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温度对反应速度的影响

物理化学理论中的阿伦尼乌斯方程，表示了活化能与反应速度的相关性。

式中k--反应速率常数；

E-活化能(J/mol),一般为常数；R-气体常数(8.3143J1/mol·K)。式(1-32)的对数形式为E三+ln(k) ln(k)= 

铅酸蓄电池制造技术

式(1-34)可以看出，可逆热量与能放出的电量4G相比，只有3.54%,说明可逆热量是较小的。

可逆热量大于零，表示铅酸蓄电池在放电期间，获得的额外电能，这部分热量从环境中吸热而来；在铅酸蓄电池充电时，可逆热效应使蓄电池向环境中放热。

假设可逆热量全部转换成电能，产生的电压为Q/2F=0.068V,铅酸蓄电池的热值电压为

Ee=E-0.068 

这表示热值电压和由此表示的热效应相当于一个稍低于平衡电压的电压。

(1-35) 可逆反应热与欧姆电阻产生的焦耳热相比，是比较小的，所以此热量一般被焦耳热持盖了。

1.5.2蓄电池的欧姆电阻热

当有电流流过蓄电池的电极或部件时，都会由于电阻的存在产生热量，产生的热量符合物理学的定律: 

Q=PRt 

(1-36) 式中Q--电流通过时产生的焦耳热；

1--通过的电流；R--通过材料的电阻；t--通电时间。

这表明，通过的电流越大，产生的热量越多；电阻越大，热量越多。这是电池充电或极板充电化成时，产生大量热量，温度升高的原因之一。

1.5.3蓄电池材料的热容

热容是1mol物体温度升高1℃需要的热量，铅酸著电池材料的热容见表1-4。铅酸蓄电池的典型热容值和电解液所占的***比见表1-5。

表1-4铅酸蓄电池各组件的热容量

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起动用蓄电池

1.起动用蓄电池的发展

起动用蓄电池是铅酸蓄电池中用途***、用量的蓄电池之一。汽车都需要1只或2 只12V铅酸蓄电池(有的也用6V或36V蓄电池)，其作用是汽车在起动时需要用蓄电池的电能开动起动机，将汽车的发动机带动起来，这是最主要的作用，另外还承担点火和照明的作用，所以也称为SIL蓄电池。

起动用蓄电池的使用有其自身的特点，首先大电流放电性能要好，这主要是根据汽车起动的要求而确定的，因为汽车起动机一般要求瞬时电流为160-600A,所以蓄电池必须具备这个性能。一般起动用蓄电池的极板较薄，极板活性物质的孔率较高，板栅的筋条较密，电解液量较多，这些都是为了大电流放电应考虑的。另外，在汽车开动后，汽车上的充电机绘蓄电池充电，在蓄电池一般的情况下，放电深度不大，往往会长期处于过充电的状态，因此要求起动用蓄电池抗过充电的性能要好。在北方寒冷地区的冬季，由于温度过低，起动因难，起动时消耗的电能增加，因此在寒带地区使用的蓄电池要有良好的冷起动性能。

早期的起动用蓄电池使用的是硬橡胶槽体，独立的小盖，各单体之间用外接连接条连接，小盖用沥青胶与槽体粘接，隔板用橡胶隔板，板栅用高锑或中锑合金重力浇铸，这种电池很重，使用一到两个月需要补充纯净水一次。如果单格出了问题，可以拆开，进行维修，目前这种蓄电池已经淘汰。塑料槽蓄电池是指蓄电池的槽盖用PP、ABS等材料制成外壳的蓄电池，目前除特种电池外，常用电池基本全部使用塑料槽盖。塑料槽蓄电池也经历了开口式普通蓄电池、少维护蓄电池、免维护蓄电池的过程，现在这些蓄电池都有使用，随着环保的要求越来越高，开口式蓄电池将会逐渐淘汰。

起动用蓄电池的维护性能，指的是蓄电池失水后需要补充水的性能。即失水较多的蓄电池，要经常补加水，称加水维护；免维护表明蓄电池在使用寿命期间，不需要加水，不是蓄电池不需要维护，这只是一个专业的叫法(这个叫法确实在有的消费者中产生了误解)。蓄

电池的维护方面很多，包括亏电时需要充电，电池需要定期清洁，检查接线端等。

开口蓄电池是指每个单体有一个注酸孔，孔上有一个栓，具有排气和防止酸液溅出的作用，检查蓄电池电解液密度和状态时，可拧下排气栓，观察状况或测试。当由解液的液面低于要求时，可以补加纯净水。这种蓄电池在使用寿命终止后，蓄电池的由解液可以倒出，但是随意倒出会对环境造成污染。随着蓄电池的免维护性能的大幅度提高，起动用茗电池可以做到终身不需要加水维护，密封大盖的免维护蓄电池已成为主流产品，茗电池不能补加水，也不能倒出电解液。目前，这种蓄电池逐步取代了带注酸孔的普通蓄电池。

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铅酸蓄电池的容量

1.6.1法拉第定律

英国科学家法拉第在1833年，阐述了电解过程中电极上通过的电量与反应物质的量之

间的关系，称为法拉第定律，它是电化学应用***的定律。表示电流通过电解质溶液时，

在电极上发生化学反应物质的量与通过的电量成正比。可写成: 

m=kQ 

式中m--电极上发生反应的物质的质量(g); 

(1-37) 

Q-通过的电量(A·h); 

k--比例常数，称为电化学当量。

根据法拉第定律另一表述，1F(法拉第常数，96485C,也表示为26.8A·h)电量，在

电极上分别产生1g当量(=1mol/n, n为一个分子反应的电荷数) 的物质。这个关系用式

(1-38)的k表示: 

k-- 

代入式(1-37)中，(1-38) 

- (1-39) 

式中M--参加反应物质的摩尔质量(g); 

n--电极反应得到或失去的电子数；

F--法拉第常数(26.8A·h); 

m--参加反应的物质质量(g); 

Q--通过的电量(A·h)。

注:1C=1A·s,1F=96485C=(96485/3600)A·h=26.8A·h。

1.6.2铅酸蓄电池材料的电化学当量

从铅酸蓄电池的反应式(1-1),Pb+Pb02}+2H2SO4=2PbSo4+2H20可以看出，在正极

1molPb02}和1mol H,sO4反应，流过正极的电量是2F;负极1mol Pb和1mol H_2SO4反应，流铅酸蓄电池制造技术

过的电量同样是2F。正负极的反应写在一起，1 molPb02、1mol Pb和2mol H_{2 S04反应，电池放出的电量为2F,因此可以说在铅酸蓄电池中通过1F的电量使1 mol H2sO4参加了反应，同样生成了1mol PbSO,和1mol H,0。如果是充电反应道理相同。铅酸蓄电池按式(1-1)反应相关物质的电化当量见表1-6。

表1-6铅酸蒿电池按式(1-1)反应相关物质的电化当量

摩尔质景/g·mol-1 电化当量/g(A·b)-1 电化当量/A·h"g-1 

3.865 0.2587 207.2 0.2241 

4.462 

239.2 0.0882 

11.314 

303.3 0.2733 

3.659 

98.078 1.4877 18.015 0.672 

物质

君PSO24 _2SO2 B0 

因此，从理论上讲，产生1A·h的电量，需要的物质重量的总和为

3.865g +4.462g+3.6593g=11.98g 

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但实际上，蓄电池的重量远比理论重量重的多，首先活性物质要有支撑的载体，这就是板栅，板栅占到极板重量的25%~45%;连接件，如汇流排、中间极柱、端极柱等导电部件，也要占部分重量:正极板的活性物质的利用率一般为32%~55%,负极板的活性物质利用率一般为35%-68%,电解液除了使用37%~40%的稀硫酸外，其中的硫酸也不能全部利用；正负极之间要用隔板隔开，整个极群要装入塑料槽体中，这些都需要占据重量。

从上面的数据推出的1kg的活性物质可以产生的电量为83.47A·h,这一数值是铅酸蓄电池的理论比容量值。实际的蓄电池比容量为15~23A·h/kg(该值乘以电压，为30 -48W·h/kg)。1.6.3铅酸蓄电池的容量

蓄电池是储存电能的容器，如同一个水桶是储存水的容器一样。水桶的容积表明能够储存水的多少，容积大储水多，容积小储水少；同样蓄电池容量大，储电就多，容量小，储电就少。蓄电池容量的单位用安时(A·h)表示，即放电电流(A)与放电时间(h)的乘积。根据不同的用途，铅酸蓄电池容量从0.5-3000A·h。同一铅酸蓄电池，其放电的容量与放电条件是相关的，如放电倍率大小，放电倍率越高，放出的容量就越小。为了方便，蓄电池的测量常用恒定电流放电(称为恒流放电)，也有的用恒功率放电，但蓄电池使用时的放电条件各种各样。

1放电率对蓄电池容量的影响

放电率指的是蓄电池在放电时，放电电流大小的参照量。为了容易比较放电电流的数值，用一个比照的参数比较，如容量、放电时间等，这就称为放电率。对于大电流放电，一般用容量值的倍数表示放电电流，如3C20,指放电电流为3倍的20h率容量值的电流，假设蓄电池20h率容量为60A·h,3倍的20h率容量值为180，放电电流就是180A:对于电流比较小的放电，一般用小时率表示，如20h率电流，对于60A·h(20h率)的蓄电池，20h 率电流等于容量除以放电时间，即60/20=3,即电池以3A放电，就称为蓄电池以20h率电流放电。铅酸蓄电池的基础知识

以容量的倍率表示放电率，倍率越大，电流越大；以小时率表示的放电电流，小时率数值越大，放电电流越小。一种蓄电池各种放电率容量可以通过测量得到，它们之间有一定的关系，由于蓄电池的性质和用途有较大的差13.0 异，不同类型的蓄电池小时率容量之间的相

12.0 

对关系也不同，不同厂家的蓄电池也有一定的差异。但总的规律是放电电流越大，放出11.0 

的容量越小；放电电流越小，放出的容量10.0 七0.05CA 越多。9.0 0.6CA 

图1-2所示为不同放电率下蓄电池的容8.0 量曲线。3CA 

起动用蓄电池要求有大电流放电的性能46810204060 4681020 

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(见表1-7和图1-3),一般极板比较薄，极放电时间板的孔率较高，各种放电率容量之间的差异图1-2 阀控式蓄电池不同相对较小；而阀控式固定型蓄电池，极板较放电率下的放电曲线(25℃) 

厚，极板的孔率相对较低，所以大电流放电与小电流放电放出容量的差异就较大。

表1-7 6-QA-60起动用蓄电池在不同时率下放电数据[3] 

放电时间放电电流/A 容量/A·h 相对容量(%) 放电时间放电电流/A 容量/A·h 相对容量(%) 20h 3.00 60 100 20min 90.1 30 50 15h 3.87 58 96.67 10min 155.9 26 43.33 10h 5.60 56 93.33 9min 170.0 25.5 42.5 7h 7.80 54.6 91.0 8min 188.0 25 41.67 5h 10.40 52 86.67 7min 209.9 24.5 40.83 3h 15.47 46.4 77.33 6min 237 23.7 39.5 2h 21.4 42.8 71.33 Smin 271.08 22.5 37.50 1h 37.1 37.1 61.83 4min 314.84 21 35.00 50min 43.45 36.2 60.33 3{min 380.00 19 31.67 40min 51.72 34.5 57.5 2min 471.50 15.7 26.16 30min 65 32.5 54.17 Imin 658.68 11 18.33 

放电电压

J2口

放电率和容量之间的关系，蓄电池工作者做了大量的研究工作，提出了很多的经验公

式，1898年彼盖尔特(Peukert)提出的经验式为

"T=K (1-40) 

式中I--放电电流(A); T一放电时间(h); n--与蓄电池类型有关的常数；K-与蓄电池活性物质的量有关的常数。

为了得到给定型号的n和K值，将蓄电池分别用两个电流L1和12放电，得到T和T2, 代人式(1-40)中，便可求的n、K值(可取对数求解)，将n、K值再代入式(1-40)中，的时型做t知. 

3.放电深度对蓄电池的影响

放电深度是指蓄电池放出容量占蓄电池储存容量(或额定容量)的比例，一般用***数来表示。如蓄电池的额定容量为60A·h,放出电量30A·h,放电深度为50%,放出45A·h, 放电深度为75%。

一般认为，放电深度越大，蓄电池的循环寿命越短。但对不同用途的蓄电池，差异较大，如电动助力车用蓄电池，放电深度与寿命的关系，相对其他电池就小一些，而起动用的蓄电池可能就会非常明显，这是蓄电池的结构造成的。