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铅酸蓄电池介绍说明,定义,发展历史

2019-08-14 18:59:17   点击:


定义:电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 英文名称:Lead-acid battery 。放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。分为排气式蓄电池和免维护铅酸电池

电池主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、注液盖等组成。排气式蓄电池的电极是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右,而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展,铅酸蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。

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铅酸蓄电池介绍说明,定义


铅酸蓄电池最明显的特征是其顶部有可拧开的塑料密封盖,上面还有通气孔。这些注液盖是用来加注纯水、检查电解液和排放气体之用。按照理论上说,铅酸蓄电池需要在每次保养时检查电解液的密度和液面高度,如果有缺少需添加蒸馏水。但随着蓄电池制造技术的升级,铅酸蓄电池发展为铅酸免维护蓄电池和胶体免维护电池,铅酸蓄电池使用中无需添加电解液或蒸馏水。主要是利用正极产生氧气可在负极吸收达到氧循环,可防止水分减少。铅酸水电池大多应用在牵引车、三轮车、汽车起动等,而免维护铅酸蓄电池应用范围更广,包括不间断电源、电动车动力、电动自行车电池等。铅酸蓄电池根据应用需要分为恒流放电(如 不间断电源)和瞬间放电(如 汽车启动电池)。

当放电进行时,硫酸溶液的浓度将不断降低,当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电
充电:2PbSO₄+2H₂O=PbO₂+Pb+2H₂SO₄(电解池)
铅蓄电池
铅蓄电池(4张)
放电:PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O(原电池)
阳极:PbSO₄ + 2H₂O- 2e ‐ === PbO₂ + 4H﹢ + SO₄²‐
阴极:PbSO₄ + 2e ‐=== Pb + SO₄²‐
负极:Pb + SO₄²‐- 2e=== PbSO₄
正极:PbO₂ + 4H ﹢ +SO4²‐ + 2e ‐=== PbSO₄ + 2H₂O
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历史
蓄电池是1859年由法国人普兰特(Plante)发明的,至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后,在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得,使用上有充分的可靠性,适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。
普兰特(G.Plante)于1859年发明铅酸蓄电池,已经历了近150年的发展历程,铅酸蓄电池在理论研究方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。
到20世纪初,铅酸蓄电池历经了许多重大的改进,提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而,开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点:①充电末期水会分解为氢,氧气体析出,需经常加酸、加水,维护工作繁重;②气体溢出时携带酸雾,腐蚀周围设备,并污染环境,限制了电池的应用。近二十年来,为了解决以上的两个问题,世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池,希望实现电池的密封,获得干净的绿色能源。
1912年ThomasEdison发表专利,提出在单体电池的上部空间使用铂丝,在有电流通过时,铂被加热,成为氢、氧化合的催化剂,使析出的H2与O2重新化合,返回电解液中。但该专利未能付诸实现:①铂催化剂很快失效;②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出,电池内部仍有气体发生;③存在爆炸的危险。
60年代,美国Gates公司发明铅钙合金,引起了密封铅酸蓄电池开发热,世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。
1969年,美国登月计划实施,密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源,最后镉镍电池被采用,但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。
1969-1970年,美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池,该电池采用玻璃纤维棉隔板,贫液式系统,这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池,但当时尚未认识到其氧再化合原理。
1975年,GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下,获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利,成为今天VRLA的电池原型。
1979年,GNB公司在购买Gates公司的专利后,又发明了MFX正板栅专利合金,开始大规模宣传并生产大容量吸液式密封免维护铅酸蓄电池。
1984年,VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用。
1987年,随着电信业的飞速发展,VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用。
1991年,英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试,发现VRLA电池并不象厂商宣传的那样,电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象,这引起了电池工业界的广泛讨论,并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问,此时,VRLA电池市场占有率还不到富液式电池的50%,原来提到的“密封免维护铅酸电池”名称正式被“VRLA电池”取代,原因是VRLA电池是一种还需要管理的电池,采用“免维护”容易引起误解。
1992年,针对1991年提出的问题,电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法,其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。I.c.Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用。
1992年,世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加,在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池;1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池,VRLA电池已经得到了广大用户的认可。
发展
“十一五”期间,我国铅酸蓄电池市场规模迅速扩大,产量平均以每年约20%的速度快速增长,总体规模增长了2倍,由2005年的约7000万多KVAh上升至2010年的14416.68万KVAh。
2011年,我国铅酸蓄电池行业产销规模均有所扩大,利润及销售利润均大幅上升,行业经营效益较好。2011年我国铅酸蓄电池行业的资产总额为880.91亿元,同比增长39.35%;实现销售收入965.15亿元,同比增长32.40%;实现利润总额57.20亿元,同比增长10.81%,详见前瞻《中国铅酸蓄电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
与此同时,铅酸蓄电池技术经过多年发展,其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。目前我国正逐渐缩小与国际领先技术的差距,在部分核心技术方面已达到国际水平,并且越来越多地进入国际市场。
随着铅酸蓄电池行业竞争的不断加剧,大型铅酸蓄电池生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的铅酸蓄电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的铅酸蓄电池品牌迅速崛起,逐渐成为铅酸蓄电池行业中的翘楚!
目前铅酸蓄电池产业发展中主要存在三个方面的问题:一是非法铅酸蓄电池和再生铅生产企业仍然存在,技术装备水平不高,经营规范企业在市场竞争中仍处于不利地位,影响了行业的健康发展。二是少数企业无视国家危险废物管理要求,违法从事废铅蓄电池收集、贮存和处置活动,大量废铅酸蓄电池涌入非法回收利用渠道,使得规范的回收企业缺乏价格竞争优势。三是铅酸蓄电池行业缺少技术支持,经济合理的污染治理技术,特别是蓄电池的清洁生产技术产业化运作明显不足,先进技术推广不够,制约了行业的技术进步。 [1] 

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