汽車蓄電池基礎知識

1、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變?yōu)殡娔艿难b置，屬于可逆的直流電源。蓄電池是一種將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，屬于可逆的直流電源。n應用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。應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)動機工作時向起動機和點火裝置供電。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。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、起動型蓄電池、儲能型蓄電池等動力型蓄電池、

2、起動型蓄電池、儲能型蓄電池等n按蓄電池的結構分為：按蓄電池的結構分為： 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、非荷電蓄電池）：需維護或少維護。護。 免維護起動用蓄電池免維護起動用蓄電池 閥控蓄電池（膠體電解質蓄電池、閥控蓄電池（膠體電解質蓄電池、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池 免維護蓄電池免維護蓄電池 不同類型

3、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)和無電解液貯存的蓄電池。極板處于干燥的已充電狀態(tài)和無電解液貯存的蓄電池。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即可使用。即可使用。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、負極板在化成后經(jīng)過水洗和浸漬防氧劑、經(jīng)特殊工藝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)特殊工藝干燥處理，干燥處理，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。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。免維護蓄電池免維護蓄電池

4、 n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；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；n采用袋式采用袋式PE隔板，可避免活性物質脫落、極板短路：使用壽命長；隔板，可避免活性物質脫落、極板短路：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。免維護蓄電池的產品特點免維護蓄電池的產品特點 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蓄電池的功用蓄電池的功用n1.1.發(fā)動

5、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)動機低速運轉時，向用電設備和發(fā)電機磁場繞組供電。（應用中應避免）發(fā)動機低速運轉時，向用電設備和發(fā)電機磁場繞組供電。（應用中應避免）n3.3.發(fā)動機運轉時，將發(fā)電機剩余電能轉化為化學能儲存起來；發(fā)動機運轉時，將發(fā)電機剩余電能轉化為化學能儲存起來；n4.4.發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電設備供電發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電設備供電n5.5.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，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，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定保持汽車電器

6、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，要向啟動機連續(xù)供給強大電流（汽油機內，要向啟動機連續(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、內阻小、有足夠的啟動能力。因此，對蓄電池的要求是：容量大、內阻小、有足夠的啟動能力。第二節(jié)、蓄電池的構造與型號第二節(jié)、蓄電池的構造與型號 n蓄電池的構造蓄電池的構造(傳統(tǒng)膠殼電池）第二節(jié)、蓄電池的構造與型號第二節(jié)、蓄電池的構造與型號 n蓄電池的構造蓄電池的構造( (塑殼干荷電、少維護電池）塑殼干荷電、少維護電池）蓄電池的基本構造蓄電池的基本構造（現(xiàn)

7、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造蓄電池的基本構造 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：是蓄電池的基本部件，由它接受極板：是蓄電池的基本部件，由它接受充入的電能和向外釋放電能。極板分正充入的電能和向外釋放電能。極板分正極板和負極板兩種。正極板上的活性物極板和負極板兩種。正極板上的活性物質是二氧化鉛，呈棕紅色；負極板上的質是二氧化鉛，呈棕紅色；負極板上的活性物質是海綿狀純鉛，呈青灰色?；钚晕镔|是海綿狀純鉛，呈青灰色。 極板極板極板極板n柵架柵架n活性物質活性物質 隔板隔板n為了避免相互接觸而短路，正負極板之間為了避

8、免相互接觸而短路，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隔板材料應具有多孔性結構，以便電解液隔板材料應具有多孔性結構，以便電解液自由滲透，而且化學性能應穩(wěn)定，具有良自由滲透，而且化學性能應穩(wěn)定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。好的耐酸性和抗氧化性。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的純硫酸和蒸餾水配制而成。的純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。的范圍之內。n電解液的純度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)用硫酸和普電解液的純度是影

9、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，因含有鐵、銅等有害雜質，絕對不能加入到蓄電池中去，否則容易自行放電，通水中，因含有鐵、銅等有害雜質，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。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結構的容器，蓄電池外殼為一整體式結構的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內。極板、隔板和電解液均裝入外殼內。n蓄電池電壓一般有蓄電池電壓一般有6 6V V和和1212V V兩種規(guī)格，兩種規(guī)格，因此，外殼內由間壁

10、分成因此，外殼內由間壁分成3 3個和個和6 6個互不個互不相通的單格。相通的單格。n外殼應耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并外殼應耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并具有足夠的機械強度。具有足夠的機械強度。外殼外殼蓄電池的型號、規(guī)格蓄電池的型號、規(guī)格 n蓄電池的產品型號蓄電池的產品型號:GB/T 5008.2-2005 :GB/T 5008.2-2005 對起動用鉛酸蓄電池的規(guī)格、外形尺寸、對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。端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)部部頒標準引用了原機械工業(yè)部部頒標準JB2

11、599JB2599的規(guī)定，鉛蓄電地產的規(guī)定，鉛蓄電地產品型號分為三段。品型號分為三段。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瑞汽車用蓄電池nA11車用車用 L2

12、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.注意有腐蝕性液體注意有腐蝕性液體 3.3.禁止靠近明火和火焰禁止靠近明火和火焰 4.4.對蓄電池進行操作時注意穿戴好防對蓄電池進行操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.蓄電池禁止放入垃圾箱蓄電池禁止放入垃圾箱 8.8.舊蓄電池應該進行適

13、當?shù)奶幚恚⑶遗f蓄電池應該進行適當?shù)奶幚?，并且可以回收再利用可以回收再利用第三?jié)、蓄電池的工作原理及特性第三節(jié)、蓄電池的工作原理及特性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的物質，正極板上是蓄電池中參與化學反應的物質，正極板上是pbO2pbO2n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pbo2pbo2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H2SO4H2SO4減少，相對密度下降。蓄電池充電時，則按相反的方向變化。減少，相對密度下降。蓄電池充電時

14、，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蓄電池的化學反應方程式為蓄電池的化學反應方程式為:1 1電動勢的建立電動勢的建立n蓄電池的電動勢是正、負極浸入電解液后產生的。其反應過程見圖蓄電池的電動勢是正、負極浸入電解液后產生的。其反應過程見圖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，使負極具有負電位，為吸引，使負極具有負電位，為-0.1V。電動勢的建立電動勢的建立n正極板：正極板：PbO2溶于電解液溶于電解液nPbO2+2H2OPb(OH)4 n

15、Pb(OH)4Pb4+ + 4OH- nOH-留在電解液中，留在電解液中，Pb4+ 沉附在正極表面沉附在正極表面,使正極板有使正極板有+2.0Vn在外電路未接通時，反應達到動態(tài)平衡時，靜止電動勢為：在外電路未接通時，反應達到動態(tài)平衡時，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將蓄電池的化學能轉換將蓄電池的化學能轉換成電能的過程稱為放電成電能的過程稱為放電過程。過程。2 2、放電過程、放電過程 n如果將蓄電池與外電路的負荷接通，電如果將蓄電池與外電路的負荷接通，電子子e e從負極板經(jīng)過外電路的負荷流往正從負極板經(jīng)過外電路的負荷流往正極板

16、，使正極板的電位下降，從而破壞極板，使正極板的電位下降，從而破壞了原有的平衡狀態(tài)。發(fā)生電化學反應。了原有的平衡狀態(tài)。發(fā)生電化學反應。n從理論上說，蓄電池這種放電將極板上從理論上說，蓄電池這種放電將極板上所有物質全部轉變?yōu)榱蛩徙U，但實際轉所有物質全部轉變?yōu)榱蛩徙U，但實際轉化的只有化的只有30-50%30-50%。 3 3、充電過程、充電過程n將電能轉換成蓄電池化學將電能轉換成蓄電池化學能的過程稱為充電過程，能的過程稱為充電過程，它是放電反應的逆過程。它是放電反應的逆過程。3 3、充電過程、充電過程 n充電時蓄電池的正負兩極接通直流電源充電時蓄電池的正負兩極接通直流電源n當電源電壓高于蓄電池的電動

17、勢當電源電壓高于蓄電池的電動勢E E時，時，電流由蓄電池的正極流入，從蓄電池的電流由蓄電池的正極流入，從蓄電池的負極流出，也就是電子由正極板經(jīng)外電負極流出，也就是電子由正極板經(jīng)外電路流往負極板。路流往負極板。n這時正負極板發(fā)生的化學反應正好與放這時正負極板發(fā)生的化學反應正好與放電過程相反，其化學反應過程如圖所示。電過程相反，其化學反應過程如圖所示。 蓄電池充放電過程結論蓄電池充放電過程結論 n 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降 。n蓄電池在充電時，電解液中的硫酸將逐漸增多，而

18、水將逐漸減少，電解液相對密度增蓄電池在充電時，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。加。 n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化學反應的結果，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化學反應的結果，因此要求正極極處的電解液流動性要好。因此要求正極極處的電解液流動性要好。n在裝配蓄電池時，應將隔板有溝槽的一面對著正極板，以便電解液流通。在裝配蓄電池時，應將隔板有溝槽的一面對著正極板，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止電動勢及基本電特性 n蓄電池的內阻蓄電池的內阻

19、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（即開路電壓）稱為靜止電動勢。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。n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)值上很接近蓄電池的靜止電動勢，可以用開路電壓代替靜止電動勢。數(shù)值上很接近蓄電池的靜止電動勢，可以用開路電壓代替靜止電動勢。n一般

20、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）ng/cmg/cm3 3之間，因此之間，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，取決于蓄電池的工作狀況。端電壓包括開路電壓、放電電壓

21、和充電電壓，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壓為一般發(fā)動機未工作時測量蓄電池電壓為開路電壓為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為一般發(fā)動機工作時測量蓄電池電壓為充電電壓為1414V V。(13.814.4 V)(13.814.4 V)n起起動時測量蓄電池電壓為放電電電壓約為動時測量蓄電池電壓為放電電電壓約為8-118-11V V。實際測量時采用放電計模擬啟動狀態(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流放電過程中，蓄電池的放電特性是指

22、在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓和電解液相對密度隨時間而蓄電池的端電壓和電解液相對密度隨時間而變化的規(guī)律。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放電率的電流進放電率的電流進行放電，在放電過程中不斷地調節(jié)外接的電行放電，在放電過程中不斷地調節(jié)外接的電位器，使放電電流保持穩(wěn)定不變，每隔一定位器，使放電電流保持穩(wěn)定不變，每隔一定的時間，測量端電壓和電解液密度，得到如的時間，測量端電壓和電解液密度，得到如圖所示的放電特性曲線。圖所示的放電特性曲線。 放電特性放電特性曲線曲線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

23、由2.142.14V V迅速下降至迅速下降至2.12.1V Vn極板孔隙內硫酸迅速消耗，電解液密度迅速極板孔隙內硫酸迅速消耗，電解液密度迅速下降，濃差極化增大，端電壓迅速下降。下降，濃差極化增大，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擴散的硫酸與孔隙內消極板孔隙外向孔隙內擴散的硫酸與孔隙內消耗的硫酸達到動態(tài)平衡，孔內外電解液密度耗的硫酸達到動態(tài)平衡，孔內外電解液密度一起緩慢下降，所以端電壓緩慢下降。一起緩慢下降，所以端電壓緩慢下降。2 2、蓄電池的放電特性、蓄電池的放電特性n（3 3）迅速下降階段

24、）迅速下降階段n端電壓由端電壓由1.851.85V V迅速下降至迅速下降至1.751.75V V。n放電接近終了時，電化學極化、放電接近終了時，電化學極化、濃差極化、歐姆極化顯著增大，濃差極化、歐姆極化顯著增大，端電壓迅速下降。端電壓迅速下降。n蓄電池放電終了的特征蓄電池放電終了的特征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，蓄電池的端電壓與電解液在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓與電解液相對密度隨時間而變化的規(guī)律。相對密度隨時間而變化的規(guī)律。n充電電源必須采用直流電源，以一定的電流人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電的蓄電地進行充電。