鉛蓄電池的工作原理

鉛蓄電池的工作原理蓄電池的構(gòu)造與型號新型蓄電池的結(jié)構(gòu)特點與機理鉛蓄電池的工作原理鉛蓄電池的特征蓄電池容量及其影響因素蓄電池的故障極其排除蓄電池的充電和充電設(shè)備蓄電池的使用與維護山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第一節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)新型蓄電池的結(jié)構(gòu)特點與機理第三節(jié)鉛蓄電池的工作原理第四節(jié)鉛蓄電池的特征第五節(jié)蓄電池容量及其影響因素第六節(jié)蓄電池的故障極其排除第七節(jié)蓄電池的充電和充電設(shè)備第八節(jié)蓄電池的使用與維護山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第一章蓄電池汽車上蓄電池與發(fā)電機并聯(lián)共同向用電設(shè)備供電。蓄電池的作用：（）發(fā)電機起動時向發(fā)電機和點火系統(tǒng)供電。（）發(fā)電機不發(fā)電或電壓較低的情況下向用電設(shè)備供電。（）當(dāng)用電設(shè)備同時接入較多、發(fā)電機超載時協(xié)助發(fā)電機供電。（）蓄電池存電不足而發(fā)電機負載又小時它可將發(fā)電機的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來（充電）。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民起動型蓄電池：短時間內(nèi)（s）可供給起動機強大的電流（一般為A有的柴油機可達A）。電解液酸性:、鉛酸蓄電池（構(gòu)造簡單、內(nèi)阻小、起動性好、價格廉價）廣泛應(yīng)用。、堿性：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第一節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號組成：極板、隔板、殼體、電解液、鉛連接條、極柱。其結(jié)構(gòu)如圖。單體電池：電壓V、一個單格。一、極板（柵架活性物質(zhì)）結(jié)構(gòu)見圖。、正極板：活性物質(zhì)（二氧化鉛PbO）呈深棕色、負極板：活性物質(zhì)（海綿狀純鉛Pb）呈青灰色柵架：鉛銻合金澆鑄（含銻）結(jié)構(gòu)見圖。（澆鑄性好、機械強度高、焊接性能好）｛由于鉛銻易化學(xué)腐蝕發(fā)展鉛鈣合金｝電體電池：負極板比正極板多一片。EQ：QS型每一單格：正極板片負極板片山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、隔板隔開正負極板：多化性、以便電解液滲透、耐酸、抗氧化。材料：微孔橡膠、微孔塑料、木質(zhì)、玻璃纖維、紙板。隔板溝槽：溝槽一面應(yīng)面向正極板（正極板反應(yīng)激烈）。三、 殼體整體式：或個互不相通的單格。早期：硬橡膠現(xiàn)在：工程塑料（聚丙稀塑料）底部：突起肋條（擱置極板、積存脫落的活性物質(zhì)、防極板短路）加液孔、螺塞（通氣孔）。四、 單體電池的連接方式山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民單體電池的串聯(lián)方法：內(nèi)部穿壁式連接：在間壁上打孔穿越跨越式連接：間壁上留有豁口傳統(tǒng)外露式鉛連接條連接：早期五、電解液純硫酸（相對密度為）蒸餾水相對密度一般為六、蓄電池的規(guī)格型號山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第二節(jié)新型蓄電池的結(jié)構(gòu)特點與機理一、免維護蓄電池：MF蓄電池（不需添加蒸餾水）短途車：萬km長途貨車：萬km萬km（年不需加源餾水）、免維護蓄電池的結(jié)構(gòu)與機理：（）免維護蓄電池極板柵架材料：低銻合金（含銻量〈）或無銻合金。A、 銻不會從正極板遷移到負極板表面不會在負極板構(gòu)成局部電池而自放電。B、 定壓充電充電電流小不會加劇水的分解。P圖山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民免維護蓄電池根據(jù)柵架材料:a、低銻多元合金“少維護蓄電池”（年內(nèi)補水）多數(shù)采用即實際現(xiàn)在“免維修蓄電池”。b鉛鈣合金、鉛鈣錫合金：“真正免維修蓄電池”無加液孔。（）隔板采用袋式微孔聚氯稀隔板：將正極板包住可保護正極板上的活性物質(zhì)不致脫落。（）通氣孔采用新型安全的通氣裝置和氣體收集器：a、通氣塞中裝有催化劑：使氫和氧結(jié)合成水。b、加液孔蓋上的通氣孔：迷宮式排氣結(jié)構(gòu)。（）單體電池間的連接采用穿壁式貫通連接：內(nèi)阻小輸出電流大。（）對于無加液孔的全密封型免維修蓄電池：內(nèi)裝式密度計。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民、免維護蓄電池的優(yōu)缺點：（）使用中不需加注蒸餾水或很少加注蒸餾水。水消耗：a、水的蒸發(fā)（占）b、充電過程中水的電解（占）免維修蓄電池：低銻合金或鉛鈣合金做柵架使其耐過充電能力強。從而使充電末期水的電解量大大減少。過充電期間：免維護蓄電池的過充電電流比普通蓄電池約低倍。耗水量下降了。P圖（）自放電少容量保持時間長：一般為年以上。P圖（）使用壽命長：一般在年左右。（）接線極柱腐蝕小：密封好。（）內(nèi)阻小起動性能好：采用穿壁式連接連接條功率損失減少放電電壓提高V。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、干荷電鉛蓄電池、優(yōu)點：干封式鉛蓄電池：開始使用之前必須進行h的初充電。干荷鉛蓄電池：干燥狀態(tài)下能存放年注入電解液min即可投入使用（減少了初充電）。、干荷電鉛蓄電池的機理：負極板具有較高的荷電性能即在貯存期間能夠基本保持負板上活性物質(zhì)的海綿狀態(tài)。（Pb易氧化、荷電性能下降）而正極板PbO很穩(wěn)定。（）在負極活性材料中添加適量的抗氧化劑使負極板活性物質(zhì)每一顆粒表面形成一層保護膜以防止鉛的氧化。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民（）極板化或過程中有一次深放電循環(huán)或進行反復(fù)充電、放電以便使極板上的活性物質(zhì)的形成或達到深化負極板氧化鉛的含量不大于。（）負極板化成后進行嚴格的水洗和浸漬。（）對負極板進行嚴格的干燥處理。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第三節(jié)鉛蓄電池的工作原理鉛蓄電池屬于二次電池其充、放電過程是一種可逆式電化學(xué)反應(yīng)。一、鉛蓄電池的放電過程（化學(xué)能一電能）PbOPbHSO-PbSOHO化學(xué)反應(yīng)過程將按圖所示二、鉛蓄電池的充電過程(電能一化學(xué)能)化學(xué)反應(yīng)過程見圖所示PbSOHO-PbOPbHSO充電終期電流不宜過大否則產(chǎn)生氣泡過于劇烈易使極板活性物質(zhì)脫落。三、鉛蓄電池的壽命不經(jīng)常采用大電流放電充放電相隔不宜過久。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第四節(jié)鉛蓄電池的特征一、鉛蓄電池的電動勢、內(nèi)電阻、端電壓、電動勢：兩極間的電位差取決于電解液的相對密度和溫度。在密度為?gcm范圍內(nèi)ES=P°C(V)其中P°C(V)為。C時電解液的相對密度P°C=PT(T)汽車用蓄電池的電解液密度一般在gcm之間因此ES=?(V)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民、內(nèi)電阻鉛蓄電池的內(nèi)阻Rn:電解液電阻極板電阻隔板電阻聯(lián)條電阻。電解液電阻與電解液的相對密度有關(guān)。見圖完全充電：°C時Rn=UeQeEQQS:Rn=、端電壓：在沒有負載情況下測得的電壓。端電壓U=EjIRn山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、鉛蓄電池的放電特征放電開始：端電壓Uf從V-V快電解液密度下降快。放電中期：Uf從V-V時間長電解液密度下降慢。放電終期：Uf從V-V下降快。恒流放電特性曲線圖三、鉛蓄電池的充電特征恒流充電特性曲線見圖充電開始：鉛蓄電池的電動勢和端電壓上升到V就會產(chǎn)生氣泡。當(dāng)上升到V時不再上升硫酸增多電解液密度增大。當(dāng)上升到V活性物質(zhì)已基本還原為PbO和Pb。電解液“沸騰”“氫氣和氧氣”山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第五節(jié)蓄電池容量及其影響因素一、蓄電池容量蓄電池容量Q=If*tfIf:放電電流Atf:放電持續(xù)時間h、h率額定容量：指完全充電的蓄電池在。C時以h放電率的電流連續(xù)放電VfVV（V—VV）時所輸出的電量：Q（Ah）、儲備容量：指完全充電的蓄電池C時以A電流放電V-VV,放電所持續(xù)的時間：Qrn單位：min（分鐘）山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、影響蓄電池容量的因素（一）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)因素：（二）使用條件對蓄電池容量的影響:、放電電流的影響：放電電流大Uf下降快容量小。放電電流與放電時間關(guān)系見圖、電解液溫度的影響：溫度降低容量減小。電解液溫度與容量關(guān)系見圖、電解液密度的影響：一般相對密度。電解液密度與容量關(guān)系見圖山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第六節(jié)蓄電池的故障極其排除一、極板硫化蓄電池長期充電不足或放電后長時間放置未充電極板上逐漸生成一層白色粗晶粒的PbSO在正常充電時不能正常轉(zhuǎn)化成PbO和海綿狀Pb這種現(xiàn)象稱“硫酸鉛硬化”（“硫化”）“白霜”。產(chǎn)生硫化的原因：（）蓄電池長期充電不足或放電后未及時充電當(dāng)溫度變化時硫酸鉛發(fā)生再結(jié)晶的結(jié)果。（）電池內(nèi)液面太低使極板上部與空氣接觸而強烈氧化（主要是負極板）。（）電解液相對密度過高電液不純外部氣溫劇烈變化時也將促進硫化。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、自行放電充足電的蓄電池放置不用會逐漸失去電量這種現(xiàn)象為“自行放電”。（）正負極板上活性物質(zhì)自發(fā)溶解和還原而成為PbSO。（）極板上活性物質(zhì)與柵架材料不同形成局部電池“自放電”。尤其是柵架中銻的存在。（）蓄電池長期放置不用硫酸下沉造成電解液上部、下部的濃度差異（上小下大）使同一塊極板的上、下部分形成電位差而造成自放電。（）電解液含雜質(zhì)過多。（）蓄電池內(nèi)部短路。（）蓄電池蓋上灑有電解液。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民三、極板短路開路電壓較低大電流放電時端電壓迅速下降甚至為零。充電末期氣泡很少但電解液溫度卻迅速升高。四、極板活性物質(zhì)大量脫落一般多發(fā)生在正極板上。（褐色物質(zhì)）山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民五、極板拱曲多發(fā)生在正極板上。（）鉛膏涂填不勻充放電時電化學(xué)反應(yīng)不一致使極板膨脹、收縮不一致。（）經(jīng)常大電流放電。（）過量放電時使極板內(nèi)層深處PBSO充電時得不到恢復(fù)內(nèi)部膨脹導(dǎo)致極板拱曲。（）電解液中含有雜質(zhì)引起局部電化學(xué)反應(yīng)造成極板拱曲。六、外殼裂損、變形與封口破裂山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第七節(jié)蓄電池的充電和充電設(shè)備一、蓄電池的充電、初充電：新蓄電池或修復(fù)后的使用之前的首次充電稱為初充電。目的：在于恢復(fù)蓄電池在存放間極板上部分活性物質(zhì)緩慢硫化和自放電而失去的電量。特點：充電電流小充電時間長。蓄電池充電規(guī)范P表注入電解液后靜置h第二階段將充電電流減半。、補充充電一般每月一次（表）（）當(dāng)電解液相對密度降到以下時。（）冬天放電超過夏天放電超過。（）燈光比平時暗淡。充電總時間h、預(yù)防硫化過充電：平時充電電流將電池充足中斷再用電流充至“沸騰”重復(fù)幾次至到剛接入就“沸騰”。、鍛煉循環(huán)充電：每月一次：在電池正常充足后用h放電率放完后再正常充電后送出使用。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民、去硫充電：極板硫化嚴重時（）例出電解液（）蒸餾水中沖洗數(shù)次。（）加入蒸餾水高出極板mm。（）補充充電。（）當(dāng)相對密度升到以上時可用蒸餾水沖淡、充電、放電。()重復(fù)多次使電解液相對密度至規(guī)定值初充電。()用h放電率檢查額定容量。(>)。、均衡充電先用正常充電方法充電待電壓穩(wěn)定后停充h改用h率充電充h停h反復(fù)三次。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民二、充電設(shè)備、電動機發(fā)電機組：有一臺三相交流電動機驅(qū)動一臺直流發(fā)電機。、整流充電設(shè)備：整流元件、三相交流電(單相交流電)一直流電、硅整流充電機、可控硅充電機。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民三、充電方法通常用：定流充電、定壓充電近年來用“快速充電”(脈沖充電)。、定流充電：改進恒流充電特性曲線見圖充電電流保持一定不論V、V都可串聯(lián)在一起。、定壓充電：恒壓充電特性曲線見圖電源電壓U保持不變。充電開始時電流很大逐漸減小充電終了自動降為。充電時間短不能調(diào)整充電電流的大小。、脈沖快速充電：其充電電流波形見圖可控硅快速充電機初充電h補充充電h山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院郭新民第八節(jié)蓄電池的使用與維護一、蓄電池的維護()規(guī)定有無電解液漏出。()檢查安裝、連接是否可靠。()清除灰塵、泥土、氧化物、電液、投氣孔。()檢查電解液相對密度液面高度。（）檢查放電程度。二、蓄電池使用中技術(shù)狀況的檢查每行駛km、電解液液面高度的檢查（）相對密度的檢查。（）用高率放電