铅酸蓄电池的内部构造-铅蓄电池的构造

一 : 铅蓄电池的构造

铅蓄电池主要由极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等部分组成。如图1—1所示。壳体一般分隔为三个或六个单格,每个单格均盛装有电解液,插入正负极板组便成为单体电池。每个单体电池的标称电压为2V,将三个或六个单体电池串联后便成为一只6V或12V蓄电池总成。
1.正、负极板
极板分正极板和负极板2种,均由栅架和填充在其上的活性物质构成。蓄电池充、放电过程中,电能和化学能的相互转换,就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2),呈深棕色;负极板上的活性物质是海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。
栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形,一般由铅锑合金浇铸而成。铅锑合金中,含锑6%~8.5%,加入锑是为了提高栅架的力学性能并改善浇铸性能,但易引起蓄电池的自放电和栅架的膨胀、溃烂。因此,栅架的生产材料将向低锑(含锑量小于3%)、甚至不含锑的铅钙合金发展。
国产正极板的厚度为2.2mm、负极板为1.8mm。国外大多采用薄型极板,厚度为lmm~1.5mm。薄型极板可以提高蓄电池的体积比能量、重量比能量,改善蓄电池的起动性能。


为增大蓄电池的容量,将多片正、负极板分别并联焊接,组成正、负极板组,如图1-1。横板上联有极柱,各片间留有空隙。安装时正负极板相互嵌合,中间插入隔板。由于正极板的力学性能差,所以,在每个单体电池中,负极板的数量总比正极板多一片,这样正极板都处于负极板之间,使其两侧放电均匀,不致造成正极板拱曲变形。
2.隔板
为了减小蓄电池的内阻和尺寸,蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近;为了避免彼此接触而短路,正负极板之间要用隔板隔开。隔板材料应具有多孔性和渗透性,且化学性能要稳定,即具有良好的耐酸性和抗氧化性。常用的隔板材料有木质隔板、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。木质隔板价格低,但耐酸性能差。在硫酸和高温作用下易炭化发黑变脆。微孔塑料(聚氯乙烯、酚醛树脂)和微孔橡胶隔板耐酸、耐高温性好,因而使用较多。
玻璃纤维隔板常和木质、微孔塑料等隔板组合使用。使用时应将玻璃纤维隔板靠近正极板以防止活性物质脱落,提高蓄电池的使用寿命,但由于操作工艺复杂而逐渐被淘汰。安装时隔板上带沟槽的一面应面向正极板,这是因为正极板在充、放电过程中化学反应激烈,沟槽能使电解液较顺利地上下流通。同时,使正极板上脱落的活性物质顺利地掉入壳底槽中。在新型蓄电池中,还将微孔塑料隔板制成袋状紧包在正极板外部,可进1步防止活性物质脱落避免极板内部短路并使组装工艺简化。
3.壳体
蓄电池的壳体是用来盛放电解液和极板组的,应由耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并且有一定力学性能的材料制成。早期生产的起动型蓄电池大都采用硬橡胶壳体,近年来大都采用聚丙烯塑料壳体。塑料壳体具有较好的韧性,壁薄而轻(壁厚仅3.5mm,而胶壳壁厚达lOmm左右),且制作工艺简单,生产效率高,容易热封合,不会带进任何有害杂质具有外形美观、透明,成本低等优点。
壳体为整体式结构,壳体内部由间壁分隔成三个或六个互不相通的单格,底部有突起的肋条以搁置极板组。肋条之间的空间用来积存脱落下来的活性物质,以防止在极板间造成短路,极板装入壳体后,上部用与壳体相同材料制成的电池盖密封。在电池盖上对应于每个单格的顶部都有1个加液孔,用于添加电解液和蒸馏水,也可用于检查电解液液面高度和测量电解液相对密度。加液孔平时旋人加液孔螺塞以防电解液溅出,螺塞上有通气孔可使蓄电池化学反应放出的气体(H:和O:等)能随时逸出。硬橡胶壳体一般采用单体盖密封,即每个单格电池上装1个盖,盖上有3个孔,两侧圆孔作为极柱孔,中间为加液孔,电池盖和容器顶部用沥青封口剂密封。聚丙烯塑料壳体电池盖都采用整体式结构,盖上有三个(6V电池)或六个(12V电池)加液孔,2个正负极柱穿出孔,盖和容器的密封采用粘结剂粘合或热熔连接。
4.电解液
电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用并参与化学反应。它由密度为1.84g/ml的纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成,而其密度一般为1.24~1.30g/ml。配制电解液必须使用耐酸的器皿,切记只能将硫酸慢慢地倒人蒸馏水中并不断搅拌。
电解液的纯度是影响蓄电池的性能和使用寿命的重要因素。因此,电解液的配制应严格选用GB4554—1984标准的二级专用硫酸和蒸馏水。工业用硫酸和一般的水中因含有铁、铜等有害杂质,会增加自放电和损坏极板,故不能用于蓄电池。
5.单体电池的串接方式
蓄电池一般都由三个或六个单体电池串联而成,额定电压分别为6V或12V。单体电池的串接方式一般有传统外露式、穿壁式和跨越式3种方式,如图1—2所示。


早期的蓄电池大多采用传统外露式铅连接条连接方式,如图1—2a所示。这种连接方式工艺简单,但耗铅量多,连接电阻大,因而起动时电压降大、功率损耗也大,且易造成短路。新型蓄电池则采用先进的穿壁式或跨越式连接方式。穿壁式连接方式如图1—2b所示,它是在相邻单体电池之间的间壁上打孔供连接条穿过,将2个单体电池的极板组极柱连焊在一起。跨越式连接如图1—2c所示,在相邻单体电池之间的间壁上边留有豁口,连接条通过豁口跨越间壁将2个单体电池的极板组极柱相连接,所有连接条均布置在整体盖的下面。穿壁式和跨越式连接方式与传统外露式(www.loach.net.cn)铅连接条连接方式相比,有连接距离短、节约材料、电阻小、起动性能好等优点,且连接条损耗减少80%,端电压提高0.15~0.4V,节约材料50%以上,因而得到广泛的应用。

二 : 铅蓄电池:铅蓄电池-简介,铅蓄电池-其结构

常用的充电电池除了锂电池之外,铅酸电池也是非常重要的一个电池统。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。

铅蓄电池_铅蓄电池 -简单介绍

铅蓄电池

铅蓄电池又称铅酸蓄电池,是蓄电池的1种,电极主要由铅制成,电解液是硫酸溶液的1种蓄电池。一般分为开口型电池及阀控型电池2种。前者需要定期注酸维护,后者为免维护型蓄电池。按电池型号可分为小密、中密及大密。

铅蓄电池(SealedRechargeableBattery):其体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上。铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”其寿命可长达4年(单一极板电压2V)。

铅蓄电池也是应用最广泛的电池之一。用1个玻璃槽或塑料槽,注满硫酸,再插入两块铅板,一块与充电机正极相连,一块与充电机负极相连,经过十几小时的充电,就成为1个蓄电池了。它的正负极之间有2伏的电压。蓄电池的好处就是可以反复多次使用。还有1个大优点就是它的内电阻极小,可以提供很大的电流。用它给汽车的起动机供电,瞬间电流可达20多安培,这是迄今任何其它电池都不能替代的。蓄电池充电时,是把供给它的电能变为他原能贮存起来,放电时又把化学能转化为电能。蓄电池体积太大,又不便携带。但汽车、摩托车还离不开它。

近日,发生在浙江省台州市路桥区峰江街道的139名村民血铅严重超标事件,再次引起公众对重金属污染的关注。在昨日中央9部委联合举行的全国环保专项行动电话会议上,环保部副部长张力军也提到了这起近期发生的事件,表示该起事件是因为当地政府未按规定完成居民搬迁所致。2011年全国环保专项行动的“重中之重”,就是对铅蓄电池全行业进行彻底排查,以遏制儿童血铅超标事件的高发态势。

仅2009年,全国即发生20多起血铅超标事故,2010年至今,类似事件也时有发生。比如近期发生的浙江台州的事件,以及稍早之前发生在安徽怀宁的血铅超标事件。此类事件之所以频频发生,除了“企业造假之外,与地方多个部门监管不到位有关系”,比如近期发生血铅事件的某地,环保部复查发现,有34%的中小铅蓄电池企业,在去年的专项排查中被遗漏。

对于即将开始的铅蓄电池企业全面排查,环保部要求做到“6个一律”,即未经环评或者环评不过关的一律停建;环境保护、安全设施、职业健康执行不到位的一律停产;污染治理设施不达标的一律停产;无危险废物资质从事废铅蓄电池回收的一律停产;不能依法达到卫生防护距离要求的一律停产;发生重大铅污染的,一律追究责任。

同时,要求各地在2011年7月30日前,在媒体上公布辖区内所有铅蓄电池企业(加工、组装和回收)名单,接受社会监督。

铅蓄电池_铅蓄电池 -其结构

铅酸蓄电池一般由正极板、负极板、隔板、电池槽、电解液和接线端子等部分组成。

正极板为二氧化铅板(PbO2),负极板为铅板(Pb)。

铅蓄电池_铅蓄电池 -工作原理

工作原理

铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下2个电子(2e-)。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液。

其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的1种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和四个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。

在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,2种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。

铅蓄电池_铅蓄电池 -工作原理

铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅
(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下2个电子(2e-)。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的1种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH)4)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和四个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,2种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。
铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极,填满二氧化铅的铅板作正极,并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时,电能转化为化学能,放电时化学能又转化为电能。电池在放电时,金属铅是负极,发生氧化反应,被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极,发生还原反应,被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时,两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后,它又恢复到放电前的状态,组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池,叫做二次电池。它的电压是2V,通常把3个铅蓄电池串联起来使用,电压是6V。汽车上用的是六个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水,使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。
放电时,正极反应为:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
负极反应:Pb+SO42--2e-=PbSO4
总反应:PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(向右反应是放电,向左反应是充电)

铅蓄电池_铅蓄电池 -应用

目前铅蓄电池广泛应用于汽车、火车、拖拉机、摩托车、电动车以及通讯、电站、电力输送、仪器仪表、UPS电源和飞机、坦克、舰艇、雷达系统等领域。随着世界能源经济的发展和人民生活水平的日益提高,在二次电源使用中,铅蓄电池已占有85%以上的市场份额。铅酸蓄电池以技术成熟、成本低、大电流放电性能佳、适用温度范围广、安全性高,可做到完全回收利用等优点在汽车起动电池和电动车领域尚无法被其它电池取代。

铅蓄电池_铅蓄电池 -充电放电

随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化,同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多,从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下,铅蓄电池不适合放电过度,否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻,而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。
铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下:
正极: PbO2+2e-+SO42-+4H+==PbSO4+2H2O
负极: Pb-2e+SO42-==PbSO4
阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-;
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-。
总反应: PbO2+2H2SO4+Pb==2PbSO4+2H2O(正向放电,逆向充电)
(铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大,原因:铅蓄电池放电时,正极极板上有PbSO4附着,质量增加:负极极板上也有PbSO4附着,所以质量也增加。)

铅蓄电池_铅蓄电池 -使用条件

(1)避免将电池与金属容器直接接触,应采用防酸和阻热材料,否则会引起冒烟或燃烧。
(2)使用指定的充电器在指定的条件下充电,否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。 (3)不要将电池安装在密封的设备里,否则可能会使设备浦破裂。
(4)将电池使用在医护设备中时,请安装主电源外的后备电源,否则主电源失效会引起伤害。
(5)将电池放在远离能产生火花设备的地方,否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。
(6)不要将电池放在热源附近(如变压器),否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。
(7)应用中电池数目超过一只时,请确保电池间连接无误,且与充电器或负载连接无误,否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害,某些情况下还会伤人。
(8)特别注意别让电池砸在脚上。
(9)电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。 电池的正常操作范围为:77.F(25℃) 电池放电后(装在设备中):5.F到122.F(-15℃到50℃) 充电后:32.F到104.F(0℃到40℃) 储存中:5.F到104.F(-15℃到40℃)
(10)不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前,否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。
(11)不要在充满灰尘的地方使用电池,可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时,应定期检查电池。

铅蓄电池_铅蓄电池 -工作性能

对3种不同使用类型电池的典型负极配方如表1

1、干荷电极板
众所周知,对于汽车起动电池,包括摩托车用均喜欢干荷电型.用户只需注入所需浓度和数量的稀硫酸,静置片刻,不必进行初充电就可以使用。干荷电电池的生产关键是控制负极板在化成后的洗涤、干燥、装配甚至储存中,活性物质不被大量氧化,而失去活性。为了防止氧化,采用不同的干燥方法,中国多数生产厂家采用配方法,即在负极铅膏中加入不同的防氧化剂,化成好极板经洗涤后再浸硼酸、甘油或木糖醇等浸渍液。铅膏中的防氧化剂大多数生产厂家使用α-羟基β-萘酸(简称1.2酸)或硬酯酸类(少数厂家)。最近几年提出。用液体石蜡代替1.2酸,使用1.2酸的配方法,应用广泛,工艺成熟,但有如下缺点:(1)对鼻膜有刺激、呛人;(2)充电接受能力差,化成时常常表现出滞后于正极,(3)价格较贵,(4)与木素磺酸钠配合时,电池经几次循环容量明显下降。硬脂酸配方法因硬脂酸为蜡状固体,不易分散,合膏时混合不均。液体石蜡是石油化工产品,是1种混合烃,为无色无味的油状液体,不溶于水。价格便宜,密度为0.89,燃点稍高于245℃,杂质含量很低,分子量平均为490。合膏时无需乳化或喷淋,加水后或加酸后加入均可,易于分散,合膏均匀,与木素磺酸钠合用,未发现容量下降,铅膏的弹塑性好,易于填涂。日本在若干年前就使用1种矿物油进行干荷,估计就是液体石蜡。目前,在国内尚未为大多数厂家所接受,尚存疑虑。已经过大量的试验:5s放电电压、低温起动放电、极板铅含量分析、储备容量、充电接受、荷电保持、循环寿命等进行了全面的试验,结果表明各项指标均符合技术要求,效果很理想。我们在实验室也进行过验证,用循环伏安法和小片试样证明用液体石蜡代替1.2酸,具有以下优点:析氢过电位高,充电时析氢少,极板可逆性好,即充电接受能力得到改善,鉴于上述结果,可完全打消疑虑放心在生产上使用。

荷电极板的生产不仅仅用于汽车起动型,部分阀控密封摩托车电池也用干荷式,电动自行车蓄电池的生产当采用槽化成工艺时,为了减少装配后的补充充电时间,也采用干荷极板工艺,有的生产厂也有使用液体石蜡为防氧化剂的,同样取得了好的效果,实践证明,液体石蜡做为防氧化剂代替1.2酸或硬脂酸工艺完全可行。值得注意的是,在阀控密封电池中,负极组成含有1.2酸是非常不利的,因为负极在循环中的充电,同时有三个可能的反应,PbSO4的还原、H+离子还原为氢,O2的还原。1.2酸的存在既不利于PbO4的还原,也不利于O2的还原,O2的还原即O2的吸收在该类电池中是很重要的。我们建议最好不使用1.2酸而使用液体石蜡。甚至在干荷摩托车和自行车电池中,负极配方可不加防氧化剂,只在化成后经水洗浸硼酸,即可满足要求,因为电池密封,在贮存过程中没有防氧化问题,只是化成后的洗涤、干燥中防氧化,硼酸对电池性能无害,还可以降低正极的自放电。

硫酸钡为无机膨胀剂,它与PbSO4具有近似的结晶参数,如表2。

2、不同用途电池的典型配方
铅酸蓄电池虽然品种较多,但按其使用特点主要分为3大类别:起动用(以汽车电池为代表)、动力型(以牵引车电池为代表)、固定型(以通信电池为代表)。 对汽车起动要求大电流低温起动,低温可达—40℃,一般以5分钟率电流起动,然后以浮充方式进行充电。动力型电池,以中等速率进行深放电,也具有短时间大电流放电性能,然后进行恒压或恒流充电,为典型的循环使用方式。固定型电池为备用电源,不定期的使用,经常以恒压并联方式进行浮充电。BaSO4是各种用途的蓄电池都必须加入的无机膨胀剂,但对低温起动的去钝化作用不够,还必须与有机膨胀联合使用。没有膨胀剂负极活性物质,在充放电的循环中,放电时形成致密少孔的PbSO4层覆盖在铅上。这种缺孔沉积物的形成,引起活性物质的紧结收缩,极大地降低负极的比表面积,使得负极在相当少的循环后就丧失工作能力。

在负极组分中加入某些添加剂,可以减缓这种收缩倾向,通常称为膨胀剂,准确地说是防收缩剂。硫酸钡为无机膨胀剂,它与PbSO4具有近似的结晶参数,如表2。在负极活性物质中加入高分散的同晶硫酸钡或硫酸锶,放电时可以做为硫酸铅的结晶中心,硫酸铅可以在硫酸钡上析出,而无需形成硫酸铅的结晶中心,这样就不会产生由于要形成晶核而必须的过饱和度,这带来两点好处,首先浓差过电势降低,其次在低过饱和度条件下所形成的硫酸铅层压实程度小于高过饱和度下所形成的硫酸铅层,这有利于硫酸的扩散,有利于电极的深度放电。硫酸钡是惰性的,不参加电极的氧化还原过程,它高度分散于活性物质之中,使放电时生成的PbSO4不是覆盖在金属铅上形成致密连续的钝化层,而是保持电极物质的发达的比表面积,充电时防止收缩。

当BaSO4与有机膨胀剂联合使用时,其去钝化作用将加强,使低温大电流放电时间延长,并能在循环过程中保持其去钝化作用,故在汽车起动电池中,这时既要求大电流保持一定时间,又要保持一定电压时(即要求一定功率才能起动),必须无机与有机膨胀剂联合使用。

当BaSO4与有机膨胀剂联合使用时,其去钝化作用将加强,使低温大电流放电时间延长,并能在循环过程中保持其去钝化作用,故在汽车起动电池中,这时既要求大电流保持一定时间,又要保持一定电压时(即要求一定功率才能起动),必须无机与有机膨胀剂联合使用。在固定型电池中,用电设备和蓄电池均放在室内无低温起动问题,此外,由于恒压浮充电要求单格电池之间的电压一致性要好,而有机膨胀剂强烈的影响氢的过电势,结果引起电池之间电压的不一致,所以在固定型电池的负极中不加有机膨胀剂,以减少电压不一致的影响因素,尤其在密封电池中影响电压不一致性的因素较多,取消有机膨胀剂,而适当多加一些BaSO4。最近几年提高了BaSO4的含量到1.0%,改善了负极活性物质的寿命。

有机膨胀剂的种类很多,有从植物中提取的天然物质,也有合成的,国外进行了大量的研究。在国内使用的有机膨胀剂大多数厂家为腐植酸,通常以小于1%的数量加到负极铅膏中,可以明显提高电池的常温、低温起动容量和寿命。腐植酸通常是以泥煤、褐煤、草炭等为原料,用碱法或酸法制造的。一般酸法腐植酸杂质、水分均较高。由于生产原料不同,各地区生产的腐植酸对蓄电池性能的影响也各异,需注意选择使用。在更低的温度下如-40℃,腐植酸难以满足电池的性能要求,故还需要采用一些其他的有机膨胀剂单独使用,或与腐植酸联合使用。最广泛使用的是木素磺酸钠,它们对活性物质的确切机理还不十分清楚,但它们吸附在电极上,对负极的比表面积和结晶形态有巨大影响,是铅膏流变性和可塑性的调节剂。

国内通常使用的木素磺酸钠有三种:国产吉林开山屯产、日本进口及挪威木素(VanisperseA)。此外,有机膨胀剂还有栲胶类如橡惋栲胶、鸡血藤栲胶、3#合成鞣剂等,这些有机膨胀剂对电池的-40℃的起动都有良好作用,但其充电接受能力不理想,耐循环也较差。这些诸多的有机膨胀剂对蓄电池性能的影响,国内尚缺乏横向比较数据,已知国产木素磺酸钠合膏工艺性差,合出的膏稀而表观密度又大,山西师范大学附属工厂对此已进行了改进。鉴于木素磺酸钠与腐植酸各具优点,目前,行业比较推崇腐植酸与木素磺酸钠混合使用或二者进行复合,但两者混合比例的最佳选择尚未见公开报道。F.Saez指出对电池性能具有极其优良作用的是那些具有平均分子量偏低的物质,发现其分子中的羧基与容量的关系,高的羧基有利于改善电极容量和降低自放电;甲氧基对冷起动有负面作用,有机硫含量加速自放电,酚族含量对循环寿命、自放电、充电接受具有复杂的关系。一般膨胀剂在低浓度时,对活性物质利用率呈现最大好处,恒流放电时,利用率的改善是在含量为0.25%~0.5%时,含量再高利用率增加甚微,这表明有机膨胀剂存在着1个最大的表面吸附。

BaSO4的含量对电池的寿命和起动时间的关系如图2。最近几年提高了 BaSO4的含量到1.0%,改善了负极活性物质的寿命。

DavidP.Boden对八种含有不同有机膨胀电极与空白电极对比试验表明:每种膨胀剂均具有1个最优的含量。不含膨胀剂时利用率5小时率一般为0.07Ah/g。1种合成的BomerB最高达0.147Ah/g(0.75%含量),随放电速率增加而减小,随温度升高而增加。含有VanispersA(挪威木素)的电池具有最长的循环寿命(室温1000次循环,含0.75[%]时),也给出较好的利用率,室温含量0.25[%]时为0.132Ah/g。研究结果表明:所有的膨胀剂均改善了电池的容量和寿命,全部电池在循环过程中比表面积下降,说明活性物质失去活性,失去活性的原因有几种可能:膨胀剂形成有机铅化合物、膨胀剂在稀硫酸中化学降解、被活性物质覆盖、在高pH区溶解随后迁至正极被氧化。膨胀剂失效后,降低了活性物质的比表面积,改变了负极形貌,使电极紧结收缩,从而降低充电效率,使电极容量下降,寿命终止。

在负极配方中加入导电物质炭黑类,也已经成为不可缺少的,尤其在阀控密封电池中,由于负极具有吸收O2的功能,使得负极经常处于充电不足的状态,总有一部分不导电的PbSO4存在,如果没有导电物质存在,一旦发生过放电.就很难使PbSO4还原的充电顺利进行。F.Saez等经研究表明,在电动汽车电池中,负极炭黑含量由0.28%增加到0.56%时,电池的循环寿命明显延长。MasaakiShiomi等在研究炭黑的作用中指出[9],炭黑对PbSO4结晶无影响,使电池寿命增加,是由于导电作用,炭黑在电极中形成导电的网络。不含炭黑的PbSO4充电时充入400[%]的理论容量时,仅有35[%]的PbSO4转化为Pb。而当负极中含有炭黑为3倍的通常含量时(通常可能为0.28%)充电迅速,仅仅用120%的电量,几乎全部PbSO4均能还原。当含炭黑10倍于通常含量时,甚至于循环240000次的电池,其放电终止电压下降也不明显。 我们在实验室也曾验证过炭黑的作用,当在负极中含有0.20%炭黑时化成很难进行,而当将炭黑提高到0.4%时,化成得以顺利进行。国内负极配方中的炭黑多为乙炔黑,以千分之几的量加入。

3关于预混合
负般配方中组分较多,以何种方式加到铅粉中,各生产厂大同小异,总的来看没有经过预先混合,一般是与铅粉进行干混,搅拌一定时间,然后先加水,后加酸。在使用木素磺酸钠做膨胀剂时。有的厂先将木素磺酸钠溶在配方水中进行合膏。据称国外生产厂均进行辅料的预混合,就是将各种材料BaSO4、炭黑、有机膨胀剂按比例加一定的配方水,放置在一容器中搅拌一定时间,合膏时加到铅粉中,最后加酸。 预混合的最大好处就是均匀,减少极板之间不均匀的因素,建议生产厂不妨一试。

铅蓄电池_铅蓄电池 -其故障分析

铅蓄电池

在铅蓄电池的检测过程中,常常会遇到铅蓄电池出现故障和异常数据而使检测无法进行或使试验提前终止。因此,掌握故障分析对检测工作是很重要的。
一、故障现象及原因
1、反极的现象及原因
铅蓄电池的反极系指蓄电池的正负极发生了改变,反极现象反映在2个方面,一是由于铅蓄电池在装配组装时某单格电池极群组接反或整个电池极群组接反。这种情况下会出现铅蓄电池灌完酸用电压表测量端电压时其端电压值小于各单体蓄电池额定电压之和的现象或出现端电压为负的现象。另一方面是铅蓄电池在容量放电时在多个串联使用中,由于某个蓄电池(或某单体蓄电池)容量较低或完全丧失容量。在放电时这个电池很快被放完电被其它电池进行反充电,使原来的负极变成正极,原来的正极变成负极,端电压出现负值的现象。

对于前1种反极故障,在测量蓄电池端电压时(多个单体电池组成的蓄电池)都可发现,若有1个单体电池反极,不仅失去该电池的2V电压,而且还要增加2V反电压,端电压要降低4V左右。例如,对于额定电压为12V的电池,如测量其端电压为8V左右,说明有一个单格电池反极。如测量其端电压为4V左右说明有两个单格反极,如测量其端电压为—4V左右说明有四个单格反极,如测量其端电压为—12V说明六个单格均反极。对于后1种反极故障,其端电压值(负值)随放电情况而不同。一般在检测时,对于这种情况要及时将蓄电池从放电线路中摘除下来,以免对蓄电池有所损坏。

2、短路现象及原因
铅蓄电池的短路系指铅蓄电池内部正负极群相连。铅蓄电池短路现象主要表现在以下几个方面:
(1)开路电压低,闭路电压(放电)很快达到终止电压。
(2)大电流放电时,端电压迅速下降到零。
(3)开路时,电解液密度很低,在低温环境中电解液会出现结冰现象。
(4)充电时,电压上升很慢,始终保持低值(有时降为零)。
(5)充电时,电解液温度上升很高很快。
(6)充电时,电解液密度上升很慢或几乎无变化。
(7)充电时不冒气泡或冒气出现很晚。

造成铅蓄电池内部短路的原因主要有以下几个方面:
(1)隔板质量不好或缺损,使极板活性物质穿过,致使正、负极板虚接触或直接接触。
(2)隔板窜位致使正负极板相连。
(3)极板上活性物质膨胀脱落,因脱落的活性物质沉积过多,致使正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。
(4)导电物体落入电池内造成正、负极板相连。
(5)焊接极群时形成的“铅流”未除尽,或装配时有“铅豆”在正负极板间存在,在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。

铅蓄电池

3、极板硫酸化现象及原因
极板硫酸化系指在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶,充电时又非常难于转化为活性物质的硫酸铅。铅酸蓄电池极板硫酸化后主要有以下几种现象。
(1)铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快,其初期和终期电压过高,终期充电电压可达2.90V/单格左右。
(2)在放电过程中,电压降低很快,即过早的降至终止电压,所以其容量比其它电池显着降低。
(3)充电时,电解液温度上升的快,易超过45℃。
(4)充电时,电解液密度低于正常值,且充电时过早地发生气泡。
(5)电池解剖时可发现极板的颜色和状态不正常。正极板呈浅褐色(正常为深褐色),极板表面有白色硫酸铅斑点,负极板呈灰白色(正常为灰色)极板表面粗糙,触摸时如同有砂粒的感觉,并且极板发硬。
(6)严重的硫酸盐化,极板形成的硫酸铅白色结晶体粗大,在一般情况下不能复原成活性物质。

造成极板硫酸化主要有以下几方面的原因。
(1)铅蓄电池初充电不足或初充电中断时间较长。
(2)铅蓄电池长期充电不足。
(3)放电后未能及时充电。
(4)经常过量放电或小电流深放电。
(5)电解液密度过高或者温度过高,硫酸铅将深入形成不易恢复。
(6)铅蓄电池搁置时间较长,长期不使用而未定期充电。
(7)内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电。
(8)电解液不纯,自放电大。
(9)电池内部电解液面低,使极板裸露部分硫酸化。

4、极板弯曲和腐蚀断裂
极板弯曲多发生于正极板,而负极板很少发生,有的负极板弯曲则是由于正极板弯曲过甚而迫使负极板亦随之弯曲所致。极板的断裂多发生于使用寿命过程中,由于板栅腐蚀,强度变小,造成极板断裂,尤其正极板栅表现更为严重,造成极板弯曲主要原因有以下几个方面:
(1)极板活性物质在制造过程中因形成或涂膏分布不均匀,因此,在充放电时极板各部分所起的电化作用强弱不均匀,致使极板上活性物质体积的膨胀和收缩不一致而引起弯曲,有的造成开裂。

(2)过量充电或过量放电,增加了内层活性物质的膨胀和收缩,恢复过程不一致,造成极板的弯曲。

(3)大电流放电或高温放电时,极板活性物质反应较激烈,容易造成化学反应不均匀而引起极板弯曲。

(4)蓄电池中含有杂质,在引起局部作用时,仅有小部分活性物质变成硫酸铅,致使整个极板的活性物质体积变化不一致,造成弯曲。

铅蓄电池

造成正极板腐蚀断裂主要有以下几方面原因:
(1)制造板栅合金工艺有问题,引起极板在充放电过程中不耐腐而断裂。
(2)充电时,正极板栅处于阳极极化的条件下,经常过量充电是正极板腐蚀断裂的主要原因。
(3)电解液密度过高,温度过高,正极板氧化腐蚀加剧。
(4)铅蓄电池的电解液中,含有正极板栅有腐蚀作用的酸类或其它有机物盐类,都会逐渐腐蚀正极板栅。这些对正极板栅有害的酸类、盐类可能来自硫酸蒸馏水中,也可能从隔板或其它部件里浸出,因此,在充放电循环中,极板或正极扳栅不断地,被腐蚀。
(5)正极板受腐蚀的过程,也就是氧化膜生成的过程,因此板栅的线性尺寸有所增加,这就造成了板栅的变形或膨胀。

正极板栅腐蚀和变形的特征:
(1)电解液混浊,极板呈腐烂状。
(2)正极板活性物质,由于板栅受到腐蚀而失去了应有的强度和凝固性,造成脱落,这种脱落往往是呈块粒状。
(3)由于正极板栅的腐蚀,引起活性物质脱落,这不仅破坏了活性物质的细孔组织,而且有效物质的数量也逐渐减少。这必然造成电池的容量下降,循环寿命缩短。

正极板栅腐蚀机理:
(1)二氧化铅表面析出氧腐蚀:当阳极充电时,正极析出氧,这些氧以“超化学当量的原子”的形式进入二氧化铅的晶格中,并透过氧化物层扩散到金属表面,把金属氧化。氧化金属是决定铅的正极腐蚀速度的基本过程,温度升高极化加强,引起氧扩散速度增加,腐蚀速度加快。
(2)催化腐蚀:二氧化铅在正极析出氧的反应中是1种催化剂。氧在析出时,是以中间产物自由基的形式出现。例如:·OH、˙O˙、·H2SO4等,这些中间产物在二氧化铅表面复合,引起二氧化铅膜松散,因而使膜下的金属溶解,引起腐蚀。
(3)铅——二氧化铅固相反应腐蚀:板栅合金中的铅与活性物质二氧化铅之间有接触电位差,这个电位差是电子从铅向二氧化铅迁移的原因,所以产生腐蚀。
(4)二氧化铅中有2种结晶,即α—Pb02和β—Pb02与板栅直接接触的那一层大半是α—Pb02外层大部分是β—Pb02,而阳极腐蚀的基本产物是α—Pb02。
(5)正极板在阳极极化时腐蚀,基本上是沿着晶粒边界进行的.由于在合金每一小晶粒的外层都有另一固溶体的外层,于是在晶粒之间形成了组份与晶粒本身不同的夹层——晶间夹层,合金腐蚀发生在夹层里。

5、活性物质脱落
铅蓄电池在充放电过程中,极板的活性物质渐渐因损坏而脱落,这种现象主要发生在循环充放电未期,主要特征是在电解液中有沉淀物,电池容量下降。活性物质的脱落,如果是电池的使用寿命接近终止时,活性物质的脱落已是正常现象,但是在下列情况时,同样造成极板的活性物质脱落。
(1)负极板由于添加剂比例不当,在充放电过程中引起活性物质膨胀脱落。
(2)充放电电流大或过量充放电,长期过放电。
(3)充电时电解液温度、密度过高。
(4)放电时外电路发生短路。
(5)电解液不纯。
(6)极板硫酸化或板栅腐蚀断裂。

6、容量降低
铅蓄电池放电时达不到额定容量或在充放电过程中容量降低一般有以下几种原因
(1)极群局部短路。
(2)电池串联焊接部位有虚假焊存在。故初期容量尚可,随着充放电过程,假焊部位产生氧化膜虽可导电,但效果不佳。
(3)板栅腐蚀极板断裂,活性物质脱落。
(4)极板硫酸化。
(5)容量放电时电流偏大,电解液密度偏低或电解液液面高度不够。
(6)充放电设备、测量仪表超差或出现故障。
(7)放电时,电解液温度过低。

铅蓄电池

7、电压异常
铅蓄电池在充放电过程中电压异常特征有以下几个方面:
(1)开路电压低或充放电时电压均低。
(2)放电时电压迅速下降到终止电压停止放电后很快恢复较高的电压。
(3)充电时电压上升很快很高,停止充电时,电压下降的过低过快。
(4)放电时电压出现负值。
(5)充电时电压上升且电压偏低。
造成电压异常现象一般有以下几方面原因:
(1)内部短路、反极。
(2)极板硫酸化。
(3)极板腐蚀断裂,活性物质脱落。
(4)电解液密度低或高。
(5)测量仪器仪表超差或故障。
(6)连接处接触不良。
(7)负极板收缩纯化。
(8)过量放电。
(9)充电不足。
(10)自放电大
(9)充电不足。
(10)自放电大。

8、起动性能差
铅蓄电池起动性能差是指在大电流放电时达不到规定的要求值。一般由以下几方面原因造成:
(1)蓄电池连接条(壁焊处)及端柱与极柱联接处,汇流排与极板连接处出现虚焊假焊,致使起动性能不佳或无法起动。
(2)电解液密度低,内阻大,隔板内阻大。
(3)正极板弯曲及极板硫酸化。
(4)放电设备与蓄电池连接接触电阻大。
(5)极群短路,极板连电。
(6)活性物质脱落。
(7)产品结构、工艺配方有问题。
(8)放电电流过大。
(9)环境温度过低。

9、循环寿命短
铅蓄电池寿命提前终止的原因一般有以下几个方面:
(1)正极板腐蚀、负极板膨胀。
(2)极群短路,极板连电。
(3)隔板损坏或窜位及隔板不耐腐。
(4)合金不耐腐。
(5)充放电循环比例不当。
(6)电解液密度、温度过高或过低,液面高度不够。
(7)虚焊假焊,极板脱落。
(8)极板硫酸化。
(9)充放电电流过大。

铅蓄电池

二解剖与分析
当铅蓄电池试验终了后或蓄电池出现故障而无法排除时,需要解剖电池观察分析,其步骤如下:
(一)、外观检查
l、检查蓄电池槽有无破损及裂纹。
2、测量电解液密度值,电池端电压及每个单格电池电压情况。
3、检查蓄电池端柱及连接条情况。

(二)、解剖观察
1、橡胶壳蓄电池放入较高温度环境中待其封口剂软化以后,用小刀将封口剂剔出,用铁锯将连接条锯断,用铁勾将每个极群组拉出,放入铁盘内。

2、塑壳电池用铁锯沿槽盖热封处将蓄电池锯开,在观察壁焊连接处有无虚焊假焊及断裂情况以及极柱与端柱连接情况后,用铁锯将壁焊处锯开,将每个极群组抽出,放入铁盘内。

3、观察极群状况,是否有隔板缺少,汇流排有无断裂,汇流排与极板极耳处的连接情况,有无掉片及虚焊假焊现象。观察极柱与汇流排,极柱与端柱的连接情况有无断裂,虚焊假焊现象,观察极群内是否有异物存在。

4、观察极群侧面,底部有无短路连电现象及隔板在极群中位置及隔板边缘有无破损现象。

5、观察蓄电池槽内电解液状况,活性物质沉积状况,槽内有无异物情况以及电池槽中间隔板是否有开裂、破损、单格间沟通等。

6、完成上述观察后,用铁锯锯开极板与汇流排连接处,逐片检查正极板、负极板及隔板状况。

7、观察正极板四边框有无断裂现象,极板表面状况,活性物质脱落状况,小筋条腐蚀断裂情况以及极板有无弯曲等。

8、对于管式正极板观察丝管有无破损,铅芯有无脱脖现象,封底有无脱落,汇流排有无断裂以及管内活性物质有无下沉,空管程度等。

9、观察负极板表面状况,有无硫酸化迹象,活性物质有无收缩变硬,有无膨胀堆积及脱落现象。

10、观察每片隔板腐蚀程度,有无破损、断裂、掉角、穿孔现象,观察隔板时应将隔板用水洗净仔细观察。

(三)、分析记录
电池解剖观察后,记录好观察结果,分析出影响电池性能及造成试验终止的原因,提出电池解剖分析意见。

铅蓄电池_铅蓄电池 -优缺点

铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,十分笨重,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。

铅蓄电池_铅蓄电池 -注意事项

铅蓄电池

一、正确使用铅蓄电池
1、正确进行铅蓄电池的初充电。凡未经使用过的铅蓄电池,在使用前的首次充电称为初充电。正确地对铅蓄电池进行初充电应做到:电流不能过大:必须使铅蓄电池充足电;要进行2~3次的充放电循环。如果操作不当(如初次充电不彻底),将会造成铅蓄电池永久性的充电不足,致使它的额定容量减少,寿命缩短。

2、不同容量的铅蓄电池不能放在一起使用。机械车辆使用两只以上铅蓄电池时,其容量应该基本一致。以6135发动机为例,把两只1大一小的12V的铅蓄电池串联使用时,由于两只铅蓄电池容量不相等,充电时可能小的铅蓄电池刚好充足,而大的铅蓄电池还处于半充足状况。尤其在放电时,小的铅蓄电池还会因大电流放电而早期损坏。因此在工作中最好不要将两只容量不同的铅蓄电池放在一起使用。

3、减小铅蓄电池的自放电。自放电是铅蓄电池固有的特性,JB1058-78标准规定,铅蓄电池充足电后在20~30℃的环境中搁置28天,其容量损失不应超过20%。铅蓄电池自放电主要是由于负极板上海绵状铅的自动溶解引起的,因此很多生产厂家都在负极板加入了腐植酸、木素磺酸等缓冲剂,海绵状铅的自溶速度因而会显著下降,致使铅蓄电池性能大为改善。但铅蓄电池自放电的固有特性却依然存在,所以暂不使用的新铅蓄电池不要预先加入电解液,否则即会产生自放电。对已灌入电解液而闲置待用的铅蓄电池,应定期进行充电。

4、防止长时问大电流放电。安装和拆卸铅蓄电池时应严防短路:起动机械车辆(或设备)的时间不适合过长,每次应不超过20秒.两次起动之间应停歇1分钟以上,若连续起动三次,发动机仍不能起动,应停止起动,立即查明原因。

二、经常性的检查和保养
1、保持一定高度的电解液液面。按使用要求.电解液液面应高出极板10~15毫米。检查时先用内径4~6毫米,长约150毫米的玻璃管,垂直地插入加液口中,直到与极板上边缘相接触,然后用食指压紧玻璃管的上口,用拇指和无名指将玻璃管夹出,玻璃管中电解液的高度即为铅蓄电池内电解液平面高出极板的高度。测量后再将玻璃管中的电解液放回,如果液面高度不够,应及时补添蒸馏水,切不可加入泉水、河水和自来水,更不能添加稀硫酸,否则会使电解液密度增加而损坏极板。

2、及时清除壳盖上的黄白色糊状物。铅蓄电池壳盖上的黄白色糊状物,是由于铅蓄电池壳盖上和极桩周围溅有硫酸溶液,使电极桩处受到电化学腐蚀的结果。为避免产生这种物质,要经常用碱水,也可用10%的苏打水或10%的氨水溶液浸过的面纱来擦净蓄电池外壳及壳盖处溅出的电解液,使表面经常处于中性,则上述现象就可大为减少。若极桩与导线接头间隙积有氧化物时。可用小刀刮净。

3、定期补充充电。一般情况下,放完电的铅蓄电池应在24小时之内进行充电;对于停驶机械车辆上的铅蓄电池,必须每个月补充充电一次:在使用中的铅蓄电池,应每2个月拆下来进行一次补充充电。

4、定期检查电解液的密度。电解液的密度必须与所在地区和季节相适应。根据实践经验,中国大部分地区(除了严寒地区外)在夏季前后,新充电的铅蓄电池电解液的相对密度可达到1.20~1.25。使用过的铅蓄电池再次充电时,电解液相对密度要保持在1.15~1.18。到秋季电解液相对密度则应由1.18逐渐提高到1.25,冬季调整到1.285,春季时再逐步添加蒸馏水以调低相对密度。

铅蓄电池_铅蓄电池 -分类

(1)按蓄电池极板结构分类:有形成式、涂膏式和管式蓄电池;
(2)按蓄电池盖和结构分类:有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池;
(3)按蓄电池维护方式分类:有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。
(4)按国家有关标准规定主要蓄电池系列产品有:
起动型蓄电池:主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明;
固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;
牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;
铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;
摩托车蓄电池:主要用于各种规格摩托车起动和照明;
煤矿用蓄电池:主要用于电力机车牵引动力电源;
储能用蓄电池:主要用于风力、水力发电电能储存。
维护保养
发电机组中最重要的部件就是铅蓄电池,铅蓄电池的性能稳定才能保证整个发电机组的性能良好,那么如何保证铅蓄电池的性能稳定呢?这就需要做好电池的维护保养工作了。
首先,铅蓄电池的连接要正确,防止出现短路情况
铅蓄电池应该摆放在靠近发电机组,这样电池的连接线就不会过长,同时还需要将电池放在便于保养的地方。电池在链接到发电机时,首先接正极,再接负极,当负载或停机时,应及时断开链接,防止电池出现正负极短路。
其次,做好电池的日常检查工作
要定期对电池进行检查,包括电池端的电压情况;电池中电解液的密度、温度、高度情况;注意电池链接先是否按照规格链接;检查电池记住是否有腐蚀情况;定期做放电测试等等,这些日常工作都是需要进行的。
最后,电池充电工作要格外注意
电池充电是基本工作,应当在通风良好、没有雨雪、火花、明火环境下充电;充电最好使用原装充电机充电;充电时,电线的链接要正确;使用合理的电流进行充电;电池充电时,当温度高于45℃时,应当停止充电工作,做散热处理。
发电机组铅蓄电池保养工作非常重要,在日常使用中一定要注意了。

三 : (16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。

(16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:

已知:(ⅰ)PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl4-(aq)△H>0
(ⅱ)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8, Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(ⅲ)Fe3、Pb2以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S的离子方程式,加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因。
(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式。
(4)请用离子方程式解释滤液2加入H2O2可循环利用的原因,滤液3是。
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的 PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为。
题型:填空题难度:中档来源:不详

(16分)
(1)PbS+2Fe3+2Cl= PbCl2+2Fe2+S(3分),抑制Fe3、Pb2的水解(2 分)
(2)用冰水浴使反应PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl4(aq)逆向移动,使PbCl4不断转化为PbCl2晶体而析出。(3分)
(3)PbCl2(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2Cl(aq) (2分)
(4)2Fe2+ H2O2+2H=2Fe3+2H2O(2分),盐酸(2分)
(5)PbSO4+2e="Pb+" SO42(2分)

试题分析:(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S,说明加入的盐酸、氯化铁与PbS发生氧化还原反应,S元素化合价升高,则铁元素的化合价降低,离子方程式为PbS+2Fe3+2Cl= PbCl2+2Fe2+S;Fe3、Pb2以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04,所以加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是抑制Fe3、Pb2的水解;
(2)加入饱和食盐水后存在PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl4-(aq)△H>0,在冰水浴中,温度较低,使平衡逆向移动,生成PbCl2晶体而析出;
(3)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8< Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,根据沉淀的转化,PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀是因为PbCl2中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡,使溶解平衡正向移动生成硫酸铅,离子方程式为PbCl2(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2Cl(aq);
(4)滤液2的主要成分是氯化亚铁,与过氧化氢反应又生成氯化铁,作氧化剂使用,离子方程式为2Fe2+ H2O2+2H=2Fe3+2H2O;由(3)可知氯化铅转化为硫酸铅同时生成氯化氢,所以滤液3是盐酸溶液;
(5)充电时是把电能转化为化学能,相当于电解池装置,所以阴极发生还原反应,Pb的化合价降低成为单质Pb,电极反应式为PbSO4+2e="Pb+" SO42


考点:

考点名称:离子反应定义:

凡是有离子参加或离子生成的反应都是离子反应。
离子反应包括:复分解反应、氧化还原反应、络合反应、双水解反应 常见阳离子的检验方法:
离子检验试剂实验步骤实验现象离子方程式
K+焰色反应①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液,放在火焰上灼烧,观察火焰颜色。浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色)——
Na+焰色反应火焰分别呈黄色
NH4+NaOH溶液(浓)向未知溶液中加入NaOH浓溶液并加热生成有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体NH4++OH-=NH3↑+H2O
Al3+加NaOH溶液向未知溶液中加入NaOH溶液加入适量NaOH溶液后生成白色沉淀,该沉淀溶于过量NaOH溶液中

Al3++3OH-=Al(OH)3

Cu2+浓氨水向未知溶液中加入浓氨水加入适量浓氨水后生成蓝色沉淀,该沉淀溶于过量浓氨水中,溶液呈深蓝色

Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O

Ag+①稀盐酸或可溶性盐酸盐②稀HNO3③氨水向未知溶液中加入稀盐酸再加入稀HNO3向过滤出的沉淀中加氨水生成白色沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+Ag++Cl-=AgCl↓
Ba2+稀H2SO4或可溶性酸盐溶液向未知溶液中加入稀H2SO4再加入稀HNO3产生白色沉淀,且沉淀不溶于稀HNO3Ba2++SO42-=BaSO4
Fe3+KSCN溶液向未知溶液中加入KSCN溶液或加NaOH溶液或加苯酚变为血红色溶液Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
加NaOH溶液产生红褐色沉淀Fe3++3OH-=Fe(OH)3
加苯酚溶液显紫色Fe3++6C6H6OH→[Fe(C6H5O)]3-+6H+
Fe2+①加NaOH溶液向未知溶液中加入NaOH溶液并露置在空气中开始时生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓  4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
②KMnO4(H+)溶液向未知溶液中加入KMnO4(H+)溶液KMnO4(H+)紫色褪去MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
③K3[Fe(CN)6]向未知溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀3Fe2++2[Fe(CN)6]-=Fe3[Fe(CN)6]2
④KSCN溶液,新制的氯水加入KSCN溶液,新制的氯水加入KSCN溶液不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

常见阴离子的检验方法:
离子检验试剂实验步骤实验现象离子方程式
CO32-①BaCl2溶液、稀盐酸向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出无色无味气体Ba2++CO32-=BaCO3↓ BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O
②稀盐酸、Ca(OH)2溶液加入稀盐酸后放出的气体通入使澄清的Ca(OH)2溶液加入稀盐酸后放出无色无味气体,通入澄清的Ca(OH)2溶液变浑浊CO32-+2H+=H2O+CO2↑ Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O
SO42-BaCl2溶液、稀硝酸或稀盐酸向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀Ba2++SO42-=BaSO4
SO32-①BaCl2溶液、稀盐酸向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出刺激性气味的气体SO32-+2H+=H2O+SO2
②稀盐酸、品红溶液加入稀盐酸后放出的气体通入品红溶液加入稀盐酸后放出的气体使品红溶液褪色SO32-+2H+=H2O+SO2
Cl-AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀Ag++Cl-=AgCl↓
Br-AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的浅黄色沉淀Ag++Br-=AgBr↓
I-AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸生成不溶于稀硝酸的黄色沉淀Ag++I-=AgI↓
②新制氯水,淀粉溶液向未知溶液中加入新制氯水,再加入淀粉溶液滴入新制Cl2,振荡后再滴入淀粉溶液,变蓝Ag++I-=AgI↓ 2I-+Cl2=I2+2Cl- I2遇淀粉变蓝
注意: 1.若SO42-与Cl-同时检验,需注意检验顺序。应先用Ba(NO3)2溶液将SO42-检出,并滤去BaSO4,然后再用AgNO3检验Cl-
2.检验SO32-的试剂中,只能用盐酸,不能用稀硝酸。因为稀硝酸能把SO32-氧化成SO42-
3.若Ag+和Ba2+同时检验,也需注意检验顺序,应先用盐酸将Ag+检验出并滤去沉淀,然后再用稀硫酸检验Ba2+

四 : 12V的蓄电池

对于端电压为12V的蓄电池,正常的浮充电压在13.5~13.8V之间。[www.loach.net.cn]浮充电压过低,蓄电池充不满,浮充电压过高,会造成过电压充电。当浮充电压超过14V时,即认为是过电压充电。 1)过量放电使得蓄电池的端电压低于蓄电池所允许的放电终了电压。对12V的M型铅酸蓄电池而言,其放电终了电压为10.5V左右。      2)UPS蓄电池组中,各蓄电池单元之间的端电压差别超过1V左右。充电操作。蓄电池的初充电电流大小一般按说明书中的规定值,或按额定容量1/10的电流来进行。(1)浮充充电。在线式蓄电池组是长期并联在充电器和负载线路上,作为后备电源的工作方式。一般情况下,都采用浮充充电,单体蓄电池电压控制在2.25V(相对于2V蓄电池),并定期观察、记录浮充电压变化。如果单体蓄电池电压偏低,说明蓄电池充电不足,容量不够,应注意跟踪。      (2)均衡充电。所谓均衡充电是把每个蓄电池单元并联起来,用统一的充电电压进行充电。如果蓄电池组在浮充过程中存在落后蓄电池(单体电压低于2.20V,相对于2V蓄电池),或浮充3个月后,宜进行均充过程,其单体蓄电池控制在2.35V,充6~8h(注意,一次均充时间不宜太长),然后调回到浮充电压值,再观察落后蓄电池电压变化,如电压仍未到位,相隔两周后再均充一次。一般情况下,新的蓄电池组经过6个月浮充、均充后,其电压会趋于一致。均衡充电电流一般选0.3C或略小于0.3C。额定电压为12V的蓄电池,均衡充电电压一般选14.5V。免维护电池:又名阀控式密封铅酸蓄电池,在使用和维护中需遵循下列原则:A:密封电池可允许的运行范围为15度-50度 ,但5度-35度之内使用可延长电池寿命。在零下15度以下电池化学成分将发生变化而不能充电。在20度到25度范围内使用将获得最高寿命.电池在低温运行将获得长寿命但较低容量,在高温运行将获得较高容量但短寿命。B :电池寿命和温度的关系可参考如下规则,温度超过摄氏25度后,每高8.3度电池寿命将减一半。C:免维护电池的设计浮充电压为2.3V /节。12V的电池为13.8V。CSB公司建议每节2.25-2.3V。在120节电池串联的情况下,温度高于摄氏25度后,温度每升高一度浮充电压应下调3MV。同样温度每升高一度为避免充电不足电压应上调3MV。放电终止电压在满负荷(<30分钟)情况下为1.67V每节。在低放电率情况下(小电流长时间放电)要升高至1.7V-1.8V每节,APC SYMMETRA可根据负载量调节充电电压。D:放电结束后电池若在72小时内没有再次充电。硫酸盐将附着在极板上绝缘充电,而损坏电池。E:电池在浮充或均充时,电池内部产生的气体在

充电电池电压 12V的蓄电池

负极板电解成水,从而保持电池的容量且不必外加水。(www.loach.net.cn)但电池极板的腐蚀将减低电池容量。F:电池隔板寿命在环境温度为30-40度时仅为5-6个月。长时间存放的电池每6个月必须充电一次。电池必须存放在干燥 凉爽的环境。在20度的环境下免维护电池的自放电率为3-4%每个月,并随温度变化。G:免维护电池都配有安全阀,当电池内部气压升高到一定程度时安全阀可自动排除过剩气体,在内部气压恢复时安全阀会自动恢复。H:电池的周期寿命(充放电次数寿命)取决于放电率,放电深度,和恢复性充电的方式, 其中最重要的因素是放电深度。在放电率和时间一定时,放电深度越浅,电池周期寿命越长。免维护电池在25度100%深放电情况下周期寿命约为200次。I:电池在到达寿命时表现为容量衰减,内部短路,外壳变形,极板腐蚀,开路电压降低。J:IEEE定义电池寿命结束为容量不足标称容量AH的80%。标称容量和实际后备时间非线性关系,容量减低20%相应后备时间会减低很多。一些UPS 厂家定义电池的寿命终止为容量降至标称容量的50-60%。K:绝对禁止不同容量和不同厂家的电池混用,否则会降低电池寿命。L:若两组电池并联使用,应保证电池连线,汇流排阻抗相同。M:免维护电池意味着可以不用加液,但定期检查外壳有无裂缝,电解液有无渗漏等仍为必要的。12v电池充电电压是13.8。48v正好55.2,充电器电压其实很准啊 12V铅酸电瓶充电使用参数:循环:充电电压14.5-15.0V (25℃)充电温度补偿电压 -24mV/℃浮充:充电电压13.6-13.8V/12V (25℃)充电温度补偿电压 -18mV/℃48V充电器充电电压 59V空载即浮充电压 55V

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五 : 锂电池内部结构解剖

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所有的信息都在一个显示屏上显示:电量显示、温度控制、过载警告、低电量显示

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与其他麦太保空气冷却型充电工具兼容, 麦太保锂电池只能与麦太保锂充电器配套使用。

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