凡是以呈酸性水溶液作為電解質的蓄電池統稱為酸性蓄電池，其中最為典型的是鉛酸蓄電池。酸性蓄電池主要優點是工作電壓較高，使用溫度寬，高低速率放電性能良好，原料來源豐富，價格低廉。其缺點是能量密度較低，使其體積、重量較大。
鉛酸蓄電池，其正極為二氧化鉛，負極為海綿狀鉛，電解質為硫酸水溶液，隔板（隔膜）根據不同類型的鉛蓄電池使用微孔橡膠隔板、微孔塑膠隔板或其他材料，電池殼體使用硬橡膠、工程塑膠、玻璃鋼等材料製成。
基本介紹
- 中文名：酸性蓄電池
- 外文名：acid storage battery
- 又稱：鉛酸蓄電池、鉛板蓄電池
構造,充放電原理,內阻及容量,使用方法,充電方法,電解液的調整與補充,
構造
酸性蓄電池主要由容器、極板和隔板三部分組成。酸性蓄電池的容器是用來儲盛電解液和支撐極板的，所以它必須具有防止酸液漏泄、耐腐蝕、堅固和耐高溫等特性。根據材料不同，常用的鉛酸蓄電池容器有玻璃槽、鉛襯木槽、塑膠槽和硬橡膠槽四種。
一般海洋石油工程上使用酸蓄電池的極板採用鉛銻合金製成柵格式，柵格中壓入活性物質。正極板的活性物質是二氧化鉛(PbO2)，負極板的活性物質是海綿狀純鉛。為了增大容量，蓄電池正極板和負極板都製成好多片，分別並聯在一起，接成兩組，構成蓄電池的正極和負極。每一組正負極板所組成的單電池的電壓約有2V左右，在實際套用時常將3個或6個相同的單電池串接起來成為一組。蓄電池負極板總比正極板多一塊，每塊正極板夾在兩塊負極板當中，使正極板兩面都起化學反應，產生同樣的膨脹和收縮，減少極板彎曲的機會，從而延長了極板使用壽命，因為負極板在充放電過程中伸縮現象較正極板少得多，製造時也較正極板薄一些，最外側的兩塊負極板只有一面與正極起化學作用，因此其厚度就比中間的負極板還要薄。
隔板的作用是使蓄電池的正、負極板互相絕緣，可用木板、硬橡皮、塑膠等製成。為了使電解液能自由地流通，隔板的構造應是多孔的，但是不能使脫落的活性物質經過隔板而與相鄰極板接觸。
充放電原理
鉛蓄電池的兩組極板插入稀硫酸溶液里發生化學變化就產生電壓。通入直流電時(充電)，在正極板上的氧化鉛變成了棕褐色的二氧化鉛(PbO2)，在負極板上的氧化鉛就變成灰色的絨狀鉛(Pb，也叫海綿狀鉛)。鉛蓄電池放電時，正負極板上的活性物質都吸收硫酸起了化學變化，逐漸變成了硫酸鉛(PbSO4),當正負極板上的活性物質都變成了同樣的硫酸鉛後，蓄電池的電壓就下降到不能再放電了。此時需要對蓄電池充電，使其恢復成原來的二氧化鉛和絨狀鉛，這樣，蓄電池又可以繼續放電。在蓄電池中產生的化學變化是可逆的，用方程式表示如下：
充放電化學表達式由上式可以看出，充電時電解液稀硫酸的密度會增加；放電時由於生成水，密度降低。酸性蓄電池的電動勢，主要與電解液密度有關。密度高，電動勢也高。用經驗公式表示有下述關係：
E——蓄電池的電動勢，V；
d——電解液的密度。
內阻及容量
酸性蓄電池的內阻由極板電阻、電解液電阻及極板連線部分的電阻所組成。
當蓄電池充電時，電解的密度發生變化，極板上的有效物質發生變化，所以蓄電池的內阻也隨之變化。蓄電池在充電後內阻最小，放電時內阻增加。對於使用的蓄電池，其內阻可用下列公式計算：
R——蓄電池內阻，Ω；
E——開路電壓，V；
U——工作時的端電壓，V；
I——放電電流，A。
蓄電池的容量表示蓄電池儲存電能的能力，船用蓄電池的容量一般以10小時放電率的安培小時做單位。例如250安培小時的蓄電池能以25安培的電流放電10小時。但是同一蓄電池在1小時的放電率時不能給出250安培小時容量，事實上，將小於250安培小時。在10小時放電率以外的放電率時應乘以一適當的容量係數，如表2-58所示。
酸性蓄電池容量係數使用方法
充電方法
初次充電。新的或長期庫存的蓄電池，在使用前需經過初次放電，其步驟如下：
①先將加水蓋旋出，除去蓋上小孔的封口，使其空氣通暢。
②加好配製的電解液，其密度為1.285(注意配製電解液時，應把硫酸徐徐注入蒸餾水中)，加至隔板以上10～15mm。
③電解液加入後，將電池靜置2～3h即可將電池的正負極與電源的正負極接好，準備放電。
④初步充電按表2-59中所規定的電流和時間進行。第一階段電流充電使每個小電池的端電壓上升至2.4V，然後改用第二階段電流充電，直到電壓和電解液比在3h內基本不再變動為止。
蓄電池放電主要參數經常性充電方法。酸性蓄電池的經常性充電分兩個階段進行，充電電流和時間見表2-59。第一階段充電，使蓄電池電壓上升至每個電池2.4V左右，然後轉入第二階段充電，直到電解液密度達到1.285並上下均勻一致，則充電完畢。
電解液的調整與補充
蓄電池在充電過程中，因發生氣體使電解液中的水分減少而液面有所降低。硫酸雖然亦有少許的飛濺，但是損失極少，故補充液面至原來高度時，只許加水，切不可加酸。若充電完畢後電解液密度低於原來值，應按製造廠的要求，可補加密度1.35～1.40的稀硫酸來調整，若密度高於原來值，可加蒸餾水來調整。
調整電解液密度的工作應在正常充電後進行。然後再用普通充電電流的一半，再充電30分鐘或1小時，以便使電解液混合均勻，若測得密度仍有差別則應按以上方法反覆進行直到蓄電池組的密度達到規定為止。
