卷绕式铅酸电池内压的研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）卷绕式铅酸电池内压的研究高军史鹏飞贾德利王宇轩众所周知，阀控式密封铅酸蓄电池的析气量是衡量电池性能好坏的一个重要指标。析气量的大小直接影响着电池的工作容量、板栅的腐蚀速度、电池的气胀及“爬酸”的严重程度等一系列重要的电池性能。因此，对电池的寿命有显著影响。随着各种现代用电器具的发展，要求铅酸蓄电池少维护或免维护。实现这一目标的关键是设法消除充电后期电池内产生的气体。因为气体的逸出带走了酸，消耗了水。另一方面，氢气和氧气的不平衡析出，会导致密封铅酸电池正负极容量偏离当初的设计值。关于氢气的消除常常通过负极容量大于正极容量、提高负极析氢过电位、定电压充电、采用第三电极等方法[1]～[3]；通常采用负极吸收的原理来消除氧气。实际电池当中析气量与许多因素有关，如隔板、电液量、电流密度、电极本身的荷电状态以及电池内的温度等。国内外制定的许多电池标准中，都把气体复合效率作为一条重要的标准来看待。在卷绕式铅酸蓄电池的生产制造中，充电后期析气带来内压增大现象同样不可避免。我们通过研究电池内压变化，阐述析气规律，目的是更好地提高电池性能。1内压的产生众所周知，根据“双硫酸盐化理论”解释铅酸蓄电池的成流反应，电池反应如下：铅酸蓄电池在恒流充电过程中，电压曲线有两个平台，分别对应电池充电反应阶段和造成大量气泡析出的水分解反应阶段。在充电后期，电极上发生的电化学反应：电池充电产生H2与O2是不可避免的。1938年A.Dassler[4]～[5]提出了气体复合原理对后来的密封铅酸电池有着重要的指导作用。多孔玻璃纤维隔板的应用使氧气在负极的复合得以实现。反应生成的PbO3与H2SO4作用生成水：来源:输配电设备网生成的PbSO4可以在充电时重新转变为海绵状充电时扩散到负极表面的氧气也可以直接参与电化学反应生成水：综合上述反应，在一定条件下就可以实现氧的循环，做到没有氧的积累，没有水的损失。氧气的复合使负极去极化，减缓了H2的析出。理论研究表明[6]，氧在负极的还原反应取决于氧的扩散速度。说明隔板中的气体通道十分重要，对气体复合反应效率起决定作用。2实验2.1电池制作用0.2mm厚的铅箔，用拉浆法制备极板，表面干燥后，正负极配组卷绕，经固化(75℃，30℃)干燥(60℃，30h)，然后化成。化成好的电池，从化成槽中取出放置30min，至无酸液渗出。此封口单体电池实验，电池内无流动的酸液，玻纤隔板饱和吸酸。吸酸饱和度100％，电池在每次过充电情况下，随着电解水反应的发生，隔板吸酸饱和度逐渐降低。连续充放电的电池每次放电后，进行放气，然后再充电。2.2内压测量自制电池内压测量装置，ABS厚壁圆筒耐压外壳，上下端引出正负极，加密封盖，正极端安装压力表。确保装置不漏气。进行隔板吸酸不同量和不同充电电流，以及不同正负极活性物质比的充放电检测内压变化实验。3结果与讨论3.1饱和吸酸隔板请登陆:输配电设备网浏览更多信息隔板饱和吸酸的封口单体电池，1／2C的电流连续充电(按理论容量的45％确定为1C)，静置60min，1C放电，内压的变化曲线如图1。在充电过程中，内压呈现出明显的上升变化趋势。当充电停止后的较长一段时间，以及放电过程中，气压非常缓慢的下降，甚至很难观测到气压的明显变化，说明氧气在负极的复合困难。3.2隔板吸液与内压变化内压测量装置内，电池内的玻纤隔板吸酸饱和度100％。由于电池在每次过充电情况下，都会发生电解水的反应。因此每次充电后电池内酸液量都要减少，主要是隔板上的酸量减少，即吸酸饱和度逐渐降低，隔板上的通气孔隙(通道)增多。经过多次充电后，得到隔板不同通气孔隙的内压变化情况。每次充电而电解水的多少，由实验测得气压，通过理想气体状态方程计算可得到结果。采用1／3C电流，充电5h。然后静置30min，1C放电。每次放完电之后排气至常压。气压变化由图2比较结果分析如下：1)密封的电池随着隔板上吸酸量减少，气压增长减缓。证明是由于电解液中水分减少，允许气体通过的通道增多，正极产生的氧气可以更顺利的到达负极与铅复合。2)隔板吸酸饱和度大于98.3％时，正极充电产生的氧气很难穿透隔板到达负极产生复合，隔板吸酸饱和度小于97.0％时，氧气才能顺利穿透隔板到达负极发生复合反应。此时，电池内气压上升缓慢，是由于氧气与负极铅复合产生的结果。3)从充电结束后的气压下降十分缓慢的实验结果可以说明，氧气的复合主要发生在充电阶段。来源:输配电设备网3.3正负极容量比与电池内压关系封口单体电池实验，玻纤隔板饱和吸酸。以1／3C电流充电，检测内压随时间的变化。制作不同正负极容量比电池，重复上述实验。结果见图3，由图中实验结果可知，充电初始阶段产