铅酸电池建设

铅酸蓄电池是最常用的蓄电池类型，以其在汽车上的应用而广为人知。电池由多个电池组成，每个电池由浸入稀硫酸电解液中的铅板组成。每个电池的电压通常为 2 V 至 2.2 V。对于 6 V 电池，三个电池串联连接，而对于 12 V 电池，六个电池串联连接。

铅酸汽车型电池的结构如图 1 所示。电极是铅锑合金板，带有凹槽图案，因此它们呈网格形式 [见图 1 (a)]。

盘子

氧化铅（称为活性材料）被压入板的凹槽中。如图 1 (b) 所示，每个电极由若干块平行连接的板组成，中间有多孔橡胶隔板。这种排列和板的形状在电池的尺寸限制内提供了最大可能的电极表面积。

图 1：铅酸电池极板排列

胶套

完整的 12 V 电池，如图 1 (c) 所示，具有硬橡胶外壳。该案例分为六个部分，用于六个独立的单元格。外壳底部的内侧设有突起以支撑板。这些突起确保板的下边缘通常远高于落到电池底部的活性材料的水平。这种材料会使正极板和负极板短路，使电池失效。

图 1 (c)：完整的铅酸电池

每个电池都有一个带螺纹的加注盖，其中心有一个小孔。加注口盖提供了添加电解液的通道，而孔则允许气体排放到大气中。管盖;漏斗盖

粗大的电气连接将电池串联起来，并提供了笨重的电池端子。由于电池可能需要提供非常大的电流，因此所有电气连接的电阻必须非常低以最大程度地减少电压降，这一点很重要。250 A 的电流对于驱动汽车启动器的电池来说并不罕见。

铅酸电池工作

当铅酸电池充电时，正极板上的氧化铅变成过氧化铅，负极板上的氧化铅变成海绵状或多孔状的铅。在这种情况下，正极板呈棕色，负极板呈灰色。

铅酸蓄电池放电

当电池放电（即提供电流）时，负极板上海绵状铅中的原子与硫酸盐分子结合形成硫酸铅和氢气。与往常一样，电子留在负极板上，因此它们保持负电位。电解液中释放的氢与正极板上的过氧化铅结合，从极板上带走电子以保持正电位。过氧化铅和氢气在正极结合产生水和硫酸铅。水会稀释电解液，使其成为一种较弱的溶液，并且在正极板和负极板上产生的硫酸铅往往会填充活性材料的孔隙。电压下降。

铅酸电池充电

电池充电时，电流（常规方向）流入每个电池的正极。该电流导致负极的硫酸铅与氢离子重新结合，从而在电解液中重新形成硫酸，在负极板上重新形成海绵状铅。此外，正极上的硫酸铅与水重新结合，在正极板上再生过氧化铅，在电解液中再生硫酸。电池充电的最终结果是电极重新形成，电解液恢复到原来的强度。如果保养得当，铅酸电池能够承受大量的充电和放电循环，并在数年内提供令人满意的服务。

铅酸蓄电池的安时额定值

12 V 铅酸汽车电池的典型安培小时额定值范围为 100 Ah 至 300 Ah。这通常指定为 8 小时的放电时间，它定义了在电压降至每个电池约 1.7 V 之前可以从电池汲取的能量。

对于 240 Ah 额定值，电池预计可提供 30 A 电流 8 小时（见图 2）。负载电流越大，放电时间明显越短。然而，安培小时额定值也可能因较短的放电时间而降低，因为电池在提供较大电流时效率较低。另一种对铅酸电池进行评级的方法是定义在供应大约 250 A 电流约 5 秒后的端电压。这对应于电池在启动汽车时所经历的负载类型。重要的是要避免可能需要过大电流的电池过载。汲取比电池设计供应更大的电流可能会导致严重损坏。

图 2：铅酸电池的安培小时额定值

电池的额定值通常是在 25°C 左右的温度下规定的，必须修改才能在较低温度下运行。由于化学反应在温度降低时发生得更慢，可用输出电流和电压低于 25°C 时。在 -18°C 左右，充满电的电池可能只能提供其正常安培小时额定值的 60%。随着电池放电和电解质变弱，电解质更可能冻结。充满电的电池不易结冰，但即使是充满电的电池，当其温度降至约 -21°C 时也可能失效。