铅酸电池的化学成分——电池是如何工作的？

铅酸电池的化学成分——它是如何工作的

铅酸电池的工作原理可以通过充电和放电过程中发生的化学过程来说明。在放电过程中

Pb + SO ₄ ^2- → Pb SO ₄ + 2e ^–

发生在阳极。铅被电解液氧化成硫酸铅，释放出两个电子。

硫酸铅也通过以下方式在阴极形成：

PbO ₂ + SO ₄ ^2- + 4H ⁺ +2e ^– → Pb SO ₄ + 2H ₂ O

但是在这个反应中，氧化铅发生了还原。在电极上形成硫酸铅沉积物，在某种程度上也在外壳底部形成涂层。

由于在放电过程中使用了硫酸，因此可以通过测量电解液的密度来确定 SoC。

产生的电池电压可以从电流序列中确定。

在充电过程中，过程以相反的方向进行，因此放电过程中形成的硫酸铅分别被氧化成铅和还原氧化铅。

如果硫酸铅被完全消耗并且变化过程没有停止，电解液就会开始电解。

以高充电电压过度充电会通过电解水产生氧气和氢气，水会冒泡并流失。

密封电池在排气孔上方有催化剂（Pd、Pt），氢氧气可以在那里重新结合成水。

因此，氧化还原反应的总电压为：

E ⁰ = 1.68V – ( – 0.36V) = 2.04V。

牵引或深循环电池旨在长时间产生恒定的小放电。

它们不太容易因循环而退化，并且需要用于电池定期放电的应用，例如光伏系统和电动汽车。

深循环电池应该能够在高DOD（80%或更高）下保持数千次循环的循环寿命。

它们可能被称为“船用/房车”电池。动力电池主要用于电动叉车、电动拖拉机、大型工业清洗机、高空作业平台等重工业电气应用。

深循环铅酸电池通常分为两个不同的类别；富液式 (FLA) 和阀控式铅酸 (VRLA).

VRLA 类型进一步细分为两种类型，吸收玻璃毡 (AGM) 和凝胶。

牵引电池具有厚铅板以实现特定容量和相当高的循环次数。它们可以提供较小的峰值电流，但可以承受频繁放电。

一些电池设计为介于启动器（高电流）和深度循环之间的折衷方案。

它们能够比汽车电池更大程度地放电，但不如深循环电池。

其他类型的铅酸电池

我们可以找到 2 组主要的铅酸电池：

• VLA 电池（通风式铅酸电池）是一种浸液式或通风式电解质铅酸电池，其中电极浸没在过量的液体电解质中。
• 在通风式铅酸电池 (VLA) 中，有 3 组：
  • 牵引或深循环：这些类型的电池旨在长时间产生恒定的小放电。
  • 它们不太容易因循环而退化，并且需要用于电池定期放电的应用，例如光伏系统和电动汽车。
  • SLI 电池：术语 SLI 是指启动、照明和点火。SLI 电池旨在在短时间内提供最大电流，同时保持电压恒定.
  • 因此，它们具有非常低的内阻。这些电池在浅循环条件下具有良好的寿命，但在深度循环（大约 12-15 个循环）下的寿命非常短。
• VRLA 电池（阀控铅酸电池）由阀门密封或调节，其中电解质固定在吸收性分离器或凝胶中。
• VRLA 电池有两种主要类型：
  • 吸水玻璃垫（AGM）。AGM铅酸蓄电池是一种阀控式铅酸（VRLA）蓄电池，电解液中有小的气道。
  • 吸收式玻璃垫电池铅酸电池是广泛用于这些应用的铅酸技术之一.
  • 因为它比普通富液和免维护型铅酸电池具有更高的功率和能量密度以及更长的循环寿命。
  • Gel cell（凝胶电池）。现代凝胶电池是一种带有凝胶电解质的 VRLA 电池。