第二節(jié)　蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理

袋式鎘鎳蓄電池（圖1-1-1）具有優(yōu)良的電性能，其使用壽命長、結(jié)構(gòu)堅固、耐過充過放、自放電小、可靠性高、維護(hù)方便，可用不同的極板結(jié)構(gòu)來滿足不同倍率電流的放電需要。

一、蓄電池的結(jié)構(gòu)

蓄電池由正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)分別包在穿孔鋼帶中經(jīng)加工而成為正極板和負(fù)極板，正、負(fù)極板根據(jù)需要數(shù)量裝配成正、負(fù)極板組，采用絕緣隔離物隔離正、負(fù)極板，牢固地裝在工程塑料外殼內(nèi)組成。為區(qū)分正、負(fù)極，蓋上靠正極處有“+”號，并在正極柱上套有紅色套管。極柱與蓋之間裝有橡膠密封圈，以防止電解液泄漏。蓄電池蓋上留有注液口，平時裝有帶出氣孔的氣塞，需注入電解液時可隨時打開，既能排出蓄電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體，又可防止雜物及灰塵落入蓄電池內(nèi)。

蓄電池組是按需要將不同個數(shù)的蓄電池裝在鐵質(zhì)、木質(zhì)或塑料組合框內(nèi)，并用鐵（銅）質(zhì)鍍鎳跨接板組合，結(jié)構(gòu)堅固，可在沖擊振動條件下使用（圖1-1-2）。

二、蓄電池工作原理

蓄電池充電時正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)；放電時負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。

1.鎳電極（正極）工作原理

鎳電極（正極）活性物質(zhì)是具有一定晶形結(jié)構(gòu)的NiOOH，放電產(chǎn)物為Ni（OH）2，其充放電過程比較復(fù)雜，目前可用電子理論來解釋。純凈的Ni（OH）2是不導(dǎo)電的，但在氧化后會具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，導(dǎo)電能力隨著氧化程度的增加而增加，鎳電極的電化學(xué)過程是通過晶格中的電子缺陷和質(zhì)子缺陷的轉(zhuǎn)移而完成。

由于鎳電極的半導(dǎo)體性質(zhì)，為了改善電極的導(dǎo)電性，提高活性物質(zhì)的利用率，常加入碳質(zhì)導(dǎo)電物質(zhì)和某些添加劑。

2.鎘電極（負(fù)極）工作原理

在放電過程中，鎘電極陽極氧化的最終產(chǎn)物是難溶的Cd（OH）2，電極反應(yīng)是按溶解—沉淀機(jī)理進(jìn)行的。充電時，Cd（OH）2被還原為金屬Cd。

鎘電極在充放電過程中會發(fā)生收縮結(jié)塊現(xiàn)象，使電極表面積不斷減小，極化增加。為防止結(jié)塊現(xiàn)象的發(fā)生，常加入某些添加劑。

3.成流反應(yīng)

充放電過程中蓄電池的電化學(xué)總反應(yīng)式如下：

由上述反應(yīng)可知，蓄電池在充電過程中生成水，而在放電過程中消耗水。因此，充電時，電解液液面上升；放電時，電解液液面下降。蓄電池以氫氧化鉀為電解液，氫氧化鉀溶液具有良好的導(dǎo)電性和低凝固點。為了提高蓄電池性能，常在氫氧化鉀電解液中加入一定量的氫氧化鋰。