鉛酸蓄电池的装配.docVIP

铅酸蓄电池的制备 【实验目的】 本实验通过铅酸蓄电池的装配，达到以下目的： 1．掌握铅酸蓄电池池充放电原理和端电压的测量办法 2． 熟悉铅酸蓄电池制造的一般工艺步骤及其工艺方法。 3．了解铅酸蓄电池池的构成和各部分的作用。 【实验原理】 铅酸蓄蓄电池即是贮存化学能量并于必要时放出电能的一种电气化学设备，是目前世界上应用最为广泛的电池产品，可应用于电信电力、国防铁路、汽车、银行、UPS不间断电源系统、电动工具、电动助力车、摩托车、应急照明系统、太阳能系统等。构成铅酸蓄电池的主要部分是电池槽、电池盖、正极板(二氧化铅PbO2为活性物质)、负极板(海绵状铅Pb为活性物质)、稀硫酸电解液、隔板及附件(液口栓、盖子等)。　　 铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电压，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化： 　 (阳极) (电解液) (阴极) 　　PbO2 + 2H2SO4 + Pb --- PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应) （1）(阳极) (电解液) (阴极) 　　PbSO4 + 2H2O + PbSO4 --- PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) （2）1. 放电中的化学变化 　　铅酸蓄电池放电过程两电极的反应原理如图1所示，蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。 2. 充电中的化学变化 　　由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。 图1 铅酸蓄电池放电过程两电极的反应原理图 3、 电动势的产生 当铅酸蓄电池与外线路连通时，正、负极上的电化学反应就会自发的进行，当电池中电能与化学能转换达到平衡时，正极平衡电动势E+与负极平衡电动势E－ 之差即为电池的电动势。 △Ee = EPO2/PbSO4－EPb/PbSO4 式中EPO2/PbSO4、EPb/PbSO4分别为正极平衡电位和负极平衡电位。△Ee的数值等于达到稳定时的开路电压。当没有离子迁移(转换)或电子流动时，可以算出电池电动势为2.04V。通常开路电压是2.0V，即通常所说的额定电压。 一、实验准备 1、准备纯水，在和膏的过程当中需要加入一定量的纯水，具体如下表所示： 工序名称 纯水加入量（2kg的铅粉量） 正板和膏 220mL 负板和膏 230mL 备注：和膏的过程需要根据膏的情况适当再加入水量调节。 2、配置不同浓度的稀硫酸溶液，具体如下表所示： 工序名称 硫酸浓度 配置量（2kg的铅粉量） 正板和膏 1.4±0.005g/cm3 1.3L 负板和膏 1.4±0.005g/cm3 1.3L 涂板后的酸浸（正板） 1.15±0.03 g/cm3 —— 涂板后的酸浸（负板） 1.18±0.03 g/cm3 —— 化成电解液 1.06±0.005g/cm3 —— 加水搅拌时间到以后再加入实验前已配置好的硫酸，和膏加酸过程中，淋入配方量的硫酸一定要求缓慢、均匀，打开和膏机的盖子以后，慢慢滴入硫酸，切记一次倾入，并记录时间，正膏、负膏加酸搅拌时间都是18min。 在整个和膏过程当中，如果发现膏有沾成块或者沾在和膏机的内壁上面，要勤用刮刀将膏铲下，结成块的话，要尽量打散，这样才能搅拌均匀，这里要注意安全，用刮刀去铲铅膏的时候，一定要关闭和膏机的电源才能进行。 在和膏的过程当中严格控制和膏过程中的铅膏温度，和膏温度控制在60℃以下，采用水、风冷却降温；出膏温度控制在50℃以下。出膏的时候在工厂里面实际生产的时候需要检查铅膏的视密度，一般铅膏视密度： 正膏：4.05—4.15 g/cm3；负膏：4.20—4.30 g/cm3，发现视密度不符合标准的话，需要加水等调整，最后用手去拿铅膏的时候，有种踩在雪地里面的那种感觉。 和好正板的膏以后，需要将和膏机清理干净，再来和负膏。 整个和膏过程当中，具体时间表如下： 和膏搅拌过程 和膏时间 正膏 负膏 （加配料、铅粉）搅拌 3分钟 5分钟 (加水)搅拌 10分钟 10分钟 (加酸)