Конструкция свинцово-кислотной аккумуляторной батареи
В свинцово-кислотном аккумуляторе主要有两个部分：容器和极板。
Свинцово-кислотный аккумулятор: контейнер
Так как этот аккумулятор содержит в основном серную кислоту, материалы, используемые для изготовления контейнера свинцово-кислотного аккумулятора, должны быть устойчивы к воздействию серной кислоты. Материал контейнера также должен быть свободен от примесей, которые могут нанести вред серной кислоте. Особенно недопустимы железо и марганец.
Стекло, дерево, покрытое свинцом, эбонит, твердая резина или битумные соединения, керамические материалы и формованный пластик обладают указанными свойствами, поэтому контейнер свинцово-кислотного аккумулятора изготавливается из одного из этих материалов. Контейнер герметично закрывается крышкой сверху.
Крышка имеет три отверстия: по одному на каждом конце для выводов и одно посередине для пробки вентиляционного отверстия, через которое заливается электролит и выходят газы.
На внутреннем дне контейнера свинцово-кислотного аккумулятора есть две ребра, чтобы удерживать положительные пластинки свинцово-кислотного аккумулятора, и еще два ребра, чтобы удерживать отрицательные пластины. Ребра или призмы служат опорой для пластин и в то же время защищают их от коротких замыканий, которые могли бы произойти в результате падения активного материала с пластин на дно контейнера. Контейнер является наиболее основной частью конструкции свинцово-кислотного аккумулятора.
Пластины свинцово-кислотного аккумулятора
Обычно существуют два метода получения активных материалов элемента и их прикрепления к свинцовым пластинам. Эти методы названы в честь их изобретателей.
Плате пластины или формованные пластины свинцово-кислотного аккумулятора.
Форе пластины или оклеенные пластины свинцово-кислотного аккумулятора.
Плата Планте
Процесс Планте
В этом процессе берутся две листа свинца и погружаются в разбавленную H2SO4. Когда через этот свинцово-кислотный элемент пропускается ток от внешнего источника, то вследствие электролиза выделяются водород и кислород. На аноде кислород атакует свинец, превращая его в PbO2, тогда как катод остается неизменным, поскольку водород не может образовать соединение с Pb.
Если теперь разрядить элемент, то пероксидная пластина становится катодом, и водород, образующийся на ней, соединяется с кислородом PbO2, образуя воду, следовательно,
В то же время кислород переходит к аноду, который является свинцом, и реагирует, образуя PbO2. Таким образом, анод покрывается тонкой пленкой PbO2.
Путем постоянного изменения направления тока или зарядки и разрядки, тонкая пленка PbO2 становится все толще и толще, и полярность элемента будет меняться все более длительное время. Две свинцовые пластины, подвергнутые сотням изменений полярности, приобретут слой свинцового пероксида, достаточно толстый, чтобы обеспечить достаточную емкость. Этот процесс изготовления положительных пластин называется формированием. Отрицательные пластины свинцово-кислотного аккумулятора изготавливаются таким же способом.
Структура пластины Планте
Поскольку активный материал на плате Планте состоит из тонкого слоя PbO2, образованного на поверхности свинцовой пластины, желательно иметь большую поверхностную площадь, чтобы получить значительный объем этого материала. Поверхностная площадь пластины свинцово-кислотного аккумулятора может быть увеличена путем насечек или ламинирования. На рисунке показана положительная пластина Планте, состоящая из сетки из чистого свинца с мелко ламинированными поверхностями. Конструкция этих пластин включает большое количество тонких вертикальных ламелей, укрепленных горизонтальными связующими ребрами. Это приводит к значительному увеличению поверхностной площади. Основная особенность конструкции свинцово-кислотного аккумулятора заключается в возможности размещения большого объема активных материалов, таких как PbO2 в активной пластине.
Положительные пластины обычно производятся по процессу Планте, и эти пластины известны как пластины Планте. Отрицательные пластины свинцово-кислотного аккумулятора также могут быть изготовлены этим процессом, но для отрицательных пластин этот процесс непрактичен.
Пластина Форе
В процессе Форе активный материал механически наносится, а не развивается электролитически из самой свинцовой пластины, как в процессе Планте. Активный материал, представленный в виде красного свинца (Pb3O4) или литарга (PbO) или смеси этих веществ в различных пропорциях, запрессовывается в межплоскостные пространства тонкой свинцовой решетки, которая также служит проводником тока. После оклейки решеток активным материалом пластины сушатся, упрочняются и собираются в слабом растворе серной кислоты с плотностью 1.1-1.2, после чего происходит формирование путем пропускания тока между ними. Для формирования отрицательных пластин эти пластины подключаются как катоды. Кислород, выделяющийся на аноде, превращает оксид свинца (Pb3O4) в свинцовый пероксид (PbO2), а водород, выделяющийся на катоде, восстанавливает монооксид свинца (PbO) до губчатого свинца (Pb).
Формирование положительных пластин включает преобразование оксида свинца в свинцовый пероксид. Высокий оксид свинца, такой как Pb3O
