鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特(plante)發(fā)明的，至今已有一百五十年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后，在化學(xué)電源中一直占有絕對優(yōu)勢。這是因?yàn)槠湓牧弦子讷@得，價(jià)格低廉，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)。

到20世紀(jì)初，鉛酸蓄電池歷經(jīng)了許多重大的改進(jìn)，提高了能量密度、循環(huán)壽命、高倍率放電等性能。然而，開口式鉛酸蓄電池有兩個主要缺點(diǎn)：一是充電末期水會分解為氫，氧氣體析出，需經(jīng)常加酸、加水，維護(hù)工作繁重；二是氣體溢出時攜帶酸霧，腐蝕周圍設(shè)備，并污染環(huán)境，限制了電池的應(yīng)用。近二十年來，為了解決以上的兩個問題，世界各國競相開發(fā)密封鉛酸蓄電池，希望實(shí)現(xiàn)電池的密封，獲得干凈的綠色能源。

閥控式鉛酸電池的工作原理

電池充電過程中存在水分解反應(yīng)，當(dāng)正極充電到70％時，開始析出氧氣，負(fù)極充電到90％時開始析出氫氣。閥控式鉛酸蓄電池能在電池內(nèi)部對氧氣再復(fù)合利用，同時抑制氫氣的析出，克服了傳統(tǒng)式鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)。

閥控式鉛酸蓄電池采用負(fù)極活性物質(zhì)過量設(shè)計(jì)，正極在充電后期產(chǎn)生的氧氣通過空隙擴(kuò)散到負(fù)極，與負(fù)極海綿狀鉛發(fā)生反應(yīng)，使負(fù)極處于去極化狀態(tài)或充電不足狀態(tài)，達(dá)不到析氫過電位，所以負(fù)極不會由于充電而析出氫氣，電池失水量很小，故使用期間不需加酸加水維護(hù)。在閥控式鉛酸蓄電池中，負(fù)極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產(chǎn)生的O2反應(yīng)而消耗氧氣，另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進(jìn)行還原反應(yīng)，由硫酸鉛反應(yīng)成海綿狀鉛。在電池內(nèi)部，若要使氧的復(fù)合反應(yīng)能夠進(jìn)行，必須使氧氣從正極順暢的擴(kuò)散到負(fù)極。氧的移動過程越容易，氧循環(huán)就越容易建立。

鉛酸蓄電池使用壽命短原因探討

鉛酸蓄電池自問世以來，始終跳不出實(shí)際使用壽命短，提前報(bào)廢的怪圈，如普通鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為2-3年，實(shí)際只能使用一年或更短的時間。有的蓄電池由于貯存時間過長，未經(jīng)使用就已失效報(bào)廢，造成能源的極大浪費(fèi)。蓄電池使用壽命短，主要原因是在正常的使用過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變電能的同時也會自然產(chǎn)生硫化，在極板上形成一層硫酸鉛結(jié)晶體，隨著時間的推移，這些結(jié)晶體沾附在極板上的面積越來越大，越來越厚，將極板微孔堵塞，使產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)越來越少，極板不能正常工作。蓄電池容量越來越低，嚴(yán)重時造成蓄電池壽命終止，這是自然原因造成的。但更多的情況是人為原因造成的，原因多為使用、儲存不當(dāng)。