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深入讲解一下铅酸的电池的原理和维护维修方法
铅酸蓄电池工作原理：
蓄电池放电时，正极板上的PbO2与负极板上海绵状Pb与H2SO4反应转化为PbSO4与H2O；充电时，正、负极板上的PbSO4又分别转化为PbO2与海绵状Pb。其中H+、SO42-等离子通过多孔状活性物质中的微孔进行扩散；电子通过外电路和板栅与活物质进行传导。
正负极材料
1铅锑合金
铅锑合金是制造铅蓄电池板栅及骨芯的典型材
料，自1881年Sellon发明以来，一直为蓄电池工业广泛接受。它具有如下优点。
①抗拉强度延展性，硬度及晶粒强化优于纯铅；
2 铅锦坤系列合金
Pb-Sb二元合金板栅的腐蚀、变形是现代蓄电池损坏的重要原因。在铅锦为基础的耐腐蚀合金中，较为成熟的是Pb-Sb-As三元合金该合金常用组成—为Pb+Sb(3.5%～6.0%)+As(0.1 2.15%)。铅锦神合金具有如下优点。
①使合金加速硬化。
②细化晶粒,减轻腐蚀。
③改善了Pb-Sb合金的力学性能。
砷的加入降低了合金的流动性、可铸性，使合金发脆、易裂。当Sb含量低时较明显，为了克服Pb-Sb-As合金的缺点，保持其优点，研制了 Pb-Sb-As-Sn合金和Pb-Sb-As-Cu合金。
Pb-Sb-As-Sn合金的主要组成为：Pb+Sb(3.5%~6.0%) +As(0.1%~0.15%)+Sn(0.05%~0.5%）。加锡可降低Pb-Sb合金熔融物的氧化；在熔融物表面形成SnO，的保护膜，这种膜改变了表面张
力，从而改善了Pb-Sb-As合金的流动性。
失水情况优于通常的低锑合金。这一点它接近于Pb-Ca合金，但其循环性能又优于Pb-Ca，所以也称这种合金为超钙合金。
在生产中使用铅锑镉合金或铅锑镉银合金的主
要问题是环保因素，价格偏高也是受限制的重要原因，被提出以来未获得推广。
铅钙锡铝合金
早在30年代中期就提出铅钙合金，广泛应用于备用电源的蓄电池上。这些蓄电池以浮充方式使用，不经常放电。正板栅由含0.03%~0.04%钙的合金构成，晶粒尺寸很大，要经受穿透腐蚀，但在蓄电池使用长达30年的期间内能够抗长大。负极板一般采用含0.07%~0.09%钙的合金制成。
铅钙合全与铅锑合金相比较，具有如下优点：
①电阻较小，其电阻率约为22×10的-6次方cm，接近纯铅
②析氢超电势高，用该合金组成的蓄电池，水分解电压高于铅锑合金组成的蓄电池
3 硫酸盐化及防止方法
正常的铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，充电时能较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不善，例如经常充电不足或过放电，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅。这种硫酸铅用常规方法充电很难还原，要求充电电压很高，由于充电时充电接受能力很差，大量析出气体。这种现象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化，它引起蓄电池容量下降，甚至成为蓄电池寿命终止的原因。
一般认为，这种不可逆硫酸盐化的原因，是硫酸铅的重结晶，粗大结晶形成之后溶解度减小。硫酸铅的重结晶使晶体变大，是由于多晶体系倾向于减小其表面自由能的结果。从结晶过程的规律可知，小结晶尺寸的溶解度大于大结晶的溶解度。因此，当长期存放或过放电时，大量的硫酸铅存在，再加上硫酸浓度和温度的波动，个别的硫酸铅晶体就可以依靠附近小晶体的溶解而长大。有人提出与上述完全不同的观点，认为不可逆硫酸盐化常常与电解液中存在大量表面活性物质有关，这些表面活性物质作为杂质而存在。由于吸附减小了硫酸铅的溶解度，充电时会使铅离子还原的极限电流下降。当存在表面活性表面活性物质也会吸附在正极上，但它不致于引起不可逆硫酸盐化，因为正极在充电时进行阳极氧化过程，其电势足以破坏表面活性物质，使之被氧化为水和二氧化碳。防止负极不可逆硫酸盐化最简单的方法是，及时充电和不要过放电。蓄电池一旦发生了不可逆硫盐化，如能及时处理尚能挽救。
一般的处理方法是：将电解液的浓度调低（或用水代替）正常充电电流小一半或更低的电流进行充电，放电，再充电……如此反复数次，达到应有后，重新调整电解液浓度及液面高度。若认为吸附是造成不可逆硫酸盐化的原因，可以用高电流密度充电（达100 mA/cm²）。在这样电流密度下，负极可以达到很负的电势值，这时零电荷点，使φ-φ(0)<0，表面活性物质会发生脱附，特别是对阴离子!表面活性物质，这种有害的表面活性物质脱附后，就可以使充电顺利进行。目前国内几乎没有人使用这种方法处理不可逆硫酸盐化，引出于以下考虑：高电流密度下极化和欧姆压降这部分能量转化为热，使蓄电池内部温度升高，又有大量的气体析出，尤其是正极大量析出气体冲刷作用易使活性物质脱落。以往及现在流行的所谓活化液、强化液的效果并不像介绍的那样好用。添加稀硫酸后电池内部硫酸浓度过高会引起内部吸管活性物质脱落，加重网状板栅骨架的腐蚀导致不能充放电！
蓄电池容量
进行容量检查放电，若不在25℃时，可按下列
公式换算：
C25℃=Ct
1+0.006(t-25)
（本公式仅限于温度在 15℃~ 40℃范围使用)
上式中 C25℃：换算成25℃时的容量(Ah)
Ct：放电时电池表面平均温度 t℃时测得的容量
(Ah)
T：放电时电池表面平均温度(℃)
0.006：温度换算系数
蓄电池容量以环境温度25℃为标准，温度每下降1℃，则电池容量约下降1%，在使用中应考虑温度的影响因素，同时尽量避免在-10℃以下的环境下使用。电池的容量通常可以用c数X3来计算公里数，例如60V20AH容量的铅酸电池20*3等于60公里。
温度的影响
蓄电池寿命随温度升高而延长。在10℃~35℃间，每升高1℃，大约增加5个~6个充放电循环；在35℃~45℃之间，每升高1℃可延长寿命25个循环以上；高于50℃则因负极硫化容量损失而限制寿命。表3—24给出温度对SLI蓄电池寿命的影响，其循环制度为：用20A放电1h5A充电5h。正常酸的密度为1.28kg/L，空载电压为13.2V。高寒地区为1.32kg/L，空载电压在13.4V另外长寿型电池的酸密度在1.24kg/L，空载电压为12.9V。放电能力越强，寿命(循环次数）越短。
12伏铅酸电池分为6个单元格，每个单元格充满电电压为2.45V以下，浮充电压2.3V，放电终止电压为1.75V，60V20A铅酸蓄电池为例，刚充满电电压为14.4V，2小时以上后电压回落到13.2V，放电终止电压为10.5V，放点后静置2小时后电压回升至11.1V以上，新电池的内阻一般在8~10mΩ，使用后的电池，一年内保持在初始数值的1.5倍，两年保持在15－20mΩ以内，三年电瓶正常使用不大于45~50mΩ可继续使用，一般超过50mΩ就不能再使用，这种内阻变大就会发热，容易引起鼓包以及损坏。
损害电池最大原因就是长时间过度充电和深度放电，放电时铅板上活性物质体积则膨胀，破坏原有占空结构，因此，放电深度越深，其循环寿命越短，过充电时有大量气体析出，这时正极活性物质要遭受气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱落；此外，正极板栅合金也遭受严重的
阳极氧化而腐蚀，所以电池过充电时也会大大缩短使用寿命，充电时正极二氧化铅电势升高速度大于氧，负极铅电势会降低，氢电势会增加，末期氧气会与负极铅反应重新变成水，被氧气的氢会重新还原，此时电能转化为热能，温度升高，若末期不恒压充电氢电势高于铅反应速度，析氢反应发生，电池会失水，后期会严重鼓包，所以使用充电器充电的电流不得超过0.25c电的电流不能大于2c，放电时硫酸减少水增多，充电时硫酸浓度会逐渐升高。
通过对铅酸电池以2C电流放电的时间分段测量其时间内的电压做线性曲线图，可以得出电压在13.2伏到12伏之间动力保持，当电压从掉到12V以下时，电压下降的速度明显增加，电动车上的电量满电显示为5格时，并不是按照20% 40% 60% 80% 100%的电量显示的，根据电池电压做线性的变量分析的显示结果，这也就是说什么电量表显示的第一格最耐用，越到后面越掉电快的原因，电动车在初速启动和频繁加速，减速掉电量也会增加，最经济的时速应为25~30km/h，当电动车在此范围的速度内行驶时要比高速行驶时里程会增加。
至于为什么铅酸电池的负极板总是比正极板多一片（9片）
即「负极]||「正极]|[负极]|[正极][负极]结构。
这是因为相同量的Pb0。和PbS0，的体积不一样，充放电时电极体积会发生变化。
正极板在放电完成后，活性物质体积会变成原来的1.9倍，同时Pb0。又硬又脆。因此正极板两边都要有负极板，避免只有一侧反应令正极板膨胀不均而翘曲，让正极板上的Pb0。崩碎掉落，导致电池容量降低和寿命减短（虽然看起来负极板上的铅变成硫酸铅后体积膨胀会大(2.7倍)，但实际上负极板上的铅是海绵状、毛茸茸的，中间孔隙很多，实际密度并不高；加上铅金属的弹性和延展性很好，可以发生形变而不会崩碎脱落。因此负极板可以放在外侧且影响不大。
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雷达卡
发表于 2026-1-21 17:46:01
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