值 4 2 2铅 硫酸水溶液的电极电势 pH图 由电势 pH图可以知道各组分生成的条件及组分稳定存在的范围 从热力学角度说明反应的可能性电势 pH曲线 表示两种物质间转换达到平衡时 电势与溶液pH之间的关系曲线 纵坐标为平衡电极电位 横坐标为pH 分析铅酸蓄电池负极自放电的可能性 负极铅的自溶过程是由于体系中存在铅的阳极氧化和氢还原组成一对共轭反应 即 a 线和 2 或 8 线共轭 a 2H 2e H2 2 Pb SO42 PbSO4 2e 8 Pb HSO4 PbSO4 H 2e PH 5 8时 2 8 线反应的电位比 a 线更负 故铅溶解 析出氢气 实际H2在铅上析出过电位高 电位 pH图应用 分析铅酸蓄电池正极自放电的可能性 正极PbO2在贮存时也可发生自放电 pH 7 9时 b 线与 7 或 17 线构成共轭反应 正极电极在贮存期间会析出氧气 b 2H2O 4H O2 4e 17 PbO2 HSO4 3H 2e PbSO4 H2O 7 PbO2 SO42 4H 2e PbSO4 2H2OPbO2可将H2O氧化成O2 自身还原为PbSO4 实际O2在PbO2上析出的过电位高 4 2 3电极衡算 Pb HSO4 2e 2PbSO4 H PbO2 3H HSO4 2e PbSO4 2H2O 硫酸参加电化学反应 电极表面附近酸的浓度会改变 溶液中发生离子的电迁移 也会改