电瓶电解液高出极板会怎样

1. 普通铅酸蓄电池的构造

铅酸蓄电池的构造如图1.2所示，它主要由极板、隔板、壳体和电解液等部分组成。图1.2中壳体内部分为互不相通的6个格，每个格内有电解液、正负极板组和其间所夹隔板，组成为单格电池。 每单格电池标称电压为2V，6个单格串联起来构成一个12V的蓄电池。

图1.2 铅酸蓄电池的构造

1—排气栓；2—负极柱；3—电池盖；4—穿壁连接；5—汇流条；6—壳体；7—负极板；8—隔板；9—正极板

(1)极板。

极板是蓄电池的核心，分为正极板和负极板两种，均由栅架和填充在其上的活性物质构成，如图1.3所示。

在蓄电池充放电过程中，电能与化学能的相互转换，就是依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸发生化学反应来实现的。

正极板上的活性物质是呈深棕色的二氧化铅(Pb O2)。负极板上的活性物质是呈青灰色海绵状的纯铅(Pb)。

栅架的作用是容纳活性物质并使极板成型，栅架一般由铅锑合金浇铸而成。 铅锑合金中，铅占94％，锑占6％。 加入锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇铸性能。 但是，铅锑合金耐电化学腐蚀性能较差，在要求高倍率放电和提高比能量(极板单位体积所提供的容量)而采用薄型极板时，高锑含量板栅势必导致使用寿命的降低。 因此，采用低锑合金就十分重要了，目前极板栅架含锑量为2％～3％。 在极板栅架合金中加入0.1％～0.2％的砷，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。 目前，国内外已使用铅锑砷合金做板栅。

图1.3 栅架与活性物质

1—栅架；2—活性物质

正极板活性物质的脱落和极板栅架腐蚀是决定蓄电池使用寿命的主要原因。 因此，正极板栅架要厚一些，负极板栅架要薄一些，一般为正极板栅架厚度的70％～80％。 国产蓄电池负极板厚度为1.6～1.8mm，也有薄至1.2～1.4mm的；国外大多采用薄型极板，厚度一般为1.1～1.5mm。 薄型极板的使用能改善汽车的启动性能。

为了增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别连在一起，用横板焊接，组成正、负极板组，如图1.4所示。 横板上连有极柱，各片间留有空隙。 安装时正负极板相互嵌合，中间插入隔板。 在每个单格电池中，负极板的数量总比正极板多一片，这样正极板夹在负极板之间，使其两侧放电均匀，否则由于正极板的机械强度差，两侧工作情况不同，会使两侧活性物质体积变化不一致，而造成极板拱曲，导致活性物质脱落，影响蓄电池的正常工作。

将一片正极板和一片负极板浸入电解液中，便可得到2V左右的电动势。 现代汽车普遍采用由6个单格电池串联成12V的蓄电池，如图1.5所示。 12V电系汽车选用一个电池，24 V电系汽车选用两个电池串联。

(2)隔板。

为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近，但为了避免彼此接触而短路，正负极板之间要用隔板隔开，如图1.6所示。 隔板材料应具有多孔性，以便电解液渗透，且化学性能要稳定，即具有良好的耐酸性和抗氧化性。

图1.4 极板组

(a)极板组；(b)极板组总成

图1.5 单格电池串联连接

1—极柱；2—电池槽；3—隔板；4—沉淀池壁；5—汇流条；6—极板组

图1.6 单格电池内部结构

1—正极板；2—负极板；3，4—隔板

隔板的材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。

木质隔板价格低，但耐酸性差，在硫酸作用下易炭化变脆。 微孔塑料(聚氯乙烯、酚醛树脂)隔板耐酸、耐高温性好、寿命长，且成本低，因此使用广泛。 玻璃纤维隔板常和木质、微孔塑料等隔板组合使用。 使用时应将玻璃纤维隔板靠近正极板以防止活性物质脱落，提高蓄电池的使用寿命。 但玻璃纤维隔板由于操作工艺复杂而使用较少。

安装时隔板上带沟槽的一面应面向正极板，这是由于正极板在充、放电过程中化学反应剧烈，沟槽能使放电产生的氢气和氧气较顺利地流通。 同时，沟槽使正极板上脱落的活性物质顺利地掉入壳底槽中。

在现代新型蓄电池中，还将微孔塑料隔板制成袋状包在正极板外部，可进一步防止活性物质脱落，避免极板内部短路并使组装工艺简化。

(3)壳体。

蓄电池壳体多为整体式，内用间壁分隔成几个单格，每个单格放入极板组，成为一个单格电池。 壳体材料要求耐酸、耐热、耐振动性能好。 以前的蓄电池外壳多用硬橡胶制成，目前则采用ABS工程塑料或聚丙烯塑料制成，其制造工艺简单、坚固、美观、重量轻、耐腐蚀性好。

壳内由间壁分成6个互不相通的单格，底部制有凸起的筋条，以便放置极板组。 筋条与极板底部组成的空间可以积存极板脱落的活性物质，防止正、负极板短路。

蓄电池各单体电池之间采用铅质连接条串联起来，分为传统外露式铅连接、内部穿壁式连接、跨越式连接三种方式，如图1.7所示。

图1.7 连接单格电池的三种方式

(a)跨越式连接；(b)内部穿壁式连接；(c)传统外露式铅连接1—间壁；2—容器

目前，蓄电池采用穿壁式或跨越式连接方式。 穿壁式连接方式，它是在相邻单格电池之间的间壁上打孔使连接条穿过，将两个单格电池的极板组极柱连接在一起。 跨越式连接在相邻单格电池之间的间壁上边留有豁口，连接条通过豁口跨越间壁将两个单格电池的极板组极柱连接，所有连接条均布置在整体盖的下面。

在蓄电池盖上设有加液孔，并用螺塞或盖板密封，防止电解液溢出，如图1.8所示。 旋下加液孔螺塞或打开加液孔盖板，即可加注电解液和检测电解液密度。 在加液孔螺塞和盖板上设有通气孔，以便排出化学反应放出的氢气和氧气。 该通气孔在使用过程中必须保持通畅，以防止壳体胀裂或发生爆炸事故。 蓄电池的装配过程如图1.9所示。

(4)电解液。

铅酸蓄电池的电解液，由相对密度1.84g/cm3的纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成，密度一般在1.24～1.30g/cm3的范围之内。 电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容易引起自行放电故障，并且容易损坏极板。 因此，蓄电池电解液要用纯净的硫酸和蒸馏水配制，硫酸标准见GB4554—1984规定，蒸馏水标准见ZBK84004—1989的规定。

图1.8 密封螺塞与密封盖的结构

(a)密封螺塞；(b)密封盖；(c)整体蓄电池1—密封螺塞；2—电池盖；3—技术状态指示器

图1.9 蓄电池的装配过程

配制电解液应在耐酸的陶瓷或玻璃容器内进行。 先将蒸馏水倒入容器内，然后慢慢地加入硫酸，并且要不停地用玻璃棒搅拌。 绝对不允许将水倒入硫酸中，否则将产生剧烈的化学反应，甚至可能造成人身事故。 配制不同密度的电解液必须按一定的体积比或重量比进行。

2. 蓄电池的型号

按照原机械工业部颁发的标准JB2599—1985规定，铅蓄电池产品型号分为三段，其排列及其含义如下:

第Ⅰ段表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成，其标准电压是这个数字乘以单格电池标称电压2V。

第Ⅱ段表示蓄电池的类型和特征，其中第一部分用字母表示蓄电池的用途，Q表示启动用铅蓄电池，M表示摩托车用蓄电池。 第二部分用字母表示蓄电池的特征代号:如A——干荷电式；W——免维护式；无字母则为干封式。 具体产品特征代号见表1.1。

表1.1 产品特征代号

第Ⅲ段表示蓄电池的额定容量。 我国目前规定采用20h放电率的容量来表示。 有时在额定容量后面用一个字母表示特征性能:Q——高启动率；S——采用工程塑料外壳，电池盖及热封工艺的蓄电池；D——低温启动性能好；G——薄型极板的高启动蓄电池。

例如，6—QA—105G表示由6个单体电池组成，额定电压为12V，额定容量为105Ah的启动用的干荷电高启动率蓄电池。

3. 蓄电池的容量及其影响因素

(1)蓄电池的容量。

蓄电池的容量是指在规定的放电条件下，完全充足电的蓄电池所能提供的电量，用C表示，单位为Ah。 电池容量用以表示蓄电池对外供电的能力，也是衡量蓄电池质量优劣以及选用蓄电池的最重要指标。 当电池以恒定电流值进行放电时，其容量等于放电电流和持续放电时间的乘积。

蓄电池出厂时规定的额定容量是在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下取得的。

1)额定容量。额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一。GB5008.1—1991标准规定，以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为(25±5)℃，相对密度为(1.28±0.01)g/cm3(25℃)的条件下，连续放电到12V，蓄电池端电压降到(10.50±0.05)V所输出的电量，记为C20，单位是Ah。

2)启动容量。 启动容量表示蓄电池连接起动机时的供电能力，有常温和低温两种启动容量。

常温启动容量即电解液温度为25℃时，以5min率即3倍额定容量的电流放电，连续放电至规定的终止电压时(12V蓄电池为9V)所输出的电量，其放电持续时间应在5min以上。

低温启动容量即电解液温度为-18℃时，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压时(12V蓄电池为6V)所放出的电量，其放电持续时间应在2.5min以上。

3)储备容量。 储备容量用使用时间来表示。 它是指汽车在充电系统不工作的情况下，在夜间靠蓄电池点火和提供最低限度的电路负载所能运行的大约时间。 可具体表述为:完全充足电的12V蓄电池，在(25±2)℃的条件下，以25A恒流放电至12V，蓄电池端电压下降到(10.50±0.05)V时的放电时间，单位为min。 它表明汽车充电系统失效时，汽车尚能持续提供25A电流的能力。

(2)影响蓄电池容量的主要因素。

蓄电池容量与很多因素有关，归纳起来分为两类:一类是与生产工艺及产品结构有关，如活性物质的数量、极板的厚度、活性物质的孔率等；另一类是使用条件，如放电电流、电解液温度和电解液相对密度等。