VRLA电池注液量和浓度优化指南

H₂SO₄溶液不仅是铅酸蓄电池的电解质，它还参与电极反应和电池反应，也是活性物质，这从电池反应方程看得很清楚。

H₂O也是活性物质，它定量地参与充电和放电反应。上面的反应方程清楚地表明了这一点。按照法拉第电解定律，在铅酸蓄电池成流反应（current generating reaction）中放出1A·h的电量理论上需要H₂SO₄3.6594g。从充电的电极反应能够更清楚地看到，充入1A·h的电量理论上需要H₂O 0.67217g。

正极

负极由于配制的电解质溶液中总是有大量的H₂O，一般说H₂O都是过量的，人们更多地注意H₂SO₄的量。利用率不同时，完全充电的铅酸蓄电池需要的H₂SO₄溶液量列在表9-1中。

表9-1 铅酸蓄电池放电1A·h实际需要的H₂SO₄溶液量

注：表中体积的毫升数指25℃时的值，是蓄电池完全充电时的H₂ SO₄溶液的体积。

还应当考虑到VRLA在使用过程中不断失水，电解液密度不断增大，注液量还应更多些，应适当选择密度较低的H₂SO₄溶液。

如果选用已定型的商品蓄电池槽，极群组的设计确定之后，注液量就是一定的。单体蓄电池槽内腔的长、宽、深的乘积用V_o表示。这里的深不是蓄电池槽的总深度，而是略大于极板高度的一个值，V_o减去单体蓄电池中深度以下所有固相物的体积就应当是注液量。固相物包括：

● 所有板栅的体积V_G；

● 正极活性物质的体积V+；(www.xing528.com)

● 负极活性物质的体积V-；

● 隔板的体积V_s。当然这里的体积指的都是固相物的体积，不是含有孔隙的表观体积。这些值都可以从产品设计的参数计算出来。注液量V_e可以表示为

这里指的是完全充电的VRLA的H₂SO₄溶液的量。

如果采用蓄电池内化成的工艺，还应当考虑生极板中的PbSO₄在化成后生成H₂SO₄引起的浓度增高，注液的H₂SO₄溶液浓度就应低些。化成生成的H₂SO₄的量近似等于和膏时加入的H₂SO₄的量。正铅膏酸量为A₊′，铅粉质量为P₊（kg），化成后正极板生成的H2SO4的质量近似等于P+A+′；同样，负铅膏酸量为A′-，铅粉质量为P-（kg），化成后负极板生成的H₂SO₄的质量近似等于P-A′-。蓄电池内化成时注液的密度为ρ，体积为Ve，这一密度的H₂SO₄溶液的质量百分浓度为ω。那么，注液加入的H₂SO₄的质量就是ρV_eω_o，用下式能近似计算出蓄电池完全充电时电解液的质量百分浓度ω

反之，如果要求完全充电的蓄电池的电解液浓度是一定的，也应当能计算出应当注入的电解液的浓度ω_o。式（9-20）中的两个变量ω_o和ρ不是互相独立的，ρ依赖于ω_o，一定温度下ρ只依赖于ω_o，即两者实际上是一个变量。但两者的关系还难以用一个严谨的数学解析式来表示，所以由ω求ω_o的计算稍为繁琐。

电池内化成的过程一般说时间较长，往往是90～120h甚至更长。过程中由于气体逸出和蒸发，水的损失是不可避免的；温度较高时，损失的水量也更多。化成过程中补充注入纯水的量应根据实验确定。

参考文献【8】给出一个公式，完全充电的蓄电池1A·h电量的最低用酸量用体积V表示

式中，m和n分别是蓄电池开始放电时和放电终止后的电解液的质量百分浓度，ρ是开始放电时的电解液的密度，g·mL^-1，V以mL为单位。例如，m=39%，n=7%，ρ=1.29，则V=8.36mL。这是最低用酸量，实际上注液量多大于这一公式的计算值。