鉛酸蓄電池基礎(chǔ)知識(之一)

1、汽車起動用鉛酸蓄電池汽車起動用鉛酸蓄電池第一節(jié)、汽車蓄電池概述第一節(jié)、汽車蓄電池概述n蓄電池是一種將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b蓄電池是一種將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于可逆的直流電源。置，屬于可逆的直流電源。n應(yīng)用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。應(yīng)用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。n蓄電池最主要的作用是：發(fā)動機工作時蓄電池最主要的作用是：發(fā)動機工作時向起動機和點火裝置供電。向起動機和點火裝置供電。n汽油機起動電流為汽油機起動電流為200200600600A An有的柴油機起動電流達有的柴油機起動電流達10001000A A。蓄電池并聯(lián)電路蓄電池并聯(lián)電路n按使用來分為：按使用來分為： 動力型蓄電池、起

2、動型蓄電池、儲能型蓄電池等動力型蓄電池、起動型蓄電池、儲能型蓄電池等n按蓄電池的結(jié)構(gòu)分為：按蓄電池的結(jié)構(gòu)分為： 普通起動用蓄電池（濕荷電蓄電池普通起動用蓄電池（濕荷電蓄電池H H、干荷電蓄電池、干荷電蓄電池A A、非荷電蓄電池）：需維護或少維護。非荷電蓄電池）：需維護或少維護。 免維護起動用蓄電池免維護起動用蓄電池 閥控蓄電池（膠體電解質(zhì)蓄電池、閥控蓄電池（膠體電解質(zhì)蓄電池、AGMAGM吸附式蓄電池）吸附式蓄電池） n汽車上采用鉛酸蓄電池，主要目的是使起動發(fā)動機。汽車上采用鉛酸蓄電池，主要目的是使起動發(fā)動機。n現(xiàn)代汽車起動用蓄電池主要使用：現(xiàn)代汽車起動用蓄電池主要使用： 干荷電蓄電池干荷電蓄電

3、池 免維護蓄電池免維護蓄電池 不同類型的鉛酸蓄電池干荷蓄電池干荷蓄電池n極板處于干燥的已充電狀態(tài)和無電解液貯存的極板處于干燥的已充電狀態(tài)和無電解液貯存的蓄電池。蓄電池。n干荷蓄電池加足電解液后，靜放干荷蓄電池加足電解液后，靜放20302030minmin即可即可使用。使用。n干荷蓄電池的工藝特點干荷蓄電池的工藝特點 在負極板的鉛膏中加入抗氧化劑、負極板在化在負極板的鉛膏中加入抗氧化劑、負極板在化成后經(jīng)過水洗和浸漬防氧劑、經(jīng)特殊工藝干燥成后經(jīng)過水洗和浸漬防氧劑、經(jīng)特殊工藝干燥處理，處理，提高了負極板上的海綿狀純鉛的憎水性提高了負極板上的海綿狀純鉛的憎水性和抗氧化性，可以干荷電貯存。和抗氧化性，可

4、以干荷電貯存。免維護蓄電池免維護蓄電池 n極板柵架采用鉛鈣錫合金制成，消除了銻的副極板柵架采用鉛鈣錫合金制成，消除了銻的副作用：自放電少、使用中不需加水；作用：自放電少、使用中不需加水；n采用袋式采用袋式PE隔板，可避免活性物質(zhì)脫落、極板隔板，可避免活性物質(zhì)脫落、極板短路：使用壽命長；短路：使用壽命長；n采用新型安全通氣裝置：回收水汽采用新型安全通氣裝置：回收水汽n外殼由聚丙烯塑料制成：重量輕、體積小。外殼由聚丙烯塑料制成：重量輕、體積小。免維護蓄電池的產(chǎn)品特點免維護蓄電池的產(chǎn)品特點 n水份散失少水份散失少n自放電小自放電小n連接件腐蝕小連接件腐蝕小n起動性能好起動性能好n使用壽命長使用壽命長

5、蓄電池的功用蓄電池的功用n1.1.發(fā)動機啟動時，向啟動機和點火系統(tǒng)供電發(fā)動機啟動時，向啟動機和點火系統(tǒng)供電n2.2.發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，向用電設(shè)備和發(fā)電機磁發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，向用電設(shè)備和發(fā)電機磁場繞組供電。（應(yīng)用中應(yīng)避免）場繞組供電。（應(yīng)用中應(yīng)避免）n3.3.發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將發(fā)電機剩余電能轉(zhuǎn)化為化發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將發(fā)電機剩余電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來；學能儲存起來；n4.4.發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電n5.5.蓄電池相當于一個大電容器，能吸收電路中蓄電池相當于一個大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的舒瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽出現(xiàn)的舒瞬時過電壓，保護電

6、子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定對蓄電池的要求對蓄電池的要求n啟動發(fā)動機時，蓄電池在啟動發(fā)動機時，蓄電池在510S內(nèi)，要內(nèi)，要向啟動機連續(xù)供給強大電流（汽油機向啟動機連續(xù)供給強大電流（汽油機200600A，柴油機柴油機8001000A）n因此，對蓄電池的要求是：容量大、內(nèi)因此，對蓄電池的要求是：容量大、內(nèi)阻小、有足夠的啟動能力。阻小、有足夠的啟動能力。第二節(jié)、蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)、蓄電池的構(gòu)造與型號 n蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造(傳統(tǒng)膠殼電池）第二節(jié)、蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)、蓄電池的構(gòu)造與型號 n蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造( (塑殼干荷電、少維護電池）塑殼干荷電、少維護電池

7、）蓄電池的基本構(gòu)造蓄電池的基本構(gòu)造（現(xiàn)代免維護蓄電池）（現(xiàn)代免維護蓄電池） 蓄電池槽排氣蓋蓄電池蓋端子排氣孔蓄電池的基本構(gòu)造蓄電池的基本構(gòu)造 n極板極板n隔板隔板 n外殼外殼 n電解液電解液 極板極板n極板：是蓄電池的基極板：是蓄電池的基本部件，由它接受充本部件，由它接受充入的電能和向外釋放入的電能和向外釋放電能。極板分正極板電能。極板分正極板和負極板兩種。正極和負極板兩種。正極板上的活性物質(zhì)是二板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，呈棕紅色；氧化鉛，呈棕紅色；負極板上的活性物質(zhì)負極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛，呈青是海綿狀純鉛，呈青灰色?；疑?極板極板極板極板n柵架柵架n活性物質(zhì)活性物質(zhì) 隔板隔板n為了

8、避免相互接觸而為了避免相互接觸而短路，正負極板之間短路，正負極板之間要用絕緣的隔板隔開。要用絕緣的隔板隔開。n隔板材料應(yīng)具有多孔隔板材料應(yīng)具有多孔性結(jié)構(gòu)，以便電解液性結(jié)構(gòu)，以便電解液自由滲透，而且化學自由滲透，而且化學性能應(yīng)穩(wěn)定，具有良性能應(yīng)穩(wěn)定，具有良好的耐酸性和抗氧化好的耐酸性和抗氧化性。性。電解液電解液n鉛酸蓄電池的電解液，是由相對密度鉛酸蓄電池的電解液，是由相對密度1.841.84的純的純硫酸和蒸餾水配制而成。硫酸和蒸餾水配制而成。n密度一般在密度一般在1.241.24 1.31 1.31g gcmcm3 3的范圍之內(nèi)。的范圍之內(nèi)。n電解液的純度是影響蓄電池的電氣性能和使用電解液的純度

9、是影響蓄電池的電氣性能和使用壽命的重要因素，一般工業(yè)用硫酸和普通水中，壽命的重要因素，一般工業(yè)用硫酸和普通水中，因含有鐵、銅等有害雜質(zhì)，絕對不能加入到蓄因含有鐵、銅等有害雜質(zhì)，絕對不能加入到蓄電池中去，否則容易自行放電，并且容易損壞電池中去，否則容易自行放電，并且容易損壞極板。因此，蓄電池電解液要用規(guī)定的蓄電池極板。因此，蓄電池電解液要用規(guī)定的蓄電池專用硫酸和蒸餾水配制。專用硫酸和蒸餾水配制。外殼外殼n 蓄電池外殼為一整體式蓄電池外殼為一整體式結(jié)構(gòu)的容器，極板、隔結(jié)構(gòu)的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼板和電解液均裝入外殼內(nèi)。內(nèi)。n蓄電池電壓一般有蓄電池電壓一般有6 6V V和和1212V V

10、兩種規(guī)格，因此，外兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁分成殼內(nèi)由間壁分成3 3個和個和6 6個互不相通的單格。個互不相通的單格。n外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并具有足寒、抗震動，并具有足夠的機械強度。夠的機械強度。外殼外殼蓄電池的型號、規(guī)格蓄電池的型號、規(guī)格 n蓄電池的產(chǎn)品型號蓄電池的產(chǎn)品型號:GB/T 5008.2-2005 :GB/T 5008.2-2005 對對起動用鉛酸蓄電池的規(guī)格、外形尺寸、端起動用鉛酸蓄電池的規(guī)格、外形尺寸、端子位置等進行了詳細的規(guī)定。子位置等進行了詳細的規(guī)定。nGB/T 5008.2-2005 GB/T 5008.2-2005 引用了原機械工業(yè)部引

11、用了原機械工業(yè)部部頒標準部頒標準JB2599JB2599的規(guī)定，鉛蓄電地產(chǎn)品型的規(guī)定，鉛蓄電地產(chǎn)品型號分為三段。號分為三段。蓄電池的型號、規(guī)格蓄電池的型號、規(guī)格 n以以6 QA 60型電池為例：型電池為例：n6-代表電池單格數(shù)量為代表電池單格數(shù)量為6個個nQ-代表汽車起動用蓄電池代表汽車起動用蓄電池 nA -代表干式荷電，代表干式荷電，W-代表免維護代表免維護n60 -表示電池容量為表示電池容量為60Ah 奇瑞汽車用蓄電池奇瑞汽車用蓄電池n6-QW-75 n即是即是6個單格電池個單格電池n額定電壓額定電壓12伏伏n額定容量額定容量75Ahn起動型免維護蓄電池起動型免維護蓄電池奇瑞汽車用蓄電池奇

12、瑞汽車用蓄電池nA11車用車用 L2 400電池電池nB11車用車用 6-QW-75電池電池 nT11車用車用 6-QW-75電池電池 nS11車用車用 6-QW-45電池電池 nS21車用車用 6-QW-45電池電池 商標標簽內(nèi)容警示標示n標示的含義：標示的含義： 1.1.注意閱讀說明書注意閱讀說明書 2.2.注意有腐蝕性液注意有腐蝕性液體體 3.3.禁止靠近明火和禁止靠近明火和火焰火焰 4.4.對蓄電池進行操對蓄電池進行操作時注意穿戴好防作時注意穿戴好防護用品護用品警示標示 5. 5.嚴禁兒童接近嚴禁兒童接近 6.6.注意有爆炸性氣體注意有爆炸性氣體 7.7.蓄電池禁止放入垃蓄電池禁止放入

13、垃圾箱圾箱 8.8.舊蓄電池應(yīng)該進行舊蓄電池應(yīng)該進行適當?shù)奶幚?，并且適當?shù)奶幚?，并且可以回收再利用可以回收再利用第三?jié)、蓄電池的工作原理第三節(jié)、蓄電池的工作原理及特性及特性n雙極硫酸鹽化理論雙極硫酸鹽化理論n蓄電池中參與化學反應(yīng)的物質(zhì)，正極板上是蓄電池中參與化學反應(yīng)的物質(zhì)，正極板上是pbOpbO2 2n負極板上是負極板上是pbpbn電解液是硫酸水溶液電解液是硫酸水溶液n蓄電池放電時，正極板上的蓄電池放電時，正極板上的pbopbo2 2和負極板上的和負極板上的pbpb都變成都變成pbso4pbso4水溶液水溶液n電解液中的電解液中的H H2 2SO4SO4減少，相對密度下降。蓄電減少，相對密度下

14、降。蓄電池充電時，則按相反的方向變化。池充電時，則按相反的方向變化。 一、蓄電池的工作原理一、蓄電池的工作原理 n蓄電池的化學反應(yīng)方程式為蓄電池的化學反應(yīng)方程式為:1 1電動勢的建立電動勢的建立n蓄電池的電動勢是正、負極浸入電解液蓄電池的電動勢是正、負極浸入電解液后產(chǎn)生的。其反應(yīng)過程見圖后產(chǎn)生的。其反應(yīng)過程見圖1-8所示所示n負極板：鉛溶于電解液中，失電子生成負極板：鉛溶于電解液中，失電子生成Pb2+nPb-2ePb2+n電子留在負極板上，和電子留在負極板上，和Pb2+吸引，使負吸引，使負極具有負電位，為極具有負電位，為-0.1V。電動勢的建立電動勢的建立n正極板：正極板：PbO2溶于電解液溶

15、于電解液nPbO2+2H2OPb(OH)4 nPb(OH)4Pb4+ + 4OH- nOH-留在電解液中，留在電解液中，Pb4+ 沉附在正極沉附在正極表面表面,使正極板有使正極板有+2.0Vn在外電路未接通時，反應(yīng)達到動態(tài)平衡在外電路未接通時，反應(yīng)達到動態(tài)平衡時，靜止電動勢為：時，靜止電動勢為： nE=2.0(0.1)=2.1V電動勢的建立電動勢的建立2 2、放電過程、放電過程n將蓄電池的將蓄電池的化學能轉(zhuǎn)換化學能轉(zhuǎn)換成電能的過成電能的過程稱為放電程稱為放電過程。過程。2 2、放電過程、放電過程 n如果將蓄電池與外電路如果將蓄電池與外電路的負荷接通，電子的負荷接通，電子e e從負從負極板經(jīng)過外

16、電路的負荷極板經(jīng)過外電路的負荷流往正極板，使正極板流往正極板，使正極板的電位下降，從而破壞的電位下降，從而破壞了原有的平衡狀態(tài)。發(fā)了原有的平衡狀態(tài)。發(fā)生電化學反應(yīng)。生電化學反應(yīng)。n從理論上說，蓄電池這從理論上說，蓄電池這種放電將極板上所有物種放電將極板上所有物質(zhì)全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，質(zhì)全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，但實際轉(zhuǎn)化的只有但實際轉(zhuǎn)化的只有3 30-0-50%50%。 3 3、充電過程、充電過程n將電能轉(zhuǎn)換將電能轉(zhuǎn)換成蓄電池化成蓄電池化學能的過程學能的過程稱為充電過稱為充電過程，它是放程，它是放電反應(yīng)的逆電反應(yīng)的逆過程。過程。3 3、充電過程、充電過程 n充電時蓄電池的正負兩充電時蓄電池的正負兩極接通直

17、流電源極接通直流電源n當電源電壓高于蓄電池當電源電壓高于蓄電池的電動勢的電動勢E E時，電流由蓄時，電流由蓄電池的正極流入，從蓄電池的正極流入，從蓄電池的負極流出，也就電池的負極流出，也就是電子由正極板經(jīng)外電是電子由正極板經(jīng)外電路流往負極板。路流往負極板。n這時正負極板發(fā)生的化這時正負極板發(fā)生的化學反應(yīng)正好與放電過程學反應(yīng)正好與放電過程相反，其化學反應(yīng)過程相反，其化學反應(yīng)過程如圖所示。如圖所示。 蓄電池充放電過程結(jié)論蓄電池充放電過程結(jié)論 n 蓄電池在放電時，電解液中的硫酸將逐漸減蓄電池在放電時，電解液中的硫酸將逐漸減少，而水將逐漸增多，電解液相對密度下降少，而水將逐漸增多，電解液相對密度下降

18、。n蓄電池在充電時，電解液中的硫酸將逐漸增多，蓄電池在充電時，電解液中的硫酸將逐漸增多，而水將逐漸減少，電解液相對密度增加。而水將逐漸減少，電解液相對密度增加。 n在充放電時，電解液濃度發(fā)生變化，主要是由在充放電時，電解液濃度發(fā)生變化，主要是由于正極板的活性物質(zhì)化學反應(yīng)的結(jié)果，因此要于正極板的活性物質(zhì)化學反應(yīng)的結(jié)果，因此要求正極極處的電解液流動性要好。求正極極處的電解液流動性要好。n在裝配蓄電池時，應(yīng)將隔板有溝槽的一面對著在裝配蓄電池時，應(yīng)將隔板有溝槽的一面對著正極板，以便電解液流通。正極板，以便電解液流通。 二、蓄電池的工作特性二、蓄電池的工作特性 n蓄電池的靜止電動勢及基本電特性蓄電池的靜

19、止電動勢及基本電特性 n蓄電池的內(nèi)阻蓄電池的內(nèi)阻n蓄電池的放電特性蓄電池的放電特性 n蓄電池的充電特性蓄電池的充電特性 1 1、蓄電池的靜止電動勢及基本電特性、蓄電池的靜止電動勢及基本電特性 n靜止電動勢靜止電動勢ESESn蓄電池處于靜止狀態(tài)時，正負極板之間的電位差（即蓄電池處于靜止狀態(tài)時，正負極板之間的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動勢。開路電壓）稱為靜止電動勢。n開路電壓：理論上，開路狀態(tài)下的端電壓并不等于電開路電壓：理論上，開路狀態(tài)下的端電壓并不等于電池的電動勢。但是，開路電壓在數(shù)值上很接近蓄池的電動勢。但是，開路電壓在數(shù)值上很接近蓄電池電池的靜止電動勢，可以用開路電壓代替靜止電動勢。的

20、靜止電動勢，可以用開路電壓代替靜止電動勢。n一般規(guī)定鉛蓄電池的額定開路電壓為一般規(guī)定鉛蓄電池的額定開路電壓為2.02.0V V。n 開路電壓（靜止電動勢）公式開路電壓（靜止電動勢）公式 鉛鈣電池：鉛鈣電池：ES=0.85+25ES=0.85+25C C（V V）或或 鉛銻電池：鉛銻電池：ES=0.84+25ES=0.84+25C C（V V）n汽車用蓄電池的電解液密度一般在汽車用蓄電池的電解液密度一般在1.12-1.301.12-1.30g/cmg/cm3 3之之間，因此間，因此ES=1.97ES=1.972.152.15（V V）1 1、蓄電池的靜止電動勢及基本電特性、蓄電池的靜止電動勢及基

21、本電特性n蓄電池端電壓的測量：蓄電池端電壓的測量：n端電壓包括開路電壓、放電電壓和充電電壓，端電壓包括開路電壓、放電電壓和充電電壓，取決于蓄電池的工作狀況。取決于蓄電池的工作狀況。n一般發(fā)動機未工作時測量蓄電池電壓為開路電一般發(fā)動機未工作時測量蓄電池電壓為開路電壓為壓為1212V V。（1212.7 V)1212.7 V)n一般發(fā)動機工作時測量蓄電池電壓為充電電壓一般發(fā)動機工作時測量蓄電池電壓為充電電壓為為1414V V。(13.814.4 V)(13.814.4 V)n起起動動時測量蓄電池電壓為放電電電壓約為時測量蓄電池電壓為放電電電壓約為8-8-1111V V。實際測量時采用放電計模擬啟動

22、狀態(tài)。實際測量時采用放電計模擬啟動狀態(tài)。2 2、蓄電池的放電特性、蓄電池的放電特性 n蓄電池的放電特性是指在恒蓄電池的放電特性是指在恒流放電過程中，蓄電池的端流放電過程中，蓄電池的端電壓和電解液相對密度隨時電壓和電解液相對密度隨時間而變化的規(guī)律。間而變化的規(guī)律。n將完全充足電的蓄電池以將完全充足電的蓄電池以2020h h放電率的電流進行放電，放電率的電流進行放電，在放電過程中不斷地調(diào)節(jié)外在放電過程中不斷地調(diào)節(jié)外接的電位器，使放電電流保接的電位器，使放電電流保持穩(wěn)定不變，每隔一定的時持穩(wěn)定不變，每隔一定的時間，測量端電壓和電解液密間，測量端電壓和電解液密度，得到如圖所示的放電特度，得到如圖所示的

23、放電特性曲線。性曲線。 放放電電特特性性曲曲線線2 2、蓄電池的放電特性、蓄電池的放電特性n（1 1）開始放電階段）開始放電階段n端電壓由端電壓由2.142.14V V迅速下降至迅速下降至2.12.1V Vn極板孔隙內(nèi)硫酸迅速消耗，電極板孔隙內(nèi)硫酸迅速消耗，電解液密度迅速下降，濃差極化解液密度迅速下降，濃差極化增大，端電壓迅速下降。增大，端電壓迅速下降。n（2 2）相對穩(wěn)定階段）相對穩(wěn)定階段 n端電壓由緩慢下降至端電壓由緩慢下降至1.851.85V Vn極板孔隙外向孔隙內(nèi)擴散的硫極板孔隙外向孔隙內(nèi)擴散的硫酸與孔隙內(nèi)消耗的硫酸達到動酸與孔隙內(nèi)消耗的硫酸達到動態(tài)平衡，孔內(nèi)外電解液密度一態(tài)平衡，孔內(nèi)

24、外電解液密度一起緩慢下降，所以端電壓緩慢起緩慢下降，所以端電壓緩慢下降。下降。2 2、蓄電池的放電特性、蓄電池的放電特性n（3 3）迅速下降階）迅速下降階段段n端電壓由端電壓由1.851.85V V迅迅速下降至速下降至1.751.75V V。n放電接近終了時，放電接近終了時，電化學極化、濃差電化學極化、濃差極化、歐姆極化顯極化、歐姆極化顯著增大，端電壓迅著增大，端電壓迅速下降。速下降。n蓄電池放電終了的蓄電池放電終了的特征特征3 3、蓄電池的充電特性（恒流充電）、蓄電池的充電特性（恒流充電） n在恒流充電過程中，蓄電池的在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓與電解液相對密度隨時端電壓與電解液相對密度隨時間而變化的規(guī)律。間而變化的規(guī)律。n充電電源必須采用直流電源，充電電源必須采用直流電源，以一定的電流人向一只完全放以一定的電