蓄電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

蓄電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)第1頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章蓄電池的現(xiàn)狀第一節(jié)蓄電池的作用第二節(jié)蓄電池的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)蓄電池的類(lèi)型第四節(jié)蓄電池的型號(hào)第五節(jié)蓄電池電動(dòng)勢(shì)的建立

第2頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)蓄電池的作用

1.在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)大的起動(dòng)電流，同時(shí)給點(diǎn)火系統(tǒng)、電子燃油噴射系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等用電設(shè)備供電。2.當(dāng)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或發(fā)動(dòng)機(jī)低怠速時(shí)，向交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組、點(diǎn)火系統(tǒng)以及其他用電設(shè)備供電。3.當(dāng)發(fā)電機(jī)正常供電時(shí)，將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。4.當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電系統(tǒng)供電。5.穩(wěn)定電源電壓、保護(hù)電子設(shè)備。第3頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)蓄電池的基本結(jié)構(gòu)蓄電池主要由極板、隔板、殼體、聯(lián)條、電解液、極樁等組成。額定電壓12V的蓄電池由6個(gè)單格串聯(lián)而成，每個(gè)單格電池的電壓為2V。蓄電池的基本結(jié)構(gòu)第4頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．極板蓄電池的充放電過(guò)程是由極板上的活性物質(zhì)與電解液的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。極板分正極板和負(fù)極板兩種。極板由柵架及鉛膏涂料組成。充足電的情況下正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛(Pb02)，呈深褐色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。一片正極板和一片負(fù)極板浸入電解液中，可得到2V右右的電動(dòng)勢(shì)。為增大蓄電池容量，常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)組成正、負(fù)極板組。正極板的強(qiáng)度較低，所以在單格電池中，負(fù)極板總片數(shù)比正極板多一片，從而使每一片正極板都處于兩片負(fù)極板之間，保持其放電均勻，且防止變形。為了增大容量，常將多片正負(fù)極板并聯(lián)。組成正負(fù)極板組。極板組第5頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.電解液電解液由蒸餾水和15℃時(shí)相對(duì)密度為（1.83~1.84）1.84g／cm3的化學(xué)純硫酸按一定比例配制而成。電解液視廠家要求與當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁卮_定，一般為（1.24~1.30）g／cm3。工業(yè)硫酸和普通水中含銅、鐵等雜質(zhì)較多，會(huì)加速蓄電池自放電，不能用于蓄電池。

2.隔板隔板的作用是將正、負(fù)極板隔離，防止兩極板短路。隔板常用的材料有木質(zhì)、微孔橡膠和微孔塑料等。微孔塑料隔板孔徑小、孔率高、薄而軟、生產(chǎn)效率高、成本低，目前被廣泛采用。隔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一面平整，一面有溝槽。正極板在充、放電過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)比較劇烈，溝槽面應(yīng)對(duì)著正極板，且與底部垂直。第6頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.外殼蓄電池外殼由電池槽和電池蓋組成。其功用是盛裝電解液和極板組。

電池槽由隔壁分成6個(gè)互不相通的單格，底部制有凸起的筋條，用于放置極板組。每個(gè)單格都有一個(gè)加液孔，用于加注電解液或檢測(cè)電解液密度。加液孔用螺塞或蓋板密封，防止電解液外溢。在加液孔蓋上設(shè)有通氣孔，以便排出化學(xué)反應(yīng)所放出的氣體。該通氣孔在使用中應(yīng)保持暢通，以防止外殼膨脹或發(fā)生事故。5.聯(lián)條蓄電池各單格電池之間用聯(lián)條串聯(lián)連接。聯(lián)條用鉛-銻合金制成，有外露式、跨接式和對(duì)焊式。第7頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6．接線柱蓄電池首、尾兩極板組的橫板上焊有接線柱，接線柱的形狀有圓錐式、L形和側(cè)置式3種。接線柱分為正接線柱和負(fù)接線柱。為了便于區(qū)分，正接線柱通常做成直徑較粗，且用“+”或符號(hào)“P”表示，表面常涂紅色油漆；負(fù)接線柱通常做成直徑較細(xì)，且用“-”或符號(hào)“N”表示，表面可涂成藍(lán)色或不綠色。蓄電池接線柱外形第8頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)蓄電池的類(lèi)型蓄電池可分為堿性蓄電池和酸性蓄電池兩大類(lèi)。汽車(chē)上一般采用鉛酸蓄電池，車(chē)用鉛酸蓄電池可分為普通型、干荷電蓄電池、濕荷電蓄電池、少維護(hù)蓄電池和免維護(hù)蓄電池五種。

1.干荷電蓄電池干荷電蓄電池全稱(chēng)為干式荷電鉛酸蓄電池，其極板在完全干燥狀態(tài)下能夠長(zhǎng)期(一般為2年)保存其在化學(xué)過(guò)程中所得到電量，在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需加注符合規(guī)定密度的電解液，靜置30min即可使用，不需進(jìn)行初充電，是應(yīng)急的理想電源。

2.濕荷電蓄電池濕荷電蓄電池全稱(chēng)為濕式荷電鉛酸蓄電池，其極板在濕潤(rùn)狀態(tài)下能較長(zhǎng)時(shí)間保存在制造過(guò)程中所得的電荷。第9頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池是現(xiàn)代汽車(chē)廣泛使用的一種新型蓄電池，其含義是：在汽車(chē)合理使用時(shí)，無(wú)需對(duì)蓄電池進(jìn)行如加注蒸餾水、檢查電解液面高度、檢查電解液密度等內(nèi)容的維護(hù)作業(yè)。（1）免維護(hù)蓄電池結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)①采用鉛鈣合金或低銻合金制作極板柵架，加強(qiáng)了柵架的支撐強(qiáng)度，自放電現(xiàn)象大大減少。②采用袋式聚氯乙烯隔板，延長(zhǎng)了補(bǔ)充充電間隔期限。③采用了新型安全通氣裝置和氣體收集器。④內(nèi)裝電解液相對(duì)密度計(jì)，通過(guò)相對(duì)密度計(jì)可判斷出電解液的技術(shù)狀況。如果相對(duì)密度計(jì)頂部的圓點(diǎn)呈綠色，說(shuō)明蓄電池荷電充足；如果圓點(diǎn)模糊或呈淺綠色，說(shuō)明蓄電池存電不足；如果圓點(diǎn)呈淺黃色，說(shuō)明液面過(guò)低。（2）免維護(hù)蓄電池的優(yōu)點(diǎn)。①使用過(guò)程不需要加注蒸餾水。②自放電少，可存儲(chǔ)2年以上。③耐過(guò)充電性能好，在相同充電電壓和溫度下，過(guò)充電電流小。④使用壽命長(zhǎng)，一般可用4年左右，為普通蓄電池的2倍多。⑤具有較高的冷啟動(dòng)放電率。

第10頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)蓄電池的型號(hào)1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。蓄電池的型號(hào)由三部分組成，各部分之間用破折號(hào)分開(kāi)蓄電池型號(hào)內(nèi)容及排列蓄電池型號(hào)含義用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示如：G--高起動(dòng)率D--低溫性能好S--塑料槽蓄電池20h率放電率的額定容量，單位為A·h，單位略去不寫(xiě)。用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示如：A--干荷電鉛蓄電池H--濕荷電鉛蓄電池W--免維護(hù)鉛蓄電池B--薄型極板無(wú)字母--普通鉛蓄電池用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示如：Q--起動(dòng)用鉛蓄電池N--內(nèi)燃機(jī)車(chē)用蓄電池M--摩托車(chē)用蓄電池用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蓄電池的特殊性能蓄電池的額定容量蓄電池的特征蓄電池的類(lèi)型串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)第三部分第二部分第一部分第11頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、日本標(biāo)準(zhǔn)：（以電池型號(hào)95D31L為例）95--性能等級(jí)D--寬和高的區(qū)別31--電池長(zhǎng)度L--端子位置2、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：（以電池型號(hào)6-QW-54為例）6--12V蓄電池QW--起動(dòng)免維護(hù)型54--額定容量3、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：（以電池型號(hào)58—430為例）58--蓄電池尺寸組-430---18℃冷啟動(dòng)電流4、法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：（以電池型號(hào)L2-300為例）L2--蓄電池尺寸組-300---18℃冷啟動(dòng)電流2.國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)第12頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)蓄電池電動(dòng)勢(shì)的建立正極板：PbO2溶于電解液PbO2+2H2O→Pb(OH)4Pb(OH)4→Pb4++4OH-OH-留在電解液中，Pb4+沉附在正極板表面,使正極板有+2.0V

負(fù)極板：鉛溶于電解液中，失電子生成Pb2+Pb—2e→Pb2+電子留在負(fù)極板上，使負(fù)極板具有負(fù)電位，為-0.1V。在外電路未接通時(shí)，反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，靜止電動(dòng)勢(shì)為：E=2.0－(－0.1)=2.1V第13頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章蓄電池的發(fā)展趨勢(shì)第一節(jié)下一代純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的主要目標(biāo)第二節(jié)《規(guī)劃》的兩個(gè)重要研究方向第三節(jié)新型和新體系（下一代）鋰離子蓄電池第14頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)下一代純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的主要目標(biāo)

面向下一代純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的主要目標(biāo)是：新型能量型鋰離子蓄電池單體電池能量密度250Wh/kg，新體系能量型單體電池能量密度500Wh/kg，功率型鋰離子蓄電池單體電池功率密度5000W/kg的要求。提出了動(dòng)力蓄電池2015、2020年主要性能（能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、戚本等指標(biāo)）（見(jiàn)表1）第15頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)《規(guī)劃》的兩個(gè)重要研究方向《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃》簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃》1．在現(xiàn)有鋰離子蓄電池基礎(chǔ)上改進(jìn)提高，重點(diǎn)研究“鎳基氧化物、層狀錳系和釩系、硅酸鹽系正極以及高電位型聚陰離子系及其氟化物系正極；高容量錫基、硅基等合金系負(fù)極材料。2．采用下一代新體系動(dòng)力蓄電池，重點(diǎn)研究金屬空氣電池(鋰、鋁、鋅空氣電池)、多電子反應(yīng)蓄電池和自由基聚合物蓄電池等，實(shí)現(xiàn)能量型單體電池能量密度400Wh/kg以上，循環(huán)壽命達(dá)300次以上；功率型單體電池功率密度5000W/kg以上，能量密度達(dá)50Wh/kg以上，循環(huán)壽命達(dá)1000次以上。第16頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)新型和新體系（下一代）鋰離子蓄電池為了大幅提高徨離子蓄電池的能量密度和功率密度，必須研究開(kāi)發(fā)新的蓄電池正、負(fù)極材料。新型鋰離子蓄電池(1)硅(Si)基合金負(fù)極材料(2)錫(Sn)基合金負(fù)極材料（3)鈦酸鋰(Li4T5O12)美國(guó)阿爾泰(Altairnano)技術(shù)公司，利用鈦酸鋰納米晶體作為負(fù)極，研制出一種快速充放電的新型鋰離子蓄電池，充放電次數(shù)最高達(dá)2萬(wàn)次，快速充滿電只需5min中信國(guó)安盟固利動(dòng)力科技有限公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了以鈦酸鋰為負(fù)極的儲(chǔ)能型鋰離子蓄電池。(4)高比容量新型正極材料下一代（新體系）蓄電池——金屬空氣電池1.鋅空氣