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探究铅酸电池的原理,试分析加水修复失效的原因

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发表于 2019-4-30 13:59:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 主唱 于 2019-5-12 07:56 编辑

        前面尝试加水救活一个用头灯的小铅酸电池(折腾一盏“科洋”头灯,尝试加水修复铅酸电池https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=28352),失败,准备把它改锂电了。把这铅酸电池拆解一番,探究下铅酸电池的原理,试分析加水修复失效的原因。 有兴趣吗?来吧。

        去年在老版拆过这玩意,这次不使用暴力了,尽量无损拆开:


奇怪,居然、竟然有四个(一个拆断了)出线端:


结构一目了然,一个外壳是容器,一个是极板:


最大的秘密就是这块极板了:


分开点看;


两块极板的同一面都贴有一层玻璃丝绵:


把丝绵撕开少许,贴着极板的那面是干净的白色:


把丝绵整块撕开,再把极板来个大劈叉,左为负极板,右为正极板,


看明白为什么四个端子了,原来是两两为一组的,也就是只有正、负两个端子:


换个角度看看;


把玻璃丝绵发黑的一面揭开少许:




这些丝绵是吸水的,看动画:


再看一下极板的结构,把它戳穿:


原来里面有铅镍合金(网上说)组成的骨架:


     原理分析:铅酸电池,故名思义就是铅和酸(硫酸)组成的化学能电池,正负极板都是纯铅制成的,但正级板上覆盖有极性物质二氧化铅,玻璃丝绵里吸的是硫酸电解液,反应式如下:
正极:2PbO2+2H2SO4 →2PbSO4+O2↑+2H2O
负极:Pb+H2SO4 →PbSO4+H2↑
总反应:2PbO2+3H2SO4+Pb →3PbSO4+2H2O+O2↑+H2↑


网上拉一段给大家看吧:从以上的化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”,在蓄电池刚放电结束时,正负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松晶体细密的物质,刚生成时活性程度非常高,在蓄电池充电过程中,正负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态。
         试分析为什么电池用到一定时候充电会失效呢?一是电解液干涸,这可以通过适当补纯净水(电解液不能含有杂质,浓度也有要求,所以加水量也有讲究)修复,二是放电结束(极板上生成了硫酸铅)后,没有及时充电,硫酸铅由疏松结构结成了晶体结构(这些晶体可能要微观才好观察?肉眼没怎么看到,请大神出来科普),活性下降,变成了不可逆反应,这样的电池不能修复了。本帖的电池失效原因是两者共同作用的结果,先是电池缺水,然后没有及时补水充电。去年的拆解只是为拆而拆,今年还能说点原理了,可见,泡坛功夫确实见长呀,感谢论坛,感谢坛友,有说不当的,欢迎探讨。

为何分离

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温力口 + 14 谢谢分享。。。。反应式的氢和氧相等,那不.
jsycwnw + 8 抱歉,只剩8了
人艰不拆了 + 10
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发表于 2019-4-30 14:45:17 | 显示全部楼层
现场好惨烈!
偶是拆开拍完照片再加水的:titter:
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发表于 2019-4-30 14:45:53 | 显示全部楼层
乱写,
正确的是这样的
负极材料:Pb 正极材料:PbSO4 电解质溶液:H2SO4
负极:Pb - 2e- + SO42- = PbSO4
正极:PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
阴极:PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-
阳极:PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-
总反应:2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4
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 楼主| 发表于 2019-4-30 15:57:42 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 主唱 于 2019-4-30 16:50 编辑
71021072 发表于 2019-4-30 14:45
乱写,
正确的是这样的
负极材料:Pb 正极材料:PbSO4 电解质溶液:H2SO4


乱写的是你吧?正极是二氧化铅,不是硫酸铅。你不是抄书都抄错吧?我可是拆开来看过的。
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 楼主| 发表于 2019-4-30 16:00:19 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ljlun 发表于 2019-4-30 14:45
现场好惨烈!
偶是拆开拍完照片再加水的

你不用到锤子能拆开?能做到真正无损拆开,那么你那个电池也没有什么修复价值了
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发表于 2019-4-30 16:31:35 | 显示全部楼层
主唱 发表于 2019-4-30 16:00
你不用到锤子能拆开?能做到真正无损拆开,那么你那个电池也没有什么修复价值了 ...

http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2631094
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 楼主| 发表于 2019-4-30 16:54:34 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 主唱 于 2019-4-30 17:03 编辑
ljlun 发表于 2019-4-30 16:31
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2631094


我的意思是,你能真正无损拆开,说明那个电池装较松,容易漏液。嗯,不过看你的图片,还是损了壳子敲烂了一点,说明这电池物理装配质量还是可以的,你最后没说到又加水呀
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 楼主| 发表于 2019-4-30 17:42:30 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ljlun 发表于 2019-4-30 14:45
现场好惨烈!
偶是拆开拍完照片再加水的

我既然拆了,就不打算恢复的了,因为我知道这种电池是不经拆的,如果不是为了探究结构原理,早就一锤子解决,怎么方便怎么来。
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发表于 2019-5-1 12:43:38 | 显示全部楼层
铅酸电池失效的原因一般还是内部微小断路日积月累造成的
因为正极板上面的二氧化铅,是疏松的粉末结构,靠机械压力固定在极板上面的
随着每次充电放电,不断在二氧化铅和硫酸铅之间变化,慢慢就会越来越松,越来越松
然后参与电化学反应的越来越少,电池容量也就越来越低
还有一个弱点,就是极板的极柱,这是极板最薄弱的地方,长期电化学反应,极柱也会越来越细
最后断掉,电池就彻底报废了

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发表于 2019-5-1 14:59:13 | 显示全部楼层
这种电池一般都是自己废了很多拆开基本负极板只剩渣了

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 楼主| 发表于 2019-5-1 17:55:38 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
2n3055 发表于 2019-5-1 12:43
铅酸电池失效的原因一般还是内部微小断路日积月累造成的
因为正极板上面的二氧化铅,是疏松的粉末结构,靠 ...

是的,我拆开这个有一个端子已经腐蚀断了
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发表于 2019-5-2 08:04:58 | 显示全部楼层
我这里还有一个一样的电池,电压还有1.7V 不知道还有没有修复价值了
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 楼主| 发表于 2019-5-2 17:10:51 | 显示全部楼层
曾经真的爱过 发表于 2019-5-1 14:59
这种电池一般都是自己废了很多拆开基本负极板只剩渣了

我想也是,正极板的铅只是载体,而负极板的铅是要参与反应的,应该会越来越薄。
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发表于 2019-5-3 12:35:39 | 显示全部楼层
谢谢分享。。。。反应式的氢和氧相等,那不是多出了氧气?

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 楼主| 发表于 2019-5-3 13:36:34 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 主唱 于 2019-5-4 21:05 编辑
温力口 发表于 2019-5-3 12:35
谢谢分享。。。。反应式的氢和氧相等,那不是多出了氧气?


反应式不是配平了的吗?哪里多出了氧?温总跟我一样好学
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发表于 2019-5-4 01:42:11 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
想当年自己制作极板,板删,熬铅,自己打钢印:lol:

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 楼主| 发表于 2019-5-4 07:15:31 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
拆机专家123 发表于 2019-5-4 01:42
想当年自己制作极板,板删,熬铅,自己打钢印

那时候有数码论坛了吗?上坛子了吗?应该把过程发个帖出来。
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发表于 2019-5-4 10:58:16 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
主唱 发表于 2019-5-4 07:15
那时候有数码论坛了吗?上坛子了吗?应该把过程发个帖出来。

哈哈

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 楼主| 发表于 2019-5-4 11:25:20 | 显示全部楼层

牛人啊。再加分,求发帖。如果发帖,重重有赏。:lol::lol:
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发表于 2019-5-4 11:45:44 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
主唱 发表于 2019-5-4 11:25
牛人啊。再加分,求发帖。如果发帖,重重有赏。

谢谢打赏,早改行了,发不出来喽,实在对不住楼主了,遗憾了!那个时候天天关注铅价,整天为涨跌几十元每吨操心,现在更没时间了,
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