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充电电池电压(蓄电池充、放电过程中的电压变化情况)

充电电池电压

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充电过程中电压变化情况
       在充电初期,蓄电池端电压升高很快(见曲线OA段)这是由于极板的硫酸铅转化为二氧化铅和铅时,在极板细孔内生成的硫酸骤增来不及向极板外扩散,因此电池电势增高(浓差极化),同时电池的内电压降骤增,故电压升高很快。充电中期,由于极板细孔中硫酸密度的增加速度和向外扩散的速度逐渐趋于平衡,故电势增加缓慢(AB段)。充电后期极板表面的硫酸铅大部分被转化为二氧化铅和铅(此时蓄电池的端电压为2.4V左右),如继续充电,则电流使大量的水分解,在两极上有很多气泡产生,在负极板释出的氢气很多,部分气泡吸附在极板表面来不及放出致使蓄电池负极板表面逐渐被氢气所包围。氢气为不良导体,因而增加了内阻,同时正极板被氧气所包围,形成过氧化电极,提高正极电位。由于蓄电池的内阻增加和电极电位的提高,因此端电压又迅速上升,一直升至(2.5—2.6)V之间(曲线BC段)。如继续充电,因极板上的有效物质已全部转化为有效的活物质即电池为充足状态,此时电压稳定在2.7V左右(曲线CD段)。此后,无论充电时间再长,电池电压也不再增加,只是无谓地消耗电能进行水的分解,故到D点即可结束充电。停止充电,蓄电池端电压即聚降至2.3V左右。(因内电压降I充电R内阻=0)。随着极板细孔中电解液的逐渐扩散,使细孔中电解液密度逐渐降低,最后电压将降至2.06—2.09V左右的稳定状态。
       充电末期的终了电压和充电流有关,如降低充电电流,则内电压降小,同时水的分解较少,在极板周围的气体也相应减少,因此充电终了电压略低。

放电过程中的电压变化过程
       蓄电池放电之前,活性物质细孔内的硫酸浓度与极板外部的电解液浓度相同,电池的开路电压与此浓度相对应,即:U≌0.85+d,放电一开始,活性物质表面处及极板细孔内的硫酸被消耗,其硫酸浓度立即下降,而硫酸由主体溶液向极板表面扩散是缓慢过程,不能立即补偿所消耗的硫酸,故活性物质表面处的硫酸浓度继续下降,而决定蓄电池端电压数值的正是活性物质表面处的硫酸浓度。结果导致电池端电压明显下降(曲线OE段)。在放电中期,随着活性物质表面处的扩散硫酸浓度的继续下降,与主体溶液的浓度差加大,促进了硫酸向极板表面及细孔内扩散速度,使极板细孔中的水分生成与极板外密度较高的电解液的渗入取得了动态平衡,而使细孔内的电解液密度下降速度大为缓慢,故蓄电池的电压降低也缓慢(曲线EF段)。放电末期极板上的有效物质大部分已变为PbSO4(硫酸铅),由于PbSO4体积较大,在极板表面上和细孔中形成的PbSO4,使极板外电解液详细孔内渗入困难,因此在细孔中已稀释的电解液很难与容器中的电解液相互混合,所以电池的端电压下降很快(曲线FG段)。放电至G点(电压1.8V左右),放电结束。如继续放电,此时极板外的电解液几乎停止渗入极板有效物质内部,细孔中电解液几乎都变成水,因此电压急剧下降(G点后曲线),如在G段停止放电(即将外电路切断)则蓄电池电压立即上升,并随着极板有效物质细孔中电解液的扩散,电压将升回至2V左右,曲线中的G点为蓄电池电压急剧下降的临界电压。称为蓄电池的终止电压。至此放电必须终止,以免影响蓄电池的使用寿命。如果继续放电,将使蓄电池组中个别蓄电池造成极板硫酸盐化或反极现象。
       蓄电池放电时的电压与放电电流有关,放电电流越大则蓄电池的端电压下降越快,原因是,电解液向极板细孔内扩散的速度受到限制以及蓄电池的内部电压将随放电电流的增加而增加,所以在大电流放电时,整个放电过程中的电压都比用较小电流放电时的相应电压低。因此,当放电率改变时,蓄电池的放电开始电压、平均电压及终止电压均随着改变。

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