二、蓄电池的结构与类型
1.蓄电池的总体构造
普通铅酸蓄电池的基本结构如图1-8所示。铅酸蓄电池除了正极板、负极板和电解液外，还有隔板、连条、极桩、壳体等其他附件。
图1-8 铅酸蓄电池的基本结构
1—负极板 2—隔板 3—正极板 4—壳体 5—护板 6—封料 7—负极桩 8—加液盖 9—连条 10—正极桩 11—极板组
（1）正负极板
1）正极板。正极板上的活性物质是呈棕红色的二氧化铅（PbO2），PbO2在电解液中溶解电离后在极板上留下Pb4+，因而使正极板相对于电解液有正电位。
2）负极板。负极板上的活性物质是呈青灰色的纯铅（Pb），Pb在电解液中溶解电离后在极板上留下一定数量的电子e，因而使负极相对于电解液有负电位。
（2）隔板
正负极板之间有一块绝缘的隔板，隔板的作用是避免正负极板彼此接触而造成短路，并可使电池装配紧密，缩小电池体积，还可防止极板变形、弯曲和活性物质脱落。
隔板具有多孔性，以便于电解液渗透和流通，减小电池的内阻。此外，隔板材料还应具有良好的耐酸性和抗氧化性。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料（聚氯乙烯、酚醛树脂）、玻璃纤维等，以微孔塑料隔板使用最为普遍。有些铅酸蓄电池使用呈袋状的微孔塑料隔板，这种隔板可将正极板紧紧地套在里面，可防止正极板活性物质脱落。
（3）电解液
铅酸蓄电池的电解质是硫酸的水溶液，是铅酸蓄电池的重要组成部分。铅酸蓄电池的正负极板都必须浸在电解液中，电解液可使极板上的活性物质溶解和电离，除承担正、负极间离子导电作用外，还参加电化学反应。
为避免蓄电池内部自放电，对电解液的纯度和密度都有比较严格的要求。铅酸蓄电池的电解液是由纯净的硫酸与蒸馏水按一定的比例配制而成的，电解液的密度一般为1.24～1.30g/cm3。
（4）壳体及其他附件
1）壳体。用于盛放电解液和极板组，壳内用间壁分成多个互不相通的单格，底部呈一个个突棱状。突棱的顶部用以搁置极板组，而两个突棱之间的凹槽可积存极板上脱落下来的活性物质，以避免底部有活性物质及其他的杂物沉积而造成正负极板间的短路。铅酸电池壳体用耐酸、耐热、耐振的硬橡胶制成，而如今的工程塑料（聚丙稀）已在韧性、强度、耐酸、耐热等方面的性能优于硬橡胶，且可以制成壁薄透明的壳体，其重量轻、便于观察电解液的液面高度，因而塑料壳体的铅酸蓄电池已经在汽车上得到了应用。
2）连条。铅酸蓄电池内部有6个单格电池，通过连条将其串联起来，以使蓄电池正、负极桩之间能输出12V电压。图1-8所示的蓄电池连条是在蓄电池盖的表面，这种连条外露的连接方式所用的连条较长，耗材较多、电阻也较大，因此，已经被穿壁式联接方式（图1-9）所取代。
图1-9 整体盖板式蓄电池的穿壁式连条
1—负极桩 2—正极桩 3—极板组 4—穿壁式连条
3）极桩。铅酸蓄电池各单格电池串联后，两端单格的正极柱（连接正极板）和负极柱（连接负极板）分别穿出蓄电池盖，形成蓄电池正负极桩。正极桩标“+”号或涂红色，负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。
4）加液盖。每个单格电池都有一个加液盖，加液盖上都有一通气小孔，用于及时排出在蓄电池充电时因电解水而产生的氢气和氧气，以防止内部因气体集聚而压力升高造成涨破容器，甚至产生爆炸的事故。
2.铅酸蓄电池的极板构成
（1）正负极板的构成
铅酸蓄电池的正负电极通常为板状结构，故而称其为极板。汽车上所用的铅酸蓄电池其正负极板均采用涂膏式，由板栅和活性物质构成。板栅除固定和支撑活性物质外，还起导电作用。板栅一般使用铅锑合金，也有使用纯铅或其他铅合金的。板栅常见的结构形式如图1-10所示，其上部的凸起与横板焊接，用于将多片正极板或负极板并联，以增加蓄电池的容量。在板栅上填充铅膏（铅粉、稀硫酸及少量添加剂的混合物）后，经化成工艺处理即可形成正极板（PbO2）和负极板（Pb）。
图1-10 铅酸蓄电池的板栅
正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质为海绵状铅，而在放电状态下正极和负极的物质均为硫酸铅。为使正负极板上内层的活性物质能与电解液接触，以提高正负极板活性物质的利用率，化成后的PbO2和Pb均较为疏松。正负极板活性物质的疏松程度（孔率高低）会直接影响蓄电池的容量。
（2）极板组的形成
将多片正极板和负极板分别用横板焊接并联，就组成了正极板组和负极板组（图1-11）。由于正极板的活性物质比负极板更为疏松，如果单面放电，则极板容易拱曲从而导致疏松的活性物质脱落。因此，负极板组要比正极板组多一块极板，使正负极板组嵌合组装后，每块正极板的两面都有负极板。工作时，正极板组的每块极板都是两面均匀放电而不容易拱曲。
图1-11 正、负极板组
（3）单格电池的构成
将正负极板组嵌合，并在中间用隔板隔开，置于存有电解液的容器中，就构成了一个单格电池（图1-5）。单格电池的标称电压为2V，因此，一个从正负极桩输出12V电压的蓄电池，需要有6个单格电池串联而成。
3.蓄电池的类型
铅酸蓄电池发展至今已有多种结构类型，其用途也十分广泛。现以不同的分类方法对不同类型的铅酸蓄电池加以概括。
（1）按铅酸蓄电池的用途分类
铅酸蓄电池的主要产品已成系列，按其用途分为起动型、动力型、固定型、铁路客车用、船舶用、摩托车用、航标用及其他用途等8种。
1）起动型蓄电池。此种类型铅酸蓄电池主要应用于各种汽车、拖拉机、柴油机、船舶等的起动及照明等。起动型蓄电池需要在起动时能提供大的起动电流，这就要求其内阻小，正、负极板要薄，通常采用涂膏式极板。
2）动力型蓄电池。此类铅酸蓄电池也被称为动力电池，用作各种电动汽车、叉车、铲车、矿用电机车、码头起重车、电动自行车等的动力牵引及照明电源。动力型铅酸蓄电池的极板较厚，容量较大，持续放电能力强。
3）固定型蓄电池。此类铅酸蓄电池用作发电厂、变电所、电报电话局、大会堂、医院、实验室等通信、开关控制、继电保护等设备的直流电源。固定型铅酸蓄电池的正极板常用管式，电解液较稀，使用寿命较长，通常在浮充状态下使用。
阅读提示
浮充实际上是蓄电池的一种供（放）电工作方式，蓄电池与电源线路并联连接到负载电路上，电源电压略高于蓄电池的端电压（12V的蓄电池，浮充电压在13.2～13.8V范围内），可以及时补偿蓄电池自放电损失，可使蓄电池在放电后能较快地恢复到接近或完全充电状态。
（2）按铅酸蓄电池的极板结构分类
蓄电池的使用与性能要求不同，其极板的结构形式也有不同。按极板的结构不同分类，铅酸蓄电池主要有涂膏式、管式和形成式3种。燃油汽车上使用的起动型铅酸蓄电池均为涂膏式。
名词解释
将铅氧化物用硫酸水溶液和其他添加剂调成糊状铅膏，然后将铅膏涂在用铅合金铸成的板栅上，经过干燥，再浸入硫酸水溶液中通入直流电（化成处理），正、负极板就会分别形成能放电的活性物质PbO2和Pb。这种极板称为涂膏式极板。
（3）按极板荷电状态、电解液和维护情况分类
按蓄电池极板的荷电状态、电解液及维护情况分类，铅酸蓄电池可分为干放电式、干荷电式、湿荷电式、带液充电式、胶体式、免维护式等不同形式。
1）干放电式。干放电式也称干封蓄电池，出厂的蓄电池极板处于干燥的放电状态，放在无电解液的蓄电池槽中。使用时，加入密度适当的电解液后，需要进行较长时间的初充电后方可使用。干放电式铅酸蓄电池的比能量低、维护工作量大、使用寿命短，且需要通过长时间的初充电才能投入使用，因而这种铅酸蓄电池现已很少采用。
2）干荷电式。极板组处于干燥的状态下较长时间保持制造中所得的电荷（充电状态），在放置时间不长（＜2年）的情况下，加入密度适当的电解液，静置20～30min即可投入使用。如果存放时间超过2年，则极板会有部分氧化，需要补充充电后再使用。
干荷电铅酸蓄电池主要是在制造过程中对负极板采取了能提高活性物质化学稳定性的工艺措施，从而提高了极板在干燥状态下长期保持荷电的能力。
3）湿荷电式。极板组呈湿润状态下可较长时间（6个月）保持其制造中所得的电荷。湿荷蓄电池在制造厂充好电后倒出电解液，但蓄电池内还剩少量的电解液，其中大部分被吸收在极板和隔板内。在储存期内，加入适当密度的电解液即可投入使用。
湿荷电铅酸蓄电池在制造中采用的工艺与干荷电蓄电池有所不同，保持荷电能力的储存期也相对短一些。
4）带液充电式。出厂时蓄电池已充足电，且保留着电解液，用户拿到蓄电池后即可投入使用。带液充电式铅酸蓄电池不宜长时间搁置不用，因为出厂时蓄电池就已经处于激活状态，若长时间不用，蓄电池的自放电会使蓄电池转为亏电状态，并最终导致极板硫化而影响其容量和使用寿命。
5）胶体式。胶体蓄电池的电解液呈胶体状，胶体状电解液是通过在电解液中渗入硅酸溶胶形成的，其主要优点是电解液不会溅出，在使用、维护、保管和运输过程中，设备和人可免受被腐蚀的危险；胶状电解液可使极板活性物质不易脱落，可使蓄电池的使用寿命延长约20%。
胶体蓄电池的缺点是胶体电解质的电阻较大（离子导电能力差），使蓄电池的内阻增大、容量降低；由于胶体电解质的均匀性相对较差，其自放电也相对较大。
6）免维护式。提供给用户的蓄电池也是带液充电式，但这种蓄电池可在其规定的使用寿命期间内无需进行日常的维护，而且在长期搁置状态下，自放电极小。
专家解读：
免维护蓄电池在结构、工艺和材料等方面均进行了改良，通常的措施有：
①加液盖通气孔采用安全通气装置，用于阻止水蒸气和酸气排出，以减少电解液的消耗，并可避免气体与外部火花接触而产生爆炸，也减小了极桩的腐蚀。有的免维护蓄电池在通气塞中装有催化剂钯，可帮助水解的氢氧离子结合成水后再回到蓄电池中去，以进一步减少电解液的消耗。
②采用袋式微孔塑料隔板，将正极板包住，可以免去容器底部的突棱，从而降低了极板组的高度，使极板上部的容积增大，增加了电解液的储存量。
③极板栅架采用铅-钙-锡合金或低锑合金，可减少析气量，使电解液中水的消耗降低，并使自放电也大幅减少。
还有全封闭式和阀控密封贫液式铅酸蓄电池，在结构、材料及工艺等方面采取了改进措施，使这些蓄电池可在使用寿命期内免维护，蓄电池的性能也有所提高。
（4）按蓄电池盖结构及通常的习惯分类
按蓄电池盖结构形式以及通常的习惯分类，铅酸蓄电池又可分为分体盖板式、普通整体盖板式、全封闭式、阀控式、铅布式等。
1）分体盖板式。蓄电池的每一个单格上有一小盖，盖与壳体间的缝隙用沥青封料密封。这种连条外露的铅酸蓄电池，连条的耗材较多，电阻也较大。此外，加液盖的通气小孔可自由地排出氧气、氢气及酸气。分体盖板式铅酸蓄电池的不足主要有：
①蓄电池的内阻相对较大，使得蓄电池充放电时的效率有所下降。
②使用中需要经常检查蓄电池电解液的液面高低，当电解液的液面过低（电解液不足）时，需及时补充蒸馏水。这种类型的蓄电池其日常维护较为复杂且工作量较大。
③从加液盖小孔排出的氢气和氧气因通风不良而集聚时，若遇到明火，很容易造成火灾风险。
④蓄电池在搬移和使用过程中，如果加液盖关闭不严，就会有电解液外漏的可能，有对人或其他部件造成腐蚀的风险。
⑤蓄电池在较高的温度下有酸气逸出时，会对周围的物件造成腐蚀。
正因为有上述不足，这种分体盖板式铅酸蓄电池已基本被淘汰。
2）普通整体盖板式（图1-9）。这种蓄电池的盖板通过热粘接或胶粘工艺与壳体粘合，每个单格处仍有一个加液孔，用带通气小孔的加液盖封盖。
这种蓄电池在使用和搁置过程中会有氧气、氢气及酸气从加液盖通气小孔排出，因此，也需要对其进行日常维护。目前，普通整体盖板式铅酸蓄电池在一些载货汽车上还有少量使用。
3）全封闭式。全封闭式免维护铅酸蓄电池盖上无加液孔（图1-12），这种铅酸蓄电池在使用过程中不排氢气和氧气，也不逸出酸气，因而在使用寿命期内无需对其进行日常的检查与维护。由于全封闭式蓄电池无氢气、氧气及酸气的排出，避免了可燃的氢气和氧气与外部火花接触而产生火灾的危险，也减小了极桩被腐蚀的可能性。
图1-12 全封闭式免维护铅酸蓄电池
4）阀控式。阀控式铅酸蓄电池（Valve Regulated Lead Acid Battery，VRLAB）如图1-13所示。VRLAB在蓄电池盖上设有一个排气阀（安全阀），当其内部气压达到限定值时，阀即可打开，将内部的气体排出，排气后则会自动关闭，可防止空气进入。
VRLAB为安全阀式密封结构，不漏酸、不排酸雾，减少了氢气和氧气的逸散，在使用过程中无需检查和补充电解液，故也是一种免维护蓄电池，在电动汽车上得到了应用。
5）铅布式。铅布式铅酸蓄电池（图1-14）也是一种阀控蓄电池，其正负极板和隔板采用卧式层叠组合，极板用高强度玻璃纤维和铅丝编织成的网状“铅布”作为基体，在铅布上涂PbO2和Pb，构成“双层格网板”，用作电池的正极和负极。
铅布式铅酸蓄电池的比能量、比功率、使用寿命和快速充电性能等均优于普通铅酸蓄电池。由于铅布式蓄电池也是采用阀控密封式结构，蓄电池在使用过程中不排氢气、氧气及酸气，故而也无需进行日常维护。铅布式铅酸蓄电池通常被用作动力电池，在电动汽车上得到了应用。
图1-13 阀控式铅酸蓄电池
图1-14 铅布式铅酸蓄电池
4.蓄电池的型号
工业和信息化部颁发的JB/T 2599—2012《铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法》规定，蓄电池型号由以下几部分组成：
1）串联单格电池数。型号的首位是一个阿拉伯数字，用于表示蓄电池单格电池数。例如，6表示蓄电池有6个单格电池，其电压为12V。
2）蓄电池类型。以蓄电池的主要用途划分，用汉语拼音字母表示。例如，Q表示该蓄电池用作起动电源，为起动型蓄电池；D表示电动车用蓄电池；M表示摩托车用蓄电池；N表示内燃机车用蓄电池；B表示航标用蓄电池。
3）蓄电池特征。蓄电池特征为附加说明，蓄电池在同类用途的产品中具有某种特征需要加以区别时采用。蓄电池的特征也以汉语拼音字母表示，各字母表示的蓄电池特征见表1-1。如果产品同时具有两种特征，那么原则上按表1-1的顺序将两个代号并列标示。
表1-1 铅酸蓄电池特征代号
4）蓄电池容量。2位或3位阿拉伯数字，表示蓄电池的容量，其单位是A·h。
有的蓄电池在表示额定容量的阿拉伯数字后还会用一个字母表示其特征性能：G表示薄型极板，高起动率；S表示塑料外壳；D表示低温起动性能好。