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LEOCH理士CTF-500密闭式铅酸蓄电池2V500AH船舶用UPS电源服务器

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负极上的电化学反应(阴极还原反应)

PbO +2H*+2e-+Pb+H,04.=0.248 -0.0591pH3PbO.PbSO,.H,0+6H*+8e-+4Pb+S0;+4H,04P.=0.029 -0.0443pH -0.00741lga (S0;-)PbO.PbSO,+2H*+4e-+2Pb+S0,~+H,04.=-0.113 -0.0295pH -0.0148lga(S07)PbSO.+H*-Pb+ HSO;P.=-0.302-0.0295pH -0.0259lga(HSO;)

2H*+2e=H,p.=-0.059pH -0.029lgp(H,)中。表示298.15K下反应的平衡电位,所有的平衡电位都是相对于标准氨电极作为参比电极以上反应中式(5-15)的析氢反应是副反应,按平衡电极电动势大小的反应顺序规律,负极上的化成反应顺序为PbO、3PbO.PbSO.-H,0、PbO.PbSO,、PbS0。是在化成后期的***阶段才被还原。化成时,正极板和负极板浸人稀硫酸中,充电机像泵一样从正极板上抽取电荷并移动到负极板上。

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2负极板化成

负极化成过程分为两段:在***阶段,PbO和3Pb0.PbS0,.H,O的数量减少,而P和PbSO,的数量增加,说明在极板内部中性环境下一部分还原为Pb,称为原生级铅,构成骨架结构,起汇流的作用;另一部分与硫酸反应生成了PbS0,。在***阶段,在酸性环境PbSO0。还原为Pb,主要是铅晶体的长大,为次生级铅,起活性物质的作用。

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CTF系列船舶用电


电池型号


额定电压(V)


额定容量(C10)

外形尺寸(mm)

重量(kg)

总高

6-CTF-100

12

100

330

173

212

220

30.6

6-CTF-120

12

120

408

177

225

225

34

6-CTF-140

12

140

345

172

274

280

41.2

6-CTF-150

12

150

483

170

238.5

238.5

43.2

6-CTF-180

12

180

532

207

214

220

53.6

6-CTF-200

12

200

522

240

218

224

62.2

CTF-300

2

300

170

150

328

350

18.8

CTF-400

2

400

210

175

330

350

25.5

CTF-500

2

500

240

175

330

350

30

CTF-600

2

600

300

175

330

350

36.6

CTF-800

2

800

410

175

330

350

51.8

CTF-1000

2

1000

475

175

328

350

60

CTF-1500

2

1500

403

354

339

349

96

CTF-2000

2

2000

490

350

339

349

121

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在电化学转化过程中,Pb的结晶不会形成大块的晶体,而是呈针状,具有***甚至第

三根分又。因此,反应可以很容易地渗透到活性物质中。针状或树枝状结晶结构具有大的比

要用途是在较长的循环使用过程中保持大的比表面积。表面积,这是生产高性能电池所必需的。在化成中,膨胀剂的角色并不十分重要。他们的主

PbO 和3Pb0.PbSO,.H,O在之前的梃泡过程中,被包裹在PSO,之下。随着反应的进行,.反应中产生的酸会进一步继续与PbO 和3PbO,PbSO, -H,0反应。因此,到所有的基本组成物质被转化完之前,负极板中的电解液的密度不会出现大的增加.化成过程所带来的***变化是孔率的变化。化成前的PbO密度为9.5y/cm’,化成后Pb的断度为11.3e/cm';摩尔质量从223g/mol孩少到207g/mol;固体物质(没有极板孔酿的自然状态)的体积由原来的V减少到V。V=V,x223x95x*** =78%V,(5-16)

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由于碱式硫酸盐之间的密度关系很相似,重量的减少更多,估计固体物质的体积减小为原来的75%。负极板化成后,假设外形体积不变的话,极板的孔率增加25%。实际上,化成后的熟极板的外形体积是缩小的,但总体上孔率还是增加的。

通常用单位极板重量的充电量来计算化成充电量。对通常的负极组成,设定100kg铅粉

(金属铅为25%),假设加人硫酸4kg,生极板理论上能得到39.7kg三碱硫酸铅(不含结晶水)。固化后得到65.Skg PbO(假设Pb全部氧化为Pb0)和膨胀剂1.Skg(假设)。假定经

过干燥后仍有2.5%的水分剩余。这一步中活性物质(在此为除水之外的极板物质)的重量AM值为

AM_39.7 +65.5+1.5kg=109.4kg

(5-17)

0.97526.8A.h为1摩尔单位电荷电量。所以2x 26.8A.h为1摩尔Pb(207g)的电量。

5-14)94.6kg Pb (100kg的铅粉相当于94. 6kg的 Pb)化成需求的理论电量j值为fi=2x26.8 x94600A.h= 24500A.h(5-18)以干燥后的活性物质为基础,每千克活性物质所需要的理论充电电量F为F难论109.424500,A.h/kg =223.9A.h/kg

(5-19)

负极板的化成效率较高,电流转化率接近***。只有在反应接近完成,产生氢气的副反应时,效率才快速下降。通常在正负极板比例匹配的条件下,负极板完全化成时快于正板。在实际操作中,化成过程取决于正极板的化成。在正负比例不匹配,加人更多负极板的情况下,负板完全化成好也可能慢于正板,应注意判断。

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3.正极板化成

D. Pavlov等人揭示了正极化成过程分两阶段进行,在漫酸步骤和***化成阶段,硫酸渗透进极板,铅膏被硫酸盐化。在没酸过程中,硫酸盐化首先从极板表面层开始,然后在化成中向极板内部进行。极板内的3BS、4BS 和PbO与水化合,使孔中溶液的pH值上升。在这些内部区城进行电化学反应,形成a-PbO,,其余转化为PbSO。。***阶段当PbO 和3BS被耗尽时,溶液的p值下降,为了维持恒定的化成电流,极板的电位将上升,并达到PbSO,氧化成PIO,所需要的电位值,这时PbSO,被氧化生成B - PbO,,这个过程与碗胺的产生相联系,极板孔中的溶液变为强酸性,硫酸析出离开极板。在整个反应过程中,碱式硫胺铅氧化为P60。是通过圆相反应进行的,即发生了所谓的“迭代过程”,使整个铅者的结构得以保存。PbSO.氧化生成为PbO,是通过溶解-沉积机理进行的,使得其品体形貌有所改变浓度略商于2mg/L。由于PbSO,的反应只能够发生在溶解的状态下,PbSO。的弱榕PbS0,微溶于硫酸溶液,PbS0,的溶度积为1.7x10-’,在极板内部结构表面的水构中,性起了核心作用。PbSO,首先溶解,接着Pb和PbO,沉积在电极中。这被称作溶解-机机理。

正板化成后的产物为B -PbO,和a -PbOzoa-Pb0是一种类似于复合晶体的凝聚物,它是在碱性条件下生成的PbOz。在极低动酸浓度(甚至碱性)和高温环境下化成时,正极板中会形成一部分a-Pb0,。由于其结彬紧凑和比表面积较低,a-PbO,含量高的极板只能在低的表观电流密度的条件下才能进行的电,且容量低。

B-PbO,由许多小晶体组成,这些小晶体之间有间隙,往往在偏酸性的低温条件下4成。由于它具有大的比表面,可以在高的表观电流密度的条件下放电。比起a - PbO,,B-PbO,更容易出现活性物质脱落的情况。


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