[实用新型]一种三端子电场效应型铅酸蓄电池

说明书

本实用新型公开了一种三端子电场效应型铅酸蓄电池。该蓄电池包括塑料外壳，负极板、隔板、电解液、绝缘电场栅板、正极板、正极端子、电场端子、负极端子，所述塑料外壳内装有电解液，所述负极板、正极板、间隔板和绝缘电场栅板浸在电解液中，所述负极板引出负极端子，正极板引出正极端子，所述隔板内设有绝缘电场栅板，所述绝缘电场栅板引出电场端子。充电时，电场电源的负极连接电场端子，正极连接铅酸蓄电池的正极端子；充电稳压电源的正极连接铅酸蓄电池的正极端子，负极连接铅酸蓄电池的负极端子；放电时，场电源的负极连接电场端子，正极连接铅酸蓄电池的负极端子。该蓄电池快速充电，且延长铅酸蓄电池的使用寿命。

技术领域

本实用新型属于蓄电池制备领域，具体涉及一种三端子电场效应型铅酸蓄电池。

背景技术

当前国内外的铅酸蓄电池，无论是开口式、富液免维护式、玻璃丝棉隔板吸附式阀控密封型（AGM）、阀控胶体型(GEL)等几大类铅酸蓄电池，都是采用正极、负极两端子的二次电池，其充电和放电过程都是通过电化学反应完成的。铅酸蓄电池正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵铅，电解质是稀硫酸电解溶液或胶体电解质。放电化学反应为二氧化铅、海绵铅与电解质反应生成硫酸铅和水。充电化学反应为硫酸铅和水转化为二氧化铅、海绵铅与稀硫酸电解质。铅酸蓄电池单体额定电压为2.0V。

放电总反应:Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O

充电总反应:2PbSO₄+2H₂O=Pb+PbO₂+2H₂SO₄

从充电总反应式可看出，充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时，开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气，由于氢氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合得用，电池就会失水干涸；对于早期的传统式铅酸蓄电池，由于氢氧气的析出及从电池内部逸出，不能进行气体的再复合，是需经常加酸加水维护的重要原因；而阀控式铅酸蓄电池或胶体铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用，同时抑制氢气的析出，克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。由于铅酸蓄电池制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，研究发现，电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响相对较少。也就是说，绝大多数的铅酸蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行，而这个数值又因为电极材料，电解质等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。一般单体蓄电池的平衡电动势值为2V，而充电的电压为2.4V。在给蓄电池充电过程中，充电电压值超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。一般来说，产生极化现象有3个方面的原因。

1）欧姆极化，是充电过程中，正负离子向两极迁移过程中不可避免地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施加超过热力学平衡值的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。

2）浓度极化，是电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部的电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。

3）电化学极化，是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。