铅蓄电池构造及补水方法

【摘要】铅酸蓄电池具有广泛应用，然而在使用中存在寿命和比能量较低、充放电产生气体、充电时间长能耗大、容易缺水等问题，如何更加合理的设计、使用电池，对于铅酸蓄电池的发展非常重要。本文介绍了通过电极构造和及时补水提高电池性能的方法。通过分别构建组成合适的阳极和阴极，设计可以科学及时补充水的加水车，可以显著提高电池使用性能。

【关键词】电池  电极  补水

【中图分类号】G633.7   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）19-0178-02

1.引言

铅酸蓄电池及其优良的性价比在电池领域中仍然占据统治地位，而其他电池领域的新技术及应用领域的发展和深入也给铅酸蓄电池带来挑战，铅酸蓄电池只有在技术上不断改进和创新才会不被别的化学能源所代替。当前，牵引型铅酸蓄电池在使用中存在一些问题，主要体现为：（1）大电流充放电工作时带来的负极硫化而导致极板衰竭直接影响到电池的使用寿命;（2）比能量低，铅酸蓄电池的理论比能量值70w、h/kg，但实际只能达到10-50w、h/kg，主要原因为非活性物质的体积较大，而活性物质的利用率却很低;（3）循环寿命低，主要体现在负极硫酸盐化，隔板弹性疲劳，正极板腐蚀;（4）自放电、过充电产生大量的气体，在充电末期和过充电时分解水产生H2和O2;（5）充电接受能力差，时间过长，电能消耗大。因此，如何更加合理的设计、使用电池，对于铅酸蓄电池的发展非常重要。

2.研究方法与内容

从电池结构上分析并改造，可以有助于克服现有技术的不足。比如，一种新型配方电池，该电池将不同配比的添加剂配方添加到正负极板中，所述配方包括铅粉、硫酸、去离子水、纤维、橡木粉、硫酸钡、碳黑、尹杜灵、石墨烯、高纯石墨。在正极板中添加氧化度65-75%的铅粉、二氧化铅含量≥32%的红丹、硫酸、纯度99.5%的石墨和石墨烯等。在负极板中添加氧化度65-75%的铅粉、硫酸、固形物含量≥93%的挪威木素、碳黑、尹杜灵、硫酸钡和短纤维等。这种新型配方电池的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将称量好的添加剂加入到合膏主机中，按下总启动按钮，合膏系统将按设定好的程序自动开始执行;（2）和膏过程中正膏和负膏温度均控制在50-60°C;（3）合膏结束打开仓门，测铅膏的视比重，如果比重超标，加入水，搅拌，再检测，直至合格，如果比重小于标准，开机搅拌直至合格;（4）记录每次合膏过程的铅粉、酸、水用量及终止比重数据。通过将不同配比的配方添加到正负极板中，有效的改善了极板的导电性，提高了电池的初始容量及使用寿命，并且电池内部反应消耗水较少、减少加水次数，充放电次数由800次提高到1500次。

科学、及时的给电池补水，可以有效提高使用性能。以绝大部分电动叉车使用的开口式铅酸蓄电池为例，一部分水会通过电池注液口逸出造成电瓶缺水，久而久之极板实际作用面积减小，电解液浓度升高，从而使容量下降，板栅的腐蚀加速以及硫酸铅还原困难，一般表现为容量下降、充电发热。补水方面做得不够好，表现在几个方面：（1）补水不及时，导致电池严重缺水，容易造成电池温度过高，使得极板表面的活性物质脱落或者壳体变形， 造成极板不可逆硫酸盐化;（2）补水过量，造成电池电解液溢出，导致电解液比重降低，表现出电池容量不足、使用时间短的问题，同时过多溢出的电解液累积在电池箱内会造成腐蚀、电池漏电或短路，影响电池的容量性能及使用寿命;（3）补水纯度不够，没有按照要求添加规定的蒸馏水，或者补水时带入其他杂质，导致电池自放电严重。通过设计蓄电池加水车，将有助于解决缺水及补水的问题。比如一种蓄电池加水车，通常包括自动补水系统、流量指示器和加水车主体。自动补水系统由在电池表面的注液塞、连接在注液塞之间的注水管以及连接加水车主体的T型部件构成。在蓄电池内设有液位检测传感器（蓄电池底部的压力传感器）并通过开关电路连接至水泵上。加水车主体由加水车车架、加水桶、水泵以及电源构成，并且加水桶连接到通向注水管的水管上。通常将流量指示器设置在水管上。加水车的设计，具有以下技术效果：（1）取代人工补水。在铅酸蓄电池正常使用过程中，平均每10天加水一次，在需要补水时，将加水车推到叉车加水区域，连接好子母接头，打开启动按钮即可自动补水，当系统压力达到设定值时会自动停止补水，或手动停止补水。（2）采用移动加水车加水泵的注液系统避免了重力補水方法存在的不足，比如需要提供一定高度的平台才能进行补水、水位较低时不能将液位补满。

3.结语

铅酸蓄电池的研究意义重要，通过合理构造电极和及时补水，可以有效提高铅酸蓄电池的使用性能和寿命，对能源利用发挥积极作用。

参考文献：

[1]肖玥，陈志雪，孔德敏.2017年铅酸蓄电池及相关产业发展综述[J].蓄电池，2018（6）：295-298.

[2]艾宝山，张建华，杨绍坡，马基华.石墨烯在电动自行车用铅酸蓄电池中的应用[J].蓄电池，2019（1）：46-50.

作者简介：

张家棠（2002.1-），男，汉族，江苏宜兴人，江苏省宜兴中学学生。