阀控式铅酸蓄电池的基本结构
构成阀控铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔膜、电池壳和盖、安全阀，此外还一些零件如端子、连接条、极柱等。
阀控式铅酸蓄电池的设计
1 板栅合金的选择
参加电池反应的活性物质铅和二氧化铅是疏松的多孔体，需要固定在载体上。通常，用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体，使活性物质固定在其中，这种物体称之为板栅。它的作用是支撑活性物质并传输电流。
1．1正板栅合金
阀控电池是一种新型电池，使用过程中不用加酸加水维护，要求正板栅合金耐腐蚀性好，自放电小，不同厂家采用的正板栅合金并不完全相同，主要有：铅—钙、铅—钙—锡，铅—钙—锡—铝、铅—锑—镉等。不同合金性能不同，铅—钙。铅—钙—锡合金具有良好的浮充性能，但铅钙合金易形成致密的硫酸铅和硫酸钙阻挡层使电池早期失效，合金抗蠕变性差，不适合循环使用。铅-钙-锡-铝、铅-锑-镉各方面性能相对比较好，既适合浮充使用，又适合循环使用。
1．2负板栅合金
阀控电池负板栅合金一般采用铅-钙合金，尽量减少析氢量。
2板栅厚度
正极板厚度决定电池寿命，极板厚度与电池预计寿命的关系见下表：
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正板栅厚度（mm）
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循环寿命（次）
[10h率80%放电深度，25℃]
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预计浮充寿命（年）
（正常浮充使用）
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2．0
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150
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2
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3．0
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257
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4
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3．4
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400
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6
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4．5
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800
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12
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3 正负极活性物质比例
铅酸蓄电池设计上正负极活性物质利用率一般按30—33％计算，正负极活性物质比例为1：1，实际应用中，负极活性物质利用率一般比正极高，对于阀控铅酸蓄电池，考虑到氧再化合的需要，负极活性物质设计过量，一般宜为1：1．0—1．2。
4 隔膜的选择
阀控铅酸蓄电池中隔膜采用的是玻璃纤维棉，应该具有如下特征：
①优良的耐酸性能和抗氧化能力； ②厚度均匀一致，外观无针孔、无机械杂质；
③孔径小且孔率大； ④优良的吸收和保留电解液能力；
⑤电阻小； ⑥具有一定的机械强度，以保证工艺操作要求；
⑦杂质含量低，尤其是铁、铜的含量要低。
5 壳盖结构和材料选择
阀控电池壳盖结构设计主要是强度设计，散热设计和盖上的极柱密封设计。强度设计要求电池外壁在紧装配和承受内气压时外壁不应有明显的气胀变形，对于PP外壳，应加钢壳加固，对于2V系列电池，ABS和PVC外壳，壁厚一般要达到8—10mm。散热设计要求电池外壳散热面积大、材料导热性好且壁厚越薄越好。壳体结构相对比较简单，只需考虑强度和盖子封装配合即可。
6 壳盖密封和极柱密封结构
电池壳盖密封分为热封和胶封，热封是最可靠的密封方式，PP材料采用热封，ABS和PVC材料一般采用胶封，胶封关键是要采用合适的环氧树脂。
极柱密封技术是阀控电池生产的一项关键技术，不同的厂家采用的方式不完全相同。
7 电解液
阀控电池电解液中硫酸含量一般按理论量的1.5倍设计，电解液比重一般为1．30g/m1左右。
8 安全阀
安全阀是阀控电池的一个关键部件，安全阀质量的好坏直接影响电池使用寿命，均匀性和安全性。根据有关标准和阀控电池的使用情况，安全阀应满足如下技术条件：
①单向开阀；
②单向密封，可防止空气进入电池内部；
③同一组电池各安全阀之间的开闭压力之差不应超过平均值的20％；
④寿命不应低于15年；
⑤滤酸，可防止酸和酸雾从安全阀排气口排出；
⑥隔爆，电池外部遇明火时电池内部不应引爆；
⑦抗震，在运输和使用期间，安全阀不会因震动和多次开闭而松动失效；
⑧耐酸；
⑨耐高、低温。
目前市场使用的安全阀主要有：柱式、帽式和伞形安全阀，其结构见下面示意图。
阀控铅酸蓄电池的充放电特性
铅酸蓄电池以一定的电流充、放电时，其端电压的变化如下图：
1. 放电中电压的变化
电池在放电之前活性物质微孔中的硫酸浓度与极板外主体溶液浓度相同，电池的开路电压与此浓度相对应。放电一开始，活性物质表面处(包括孔内表面)的硫酸被消耗，酸浓度立即下降，而硫酸由主体溶液向电极表面的扩散是缓慢过程，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，而决定电极电势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，见曲线OE段。
随着活性物质表面处硫酸浓度的继续下降，与主体溶液之间的浓度差加大，促进了硫酸向电极表面的扩散过程，于是活性物质表面和微孔内的硫酸得到补弃。在一定的电流放电时，在某一段时间内，单位时间消耗的硫酸量大部分可由扩散的硫酸予以补充，所以活性物质表面处的硫酸浓度变化缓慢，电池端电压比较稳定。但是由于硫酸被消耗，整体的硫酸浓度下降，又由于放电过程中活性物质的消耗，其作用面积不断减少，真实电流密度不断增加，过电位也不断加大，故放电电压随着时间还是缓慢地下降，见曲经EFG段。
随着放电继续进行，正、负极活性物质逐渐转变为硫酸铅，并向活性物质深处扩展。硫酸铅的生成使活化物质的孔隙率降低，加剧了硫酸向微孔内部扩散的困难，硫酸铅的导电性不良，电池内阻增加，这些原因最后导致在放电曲线的G点后，电池端电压急剧下降，达到所规定的放电终止电压。
2 充电中的电压变化
在充电开始时，由于硫酸铅转化为二氧化铅和铅，有硫酸生成，因而活性物质表面硫酸浓度迅速增大，电池端电压沿着OA急剧上升。当达到A点后，由于扩散，活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升，端电压的上升就较为缓慢(ABC)。这样活性物质逐渐从硫酸铅转化为二氧化铅和铅，活性物质的孔隙也逐渐扩大，孔隙率增加。随着充电的进行，农渐接近电化学反应的终点，即充电曲线的C点。当极板上所存硫酸铅不多，通过硫酸铅的溶解提供电化学氧化和还原所需的Pb2+极度缺乏时，反应的难度增加，当这种难度相当于水分解的难度时，即在充入电量70％时开始析氧，即副反应2H2O一O2+4H+4e，充电曲线上端电压明显增加。当充入电量达90％以后，负极上的副反应，即析氢过程发生，这时电池的端电压达到D点，两极上大量析出气体，进行水的电解过程，端电压又达到一个新的稳定值，其数值取决于氢和氧的过电位，正常情况下该恒定值约为2.6V。
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