奥特多铅酸蓄电池原理结构与基本概念

奥特多蓄电池是直流屏中的一个重要组成部分，它的优劣直接关系到整个直流屏的可靠程度。不管直流屏设计得多么先进，功能多么齐备，一旦蓄电池失效，再好的直流屏也无法提供不间断供电。千万不要因贪图便宜而选用劣质铅酸蓄电池，这样会影响整个直流系统的可靠性，并将因此造成更大的损失。

产品概述

奥特多铅酸蓄电池（VRLA）是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V；在应用中，经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池，还有24V、36V、48V等。

　　VRLA电池是这样设计的：在电池中，一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。

铅酸蓄电池结构

Part组件 材料 作用

正极 正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电

负极 负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电隔板先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极与负极短路防止正负极短路 保持电解液 防止活性物质从电极表面脱落

电解液 在电池的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子 使电子能在电池正负极活性物质间转移

外壳和盖子 在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂 提供电池正负极组合栏板放置的空间

安全阀 材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。 电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常 阻止氧气进入

端子 根据电池的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。 密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命

电极中的电化学反应

阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部电源连在奥特多蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。

　　当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。

　另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，抑制负极氢气的产生。

正极2PbO2+2H2SO4 →2PbSO4+O2↑+2H2O

负极Pb+H2SO4 →PbSO4+H2↑

奥特多铅酸蓄电池的基本概念

1充电

充电是外电路给蓄电池供电,使电池内发生化学反应,从而把电能转化为化学能储存起来的操作｡充电时,蓄电池的正､负极分别与直流电源的正､负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入､负极流出,这一过程称为充电｡蓄电池充电过程是将电能转换为化学能的过程｡充电时,正､负极板上的PbSO4还原为PbO2和Pb,电解液中的H2SO4不断增多,电解液密度不断上升｡当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成 Pb｡过剩的充电电流将电解水,使正极板附近产生O2从电解液中逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低｡

2放电

放电是在规定的条件下,电池向外电路输出电能的过程｡当铅酸蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路的用电设备流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程｡放电时,正极板上的 PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的 H2SO4反应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正､负极板上｡在这个过程中,电解液中的H2SO4不断减少,电解液密度不断下降｡理论上,放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止,但由于生成的 PbSO4沉附于极板表面,阻碍电解液向活性物质内层渗透,使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应,因此在使用中放完电时蓄电池活性物质的利用率也只有20% ～30%｡因此,采用薄型极板,增加极板的多孔性,可以提高活性物质的利用率,增大蓄电池的容量｡

蓄电池放电终了的特征是:

(1)单格电池电压降到放电终止电压;

(2)电解液相对密度降到最小许可值｡

放电终止电压与放电电流的大小有关,放电电流越大,允许的放电时间就越短,放电终止电压也越低｡

3过充电过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电

4自放电

自放电是电池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失｡

5活性物质

在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质,或者说是正极和负极储存电能的物质的统称｡

6放电深度

放电深度是指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电｡

7极板硫化在使用铅酸蓄电池时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都会形成 PbSO4晶体｡这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难｡

8容量

容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表示｡

9相对密度相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度｡相对密度与温度变化有关｡25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265｡密封式电池,相对密度值无法测量｡纯酸溶液的密度为1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3｡电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或者数天,但是可以通过充电来缩短时间｡每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密度也会不一样｡大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1～1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23～1.3g/cm3｡

10运行温度

电池在使用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性｡当运行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿命就减少50%,所以电池的最高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下最好｡