鉛酸蓄電池的構(gòu)造包含6個(gè)方面:1、極板;2、隔板;3、電解液;4、外殼;5.、鉛連接條;6、極柱。
1.極板:極板是蓄電池的核心部分,蓄電池充、放電的化學(xué)反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進(jìn)行的。極板分正極板和負(fù)極板,由柵架和活性物質(zhì)組成。柵架的作用固結(jié)活性物質(zhì)。柵架一般由鉛銻合金鑄成,具有良好導(dǎo)電性、耐蝕性和一定機(jī)械強(qiáng)度。鉛占94%,銻占6%。加入銻是為了改善力學(xué)強(qiáng)度和澆鑄性能。為了增加耐腐蝕性,加入0.1%~0.2%的砷,提高硬度與機(jī)械強(qiáng)度,增強(qiáng)抗變形能力,延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。正極板上活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2),呈棕紅色;負(fù)極板上活性物質(zhì)海綿狀純鉛(Pb),呈青灰色。將正、負(fù)極板各一片浸入電解液中,可獲得2V左右的電動(dòng)勢(shì)。為了增大蓄電池的容量,常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián),組成正、負(fù)極板組,在每個(gè)單格電池中,正極板的片數(shù)要比負(fù)極板少一片,每片正極板都處于兩片負(fù)極板之間,可以使正極板兩側(cè)放電均勻,避免因放電不均勻造成極板拱曲。國(guó)產(chǎn)蓄電池正極板2.2mm,負(fù)極板1.8mm,國(guó)外大多采用薄型極板。
2.隔板:隔板插放在正、負(fù)極板之間,防止正、負(fù)極板互相接觸造成短路。隔板耐酸、具有多孔性,以利于電解液的滲透。常用的隔板材料有木質(zhì)、微孔橡膠和微孔塑料等。微孔塑料隔板孔徑小、孔率高、成本低,因此被廣泛采用。
3.電解液:蓄電池的化學(xué)反應(yīng)中,起到離子間導(dǎo)電的作用,并參與蓄電池的化學(xué)反應(yīng)。電解液由純硫酸(H2SO4)與蒸餾水按一定比例配制而成,其密度一般為1.24~1.31g/cm3。 電解液的純度對(duì)蓄電池的電氣性能和使用壽命有重要影響,一般工業(yè)用硫酸和普通水中,含有鐵、銅等有害雜質(zhì),絕對(duì)不能加入到蓄電池中,否則自行放電,損壞極板。
4.殼體:于盛放電解液和極板組,應(yīng)該耐酸、耐熱、耐震。殼體多采用硬橡膠或聚丙烯塑料制成,為整體式結(jié)構(gòu),底部有凸起的肋條以擱置極板組。殼內(nèi)由間壁分成3個(gè)或6個(gè)互不相通的單格,各單格之間用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)起來(lái)。
二、鉛酸蓄電池的工作原理
蓄電池是通過(guò)充電將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來(lái),使用時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能釋放出來(lái)的化學(xué)電源裝置。它是用兩個(gè)分離的電極浸在電解質(zhì)中而成。由還原物質(zhì)構(gòu)成的電極為負(fù)極。由氧化態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的電極為正極。當(dāng)外電路接近兩極時(shí),氧化還原反應(yīng)就在電極上進(jìn)行,電極上的活性物質(zhì)就分別被氧化還原了,從而釋放出電能,這一過(guò)程稱為放電過(guò)程。放電之后,若有反方向電流流入電池時(shí),就可以使兩極活性物質(zhì)回復(fù)到原來(lái)的化學(xué)狀態(tài)。這種可重復(fù)使用的電池,稱為二次電池或蓄電池。如果電池反應(yīng)的可逆變性差,那么放電之后就不能再用充電方法使其恢復(fù)初始狀態(tài),這種電池稱為原電池。
池中的電解質(zhì),通常是電離度大的物質(zhì),一般是酸和堿的水溶液,但也有用氨鹽、熔融鹽或離子導(dǎo)電性好的固體物質(zhì)作為有效的電池電解液的。以酸性溶液(常用硫酸溶液)作為電解質(zhì)的蓄電池,稱為酸性蓄電池。鉛酸蓄電池視使用場(chǎng)地,又可分為固定式和移動(dòng)式兩大類。鉛酸蓄電池單體的標(biāo)稱電壓為2V。實(shí)際上,電池的端電壓隨充電和放電的過(guò)程而變化。
蓄電池在充電終止后,端電壓很快下降至2.3伏左右。放電終止電壓為1.7-1.8伏。若再繼續(xù)放電,電壓急劇下降,將影響電池的壽命。鉛酸蓄電池的使用溫度范圍為+40℃―-40℃。鉛酸蓄電池的安時(shí)效率為85%-90%,瓦時(shí)效率為70%,它們隨放電率和溫度而改變。 凡需要較大功率并有充電設(shè)備可以使電池長(zhǎng)期循環(huán)使用的地方,均可采用蓄電池。鉛酸蓄電池價(jià)格較廉,原材料易得,但維護(hù)手續(xù)多,而且能量低。堿性蓄電池,維護(hù)容易,壽命較長(zhǎng),結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,不易損壞,但價(jià)格昂貴,制造工藝復(fù)雜。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合考慮,目前光伏電站應(yīng)以主要采用鉛酸蓄電池作為貯能裝置為宜。