蓄电池反应原理分析与研究

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摘 要：本文着重从蓄电池的原理、类型及性能，蓄电池电解液、蓄电池容量等几个方面介绍了铅酸蓄电池的性能及安装工艺，并对25℃放电容量计算公式提出了质疑。

关键词：铅酸蓄电池；电解液；容量

1 蓄电池的原理、类型及性能

可以再充电并反复使用的电池，称为蓄电池或二次电池。它的工作原理和原电池一样，但这种电池的电极反应有很好的可逆性，放电时消耗的活性物质在充电时得以恢复。蓄电池放电是化学能转变为电能的过程，而充电则相反，是电能转变为化学能的过程。因此它是化学能―电能相互转换的一种储能装置。蓄电池分为碱性蓄电池和铅酸蓄电池两大类。本文重点介绍铅酸蓄电池。

2 铅酸蓄电池的电解液

酸性蓄电池中所使用的电解液是由硫酸制成的。硫酸的吸水能力很强，氧化性能非常剧烈，不论衣服或铜锌等金属和它接触，都会被腐蚀。因此，在操作是，必须注意勿使硫酸泼出，尤其不可使它接触皮肤或溅入眼中。蓄电池中所使用的电解液为稀硫酸，即水和纯硫酸按一定的比例所制成的溶液。当纯硫酸和水接触时，水就立刻被纯硫酸所吸引而产生大量的热，如果将较多的水倒入硫酸中，可能使容器爆炸，产生的后果更为严重。因此在将硫酸倒入水中时，必须缓慢的分成几次倒入。以免过快的产生太多的热量。

蓄电池所使用的硫酸必须很纯，国家规范定，蓄电池应采用符合化工部部标《HGB1008―59》的蓄电池专用硫酸，并且有制造厂的合格证件。当采用其他品级硫酸时，其物理及化学性能应符合规范的规定。其他品级的硫酸按其纯度可分为工业用和化学用两种，因此调制电解液用其他品级的硫酸应有出厂证明，并经化验合格后方可使用。一般采用化学用硫酸，但工业用硫酸杂质如在规定标准以下亦可使用，因工业硫酸价格低廉。蓄电池所用的水必须是蒸馏水，蒸馏水的水质也应符合规范的规定。硫酸和蒸馏水的纯度极为重要，因此它可以直接影响蓄电池的寿命，所以必须经过化验后方可使用。

新配制的电解液（稀酸）一般不做化验，仅在怀疑时，才进行化验，并应符合规范要求。配制电解液时，应测量其比重。常采用比重法来测定。并符合产品的技术规定，各类型的铅电池对电解液的比重要求不同。工程上所用的蓄电池在25℃时，一般为1.215±0.005。液体的比重是液体的重量和相同容积水的重量比值，它和温度有密切的关系，当温度升高时，硫酸溶液应受热而膨胀，比重降低。在测量蓄电池中硫酸溶液的比重时，以25℃为标准，当温度不是25℃时，应按下列换算：

纯硫酸的比重约为1.830。蓄电池所用的电解液时比重为1.20～1.29的稀硫酸，故需将浓硫酸和蒸馏水混合成适当比重的稀硫酸。

3 蓄电池的容量

容量是蓄电池特性的重要标志，有两种表示方法，安培小时容量和瓦特小时容量。目前一般习惯由安培小时来表示。所谓安培小时，就是指该蓄电池（安培数）和放电至一定终止电压失所需时间（小时数）的乘积叫做蓄电池的容量，单位为安培-小时，简称安-时。所以安培小时容量与蓄电池的电压无关。例如由于蓄电池的串联或并联，其所得的电压不同，而其安培小时容量是固定的。而瓦特小时容量是电压，放电电流和时间的乘积，代表全部电能量。

瓦特小时容量=典雅（伏特）×放电电流（安培）×时间（小时）。

蓄电池的容量在不同情况下，可能有不同的数值，它决定于放电电流的数值，电解液的比重和温度，蓄电池的容量和温度有关，温度高则容量大，一般所说的额定容量是指在一定温度下的容量。此容量每个制造厂规定值不同，一般采取温度为25℃，充电电解液比重为1.215±0.005时的数值（亦有以30℃为标准的），所以应将放电时实测的容量换算到规定温度25℃的容量。换算公式如下：

蓄电池以一定的放电电流放电，至放电终止所维持的时间称为放电率，铅酸蓄电池放电率以1、3、10小时三种来表示，而标定其额定容量时均以10小时的放电率为标准。各类蓄电池的放电率制造厂均有规定。

例如有一个150Ah的蓄电池，当以电流为150/10=15A放电时，必须能继续10小时，如果以大于15A的电流放电时，容量将不足150A・h。而以小于15A的电流放电时，容量可以稍大。这是因为当蓄电池大于1/10的容量的电流放电时，化学变化进行很快，产生的硫酸铅也很多。这些硫酸铅会塞住活性物质的一部分毛细孔，因而使电解液不能进入孔内和活性物质相接触，而降低了蓄电池的容量。当蓄电池以小于1/10容量的电流放电时，化学变化进行较慢，硫酸铅的形成也较慢。

小结：蓄电池提供直流电源，是保证设备运行的重要设备，在电厂运行中，可以通过上述原理，选择合适规格的蓄电池，可以更好的保证电厂的运行安全。

[参考文献]

[1]朱松然.蓄电池手册.天津大学出版社，1998.

[2]秦鸣峰.蓄电池的使用与维护.化学工业出版社，2009.

作者简介：刘舵（1985.6-），男，河北石家庄人，助理工程师，现任职于河北省电力建设第一工程公司，主要从事发电厂电气设备的安装与调试。