汽車電池相關

加水電瓶與免保養電瓶差別是電極板不太一樣。
加水電池的負極板是鉛，電池放電時會產生硫酸鉛，並釋放出電子，正極板是過氧化鉛，電池放電時正極由外部得到電子並產生硫酸鉛，放電以後正負極板上都有硫酸鉛，而且等量，其中原本會在正極產生氫氣的氫離子會與過氧化鉛釋出的氧離子形成水，混於電解液中，放電越久硫酸濃度就會越小(比重變低)，另一個好處是不會在正極形成氫氣泡阻擋正極板後續的反應。但反過來充電時，會將正負極板上的硫酸鉛變回過氧化鉛以及鉛，當硫酸鉛被還原的差不多以後(充電完成)，繼續再充下去就會開始電解水，在正極產生氧氣，負極產生氫氣，這是水會變少的原因。
免保養電池的負極有點和加水電池不一樣，它的負電極是鉛加上一些多餘的硫酸鉛，也就是負極板上的硫酸鉛永遠比正極多一些，當正極硫酸鉛因充電還原完畢時，負極還會留有一些，此時繼續充電的話，正極會產生氧氣，但負極不會產生氫氣(因為會繼續把多出來的硫酸鉛還原成鉛)，正極的氧氣會跑到負極(極板距離很近，且電池密封)，與負極的鉛反應成一氧化鉛，一氧化鉛碰到硫酸又形成了硫酸鉛和水，此時形成的硫酸鉛剛好補充了充電時負極被還原掉的硫酸鉛，所以負極的硫酸鉛永遠不會被還原殆盡，而正極的氧氣也被作用成水回到電解液裡面，補充正極產生氧氣時所消耗掉的水，水就不會少，不過這也只是理想的情況，實際上免保養電池也不能無限制的一直充，因為氧氣不一定會全部跑到負極板上面去，為免壓力過高，還是會有安全洩壓的機制。
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水份的喪失有兩個途徑, 一個是自然蒸發, 另外一個為電解損耗.
前者可以透過電池蓋子構造的改進, 來降低自然蒸發的量.
(想當然爾, 加水電池在這方面允許做得比較簡單一點)
後者主要是充電程序接近終了, 開始出現水被電解的結果.
而由於鉛蓄電池的端電壓與充飽程度成正相關. ( Nernst Equation)
所以只要仔細注意充電時的端電壓(是溫度與充電電流的函數), 其實
就可以儘量避開水被電解的情況. 換言之對免加水電池充電, 只要電流
電壓符合規範, 就不會有問題.
原則上, 比較精密的電子式充電設備, 都可以做到這一點. 但靠手動開關切
輸出電壓來控制充電電流的簡單設備, 就要注意這個問題了.
另外還有一個問題: 極板材質. 傳統的鉛蓄電池, 極板允許為鉛銻合金.
加入銻的目的為提升機械強度與改善鑄造特性, 但是缺點是正極板的銻
在充電時會緩慢溶出, 並於負極析出. 負極表面的銻除了會造成自放電外,
由於銻的氫發生過電壓比鉛小, 充電時會使得電解水比較容易發生,
所以比較會電解損耗電解液中的水份.
為了改善這些銻引起的效應. 後來在極板材料引入了鉛鈣合金. 自放電少,
電解液損耗少. 所以很適用於免加水電瓶. 不過, 鉛鈣合金極板有個缺點:
反覆深度放電的話, 容量下降快, 所以充放電條件要仔細注意. 比較適用於
通常維持在充飽狀態的應用. 不適用於電動堆高機之類需要深度放電的
電動車輛應用.
這點也可以解釋, 何以一般認為加水電池比較耐用: 允許使用鉛銻合金極板,
雖然常常需要補水, 但遇到不慎過放電後, 容量較不會減損, 壽命自然就長.
相對之下, 鉛鈣合金極板的免加水電池, 則過放電忍受能力差, 一旦深度過放電多半就要考慮更換.
陰極 (充電時的負極) 材料過剩, 使充電終點時陽極 (充電時的正極) 先發生氧,氧氣擴散至陰極發生反應而回收, 防止過充電損耗電解液的辦法, 除了鉛蓄電池外,鎳鎘與鎳氫電池, 也都採用.
這種作法的限制, 是充電電流不可以太大, 否則氧氣發生太快, 反應不及, 壓力上升,還是會從洩壓閥損失掉. 所以如果充電機能夠提供相當大的電流, 就要注意充電控制,不能完全依賴這個反應. (一般是緊急照明燈這類充電很緩慢的設備, 才可以只靠這個反應)
與鎳鎘與鎳氫電池相比, 鉛蓄電池端電壓與充電狀態有很好的正相關, 所以偵測端電壓蠻簡單有效. 12V 系統, 控制在 14.5V ~ 14.6V 以下, 大致上就沒有太大問題.(但由於電壓與溫度呈負相關, 所以若發現電瓶溫度上升, 或是聽得到氣體產生的聲音明顯增加, 還是需要暫停或降壓)
鎳鎘與鎳氫電池的充電終點, 就要利用上述的反應, 低電流慢速充電 (e.g. 50mA, 15Hr)可以只依賴上述反應. 急速充電設備, 則依賴上述的反應所造成的溫度上升->端電壓略降( -delta V) 效應來停止充電. (電解質濃度維持恆定, 完全沒有辦法靠端電壓)