( 1 )负极吸收原理
阀控式密封铅蓄电池是利用负极吸收原理,实现氧复合循环来达到密封目的的。负极吸收原理就是利用负极析氢比正极析氧晚的特点,并采用特殊的电池结构,使铅蓄电池在充电后期负极不能析出氢气,同时能够吸收正极产生的氧气,从而实现电池的密封。
研究发现,铅蓄电池在充电达70%时,正极就开始析出氧气,而负极的充电态要达到90%时才开始析出氢气。当充电态达70%时,正极的析氧反应为:
由于阀控式密封铅蓄电池采用特殊的电池结构，使氧气能顺利地扩散到负极,并被负极吸收。氧气在负极被吸收的途径有两个,一是与负极活性物质铅发生化学反应,二是在负极获得电子后发生电化学反应。各自的化学反应方程式如下:
以上反应称氧复合循环反应,如图5-5所示。与此同时,负极除了发生上述吸收氧气的反应外,还会继续发生负极的充电反应:
(2)氧气的传输实际上,充电末期阀控式密封铅蓄电池在正极析出氧气,并形成轻微的过压,而负极吸收氧气使负极产生轻微的负压,于是在正、负极之间压差的作用下,氧能够通过气体扩散通道顺利地向负极迁移。正极析出的氧气要能在负极充分地被吸收,就须先顺利地传输到负极。氧可以两种方式在电池内传输: -是溶解在电解液中的方式,即通过液相扩散到负极表面;二是以气体的形式经气相扩散到负极表面。
显然,氧的扩散过程越容易,则氧从正极向负极迁移并在负极被吸收的量越多,因此就允许电池通过较大的电流而不会造成电池中水的损失。如果氧能以气体形式向负极扩散,那么氧的扩散速度就比单靠液相中溶解氧的扩散速度大得多。所以为了有效地吸收氧气,在阀控式密封铅蓄电池中,须提供氧气的气相扩散通道。
为了提供氧气扩散通道,阀控式密封铅蓄电池采取了特殊的电池结构。一是贫电解液结构 ,就是使超细玻璃纤维隔膜中大的孔道不被电解液充满,作为氧气的扩散通道，使氧气能顺利地扩散到负极。二是紧密装配，使极板表面与隔膜紧密接触,一方面使电解液能充分湿润极板,另一方面保氧气经隔膜孔道扩散到负极,而不至于使氧气沿极板向上逸出。
