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易事特铅酸蓄电池原理与构造
发布日期:[2018-04-03 13:09:53]

  易事特蓄电池原理与构造 所谓易事特蓄电池等于贮存化学能量,于必要时放出电能的一种电气化学设备。 构成铅易事特蓄电池之主要成份如下:  阳极板(过氧化铅.PbO2)---> 活性物质 阴极板(海绵状铅.Pb) ---> 活性物质 电解液(稀硫酸) ---> 硫酸(H2SO4) + 水(H2O) 电池外壳 隔离板 其它(液口栓.盖子等) 一、铅易事特蓄电池之原理与动作 铅易事特蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅易事特蓄电池原理,经过充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化: (阳极) (电解液)(阴极) PbO2+2H2SO4+Pb--->PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应) (过氧化铅) (硫酸)(海绵状铅) (阳极) (电解液) (阴极) PbSO4+2H2O +PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb(充电反应) (硫酸铅) (水) (硫酸铅) 1. 放电中的化学变化 易事特蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,天生新化合物『硫酸铅』。经过放电硫酸成分从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈淡薄。所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。 2. 充电中的化学变化 因为放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出易事特蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即即是充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水增补之。 二、电动车用易事特蓄电池的构造 电动车用易事特蓄电池,必需具备以下前提: ◎ 高机能 ◎ 耐震.耐冲击 ◎ 寿命长 ◎ 保养轻易 因为玻璃纤维管式铅易事特蓄电池是累积多次实验结果而制成,故具有多项长处。 1.极板 根据易事特蓄电池容量选择适当规格极板及数目组合而成。于充放电时,两极活性物质跟着体积的变化而反复膨胀与收缩。两极活性物质中,阴极板之海绵状铅的结协力较强,而阳极板之过氧化铅的结协力弱,因而在充放电之际,会垂垂脱落,此即为铅易事特蓄电池寿命受到限制的原因。期使易事特蓄电池使用期限延长,能耐震并耐冲击,则阳极板的改良即成当急要务。 玻璃纤维管式的阳极板: 此乃以玻璃纤维制的软管接在铅合金制的栉状格子(蕊金)上,在软管和蕊金间充填铅粉之后,将软管密封,使其发生变化,产糊口性化物质,因为活性化物质不会脱落,与电解液接触亦良好,是一种非常好的极板材料。使器具有这种极板的易事特蓄电池是电动车独一的选择。编织式软管乃以9microm(μ)的玻璃纤维编成管袋状,弹性好,可耐膨胀或收缩,而且对电解液的渗透渗出度也非常良好,此软管乃是最佳产品,长久以来,实用绩效良好. 糊状式极板: 就是将稀硫酸炼制之糊状铅粉涂覆在铅合金制的格子上,俟其 干燥后所形成之活性物质。这种方式一直被采用在铅易事特蓄电池的阴极板上,同时亦使用在汽车,小货车的易事特蓄电池阳极板上。 2.隔离板 能防止阴、阳极板间产生短路,但不会妨碍两极间离子的畅通流畅。而且经长时间使用,也不会劣化,或开释杂质。铅易事特蓄电池一般都使用胶质隔离板。 3.电池外壳 耐酸性强,兼具机械性强度。电动车用的易事特蓄电池外壳乃使用材质强韧之合成树脂经特殊处理制成,其机械性强度特别强,上盖亦使用相同材质,以热熔接着。 4.电解液 电解液比重以20℃的值为尺度,电动车用的易事特蓄电池完全充电时之电解液尺度比重为1.280。 5.液口栓 液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及增补纯水,测定比重。 三、易事特蓄电池的容量 电动车用易事特蓄电池的容量以下列前提表示之: ◎ 电解液比值      1.280/20℃ ◎ 放电电流       5小时的电流 ◎ 放电终止电压     1.70V/Cell ◎ 放电中的电解液温度  30±2℃ 1.放电中电压下降 放电中端子电压比放电前之无负载电压(开路电压)低,理由如下: (1)V=E-I.R V:端子电压(V)  I:放电电流(A) E:开路电压(V)   R:内部阻抗(Ω) (2)放电时,电解液比重下降,电压也降低。 (3)放电时,电池内部阻抗即随之增强,完全充电时若为1倍,则当完全放电时,即会增强2~3倍。 用于起重时之电瓶电压之所以比用于行走时的电压低,乃是因为起重用之油压马达比行走用之驱动马达功率大,因此放电流大,则上式的I.R亦变大。 2.易事特蓄电池之容量表示 在容量试验中,放电率与容量的关系如下: 5HR....1.7V/cell 3HR....1.65V/cell 1HR....1.55V/cell 严禁到达上述电压时还继承放电,放电愈深,电瓶内温会升高,则活性物质劣化愈严峻,进而缩短易事特蓄电池寿命。 因此,堆高机无负重扬升时的电池电压若已达1.75v/cell(24cell的42v,12cell的21v),则应休止使用,马上充电。 3.易事特蓄电池温度与容量 当易事特蓄电池温度降低,则其容量亦会因以下理由而明显减少。 (A)电解液不易扩散,两极活性物质的化学反应速率变慢。 (B)电解液之阻抗增加,电瓶电压下降,易事特蓄电池的5HR容量会随易事特蓄电池温度下降而减少。 因此: (1)冬季比夏季的使用时间短。 (2)特别是使用于冷冻库的易事特蓄电池因为放电量大,而使一天的实际使用时间明显减短。 若欲延长使用时间,则在冬季或是进入冷冻库前,应先进步其温度。 4.放电量与寿命 逐日反复充放电以供使用时,则电池寿命将会因放电量的深浅,而受到影响。 5.放电量与比重 易事特蓄电池之电解液比重几乎与放电量成比例。因此,根据易事特蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重,即可推算出易事特蓄电池的放电量。 测定铅易事特蓄电池之电解液比重为得知放电量的最佳方式。因此,按期性的测定使用后的比重,以避免过度放电,测比重的同时,亦侧电解液的温度,以20度C所换算出的比重,切勿使其降到80%放电量的数值以下。 6.放电状态与内部阻抗 内部阻抗会因放电量增加而加大,尤其放电终点时,阻抗最大,主由于放电的进行使得极板内产生电流的不良导体─硫酸铅及电解液比重的下降,都导致内部阻抗增强,故放电后,务必马上充电,若任其持续放电状态,则硫酸铅形成安定的白色结晶后(此即文献上所说的硫化现象),即使充电,极板的活性物资亦无法恢复原状,而将缩短电瓶的使用年限。 ★白色硫酸铅化 易事特蓄电池放电,则阴、阳极板同时产生硫酸铅(PbS04),若任其持续放电,不予充电,则最后会形成安定的白色硫酸铅结晶(即使再充电,亦难再恢复原来的活性物质)此状态称为白色硫化现象。 7.放电中的温度 当电池过度放电,内部阻抗即明显增加,因此易事特蓄电池温度也会上升。放电时的温度高,会进步充电完成时温度,因此,将放电终了时的温度控制在40℃以下为最理想。 四、充电的治理 1.易事特蓄电池的充电特性 易事特蓄电池充电的端子电压如下式表示 V= E+I.R,在此 E=电瓶电压(V) I=充电电流(A) R=内部阻抗(Ω) 2.易事特蓄电池温度与寿命 易事特蓄电池温度(电解液温度)升高,则阴阳极板上的活性物质即会劣化,并侵蚀阳极格子,而缩短电池寿命,相对的,电池温度太低时,会使电池蓄电容量减少,轻易过度放电,进而使电池寿命缩短。此种关系也会因电池型式,极板材质而有变化。故应遵守下列之使用前提: 通常易事特蓄电池之电解液温度应维持在15~55℃为理想使用状态,不得已的情况下,也不可超过放电时-15~55℃,充电时0~60℃的范围。实际使用时,因为充电时温度会上升,因此,放电终了时之电解液温度以维持在40℃以下为最理想。 3.充电量与寿命 易事特蓄电池所须之充电量为放电量的110~120%.放电量与易事特蓄电池寿命具紧密亲密关系,假设充电量为放电量120%时的电池,使用寿命为1200回(4年),则当电池的充电量达放电量之150%时,则可推算该电池的寿命为: 1200回×120/150=960回(3·2年) 又,此150%的充电,迫使水被分解产气愤体,电解液遽减,将使充电终点的温度上升,结果温度上升造成耐用年限缩短。此外,充电不足即又重复放电使用,则会严峻影响电池寿命。 ◎ 堆高机举重时,若电池温度保持在10~40℃之间,其充电量亦维持在110~120%者,最能延长电池寿命,此时充电完成之比重,其20℃换算值约为1·28。 4.气体的产生与透风换气 充电中产生的气体为氧与氢的混合气,氢气具爆炸性,若空气中氢气达3.8%以上,且又近火源,则会发生爆炸。充电场所必需透风良好,留意阔别火源,避免触电。 五、电解液之治理 1.比重测定 丈量比重时,须使用吸取式比重计将电解液缓缓吸入外筒,从浮标之刻度即可测知比重。 铅易事特蓄电池之电解液比重会随温度改变而变化,电解液比重乃以摄氏20度时的比重为尺度,因此比重计上的读数,必需换算为摄氏20度时之尺度比重。当温度变化摄氏一度时,则比重即变化0.0007,因此,在丈量比重的同时,必需丈量温度,测温时,请使用棒状酒精温度计。 该温度t℃时所测之比重为St,则以下式换算尺度温度20℃时之比重S20 S20=St+0.0007(t-20) S20...为换算成20℃时的比重 St....为t℃时所测之比重 t.....为测得电解液之实际摄氏温度 例如:20℃时比重为1.280者,在10℃时变成1.287;30℃时,变成1.273 2.纯水之增补 重复放电时,电解液面会缓缓下降,因此按期检视电解液液位,随时增补纯水,以维持适当之液位,若因忽略补水,而露出极板,则会伤害极板。易事特蓄电池用纯水的尺度按日本易事特蓄电池产业会SBA4001的划定如下: 项目 单位 规格 浊度 - 无色透明 液性 - 中性 导电度μ υ/cm 10以下 氯 % 0.0001以下 铁(Fe) % 0.0001以下 硫酸根(SO4) % 0.0001以下 强热残分 % 0.001以下 其它 % 0.005以下 3.电解液中的不纯物与电池寿命 电解液中若含有硝酸、盐酸、亚硫酸、盐素、有机物等,则会侵蚀极板,加速缩短电池寿命,同时也会加速自我放电,此外,铜、镍、铁、锰亦会伤害电池导致自我放电量增加。 易事特蓄电池增补液位时,一定要使用纯水,用水冲刷电瓶时,一定要将电池帽盖紧以避免冲刷用水流入电瓶内。 4.补水过多所造成的弊端 补水时若超过最高液面(参照第4-1)则充电时就会发生满溢,而使稀硫酸成份流失,侵蚀电瓶箱,电解液比重偏低造成蓄电容量不足等。 六、其它 1.自我放电 易事特蓄电池当其内部发生纯化学反应,或因不纯物污染造成电化学反应,或长久不用皆会耗电,此即称为自我放电。自我放电之耗电程度乃视易事特蓄电池构造温度、比重、不纯物,使用过等而有所不同,一般在一天内会放掉0.5~1%,易事特蓄电池在使用前的保留期间就会自我放电,消耗蓄电量。 当易事特蓄电池处于长期持续放电状态时,则一旦形成白色硫酸铅化,则即使再充电,也无法恢复其容量。库存期间务必每1个月就充电一次。 2.电瓶寿命终期的判断 易事特蓄电池到寿命终期,其容量就会减少,至于其容量在数字上退减的程度为何﹖则可依容量试验测定之。 放电前必需确定电池的比重与电压已达最高值,然后再持续充电1小时,才能完全充电。 充电终期是将比重调整到1.28±0.01(20℃)液面亦维持在划定液面的尺度。 放电开始时期:充电完全放置1小时后。 放电电流:5HR规格容量的1/5(5HR400AH时固定电流为80A) 放电终止电压:均匀1.7V/cell (24cell为40.8V,12cell 20.4V) 容量:放电电流×到达终止电压之前的放电时间  


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