蓄电池的工作原理？

1．铅蓄电池放电
　　设铅蓄电池已经过别的电源充电，这时正极板表面是一层二氧化铅（Pbo2），而负极极为海绵状铅。电解波（稀硫酸溶液）中分子离解，形成正的氢离子（2H+）及负的硫酸根离子（SO24-2）。当铅蓄电池接入负载，闭合电路产生电流，在蓄电池内部的电流是离子电流，方向是由负极板向正极板。
　　所以正的氢离子向正极板移动，在正极板上产生如下的化学反应
　　PbO2＋2H+＋H2SO4＝2H2O＋PbSO4
　　负的离子（SO24-2)）向负极板移动，在负极板上发生的化学反应为：
　　Pb2＋SO24-2)＝PbSO4
　　可见，在铅蓄电池放电终结时，两极板表面都生成硫酸铅，电解液中硫酸则随放电过程而被消耗，同时形成水，使硫酸溶液浓度变小。这样由于两极板都是同一种物质的导体，就不能作为化学电源了。
　　2．铅蓄电池充电
　　将另一个电源的正、负极与被充电的铅蓄电池的正、负极相连。这时蓄电池内部电流方向是从正极板向负极板，硫酸溶液中的正的氢离子向负极板移动。在负极板上发生的化学反应为：
　　PbSO4＋2H+＝Pb2＋H2SO4
　　可见经过充电，负极板表面又重新形成一层海绵状的铅，同时形成硫酸，硫酸溶液中的硫酸根负离子（SO4-2)）向正极板移动，与正极板发生的化学反应为：
　　PbSO4＋2H2O＋SO4-2－＝PbO2＋2H2SO4
　　可见充电的结果，使两个极板表面成为不同物质的导体，硫酸的浓度也得到恢复，于是又成为化学电源。
　　编者提示：本小实验可辅以“电磁学”部分的物理实验教学，以此培养和提高学生的实验能力和素养。

免维护铅酸蓄电池的使用与维护
近年来，随着电力系统两网改造的深入，使用开关电源技术制造的高频开关电源和免维护铅酸蓄电池有了较广泛的应用。但由于运行经验不足，对直流电源尤其是蓄电池的维护不到位，使得直流电源的可靠性得不到有效保证。
1 存在问题
2001年8月，系统某110kV变电所发生火灾，高压室严重烧毁。事后调查发现，当交流失压后，二次系统失去电源，保护装置无法动作，后经检查直流电源系统，发现有8只蓄电池的端电压几乎为零，这8只蓄电池内阻很大，直流无法输出，使事故扩大。
直流电源装置中的关键设备是蓄电池组，事故暴露出运行人员在直流电源，尤其是蓄电池维护方面知识的欠缺，错误地认为免维护蓄电池就不必维护，因而没有定期对蓄电池进行均衡充电，使电池一直工作在浮充状态，单体电池的电压和容量出现的不平衡现象没有得到及时处理，致使电池损坏，直流装置如同虚设。
2 免维护蓄电池的含义
阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气，通过再化合反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见，免维护只是与普通蓄电池相比，运行中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的项目，并非免去一切维护工作。
3 使用与维护
开关电源运行正常与否，蓄电池使用年限长短，主要取决于以下几个因素。
3.1 直流系统监视范围
在运行中，值班员应主要监视蓄电池组的端电压值，浮充电流值，每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。
3.2 蓄电池的充放电
蓄电池一般应在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会降低寿命，充电的设定电压应在指定范围内，如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。
(1)初充电:蓄电池在安装或大修后的第一次充电，称为初充电。初充电是否良好，将严重影响蓄电池的寿命。这个过程一般由生产厂家在出厂前完成。(2)浮充充电:为了确保直流电源不间断，延长蓄电池的使用寿命，通常都采用充电电源与蓄电池组并联的浮充供电方式。
(3)均衡充电:在正常运行状态下的电池组，通常不需要均衡充电。但如果发现电池组中单体电池之间电压不均衡时，则应对电池组进行均衡充电。
(4)补充充电:电池在存放、运输、安装过程中，会因自放电而失去部分容量。因此，在安装后投入使用前，应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量，然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池，每3个月应进行一次补充充电。
3.3 使用与维护
(1)蓄电池每年应以实际负荷做一次放电放电应保持电流稳定，放出额定容量的30％左右（以0.1C放电3小时），放电每小时应测一次单体电池及电池组电压、放电电流、温度等，放电后应进行均衡充电然后转浮充进行。
(2)每月应测一次电池单体电压及终端电压，检查外观有无异常变形和发热，并保持完整运行记录。
(3)每年应检查一次连接导线是否牢固，是否有腐蚀、松动应拧紧至规定扭距，腐蚀应及时更换；
(4)不要单独增加或减少电池组中几个单体电池的负荷，这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性，降低电池的使用寿命。
3.4 常见故障及处理
(1)蓄电池壳体异常。造成原因有：充电电流过大，单只电池充电电压超过了2.4V，内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵。处理方法：减小充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。
(2)运行中浮充电压正常，但一放电，电压很快就下降到终止电压值原因是蓄电池内部失水干涸、电解物质变质。此时应通知厂家更换电池。

放电：
将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。
电化学反应：将蓄电池与外电路的负荷接通，电子e从负极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态。因此发生电化学反应
将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程，它是放电反应的逆过程。
充电时蓄电池的正负两极接通直流电源
当电源电压高于蓄电池的电动势E时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极板。