蓄電池反應原理分析與研究

摘 要：本文著重從蓄電池的原理、類型及性能，蓄電池電解液、蓄電池容量等幾個方面介紹了鉛酸蓄電池的性能及安裝工藝，并對25℃放電容量計算公式提出了質疑。

關鍵詞：鉛酸蓄電池；電解液；容量

1 蓄電池的原理、類型及性能

可以再充電并反復使用的電池，稱為蓄電池或二次電池。它的工作原理和原電池一樣，但這種電池的電極反應有很好的可逆性，放電時消耗的活性物質在充電時得以恢復。蓄電池放電是化學能轉變為電能的過程，而充電則相反，是電能轉變為化學能的過程。因此它是化學能—電能相互轉換的一種儲能裝置。蓄電池分為堿性蓄電池和鉛酸蓄電池兩大類。本文重點介紹鉛酸蓄電池。

2 鉛酸蓄電池的電解液

酸性蓄電池中所使用的電解液是由硫酸制成的。硫酸的吸水能力很強，氧化性能非常劇烈，不論衣服或銅鋅等金屬和它接觸，都會被腐蝕。因此，在操作是，必須注意勿使硫酸潑出，尤其不可使它接觸皮膚或濺入眼中。蓄電池中所使用的電解液為稀硫酸，即水和純硫酸按一定的比例所制成的溶液。當純硫酸和水接觸時，水就立刻被純硫酸所吸引而產生大量的熱，如果將較多的水倒入硫酸中，可能使容器爆炸，產生的后果更為嚴重。因此在將硫酸倒入水中時，必須緩慢的分成幾次倒入。以免過快的產生太多的熱量。

蓄電池所使用的硫酸必須很純，國家規范定，蓄電池應采用符合化工部部標《HGB1008—59》的蓄電池專用硫酸，并且有制造廠的合格證件。當采用其他品級硫酸時，其物理及化學性能應符合規范的規定。其他品級的硫酸按其純度可分為工業用和化學用兩種，因此調制電解液用其他品級的硫酸應有出廠證明，并經化驗合格后方可使用。一般采用化學用硫酸，但工業用硫酸雜質如在規定標準以下亦可使用，因工業硫酸價格低廉。蓄電池所用的水必須是蒸餾水，蒸餾水的水質也應符合規范的規定。硫酸和蒸餾水的純度極為重要，因此它可以直接影響蓄電池的壽命，所以必須經過化驗后方可使用。

新配制的電解液（稀酸）一般不做化驗，僅在懷疑時，才進行化驗，并應符合規范要求。配制電解液時，應測量其比重。常采用比重法來測定。并符合產品的技術規定，各類型的鉛電池對電解液的比重要求不同。工程上所用的蓄電池在25℃時，一般為1.215±0.005。液體的比重是液體的重量和相同容積水的重量比值，它和溫度有密切的關系，當溫度升高時，硫酸溶液應受熱而膨脹，比重降低。在測量蓄電池中硫酸溶液的比重時，以25℃為標準，當溫度不是25℃時，應按下列換算：

純硫酸的比重約為1.830。蓄電池所用的電解液時比重為1.20～1.29的稀硫酸，故需將濃硫酸和蒸餾水混合成適當比重的稀硫酸。

3 蓄電池的容量

容量是蓄電池特性的重要標志，有兩種表示方法，安培小時容量和瓦特小時容量。目前一般習慣由安培小時來表示。所謂安培小時，就是指該蓄電池（安培數）和放電至一定終止電壓失所需時間（小時數）的乘積叫做蓄電池的容量，單位為安培-小時，簡稱安-時。所以安培小時容量與蓄電池的電壓無關。例如由于蓄電池的串聯或并聯，其所得的電壓不同，而其安培小時容量是固定的。而瓦特小時容量是電壓，放電電流和時間的乘積，代表全部電能量。

瓦特小時容量=典雅（伏特）×放電電流（安培）×時間（小時）。

蓄電池的容量在不同情況下，可能有不同的數值，它決定于放電電流的數值，電解液的比重和溫度，蓄電池的容量和溫度有關，溫度高則容量大，一般所說的額定容量是指在一定溫度下的容量。此容量每個制造廠規定值不同，一般采取溫度為25℃，充電電解液比重為1.215±0.005時的數值（亦有以30℃為標準的），所以應將放電時實測的容量換算到規定溫度25℃的容量。換算公式如下：

蓄電池以一定的放電電流放電，至放電終止所維持的時間稱為放電率，鉛酸蓄電池放電率以1、3、10小時三種來表示，而標定其額定容量時均以10小時的放電率為標準。各類蓄電池的放電率制造廠均有規定。

例如有一個150Ah的蓄電池，當以電流為150/10=15A放電時，必須能繼續10小時，如果以大于15A的電流放電時，容量將不足150A·h。而以小于15A的電流放電時，容量可以稍大。這是因為當蓄電池大于1/10的容量的電流放電時，化學變化進行很快，產生的硫酸鉛也很多。這些硫酸鉛會塞住活性物質的一部分毛細孔，因而使電解液不能進入孔內和活性物質相接觸，而降低了蓄電池的容量。當蓄電池以小于1/10容量的電流放電時，化學變化進行較慢，硫酸鉛的形成也較慢。

小結：蓄電池提供直流電源，是保證設備運行的重要設備，在電廠運行中，可以通過上述原理，選擇合適規格的蓄電池，可以更好的保證電廠的運行安全。

[參考文獻]

[1]朱松然.蓄電池手冊.天津大學出版社，1998.

[2]秦鳴峰.蓄電池的使用與維護.化學工業出版社，2009.

作者簡介：劉舵（1985.6-），男，河北石家莊人，助理工程師，現任職于河北省電力建設第一工程公司，主要從事發電廠電氣設備的安裝與調試。