第1講 蓄電池

1、第第1講講 蓄電池蓄電池 1.1 概述概述 1.1.1蓄電池的分類蓄電池的分類 根據(jù)電池電解液分：根據(jù)電池電解液分： 酸性蓄電池：電解液是化學(xué)純凈的硫酸溶液。 堿性蓄電池：電解液是化學(xué)純凈的苛性鈉、鉀溶液 根據(jù)性能分：根據(jù)性能分： 普通型 干式荷電型：極板組在干燥狀態(tài)下； 濕荷電型：加注電解液后，極板才能保存充電過程中所得電量； 免維護(hù)型 ：無需進(jìn)行維護(hù)。 1.1.2蓄電池的用途蓄電池的用途 （1）發(fā)動機(jī)起動時，向起動機(jī)、點火系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)供電；）發(fā)動機(jī)起動時，向起動機(jī)、點火系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)供電； （2 2）在發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低時，向用電設(shè)備供電，同時還）在發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低時，向用電設(shè)

2、備供電，同時還向發(fā)電機(jī)激磁線圈提供電流；向發(fā)電機(jī)激磁線圈提供電流；（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)超負(fù)荷時，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電；）當(dāng)發(fā)電機(jī)超負(fù)荷時，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電；（4）電容器的作用；）電容器的作用；（5）在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化時，保持電路電壓的穩(wěn)定。）在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化時，保持電路電壓的穩(wěn)定。圖1：汽車電源與全車用電設(shè)備的連接1.2 蓄電池的構(gòu)造和型號蓄電池的構(gòu)造和型號 圖2：蓄電池的構(gòu)造1正極扳；正極扳；2負(fù)極板；負(fù)極板；3肋條；肋條；4隔板；隔板；5護(hù)板；護(hù)板；6封料；封料；7負(fù)極樁；負(fù)極樁；8加液口蓋；加液口蓋；9連條；連條；10正極樁正極樁；11極樁襯套；極樁襯套；12-蓄電池容器

3、蓄電池容器2.隔板隔板 3.外殼和蓋外殼和蓋 4.聯(lián)條聯(lián)條 5.電解液（電水）電解液（電水） 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1.極板極板 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 圖3：極板 圖4：柵架a) 切諾基蓄電池柵架 b) 桑塔納蓄電池柵架圖：放射形柵架結(jié)構(gòu) 1極板極板 正極板：深棕色的正極板：深棕色的PbO2； 負(fù)極板：海綿狀青灰色的負(fù)極板：海綿狀青灰色的Pb。 1.2.2 蓄電池的型號蓄電池的型號 串聯(lián)的單格蓄電池數(shù)蓄 電 池類型蓄電池特征（普通干荷電、濕荷電、免維護(hù)） 蓄 電 池容量1.3.1 電動勢的建立電動勢的建立 正極：2V 1.3 蓄電池的工作原理蓄電池的工作原理（少量）PbO2+2H2OPb(OH

4、)4 Pb4OH負(fù)極：0. 1V靜止電動勢E02.1V。 1.3.2 放電過程（化放電過程（化電）電） 放電過程總的反應(yīng)式為：放電過程總的反應(yīng)式為：PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 蓄電池在放電過程中具有以下特征：蓄電池在放電過程中具有以下特征：（1）正負(fù)極板上的活性物質(zhì)（PbO2和Pb）都逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4；（2）電解液濃度變小，密度降低； （3）蓄電池內(nèi)阻增大。 圖：蓄電池放電過程示意圖 4 1.3.3 充電過程（電充電過程（電化）化） 充電過程總的反應(yīng)式為：充電過程總的反應(yīng)式為： 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4 2H2SO42H2O2H2SO42H2O2充電

5、終了蓄電池的表現(xiàn)充電終了蓄電池的表現(xiàn)：（1）恢復(fù)正常電壓（12V）；（2）產(chǎn)生大量氣泡(H2和O2 ） 。 圖：蓄電池充電過程示意圖 4由蓄電池的充放電化學(xué)反應(yīng)得出結(jié)論：由蓄電池的充放電化學(xué)反應(yīng)得出結(jié)論：（1）在充放電過程中的化學(xué)方程式為：可通過測量電解液的密度來判斷蓄電池的充放電程度。（2）在充放電過程中電解液比重發(fā)生變化，主要是由于正負(fù)極板處活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。 OHPbSOSOHPbPbO244222221.4 1.4 蓄電池的工作特性蓄電池的工作特性 1.4.1 電動勢、內(nèi)阻和端電壓電動勢、內(nèi)阻和端電壓 1.電動勢電動勢 （1）靜止電動勢（）靜止電動勢（E0）：）：蓄電池不充電不放

6、電時蓄蓄電池不充電不放電時蓄電池的正負(fù)極開路電壓電池的正負(fù)極開路電壓 。 )15(84. 01515tEtCCjC15 （2）瞬時電動勢（）瞬時電動勢（E）：）：蓄電池充放蓄電池充放電過程中正負(fù)極板之間的電動勢。電過程中正負(fù)極板之間的電動勢。 放電時，放電時，EE0； 2.2.內(nèi)阻內(nèi)阻 rr極板極板r隔板隔板r電解液電解液r聯(lián)結(jié)條聯(lián)結(jié)條r極樁極樁 密度、溫度系數(shù)； 15時的電解液密度。圖：電解液內(nèi)阻隨電解液相對密度變化的關(guān)系曲線 3. 端電壓端電壓(U)：用電壓表測得的正負(fù)極之間的電壓：用電壓表測得的正負(fù)極之間的電壓 。 放電時，放電時，UEIfR0 充電時，充電時，UEIcR0其中：其中：I

7、f放電電流；放電電流；Ic充電電流；充電電流；R0蓄電池內(nèi)阻；蓄電池內(nèi)阻；E瞬時電動勢瞬時電動勢 1.4.2蓄電池的充放電特性蓄電池的充放電特性 思考題：思考題：（1）蓄電池充放電終了有什么特征？）蓄電池充放電終了有什么特征？（2）對于一個標(biāo)稱電壓為）對于一個標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池，正常放電的蓄電池，正常放電終了的電壓為多少？終了的電壓為多少？1.5 蓄電池的容量蓄電池的容量 1.5.1蓄電池的容量蓄電池的容量 1.1.理論容量：理論容量：假設(shè)活性物質(zhì)全部參加放電反應(yīng)時所能放出假設(shè)活性物質(zhì)全部參加放電反應(yīng)時所能放出的電量。的電量。 2.2.實際容量：實際容量：在一定的放電條件下，蓄電池實際放

8、出的電在一定的放電條件下，蓄電池實際放出的電量。量。CIftf（A.h） 3.3.額定容量：額定容量：將充足電的蓄電池在電解液溫度為將充足電的蓄電池在電解液溫度為255條條件下，以件下，以20h率的放電電流連續(xù)放電至單格平均電壓降到率的放電電流連續(xù)放電至單格平均電壓降到1.75V時輸出的電量。時輸出的電量。 4.4.儲備容量儲備容量 ：在電解液溫度為在電解液溫度為255條件下，以條件下，以25A恒流恒流放電至單格平均電壓降到放電至單格平均電壓降到1.75V時的放電時間時的放電時間 。 1.5.2 影響蓄電池容量的因素影響蓄電池容量的因素 1.1.蓄電池結(jié)構(gòu)對容量的影響蓄電池結(jié)構(gòu)對容量的影響 2

9、.使用因素對蓄電池容量的影響使用因素對蓄電池容量的影響 圖：蓄電池容量與放電電流的關(guān)系圖：蓄電池容量與放電電流的關(guān)系圖：蓄電池容量與溫度的關(guān)圖：蓄電池容量與溫度的關(guān)系系圖：蓄電池容量與電解液密度的關(guān)系圖：蓄電池容量與電解液密度的關(guān)系（1）放電電流：放電電流越大，容量）放電電流：放電電流越大，容量越小；越小； （2）電解液溫度：溫度降低，容量電解液溫度：溫度降低，容量降低降低 ；（3）電解液密度。）電解液密度。1.6 蓄電池常見故障及其排除方法蓄電池常見故障及其排除方法 1.1.極板硫化極板硫化: :極板上生成白色粗晶粒PbSO4的現(xiàn)象 1）外部現(xiàn)象）外部現(xiàn)象（1）起動起動機(jī)無力；）起動起動機(jī)無

10、力；（2）充電時蓄電池過早出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，電解液密度上）充電時蓄電池過早出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，電解液密度上升慢，極板外有一層白色霜狀物。升慢，極板外有一層白色霜狀物。2）產(chǎn)生原因）產(chǎn)生原因（1）在充電不足的情況下長期使用和保存；）在充電不足的情況下長期使用和保存；（2）電解液液面過低；）電解液液面過低；（3）電解液密度過大。）電解液密度過大。3 3）排除）排除 （1 1）小電流長時間充電法（輕度硫化）小電流長時間充電法（輕度硫化） （2 2）去硫化充電（）去硫化充電（硫化較嚴(yán)重硫化較嚴(yán)重 ） 2.自行放電自行放電:蓄電池在不使用（無負(fù)載）的情況下，蓄電池在不使用（無負(fù)載）的情況下，自行失去電量的現(xiàn)象。自

11、行失去電量的現(xiàn)象。 1）產(chǎn)生原因）產(chǎn)生原因 使用因素：使用因素：(1)電解液雜質(zhì)過多，電解液密度偏高；電解液雜質(zhì)過多，電解液密度偏高； （2）電池表面不清潔。）電池表面不清潔。 構(gòu)造因素：構(gòu)造因素： 2 2）預(yù)防及排除）預(yù)防及排除 3.活性物質(zhì)脫落：正極板上的活性物質(zhì)活性物質(zhì)脫落：正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落脫落 1）現(xiàn)象：蓄電池輸出容量下降，充電時電解液渾濁，呈）現(xiàn)象：蓄電池輸出容量下降，充電時電解液渾濁，呈棕色液體棕色液體 2 2）原因：）原因： （1）充電電流過大；）充電電流過大； （2）充電終了電流過大；）充電終了電流過大； （3）長時間大電流放電；）長時間大電流放電； （4）汽車行

12、駛中的顛簸振動。汽車行駛中的顛簸振動。 4. 極板柵架腐蝕極板柵架腐蝕:極板呈腐爛狀態(tài)，活性物質(zhì)以塊狀堆積在兩隔板之間，蓄電池容量降低。 1）原因：）原因： （1）氧化所致（主要原因）。 （2）電解液密度增大，溫度升高、充電時間過長。 （3）電解液不純。 5. 極板短路極板短路 特征特征：充電電壓很低或為零，密度上升很慢或不上升，充電中氣泡很少或無氣泡。 主要原因：主要原因： （1）隔板破損使正、負(fù)極板直接接觸。 （2）活性物質(zhì)大量脫落，沉積后將正、負(fù)極板連通。 （3）極板組彎曲。 （4）導(dǎo)電物體落入池內(nèi)。 1.7 蓄電池的充電蓄電池的充電 蓄電池與充電設(shè)備的連接：正接正，負(fù)接負(fù)。：正接正，負(fù)

13、接負(fù)。充電方法：充電方法：（1）定流充電：充電過程中充電電流基本恒定，用于初充電、）定流充電：充電過程中充電電流基本恒定，用于初充電、補(bǔ)充充電、去硫化充電。補(bǔ)充充電、去硫化充電。 接線：被充蓄電池都接成串聯(lián)，額定電壓可以不同（串聯(lián)充接線：被充蓄電池都接成串聯(lián)，額定電壓可以不同（串聯(lián)充電）。電）。 優(yōu)點：適應(yīng)性強(qiáng)，可任意選擇和調(diào)整充電電流的大小，優(yōu)點：適應(yīng)性強(qiáng)，可任意選擇和調(diào)整充電電流的大小， 缺點：充電時間長，需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流；缺點：充電時間長，需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流；圖：恒流充電的接線方法圖 充電特性曲線曲線（2）定壓充電：充電過程中，電源電壓始終）定壓充電：充電過程中，電源電壓始終保持不變，

14、用于補(bǔ)充充電。保持不變，用于補(bǔ)充充電。 接線：被充蓄電池都接成并聯(lián)，且蓄電池接線：被充蓄電池都接成并聯(lián)，且蓄電池電壓完全相同（并聯(lián)充電）。電壓完全相同（并聯(lián)充電）。（3）脈沖快速充電：快速充電的主要方式。）脈沖快速充電：快速充電的主要方式。圖：恒壓充電的接線方法圖 充電特性曲線曲線 使用中不需加水使用中不需加水 自放電少（即放置損失少）自放電少（即放置損失少） 耐過充電性能好耐過充電性能好 使用壽命長使用壽命長 1.8 免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池蓄電池的正確使用：蓄電池的正確使用： （1）正確使用起動機(jī)；）正確使用起動機(jī)；（2）蓄電池在汽車上必須固定牢靠，安裝或搬運(yùn)蓄電池時應(yīng)輕）蓄電池在汽車上必

15、須固定牢靠，安裝或搬運(yùn)蓄電池時應(yīng)輕搬輕放。搬輕放。 （3）新蓄電池首次使用之前，需要合理選擇電解液相對密度）新蓄電池首次使用之前，需要合理選擇電解液相對密度。 蓄電池的維護(hù)：蓄電池的維護(hù)： （ 1）檢查蓄電池外殼表面有無電解液滲漏。）檢查蓄電池外殼表面有無電解液滲漏。 （2）檢查蓄電池在車上安裝是否牢靠，導(dǎo)線接頭與極柱的連）檢查蓄電池在車上安裝是否牢靠，導(dǎo)線接頭與極柱的連接是否牢靠。接是否牢靠。 （3） 保持蓄電池的清潔。保持蓄電池的清潔。 （4） 檢查通氣孔是否暢通。檢查通氣孔是否暢通。 （5） 定期檢查并調(diào)整電解液的密度及液面高度。定期檢查并調(diào)整電解液的密度及液面高度。例題：怎樣正確使用與

16、維護(hù)蓄電池例題：怎樣正確使用與維護(hù)蓄電池蓄電池的拆裝蓄電池的拆裝1）拆裝、移動蓄電池時，應(yīng)輕搬輕放，嚴(yán)禁在地上拖拽。2）蓄電池型號和車型應(yīng)相符，電解液密度和高度應(yīng)符合規(guī)定。3）安裝時，蓄電池固定在托架上，塞好防振墊。4）極樁涂上凡士林或潤滑油，防腐防銹。極樁卡子與極樁要接觸良好。5）蓄電池搭鐵極性必須與發(fā)電機(jī)一致。6）接線時先接正極后接負(fù)極，拆線時相反，以防金屬工具搭鐵，造成蓄電池短路。 思考題思考題1.蓄電池為（蓄電池為（ ）直流電源，它在汽車上與發(fā)電機(jī)（）直流電源，它在汽車上與發(fā)電機(jī)（ ），向用電設(shè)備供電。），向用電設(shè)備供電。（a）可逆；（）可逆；（b）不可逆；（）不可逆；（c）并聯(lián)；（）并聯(lián)；（d）串聯(lián)。）串聯(lián)。2. 將蓄電池的正、負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得的電壓為：將蓄電池的正、負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得的電壓為：（a）2V；（；（b）4V；（；（c）6V；（；（d）12V；（；（e）24V3. 電解液是由（電解液是由（ ）和（）和（ ）按一定比例配制而成的。）按一定比例配制而成的。（a）工業(yè)用硫酸、蒸餾水；（）工業(yè)用硫酸、蒸餾水；（b）工業(yè)用硫酸、非蒸餾水；（）工業(yè)用硫酸、非蒸餾水；（c）專用硫酸、）專用硫酸、非蒸餾水；（非蒸餾水；（d）專用硫酸、蒸餾水；（）專用硫酸、蒸