要做好充電管理,請首先理解鉛酸電池的充電特性

2019-12-05 12:57 | 達峰網

理解鉛酸電池的充電特性

鉛酸電池(VRLA),是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;充電狀態下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V;在應用中,經常用6個單格鉛酸電池串聯起來組成標稱是12V的鉛酸電池,還有24V、36V、48V等。

鉛酸電池的充電原理

鉛蓄電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會產生2V的電力,這是根據鉛蓄電池原理,經由充放電,則陰陽極及電解液即會發生如下的變化:

(陽極) (電解液) (陰極)

PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---》 PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應)

(過氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛)

PbO2 中Pb的化合價降低,被還原,負電荷流動;海綿狀鉛中Pb的化合價升高,正電荷流動。

(陽極) (電解液) (陰極)

PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---》 PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應) (必須在通電條件下)

(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)

第一個硫酸鉛中鉛的化合價升高,被氧化,正電荷流入正極;第二個硫酸鉛中鉛的化合價降低,被還原,負電荷流入負極。

1. 放電中的化學變化

蓄電池連接外部電路放電時,稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應,生成新化合物『硫酸鉛』。經由放電硫酸成分從電解液中釋出,放電愈久,硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例,只要測得電解液中的硫酸濃度,亦即測其比重,即可得知放電量或殘余電量。

2. 充電中的化學變化

由于充電時在陽極板,陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸,鉛及過氧化鉛,因此電池內電解液的濃度逐漸增加, 亦即電解液之比重上升,并逐漸回復到放電前的濃度,這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已還原到可以再度供電的狀態,當兩極的硫酸鉛被還原成原來的活性物質時,即等于充電結束,而陰極板就產生氫,陽極板則產生氧,充電到最后階段時,電流幾乎都用在水的電解,因而電解液會減少,此時應以純水補充之。

 
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