影响铅酸蓄电池容量因素.docx

文档来源为 : 文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 影响铅酸蓄电池容量的因素 黄 亮 电池容量等于放电电流与放电时间的乘积，一般用安时（ Ah） 表示，影响容量的因素，大致可分为两类： 一、 设计生产工艺上的因素 1、 活性物质的量 2、 极板厚度 3、 活性物质孔率 4、 活性物质真实表面积 5、 极板中心距 6、 活性物质组成 二、 使用时的因素――放电条件的因素 1、 放电电流密度――即放电速度 2、 放电终止电压 3、 电解液温度 4、 电解液浓度 影响容量首先是放电的问题，充电的影响是间接的。首先我们看看放电： 放电时， 电池端电压 E 要下降， 当端电压下降到终止电压时， 放电就终止了（图一），电池的容量与端电压 e 降低的快慢有密切关系。放电时，正电流从电池正端流经负载，到电池负端，再经电解液从负 极回到正极，因之，负极点电位比正极点电位高即高出 IR。 E+E-+IR=E +或 E=E+－ E-－ IR 端电压 E＝（ E+－E－）－ IR （1） 其中： E+为正极电位、 E－为负极电位、 I 为电流、 R 为内阻 放电过程中 E+变负（即减少），E－ 变正（即增加），内阻 R 增大，所以端电压 E 下降。 放电时： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H 2O 从这个反应式可知， 放电时生成了不导电的 PbSO4，它覆盖住活性物质的部分表面，使导电截面积减少，因而内阻 R 增大。 正极电位 E+与负极电位 E－ 之所以变化，是由于浓度极化 ?C 及电化学极化 ?e,即： E+=E+平＋（ ?＋C＋?+e） E+平为正极平衡电极电位 （ 2） E-=E-平＋（ ?-C＋?-e） E－平为正极平衡电极电位 （ 3） 放电时， ?＋C 及 ?+e 都是负值，所以正极电位 E+变负（即减少）， ?-C＋ ?-e 都是正值所以负极变正（即增加） 。 从上面反应式可看出消耗 H2SO4，因而电极表面附近浓度降低， 这个浓度降低愈利害，浓度极化越大， H2SO4 从电解液扩散进来补充的快， 可以延缓电极附近 H2SO4 浓度的降低， 因而减少浓度极化， 扩散截面积 A 愈大，扩散距离 I 愈短，电解液浓度愈大，扩散系数 D 愈大，扩散补充的速度就愈大。 反应面积 S 愈大，真实电流密度愈小， 电化学极化就愈小。 浓度极化小、扩散速度大、电化学极化小，从（ 1）、（2）、（3） 式，短电压 E 的降低慢， 电池容量会相应增加， 下面将从这些观点来 剖析各个因素的影响。 1、活性物质量的影响 一个电池的活性物质量确定了， 它理论上提供多少安时的电量就确定了，涂板时，每个电极片有多少活性物质就确定了。组装时，每个电池单格装多少片正板，多少片负板，因而有多少活性物质，也就确定了。 电化学中提到，一个克当量的活性物质，理论上能提供 26.8Ah 的容量，一个电化当量的活性物质，理论上能提供 1Ah 的容量，根据放电反应式： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H 2O 1 克当量 119.6g 103.6g 98.1g 能提供 26.8Ah 1 电化当量 4.463g 3.866g 3.657g 能提供 1Ah 因之，将正极活性物质量除以 4.463，即得正极理论容量，将负极活性物质量除以 3.866，即得负极理论容量。 例如：正极板含 109g 活性物质，负极板含 100g 活性物质，求 a、 每片正极板的理论容量是多少？ b、 每片负极板的理论容量是多少？ c、 以 6 片正板与 7 片负板组装一个单体电池，电池的理论容量是多少？ 解： a、每片正极板的理论容量＝ 109/4.46=24.4Ah b、每片负极板的理论容量＝ 100/3.87＝ 25.9Ah c、6 片正板共有 6×24.4＝146.4Ah 的理论容量 7 片负板共有 7×25.9＝181.3Ah 的理论容量 因此， 产生一个问题，通常正极的理论容量与负极的不一样， 电池的理论容量以那一个电极为标准呢？这还要看利用率， 因为活性物质不可能全部反应，反应部分的百分数就是利用率，因此， 实际放出的容量＝理论容量×利用率 下面将要提到， 常温及放电率不太大的情况下， 负极的利用率比在相同条件下的正极利用率高。 这样一般情况下负极理论容量及利用率比正极的高。 所以电池容量受正极的控制， 即电池的容量以正极为准，例如上例的电池以 6.54A 放电（相当于 10 小时放电率）的实际容量为 79Ah，正极的利用率是 79/146.4=53.9%，放电终止时，正极余下相当于 67.4Ah 的活性物质未反应，而负极还有 102.3Ah 的理论容量，即还有相当潜力。因此电池的容