蓄電池的構(gòu)造和原理++.

1、蓄電池蓄電池 主講人：程晉娟 劉海杰 蓄電池o 電池基本知識o 蓄電池的構(gòu)造及型號o 蓄電池的工作原理 第一章第一章 蓄蓄 電電 池池電池原電池蓄電池儲備電池普通、干荷電、濕荷電、免維護、智慧型蓄電池燃料電池酸性、堿性蓄電池 ？將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的一種低壓、直流電源蓄電池的分類普通鉛蓄普通鉛蓄電池電池干荷電鉛干荷電鉛蓄電池蓄電池A濕荷電鉛蓄濕荷電鉛蓄電池電池H免維護蓄免維護蓄電池電池MF智慧型蓄智慧型蓄電池電池極板不帶電、內(nèi)部無電解液極板燥、已充電、內(nèi)部無電解液極板已充電、內(nèi)部有少量電解液第二代鉛酸蓄電池第三代鉛酸蓄電池使用前需按規(guī)定加注電解液并進行初充電使用時，按規(guī)定加入電解液，靜置后即可使用

2、使用時需按規(guī)定加入電解液，靜置后即可使用可用34年不需補加蒸餾水兩組電池（起動、輔助）、電子能量管理器使用中需定期維護需要定期維護 需要定期維護使用中不需維護蓄電池并聯(lián)電路蓄電池并聯(lián)電路蓄電池的功用蓄電池的功用1.1.發(fā)動機發(fā)動機起動起動時，向起動機和點火系統(tǒng)供電時，向起動機和點火系統(tǒng)供電2.2.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）供電。（應(yīng)用中應(yīng)避免）3.3.發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將發(fā)電機剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將發(fā)電機剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來；存起來；4.4.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

3、，協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電5.5.蓄電池相當(dāng)于一個大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的蓄電池相當(dāng)于一個大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定壓穩(wěn)定 蓄電池的構(gòu)造 蓄電池的型號 蓄電池的構(gòu)造與型號蓄電池的構(gòu)造與型號 蓄電池的構(gòu)造與型號蓄電池的構(gòu)造與型號 蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造與型號蓄電池的構(gòu)造與型號 蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造極板極板隔板隔板 電解液電解液外殼外殼 1.1.極板：極板：接收充入的電接收充入的電能并向外釋放電能能并向外釋放電能正極板正極板上的活性物質(zhì)是上的活性物質(zhì)是PbOPbO2 2，呈棕紅色，

4、呈棕紅色負極板負極板上的活性物質(zhì)是上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛，呈青灰海綿狀純鉛，呈青灰色。色。 一、蓄電池的基本構(gòu)造一、蓄電池的基本構(gòu)造極板柵架2.2.隔板：隔板：避免正負極板相互避免正負極板相互接觸而短路，之間用隔板絕接觸而短路，之間用隔板絕緣緣 隔板材料要求隔板材料要求: : 多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)-使電解液自由滲使電解液自由滲透透 化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。耐酸性和抗氧化性。一、蓄電池的基本構(gòu)造一、蓄電池的基本構(gòu)造1-極板 2-隔板 3、4-橫板 5-極柱極板組總成極板組總成3.3.電解液（電水）電解液（電水）o 鉛酸蓄電池的電解液，是由相對密度鉛酸蓄電池

5、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。密度一般在的純硫酸和蒸餾水配制而成。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)。o 電解液的純度是影響蓄電池的電氣性能和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(zhì)，絕普通水中，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。放電，并且容易損壞極板。一、蓄電池的基本構(gòu)造一、蓄電池的基本構(gòu)造4.蓄電池外殼：蓄電池外殼：整

6、體式整體式容器，極板、隔板和電解容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)。液均裝入外殼內(nèi)。o 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，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個個互不相通的單格?；ゲ幌嗤ǖ膯胃?。o 外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并具有足夠的機抗震動，并具有足夠的機械強度。械強度。一、蓄電池的基本構(gòu)造一、蓄電池的基本構(gòu)造 蓄電池的構(gòu)造 蓄電池的型號蓄電池的構(gòu)造與型號蓄電池的構(gòu)造與型號 二、蓄電池的型號二、蓄電池的型號o 蓄電池的產(chǎn)品型號蓄電池的產(chǎn)品型號o 按照原機械工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)按照原機械工業(yè)

7、部部頒標(biāo)準(zhǔn)JB2599JB25998585的規(guī)定，的規(guī)定，鉛蓄電地產(chǎn)品型號分為三段鉛蓄電地產(chǎn)品型號分為三段蓄電池類型，如Q串聯(lián)單格電池數(shù)蓄電池特征 如A、H、W額定 容量，單位A.h特殊性能解放解放CA141CA141汽車用蓄電池汽車用蓄電池 6-QA-100o 即是即是6個單格電池個單格電池o 額定電壓額定電壓12伏伏o 額定容量額定容量100Aho 起動型干荷蓄電池起動型干荷蓄電池 蓄電池分類o 鉛酸蓄電池o 鎳氫蓄電池o 鋰離子電池 o 鎳鎘電池 o 鈉硫蓄電池 o 鎳鋅蓄電池 o 鋅空氣蓄電池 o 飛輪電池 o 鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池已有多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機汽車的起動動力源。它也

8、是成熟的電動汽車蓄電池，它可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。 o鎳氫蓄電池 鎳氫蓄電池屬于堿性電池，鎳氫蓄電池循環(huán)使用壽命較長，無記憶效應(yīng)，但價格較高。它的初期購置成本雖高，但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢，因此其長期的實際使用成本并不高。目前國外生產(chǎn)電動汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie、豐田和松下的一個合資公司。Ovonie現(xiàn)有80Ah和130Ah兩種單元電池，其比能量達7580Wh/kg，循環(huán)使用壽命超過600次。這種蓄電池裝在幾種電

9、動汽車上試用，其中一類車一次充電可行駛345km，有一輛車一年中行駛了8萬多公里。由于價格較高，目前尚未大批量生產(chǎn)。國內(nèi)已開發(fā)出55Ah和100Ah 單元電池，比能量達65 Wh/kg，功率密度大于800W/kg的鎳氫蓄電池。o鋰離子電池o 鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池，其獨特的物理和電化學(xué)性能，具有廣泛的民用和國防應(yīng)用的前景。其突出的特點是：重量輕、儲能大、無污染、無記憶效應(yīng)、使用壽命長。在同體積重量情況下，鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍，是鎳鎘電池的4倍，并且目前人類只開發(fā)利用了其理論電量的20%30%，開發(fā)前景非常光明。同時它是一種真正的綠色環(huán)保電池，不會對

10、環(huán)境造成污染，是目前最佳的能應(yīng)用到電動車上的電池。我國從二十世紀(jì)九十年代開始開發(fā)和利用鋰離子電池，至今已取得突破性進展，研制出了完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋰離子電池。 o 鎳鎘電池 鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達55Wh/kg，比功率超過190W/kg?？煽焖俪潆?，循環(huán)使用壽命較長，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達到2000多次，但價格為鉛酸蓄電池的45倍。它的初期購置成本雖高，但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢，因此其長期的實際使用成本并不高。缺點是有“記憶效應(yīng)”，容易因為充放電不良而導(dǎo)致電池可用容量減小。須在使用十次左右后，作一次完全充放電，如果已經(jīng)有了“記憶效應(yīng)”，應(yīng)連續(xù)作3

11、5次完全充放電，以釋放記憶。另外鎘有毒，使用中要注意做好回收工作，以免鎘造成環(huán)境污染。 鈉硫蓄電池鈉硫電池的優(yōu)點：一個是比能量高。其理論比能量為760Wh/kg，實際已大于100Wh/kg，是鉛酸電池的34倍；另一個是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達200300mA/mm2,并瞬時間可放出其3倍的固有能量；再一個是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì)，所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾乎100。鈉硫電池缺點，主要其工作溫度在300350，所以，電池工作時需要一定的加熱保溫。而高溫腐蝕嚴重，電池壽命較短?，F(xiàn)在已有采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù)，可有效地

12、解決這一問題。也有性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問題。在8090年代，國外重點發(fā)展鈉硫電池作為固定場合下（如電站儲能）應(yīng)用，并越來越顯示其優(yōu)越性。這方面日本企業(yè)進展最為顯著。作為近期普遍看好的電動汽車蓄電池，已被美國先進電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動汽車蓄電池，德國ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池，其質(zhì)量為17.5kg，蓄電量19.2Kwh；比能量達109Wh/kg，循環(huán)使用壽命1200次，裝車試驗時最好的一輛無故障地行駛了2300km。o 鎳鋅蓄電池 新型密封鎳鋅電池具有高質(zhì)量能、高質(zhì)量功率和大電流放電的優(yōu)勢。這種優(yōu)勢使得鎳鋅電池能夠滿足電動車輛在一次充電行程、爬坡和加

13、速等方面對能量的需求。鎳鋅電池是美國國家能源研究公司(ERC)開發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品，廈門電池總廠已與其合作引進了此產(chǎn)品。鎳鋅電池是極具競爭力的電池。其優(yōu)點：是其比能量達到50Wh/k以上，體積能量已超過鎳鎘電池，小于鎳氫電池。大電流放電，電池的電壓將在寬廣的范圍是平衡的，且具很長的使用壽命，循環(huán)壽命500次。充電時間3.5h，快速充電1h。特別值得一提的是自放電抗電荷量衰減性十分好，在室溫下一個月，自放電量不到30%額定電荷量。在50高溫，以C/3放電，電池電荷量衰減10%額定電荷量，而在15，C/3放電30%。鎳鋅電池與鉛酸電池外廓上具有很好的兼容性，凡現(xiàn)在應(yīng)用鉛酸電池的車輛，均可換用鎳鋅電池。

14、從現(xiàn)在的價格看，鎳鋅還顯稍貴些，但相信待其應(yīng)用量上去后，價格自然會降下來。與鉛酸電池外形輪廓的兼容性，使鎳鋅電池更方便替代鉛酸電池而成為電動車的理想動力電源。 o 飛輪電池 飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(

15、動能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池出電的時，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電池的飛輪是在真空環(huán)境下運轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高(200000r/min)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能可達150Wh/kg，比功率達500010000W/kg，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。 o 鋅空氣蓄電池 鋅空氣電池又稱鋅氧電池，是金屬空氣電池的一種。鋅空氣電池比能理論值是1350Wh/kg，現(xiàn)在的比能量已達到了230Wh/kg，幾乎是鉛酸電池的8倍?？梢婁\空氣電池的發(fā)展空間非常大。鋅空氣電池只能采取抽換鋅電極的辦法進行“機械式充電”。更換電極的時間在3min即可完成。換上新的鋅電極，“充電”時間極短，非常方便。如此種電池得到