备用电池在当今重要吗？UPS系统和应急照明等应用中？

备用电池在当今世界至关重要，尤其是在 UPS 系统和应急照明等应用中使用时；

但铅酸电池如何产生保持关键建筑服务在线所需的电力？

互联网上有很多资料提供了铅酸电池电化学反应的详细信息。

可以看出，需要三个有效成分；铅、二氧化铅和稀硫酸。

海绵状铅（Pb）3.87g，二氧化铅（PbO2）4.46g，稀硫酸（H2SO4）3.66g。

然而，在实践中，理论值需要更多的时间才能生产出有效的电池。

当电池放电时，它会“使用”铅、二氧化铅和硫酸。最终电池将耗尽其中一种活性材料，电压将崩溃。

不能直截了当地说所有铅酸电池都会用完相同的活性材料。有些会用完正极活性物质，其他负极和其他酸。

本文将讨论这三种活性材料如何协同工作以产生电能。讨论了基本的电池设计以及“为制造而设计”的需要。

对于本文，我们只对连续浮充应用中的工业备用电池感兴趣。但是，一些基本信息与所有铅酸电池相关。

正极活性物质 - 二氧化铅 (PbO2)

正极活性物质是二氧化铅，这可以在三种基本板设计中找到；Planté、粘贴板和管状板。

可以使用一些特殊设计，但实际上所有铅酸电池都具有如上所述的极板。

在 Planté 电池中，极板由铅铸件组成，活性材料以电化学方式形成在铅铸件上。

这种类型的电池通常被认为是制造成本最高的电池，但它有一个独特的特性，即在达到稳定状态之前的头几年，性能通常会提高 10%。

当电池未能达到其标称声明性能时，即确定寿命终止。这通常是在浮动服务 25 年后。

这种电池类型在使用 40 年后仍在使用的例子很多。对于其他电池类型，通常认为达到 80% 的性能时就达到了寿命终点。

粘贴板类型是迄今为止最受欢迎的，可以在 AGM 和 GEL 结构的 VRLA 电池以及许多通风类型中找到。

制造过程从氧化铅 (PbO) 粉末开始，将其与添加剂和稀硫酸混合形成糊状物。这种糊状物被涂在铅栅上。

负极板以类似的方式制造；从铅粉开始，与添加剂和稀酸混合，然后以糊状形式涂在铅栅上。Planté 和 Tubular Plate 电池的负极是粘贴板类型。

然后在组装到容器中或在干燥之前在大桶中形成极板，然后组装成电池。

对于管状正极板，正极材料通常在压力下以浆料的形式倒入管中。

该材料通常包括四氧化三铅 (Pb3O4)。这种添加剂充当催化剂，有助于二氧化铅正极活性材料的形成。

电池的性能和效率不仅取决于类型（Planté、粘贴板或管状板），还取决于材料的具体构成。

二氧化铅可以在颗粒有铅 (Pb) 中心核的情况下产生。

在其他类型中，颗粒可能是 100% 的氧化铅。显然，PbO2 越多，容量就越大——所有其他条件都相同。

添加四氧化三铅制造的活性材料被认为非常有效，但会增加制造成本。

制造商生产活性材料的方法各不相同，不能得出重量最重的电池具有更大安时容量的结论。

负活性材料 – 铅 (Pb)

负极活性物质是比正极更简单的材料。在所有电池类型中，负极板都是粘贴板类型。

材料为海绵状铅（Pb），化学性质与母材基本相同；带领。

颗粒大小对电池的整体容量影响不大，而且由于与正极板的二氧化铅相比更容易形成海绵状铅，因此成本较低。

电池性能受负极材料限制是不寻常的。

电解质 - 稀硫酸 (H2SO4)

这一点经常被忽略，但如果没有酸，电池将无法工作。

比重对电池的整体性能起着重要作用。不同类型的电池使用不同的浓度，通常从 1.210sg 到 1.315sg。

Planté 电池的酸量最大，特殊应用电池除外，例如那些设计有延长充电时间的电池。

这些特殊类型以“高储量”酸开始，通常具有非常低的比重 (sg)，例如 1.200sg。

随着时间的推移，电解液的体积会因电解和蒸发而减少，比重会增加。电解消耗水而不是酸。“酸”的体积保持不变。

必须平衡电解质（如硫酸和水）的强度，以获得适合电池类型的正确强度。

例如，如果我们从 1.30sg 酸开始，然后加水将强度降低到 1.20sg，则法拉第测定的“有效酸”体积保持不变。

这就是为什么我们应该将电解质称为稀硫酸并引用比重。

因此，如果每个电池中的可用空间受到限制，我们必须通过使用更高密度 (sg) 的电解质来补偿，即我们需要更多的酸来平衡电化学。

我们仍然需要平衡电池中的二氧化铅、铅和酸，以使其有效工作。