蓄電池基礎(chǔ)知識及其檢測方法

蓄電池基礎(chǔ)知識及其檢測方法主要內(nèi)容概述構(gòu)造與型號工作原理和特性蓄電池的容量蓄電池的充電常見故障維護(hù)與使用免維護(hù)蓄電池§1-1、概述

蓄電池（俗稱“電瓶”）是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是可逆的低壓直流電源。一、蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通蓄電池免維護(hù)蓄電池（不需添加純水）干荷電蓄電池膠體蓄電池鐵鎳蓄電池類

型特

點(diǎn)普通鉛蓄電池新蓄電池的極板不帶電，使用前需按規(guī)定加注電解液并進(jìn)行初充電，初充電的時間較長，使用中需要定期維護(hù)。干荷電鉛蓄電池新蓄電池的極板處于干燥的已充電狀態(tài)，電池內(nèi)部無電解液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜置20～30min即可使用，使用中需要定期維護(hù)。濕荷電鉛蓄電池新蓄電池的極板處于已充電狀態(tài)，蓄電池內(nèi)部帶有少量電解液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜置20～30min即可使用，使用中需要定期維護(hù)。免維護(hù)蓄電池使用中不需維護(hù)，可用3～4年不需補(bǔ)加蒸餾水，極樁腐蝕極少，自放電少。二、蓄電池的作用

汽車上裝有蓄電池和發(fā)電機(jī)兩個直流電源，這兩個電源并聯(lián)，全車的用電設(shè)備均為并聯(lián)。在發(fā)動機(jī)起動時，向起動機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)等主要用電設(shè)備供電。在發(fā)動機(jī)不運(yùn)行或低速運(yùn)行時，蓄電池向各種用電設(shè)備供電。當(dāng)用電設(shè)備過多、用電量超過發(fā)電機(jī)的供電能力時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向各種用電設(shè)備供電。穩(wěn)定電壓的作用。蓄電池相當(dāng)于一個大電容，可以吸收電路中瞬間的過電壓，以保護(hù)用電設(shè)備?！?-2、蓄電池的構(gòu)造與型號鉛蓄電池一般由3個或6個單格電池串聯(lián)而成，結(jié)構(gòu)如圖所示：鉛酸蓄電池由極板、隔板、電解液和殼體組成。1、極板與極板組

蓄電池的極板分為正極板和負(fù)極板，它們都以鉛—銻合金澆鑄成的柵架為骨架，在柵架上填充活性物質(zhì)制成極板。極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充、放電的化學(xué)反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進(jìn)行的。

活性物質(zhì)正極板上的活性物質(zhì)是深棕色的二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀、青灰色的純鉛(Pb)。

為了增大蓄電池的容量，每個單格蓄電池都由多個正、負(fù)極板組成極板組。每個正極板都處于兩片負(fù)極板之間，使正極板兩側(cè)充、放電均勻。極板組單格蓄電池極板組12V蓄電池極板組2、隔板正、負(fù)極板之間裝有絕緣隔板，以防止極板之間短路。隔板應(yīng)具有多孔性，以便電解液的自由滲透。隔板采用耐酸性和抗堿性的木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料及浸樹脂紙質(zhì)材料制成。3、電解液

電解液是由化學(xué)純的硫酸（H2SO4）和蒸餾水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度為1.24～1.31克/立方厘米）。64%蒸餾水H2O+36%硫酸H2SO4=電解液密度：1.000密度：1.835密度：1.265電解液密度對蓄電池的容量和壽命影響大。密度大可以提高蓄電池的容量，減少結(jié)冰的危險；但粘度增加，流動性變差，使蓄電池的容量下降，而且腐蝕作用增強(qiáng)，降低極板和隔板的壽命。殼體采用耐酸、耐熱和耐震的硬橡膠或聚丙稀塑料制成整體式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)分成６個互不相通的單格，每個單格內(nèi)裝有極板組和電解液組成一個單格的蓄電池。殼體的底部有凸起的筋，用來支撐極板組，并使極板上脫落下來的活性物質(zhì)落入凹槽中，防止極板短路。4、殼體

各單格之間用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)起來，如右圖所示。電量指示器工作原理電解液密度高于1.26或充電高于65%時，小球浮起，指示器顯示綠色。當(dāng)充電低于65%時，小球下沉，指示器顯示黑色，表明需要充電。當(dāng)電解液液面較低時，指示器顯示無色或淺黃色，該蓄電池應(yīng)該更換。二、蓄電池的規(guī)格型號

（教材P6）

蓄電池的型號按JB/T2599-1993《鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號編制方法》的規(guī)定，組成如下：ⅠⅡⅢ類型和特征Q—起動型A—干荷電式W—免維護(hù)式單格蓄電池個數(shù)例如：6-QA-1056-QAW-100額定容量（安·時/A·h）第一部分第二部分

第三部分

串聯(lián)的單格電池數(shù)蓄電池的類型蓄電池的特征蓄電池的額定容量

蓄電池的特殊性能

用阿拉伯?dāng)?shù)字表示用大寫的漢語拼音字母表示如：Q--起動用鉛蓄電池N--內(nèi)燃機(jī)車用蓄電池M--摩托車用蓄電池用大寫的漢語拼音字母表示如：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--薄型極板無字母--普通鉛蓄電池20h率放電率的額定容量，單位為A·h，單位略去不寫。

用大寫的漢語拼音字母表示如：G--高起動率D--低溫性能好S--塑料槽蓄電池

§1-3、蓄電池的工作原理與特性一、蓄電池的工作原理

蓄電池是一個化學(xué)電源，其充電與放電過程是一種可逆的化學(xué)反應(yīng)。在正極板處，PbO2與硫酸作用而生成帶正電荷的鉛離子(Pb4+)沉浮在正極板上，使正極板具有約2V的正電位。在負(fù)極板處，鉛電離為鉛離子（Pb2+）和電子(2e)，2個電子留在負(fù)極板上，使負(fù)極板具有約-0.1V的負(fù)電位。+2V-0.1V

當(dāng)鉛蓄電池的正、負(fù)極板浸入電解液中時，在正、負(fù)極板間就會產(chǎn)生約2.1V的靜止電動勢，此時若接入負(fù)載，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經(jīng)外電路流向蓄電池的負(fù)極，這一過程稱為放電，蓄電池的放電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。正、負(fù)極板上生成硫酸鉛（PbSO4），電解液中水份增加。隨著放電的進(jìn)行，電解液密度減小。接上負(fù)載后的化學(xué)反應(yīng)2、蓄電池的放電在外電源的作用下，迫使２個電子從正極板返回負(fù)極板，形成從正極板流向負(fù)極板的充電電流。極板上的硫酸鉛還原成氧化鉛和鉛，電解液中的水份還原成硫酸。隨著充電的進(jìn)行，電解液中硫酸的成份增加，電解液密度增大。3、充電過程二、蓄電池的工作特性

1、放電特性

放電特性是將充足電的蓄電池，在以20h放電率的電流連續(xù)放電過程中，端電壓U、電動勢E和電解液密度γ隨放電時間的變化規(guī)律。密度γ隨著放電的進(jìn)行而直線下降，因此，在使用中可以根據(jù)電解液的密度γ來判斷蓄電池的放電程度。靜止電動勢Ej與電解液的密度變化相似，單格蓄電池的放電終止電壓1.75V（10.5V）。2、充電特性

充電特性是指在恒電流充電過程中，蓄電池的端電壓U、電動勢E和電解液密度γ隨時間變化的規(guī)律。隨著充電的進(jìn)行，電動勢逐漸升高，電解液密度增大，充滿電后，單格蓄電池的電壓為2.1V（12V.6）。我們可以根據(jù)蓄電池的開路端電壓的大小，來判斷其充電情況：電壓判定處理方法12.5V正常容量充足12V虧電補(bǔ)充電11V嚴(yán)重虧電車不充電觀察10V過量虧電、電池短路充電觀察、電池報廢8V過量虧電、裝反極板電池報廢6V硫酸鹽化電池報廢§1-4、蓄電池的容量及影響因素一、蓄電池的容量C

蓄電池的容量是指在放電允許范圍內(nèi)，蓄電池輸出的電量：

C＝Ｉf×tf

（安時/A·h）1、額定容量C20

充足電的蓄電池，在電解液溫度為30oC時，以20h放電率的電流連續(xù)放電到規(guī)定的終止電壓時，蓄電池所輸出的電量C20。2、起動容量起動容量表征蓄電池在接起動機(jī)時的供電能力，并根據(jù)使用條件分為常溫起動容量和低溫起動容量。

常溫起動容量——在電解液溫度為30oC時，以5分鐘放電率的電流，連續(xù)放電到9V（12V蓄電池）時，蓄電池所輸出的容量。

低溫起動容量——在電解液溫度為-18oC時，以5分鐘放電率的電流，連續(xù)放電到6V（12V蓄電池）時，蓄電池所輸出的容量?！?-5、蓄電池的充電一、充電方法

新蓄電池、使用中的蓄電池及修復(fù)后的蓄電池等，由于技術(shù)狀況不同，采用的充電步驟和規(guī)范也不同。常用的充電方法有定流充電、定壓充電和脈沖快速充電等三種。（1）、定流充電在充電過程中，充電電流保持為恒定值的充電方法稱為“定流充電”。

可以將不同電壓值、容量相近的蓄電池串聯(lián)起來充電。如果容量不同，應(yīng)按容量小的蓄電池來決定充電電流。定流充電的特點(diǎn)：

定流充電有較大的適應(yīng)性，可以根據(jù)需要選擇充電電流，但充電時間長，而且需要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流。一般適用于新蓄電池和故障修復(fù)蓄電池的初充電。初充電的特點(diǎn)是充電電流小，充電時間較長。當(dāng)蓄電池的電量不足時，必須進(jìn)行補(bǔ)充充電。（2）、定壓充電在充電過程中，始終保持充電電壓不變的充電方法稱為“定壓充電”。定壓充電時，可以將相同電壓值的蓄電池并聯(lián)起來一起充電。定壓充電的特點(diǎn)：定壓充電在充電初期，由于蓄電池的電動勢較低，因而充電電流大；隨著電動勢的升高，充電電流逐漸減小，在接近充電終了時，充電電流已降低到很小值。

充電過程中電解液無沸騰現(xiàn)象，可以減少水分的損失；在充電4～5小時后，量容可達(dá)90%～95%，縮短了充電的時間。定壓充電方法適用于蓄電池的補(bǔ)充充電，不適用于新蓄電池和故障蓄電池的初充電，汽車上發(fā)電機(jī)對蓄電池的充電為定壓充電。（3）、快速充電

定流和定壓充電的時間長，消耗的電能多，給使用帶來不方便。利用快速充電，完成一次初充電，只需5小時左右；完成一次補(bǔ)充充電約1小時左右。快速充電具有充電時間短、空氣污染小、節(jié)省能量和去硫化效果明顯等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。§1-6、蓄電池的常見故障

一、極板硫化

所謂極板硫化,就是指極板上硫酸鉛的再結(jié)晶。半放電的蓄電池的極板表面上有一層硫酸鉛,稱作一次結(jié)晶體。這種半放電的蓄電池在存放過程中,隨著環(huán)境溫度的上升,極板上的硫酸鉛就會逐漸溶解到電解液中來,溫度越高,溶解度越大。當(dāng)溫度下降時,硫酸鉛的溶解度會逐漸達(dá)到過飽和狀態(tài),并再次結(jié)晶為較大的白色顆粒,從電解液中析出再次附著到極板上去。這就是極板硫化的過程。極板硫化的蓄電池的特征為：充電快，放電也快。

故障特征

極板上生成一層白色粗晶粒的PbSO4，在正常充電時不能轉(zhuǎn)化為PbO2和Pb的現(xiàn)象。（1）硫化的電池放電時，電壓急劇降低，過早降至終止電壓，電池容量減小。（2）蓄電池充電時單格電壓上升過快，電解液溫度迅速升高，但密度增加緩慢，過早產(chǎn)生氣泡，甚至一充電就有氣泡。

故障原因

（1）蓄電池長期充電不足或放電后沒有及時充電，導(dǎo)致極板上的PbSO4有一部分溶解于電解液中，環(huán)境溫度越高，溶解度越大。當(dāng)環(huán)境溫度降低時，溶解度減小，溶解的PbSO4就會重新析出，在極板上再次結(jié)晶，形成硫化。（2）電解液液面過低，使極板上部與空氣接觸而被氧化，在行車中，電解液上下波動與極板的氧化部分接觸，會生成大晶粒PbSO4硬化層，使極板上部硫化。（3）長期過量放電或小電流深度放電，使極板深處活性物質(zhì)的孔隙內(nèi)生成PbSO4。（4）新蓄電池初充電不徹底，活性物質(zhì)未得到充分還原。（5）電解液密度過高、成分不純，外部氣溫變化劇烈。

排除方法

輕度硫化的蓄電池，可用小電流長時間充電的方法予以排除；硫化較嚴(yán)重者采用去硫化充電方法消除硫化；硫化特別嚴(yán)重的蓄電池應(yīng)報廢。

二、自行放電/自放電

充足電的蓄電池，放置不用而逐漸失去電量，稱為“自行放電”。如果每晝夜自行放電損失的容量＜2%，為正常自行放電；如果每晝夜自行放電損失的容量＞2%，則為自行放電故障。產(chǎn)生自行放電的原因

1、電解液中含有雜質(zhì)或極板材料中含有雜質(zhì)，不同雜質(zhì)之間形成電位差，引起局部放電。

2、蓄電池蓋上有電解液，使正、負(fù)極形成通路。

3、長期不用，硫酸下沉，電解液上下部分濃度不等，形成電位差引起自行放電。

4、極板上活性物質(zhì)脫落而沉積在殼體的底部，造成極板之間短路。故障特征

蓄電池在無負(fù)載的狀態(tài)下，電量自動消失的現(xiàn)象稱為自放電。如果充足電的蓄電池在30天之內(nèi)每晝夜容量降低超過2%，稱為故障性自放電。

故障原因

（1）電解液不純，雜質(zhì)與極板之間以及沉附于極板上的不同雜質(zhì)之間形成電位差，通過電解液產(chǎn)生局部放電。（2）蓄電池長期存放，硫酸下沉，使極板上、下部產(chǎn)生電位差引起自放電。（3）蓄電池溢出的電解液堆積在電池蓋的表面，使正、負(fù)極柱形成通路。（4）極板活性物質(zhì)脫落，下部沉積物過多使極板短路。

排除方法

自放電較輕的蓄電池，可將其正常放完電后，倒出電解液，用蒸餾水反復(fù)清洗干凈，再加入新電解液，充足電后即可使用；自放電較為嚴(yán)重時，應(yīng)將電池完全放電，倒出電解液，取出極板組，抽出隔板，用蒸餾水沖洗之后重新組裝，加入新的電解液重新充電后使用。

三、極板活性物質(zhì)脫落

活性物質(zhì)從正極板上脫落下來，沉積在蓄電池的底部，在充電時可以看到褐色物質(zhì)從底部升起。

正極板上活性物質(zhì)脫落后，使蓄電池的容量下降，且充電時不易恢復(fù)，嚴(yán)重時會造成極板短路或自行放電。造成正極板上活性物質(zhì)脫落的原因（1）充電時電流過大，溫度過高，經(jīng)常過充電等使活性物質(zhì)松浮而脫落。（2）放電電流過大、過放電等使極板拱曲，也會造成活性物質(zhì)脫落。故障特征

主要指正極板上的活性物質(zhì)PbO2的脫落。蓄電池容量減小，充電時從加液孔中可看到有褐色物質(zhì)，電解液渾濁。

故障原因

（1）蓄電池充電電流過大，電解液溫度過高，使活性物質(zhì)膨脹、松軟而易于脫落。（2）蓄電池經(jīng)常過充電，極板孔隙中逸出大量氣體，在極板孔隙中造成壓力，而使活性物質(zhì)脫落。（3）常低溫大電流放電使極板彎曲變形，導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。（4）汽車行駛中的顛簸振動。

排除方法

對于活性物質(zhì)脫落的鉛蓄電池，若沉積物較少時，可清除后繼續(xù)使用；若沉積物較多時，應(yīng)更換新極板和電解液。

免維護(hù)蓄電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、極板柵架采用鉛—鈣合金或低梯合金的柵架，減少了自行放電和水份的消耗。2、隔板采用袋狀隔板，以保護(hù)正極板的活性物質(zhì)不脫落，避免極板之間的短路，延長了使用壽命。3、采用安全通氣孔，在通氣室中設(shè)置了氧化鋁過濾器和鈀催化劑，阻止內(nèi)部硫酸蒸氣的排出，減少了腐蝕作用，并使化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氫離子和氧