铅酸蓄电池的电化学反应过程。图3-52给出铅酸蓄电池的充、放电电化学反应过程和反应式。把充、放电时参与化学变化的电极物质(氧化剂、还原剂)称为作用物质和活性物质。从反应式中可以看出，电解液的密度所放电下降，随充电上升。其比率与充放电量成比例，故可根据密度变化推测出充放电量。在这个化学反应中，温度随充电上升，随放电下降。但放电时由于从周围吸收热量，故小型电池的温度几乎不发生变化，此外，由于电池内阻而产生焦耳热量。从电化学的反应过程，虽然看不出有气体产生及自放电现象，但在静止时，铅酸蓄电池内就有气体产生及自放电现象存在，特别是在充电末期及过充电时，不可避免地使电解液中的水分解成H、0.气体。其反应式如下。具有爆鸣特点，带着酸雾逸出，使铅酸蓄电池不易密封，同时在使用中产生自放电，所以要频繁地均衡充电及补充水，且对安全问题时时操心。


密封铅酸蓄电池的发展，由于它运行时的少维护、无酸雾溢出和价格低廉的特点，被视为现代电信系统和电子仪器的理想直流电源设备。使电极上析出氢气和氧气再化合成水。但催化栓在促使氢氧反应时产生大量的热，使催化栓发热。钯的使用寿命短，需要定期更换。另外，装有催化栓的蓄电池充电时，尚有部分氢、氧及水逸出电池，故仍需加注少量蒸馏水，因此未能得到推广应用。


密封铅酸蓄电池可分为电极方式和阴极吸收方式。
(1)电极方式。这种电池的结构是将燃料电池中的气体电极的研究成果移植到密封式铅酸蓄电池中，一个电池中可装一对辅助电极，一个辅助电极吸收氧气，另一个辅助电极吸收氢气，也可以只装一个吸氢辅助电极。其作用原理可以用氢电极为例来说明。吸收氢的辅助电极上载有使氢易于氧化的催化剂。


(2)阴极吸收方式(VRLA式)。正极在充电时产生的氧气，通过隔膜扩散到达负极，与活性物质铅反应。形成PO，进而与HS0，反应生成PbSO，和H，O(称为氧循环)。因这时负极上进行阴极还原反应，当有PbSO，存在时，负极上只进行PbSO，的还原，而不进行H+离子的还原过程。从而无氢、氧从电池中逸出。阴极吸收式铅酸电池采用隔膜吸收电解液，或采用胶状电解液时，可使电池的电解液不自由流动，又无气体逸出，达到全密封的要求。但考虑到电池的自放电，以及充电后期存在氢析出的可能性，故电池装有安全阀。当电池内气压增至某一值时，安全阀打开，气体排出，故也称为阀控式密封留酸(VRLA)蓄电池。随着电信事业的发展，电话交换机的程控化，20世纪90年代开始，128VRLA蓄电池在我国电信部门逐步得到推广。


阀控式密封船酸蓄电池中所进行的成流反应和铅酸蓄电池一样，仍然是双硫酸盐化理论。其主要不同之处在于以下几方面。
(1)在存放和充电时减少气体的产生和水的分解，故采用低锦或无梯合金。负极活性物质设计得过量，吸收充电时正极析出的氧气。
(2)无多余的可以自由流动的电解液。采用胶体(Gel)电解液或使电解液吸收在多孔的玻璃纤维隔膜(ACM)中。
(3)采用安全阀代替排气栓。


蓄电池的优点
(1)电池荷电出厂，安装时不需要辅助设备，安装后即可使用。
(2)正、负极板板栅多采用起低梯合金，气体产生量少。由正极析出的氧气可在负极上还原成水，失水极少。在使用寿命期内，不需要检测电解液有密度和添加水。
(3)电池单体槽、盖之间密封，盖上配有单向排气密封阀，使蓄电池内产生的气体不得从安全阀向外排出。阀在一定范围内开闭，既可使内部气体达到一定压力后逸出，又能防止外部气体进入蓄电池内部。
(4)采用超细玻璃纤维棉隔板或胶体，它们具有高的吸附电解液的能力，高孔率，低电阻，化学稳定性好，加上密封阀的配制，可使蓄电池在不同方位安置。
(5)在正常使用期没有腐蚀气体产生，可以和通信设备安装在同一房间，节省了建筑面积和人力。
(6)与同容量防酸式蓄电池相比，VRLA蓄电池体积小、质量小、自放电低等。


蓄电池内部氧循环的特点蓄电池是在铅酸蓄电池基础上发展起来的，具有内部氧循环抑制氢气产生的特点，具体表述如下。从上述的一切反应可以看出，在电解液中的B，0先在正极上产生O，再在负极上产生BO.即正很产生氧被负极(阴极)吸收了，所以，这种电池又称为阴极吸收式密封固定型铅酸蓄电池。这种氧循环在电池内部没有增加压力。蓄电池充电时，04，气体不是同时产生的，正极上活性物质PSO，被氧化成PbO，达70%时开始产生0.，而负极活性物质P5O，被还原成绒状門，达90%时才有氢气产生。电池设计时，过去由于采用过量的负极活性材料，导致氢气的产生。目前，大都采用析氢电位的板栅材料，以尽量避免氢气的产生，在整个化学反应期间，使负极永远处于不饱合状态，达不到析氢过电位。因此，无氢气产生，形成单纯的氧循环，从而使电池达到密封的目的。


蓄电池的结构特点多余气体后自动关闭，保持电池内部压力在最佳范围内，同时 图3-53VRLA 蓄电池结构不允许空气中的气体进入电池内，以免造成自放电。常用的排气阀有胶帽式、伞式和胶柱式三种结构，从可靠性角度看，实践证明胶柱式最好，伞式次之，胶帽式最差。近年来，出现一种新排气阀，称为“唇形阀”，多余的气体可通过类似嘴唇形状的结构部位排除，开启、闭合压力相当精确，制造工艺要求高。端子。接线端子应由铅、铝合金或铜铸造，并含有能进行机械连接的螺纹心件(内螺纹或外螺纹)。该心件的制备应保证能与端子进行有效的电气和机械连接，需采用长的机械密封轨道。选择收缩率小的密封材料，使极柱密封结构良好。极柱密封结构应尽量避免铅件焊接和密封胶与铅的粘合。如果采用极柱套压管密封圈与密封胶联合密封的方式，密封效果较好，可消除极柱爬酸现象。外壳。电池的槽、盖材料选择，对电池失水有一定影响，几种槽、盖材料对水蒸气和氧的相对渗透率列于表3-17。蓄电池技术性能要求
1)对VRLA蓄电池技术性能要求
(1)结构。VRLA蓄电池的正、负极端子应便于连接，并有明显标志。端子应用螺栓、螺母连接。蓄电池间的连接电压降AU<10mV。
(2)容量。

1 容量保存率。蓄电池带酸荷电出厂，静置90天后其容量保存率不低于80%。② 10小时率容量第一次循环不低于0.95C。，第三次循环应达到Co，3小时率和1小时率的容量应分别在第四次和第五次循环以前达到Co。

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