§2-1 蓄電池的功用、結(jié)構(gòu)及工作原理、工作特性

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控（五）- - -浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院日期：年月日No課題：21蓄電池的功用、結(jié)構(gòu)及工作原理、工作特性目的要求：1、2、3、7777jJW=-JUJWWWMWU_iWWWWWUMWWWWWWWWU_WUW-WWV_VWV_WW-WWV_VWUV_T-WVW4、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：難占：.-.-._.-._.厶.丄12厶、4An：.rAAWJAAWrV!WW!WW!WrAAW復(fù)習(xí)提問(wèn)要點(diǎn)：1、教具、實(shí)驗(yàn)及教學(xué)手段：講授法、演示法。工具：圓規(guī)、三解板、演示部分圖例作業(yè)布置：教學(xué)反映：在講授該課程的學(xué)習(xí)方法時(shí)，由于比較抽象，學(xué)生在短時(shí)間之內(nèi)可能難以立刻

2、理解和消化，抓不住本門(mén)課程學(xué)習(xí)方法的實(shí)質(zhì)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)了本門(mén)課程的學(xué)習(xí)難度。課后分析：在講授學(xué)習(xí)方法時(shí)，最好不要泛泛而談，而要與具體的實(shí)例相結(jié)合，這樣理論聯(lián)系的講授方法效果可能會(huì)更好。同時(shí)要求一定要培養(yǎng)仔細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)和工作態(tài)度。教學(xué)過(guò)程：復(fù)習(xí)新課程的第一次課，無(wú)“復(fù)習(xí)”環(huán)節(jié)作業(yè)講評(píng)新課程的第一次課，無(wú)“作業(yè)講評(píng)”環(huán)節(jié)新課導(dǎo)入由簡(jiǎn)單的使用說(shuō)明書(shū)、相應(yīng)的工程圖紙引入講授新課2-1蓄電池的功用、結(jié)構(gòu)及工作原理、工作特性第2章蓄電池2.1蓄電池的分類及功用2.1.1蓄電池的分類蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，它既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，也能將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。蓄電池可分為堿性蓄電池和酸性蓄電池兩大類。汽

3、車(chē)上一般采用鉛酸蓄電池，其主要目的是起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。車(chē)用蓄電池可分為以下4種：濕荷電蓄電池、干荷電蓄電池、少維護(hù)蓄電池和免維護(hù)蓄電池。2.1.2蓄電池的功用汽車(chē)上裝有蓄電池與發(fā)電機(jī)兩個(gè)直流電源，全車(chē)用電設(shè)備均與直流電源并聯(lián)連接，電路如圖。電流表電流表T起動(dòng)按鈕A起動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)a）內(nèi)搭鐵式b）外搭鐵式蓄電池功用有：1、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電；2、發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，向用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電；3、發(fā)動(dòng)機(jī)中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；4、發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電；5、蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓，保護(hù)電子元件，保持汽車(chē)電氣系

4、統(tǒng)電壓穩(wěn)定。2.2鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)與型號(hào)2.2.1普通鉛蓄電池的構(gòu)造汽車(chē)上廣泛采用的蓄電池由于其極板的主要成分是鉛、電解液是稀硫酸，所以又稱鉛酸蓄電池。汽車(chē)上的蓄電池主要用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，又稱起動(dòng)型鉛酸蓄電池，簡(jiǎn)稱蓄電池，俗稱“電瓶”目前汽車(chē)上采用的蓄電池可以分為普通鉛蓄電池、干荷電蓄電池和免維護(hù)蓄電池等。普通鉛蓄電池由正極板、負(fù)極板、隔板、電解液、外殼、蓄電池蓋、極樁等組成，如圖2-2所示。1、極板極板是蓄電池的核心，在蓄電池充、放電過(guò)程中，電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換就是通過(guò)正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)與電解液中的硫酸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。蓄電池極板分正、負(fù)極板，由柵架和活性物質(zhì)組成?；钚晕镔|(zhì)填充在鉛銻合金

5、鑄成的柵架上，正極板上的活性物質(zhì)是褐色的二氧化鉛（Pb02）,負(fù)極板上的活性物質(zhì)是青灰色海棉狀鉛（Pb）。目前，國(guó)產(chǎn)蓄電池極板厚度在1.62.4mm之間。由于單片極板上的活性物質(zhì)數(shù)量少，所存儲(chǔ)的電量少，為了增大蓄電池的容量，通常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)，用橫板焊接。安裝時(shí)，正負(fù)極板相互嵌合，中間插入隔板，組成正、負(fù)極板組。同時(shí)，橫板上濤有極樁，以便連接各個(gè)單格電池。在每個(gè)單格電池中，負(fù)極板的數(shù)量總比正極板多一片。這是因?yàn)檎龢O板在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)比負(fù)極板強(qiáng)烈，且正極板上的活性物質(zhì)比較疏松，為防止正極板放電不均勻造成極板拱曲而使活性物質(zhì)脫落，因此在制造時(shí)使正極板處于負(fù)極板之間。2、隔板為避免正、負(fù)

6、兩極板彼此接觸而導(dǎo)致短路，正負(fù)極板間用絕緣的隔板隔開(kāi)。隔板具有多孔性，以利電解液滲透，減小蓄電池內(nèi)阻。常用隔板的材料有木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料（聚氯乙烯、酚醛樹(shù)脂）、玻璃纖維等，隔板厚度為1mm左右。隔板安裝時(shí)，帶槽的一面應(yīng)面向正極板，且溝槽必須與外殼底部垂直。因?yàn)檎龢O板在充、放電過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)劇烈，溝槽既能使電解液上下流通，也能使氣泡沿槽上升，還能使脫落的活性物質(zhì)沿槽下沉。近年來(lái)，出現(xiàn)了袋式的微孔塑料隔板，它將正極板緊緊套在里面，起到了良好的分隔作用，既減小了蓄電池尺寸，又增大了極板面積，使蓄電池容量增大。3、電解液電解液的作用是與極板上的活性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換。

7、由密度為1.84g/cm3的化學(xué)純硫酸和密度為lg/cm3的蒸餾水按一定比例配制而成。電解液的密度一般為1.231.30g/cm3,使用時(shí)密度應(yīng)根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠的要求而定，見(jiàn)表2-1。使用中應(yīng)注意，電解液的腐蝕性極強(qiáng)，濺到皮膚上或眼睛里會(huì)受傷。如果接觸了蓄電池電解液要立即用蘇打水沖洗，酸液濺到眼睛里應(yīng)立即用涼水或醫(yī)用眼睛沖洗器沖洗，然后進(jìn)行處置。適應(yīng)不同氣溫的電解液密度表2-1地區(qū)氣候條件完全充足電的蓄電池在25C時(shí)的密度地區(qū)氣候條件完全充足電的蓄電池在25C時(shí)的密度冬季夏季冬季夏季冬季溫度低于-40C1.301.26冬季溫度高于-20C1.261.23冬季溫度高于-40C1.281

8、.24冬季溫度高于0C1.231.23冬季溫度高于-30C1.271.244、外殼蓄電池外殼用于盛放電解液和極板組，早期生產(chǎn)的蓄電池大都采用耐酸、耐熱、耐震、絕緣性能好的硬橡膠制成，但由于近年來(lái)發(fā)展的聚丙烯塑料其韌性、強(qiáng)度、耐酸、耐熱等方面的性能優(yōu)于硬橡膠，且制作工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，外形美觀、透明、成本低，又便于觀察液面高度，因此，現(xiàn)已逐步取代硬橡膠。一組蓄電池正負(fù)極板產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2V,為獲得6V或12V電動(dòng)勢(shì)，蓄電池需要將三組或六組極板串聯(lián)起來(lái)，因此在制造蓄電池外殼時(shí)，將整個(gè)殼體制成三個(gè)或六個(gè)互不相通的單格，安裝三組或六組極板，形成6V或12V的蓄電池。為防止極板上的活性物質(zhì)脫落后造成短

9、路，在每個(gè)單格的底部有突起的肋條以擱置極板組。肋條間的空隙用來(lái)積存脫落下來(lái)的活性物質(zhì)。5、蓄電池蓋蓄電池蓋用來(lái)封閉蓄電池。蓄電池蓋有硬質(zhì)橡膠的或聚丙烯塑料壓制而成的。硬質(zhì)橡膠蓋用于每個(gè)單格一個(gè)電池蓋的蓄電池，聚丙烯塑料蓋用于整體式蓄電池。整體式蓄電池蓋的結(jié)構(gòu)形式雖多，但一般都只留一對(duì)極樁孔和與單格數(shù)相等的注液口。蓄電池蓋與外殼配合嚴(yán)密，使各單格完全隔開(kāi)。整體式電池蓋的可拆修性較差。6、聯(lián)條聯(lián)條用于連接蓄電池各單格。傳統(tǒng)的聯(lián)條安裝在蓄電池外殼之外，不僅浪費(fèi)材料、容易損壞，還導(dǎo)致蓄電池自放電，所以這種連接方式正被穿壁式聯(lián)條所取代。采用穿壁式聯(lián)條連接單格電池時(shí)，所用聯(lián)條尺寸很小，并設(shè)在蓄電池內(nèi)部。7

10、、極樁蓄電池各單格電池串聯(lián)后，兩端的正負(fù)極樁穿出電池蓋，用于連接外電路。正極樁標(biāo)“+”號(hào)或涂紅色，負(fù)極樁標(biāo)“一”號(hào)或涂藍(lán)色、綠色等。蓄電池極樁用鉛銻合金澆鑄8、防護(hù)板通常由一片布滿小孔的lmm厚橡膠板或塑料板制成，蓋在極板組的上面，保護(hù)極板不被碰傷，還能防止落入異物使極板短路。9、加液孔蓋加液孔蓋可以防止電解液濺出和方便加注電解液。加液孔蓋上有通氣孔，便于排出蓄電池內(nèi)因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的H2和02,以免發(fā)生事故，如果在孔蓋上安裝氧過(guò)濾器，還可避免水蒸氣的溢出，減少水的消耗。10、封口料填充在蓄電池蓋與外殼之間縫隙里的易熔材料就是封口料。其作用是密封間隙，防止電解液溢出。封口料必須耐酸、耐溫、耐寒、

11、具有粘性，軟化點(diǎn)應(yīng)高于iooc,在零下60r時(shí)也不開(kāi)裂。聚丙烯塑料外殼與整體式蓋之間，可以直接加熱熔合，不必使用封口料。2.2.2蓄電池的型號(hào)1、國(guó)產(chǎn)蓄電池型號(hào)和規(guī)格按JB2599-85起動(dòng)型鉛蓄電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國(guó)產(chǎn)蓄電池的型號(hào)共分為3段5部分，其排列及含義如下：第1部分表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。3表示3個(gè)單格，額定電壓為6V；6表示6個(gè)單格，額定電壓為12V。第2部分表示蓄電池的類型，用漢語(yǔ)拼音字母表示。Q表示起動(dòng)用蓄電池；M表示摩托車(chē)用鉛蓄電池；JC表示艦船用鉛蓄電池；HK表示航空用鉛蓄電池。第3部分表示蓄電池特征，用漢語(yǔ)拼音字母表示（無(wú)字為干封普通極板鉛蓄電池）。有兩種特征時(shí)

12、順序?qū)蓚€(gè)代號(hào)并列標(biāo)示，各代號(hào)含義見(jiàn)表2-2。鉛蓄電池特征代號(hào)表2-2特征代號(hào)蓄電池特征特征代號(hào)蓄電池特征特征代號(hào)蓄電池特征A干荷電J膠體電解液D帶液式H濕荷電M密圭寸式Y(jié)液密式W免維護(hù)B半密封式Q氣密式S少維護(hù)F防酸式I激活式第4部分表示蓄電池的額定容量，我國(guó)目前規(guī)定采用20h放電率的額定容量，不帶容量單位。第5部分表示蓄電池的特殊性能，用漢語(yǔ)拼音字母表示。G表示高起動(dòng)率；S表示塑料槽；D表示低溫起動(dòng)性好。2、進(jìn)口蓄電池型號(hào)和規(guī)格進(jìn)口蓄電池的型號(hào)和規(guī)格是蓄電池協(xié)會(huì)（BIC）和汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（SAE）聯(lián)合制定的。進(jìn)口蓄電池型號(hào)和規(guī)格見(jiàn)表2-4。2.2.3蓄電池的選用蓄電池在先用時(shí)必須注意：1、

13、電壓必須和汽車(chē)電氣系統(tǒng)的額定電壓一致。2、容量必須滿足汽車(chē)起動(dòng)的要求?？筛鶕?jù)表2-3和表2-4上所列技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇。2.3鉛蓄電池的工作原理及特性2.3.1鉛蓄電池的工作原理鉛蓄電池的工作原理就是化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程。鉛蓄電池由浸漬在電解液中的正極板（二氧化鉛PbO2）和負(fù)極板（海綿狀純鉛Pb）組成，電解液是硫酸（H2SO4）的水溶液。一般認(rèn)為1882年格拉斯頓和特拉普提出的雙極（或雙重）硫酸鹽化理論（簡(jiǎn)稱雙硫化理論）能較確切地說(shuō)明蓄電池中的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。該理論認(rèn)為：蓄電池和負(fù)載接通放電時(shí)，正極板上的PbO2和負(fù)極板上的Pb都變成PbSO4，電解液中的H2SO4減少，相對(duì)密度下降。充

14、電時(shí)按相反的方向變化，正負(fù)極板上的PbSO4分別恢復(fù)成原來(lái)的PbO2和Pb,電解液中的硫酸增加，相對(duì)密度變大。1、電動(dòng)勢(shì)的建立浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控（五）浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控（五）浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控(五)- - - -當(dāng)極板浸入電解液后，由于少量的活性物質(zhì)溶解于電解液，產(chǎn)生了電極電位，并且由于正負(fù)極板的電極電位不同形成了蓄電池的電動(dòng)勢(shì)。正極板處，少量Pb02溶入電解液，與水生成Pb(0H)4，再分離成四價(jià)鉛離子和氫氧根離子。即Pb02+2H20Pb(0H)4Pb(0H)4Pb4+40H-其中，溶液中

15、的Pb4+有沉附于正極板的傾向，使正極板呈正電位，同時(shí)由于正、負(fù)電荷的吸引，極板上Pb4+有與溶液中0H-結(jié)合，生成Pb(0H)4的傾向，當(dāng)兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，正極板的電極電位約為+2.0V。在負(fù)極板處，金屬鉛受到兩方面的作用，一方面它有溶解于電解液的傾向，因而有少量鉛進(jìn)入溶液，生成Pb2+，在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子2e,使負(fù)極板帶負(fù)電；另一方面，由于正、負(fù)電荷的相互吸引，Pb2+有沉附于極板表面的傾向。當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí)，溶解便停止，此時(shí)極板具有負(fù)電位，約為-0.1V。因此，當(dāng)外電路未接通，一個(gè)充足電的蓄電池，反應(yīng)達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)，在靜止?fàn)顟B(tài)下的電動(dòng)勢(shì)Ej:Ej=2.0-(-0.1)=2.1(

16、V)實(shí)際測(cè)定的結(jié)果是Ej=2.044V。2、鉛蓄電池的放電將蓄電池與電路上的負(fù)載接通時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下，電流If從正極經(jīng)過(guò)負(fù)載流往負(fù)極(電子從蓄電池負(fù)極經(jīng)外電路流向正極)，使正極電位降低，負(fù)極電位升高，破壞了原有的平衡。放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，如圖2-4所示。圖2-4蓄電池的放電過(guò)程如果電路不中斷，放電化學(xué)反應(yīng)將不斷進(jìn)行，使正極板上的Pb02和負(fù)極板上的Pb都逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻bS04，電解液中H2S04逐漸減少而水增多，電解液相對(duì)密度下降。總的化學(xué)反應(yīng)式如下：Pb02+2H2S04+PbPbS04+2H20+PbS04理論上，放電過(guò)程應(yīng)進(jìn)行到極板上的活性物質(zhì)全部變?yōu)榱蛩徙U為止。而實(shí)際上是不可能的，

17、因?yàn)殡娊庖翰荒軡B透到活性物質(zhì)的最內(nèi)層。使用中，所謂放完電的蓄電池，實(shí)際上只有20%30%的活性物質(zhì)變成了硫酸鉛，因此采用薄型極板，增加多孔率，提高極板活性物質(zhì)的利用率是蓄電池工業(yè)的發(fā)展方向。3、鉛蓄電池的充電充電時(shí)將蓄電池的正負(fù)極與直流電源的正負(fù)極對(duì)應(yīng)相接，當(dāng)電源電壓高于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，在電源力的作用下，電流從蓄電池正極流入，負(fù)極流出（電源驅(qū)使電子從蓄電池正極經(jīng)外電路流向負(fù)極）。這時(shí)，正負(fù)極板上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與放電過(guò)程正好相反，充電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,如圖2-5所示。圖2-5蓄電池的充電過(guò)程由此可見(jiàn)，在充電過(guò)程中，正負(fù)極板上的PbS04將逐漸恢復(fù)為PbO2和Pb,電解液中H2S04逐漸增多而水

18、減少，電解液相對(duì)密度上升。總的化學(xué)反應(yīng)式如下：PbS04+2H20+PbS04Pb02+2H2S04+Pb由蓄電池充放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論。1）蓄電池在放電時(shí)，電解液中的硫酸逐漸減少，水逐漸增多，電解液密度下降；蓄電池在充電時(shí)，電解液中的硫酸將逐漸增多，而水將逐漸減少，電解液密度增加。因此，可以通過(guò)測(cè)量電解液密度的方法定性地判斷蓄電池充放電程度。2）在充放電時(shí)，電解液密度發(fā)生變化，主要是由于正極板的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,因此要求正極板處的電解液流動(dòng)性要好。所以在裝配蓄電池時(shí)，應(yīng)將隔板有溝槽的一面對(duì)著正極板，以便電解液流通。3）蓄電池放電終了時(shí)，極板上尚余有70%80%

19、的活性物質(zhì)沒(méi)有起作用。因此，要減輕鉛蓄電池的質(zhì)量，提高供電能力，應(yīng)該充分提高極板活性物質(zhì)的利用率，在結(jié)構(gòu)上提高極板的多孔性，減少極板的厚度。2.3.2蓄電池的工作特性要正確使用蓄電池，必須掌握它的工作特性，即蓄電池的靜止電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻和充放電特性的變化規(guī)律。1、靜止電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1）靜止電動(dòng)勢(shì)在蓄電池內(nèi)部工作物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)（不充電也不放電）時(shí)，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)稱為靜止電動(dòng)勢(shì)。靜止電動(dòng)勢(shì)可用直流電壓表或萬(wàn)用表直接測(cè)量，靜止電動(dòng)勢(shì)的大小取決于電解液的密度和溫度，在電解液密度為1.0501.300g/cm3的范圍內(nèi)，蓄電池的靜止電動(dòng)勢(shì)可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：Ej=0.84+p25C式中，Ej蓄電池

20、的靜止電動(dòng)勢(shì)，單位為V；p25C25C時(shí)電解液的密度。如果測(cè)量電解液密度時(shí)的電解液溫度不是標(biāo)準(zhǔn)溫度25C，則需要進(jìn)行換算，公式為：p25C=pt+B（t25）式中，pt實(shí)測(cè)的電解液密度；t測(cè)量時(shí)電解液溫度，單位為C；B密度溫度系數(shù)，取B=0.000752）內(nèi)阻蓄電池的內(nèi)阻大小反映了蓄電池帶負(fù)載的能力。在相同條件下，內(nèi)阻越小，輸出電流越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。蓄電池內(nèi)阻包括極板電阻、隔板電阻、電解液電阻、鉛連接條和極樁的電阻等。在正常的使用中，蓄電池的內(nèi)阻很小，約為0.011Q。極板電阻一般很小，并隨著極板上活性物質(zhì)的變化而變化。隔板電阻主要取決于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔

21、板的電阻較小。電解液的電阻與電解液的溫度和密度有關(guān)?？傊?，鉛蓄電池的內(nèi)阻是很小的，如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)SAEJ546明確規(guī)定，12V蓄電池在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷時(shí)的內(nèi)阻為0.014Q。因此，鉛蓄電池可以獲得較大的輸出電流，以適應(yīng)起動(dòng)需要。完全充足電的蓄電池在溫度為20C時(shí)的內(nèi)阻R0可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：Ue蓄電池額定電壓，V；C20蓄電池額定容量，Ah。UeR0=171C202、蓄電池的放電特性浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控（五）浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系機(jī)械制圖教案一05數(shù)控（五） - -蓄電池的放電特性是指恒流放電時(shí)，蓄電池端電壓Uf、電動(dòng)勢(shì)E和電解液密度p25C、隨放電時(shí)間變化

22、的規(guī)律。完全充足電的蓄電池以20h放電率恒流放電的特性曲線如圖2-6所示。U,7VPirc/A圖2-6蓄電池的放電特性2iiEEj1.95-.2,0yUf允許放電范圍h丄過(guò)放電第一階段是開(kāi)始放電階段（2.112.0V）。這時(shí)，蓄電池端電壓Uf從2.11V迅速下降，這是由于放電之初極板孔隙內(nèi)的H2S04迅速消耗，密度迅速下降的緣故。第二階段是相對(duì)穩(wěn)定階段（2.01.85V）。這一階段，極板孔隙外的電解液向極板孔隙內(nèi)滲透速度加快，當(dāng)滲透速度與化學(xué)反應(yīng)速度達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)，極板孔隙內(nèi)的電解液密度的變化速率趨于一致，端電壓將隨整個(gè)容器內(nèi)的電解液密度降低而緩慢下降到1.85V。第三階段是迅速下降階段（1.

23、851.75V）。這時(shí)由于放電接近終了時(shí)，化學(xué)反應(yīng)滲入到極板內(nèi)層，而放電時(shí)生成的硫酸鉛較原來(lái)的活性物質(zhì)的體積大（是PbO2的1.86倍，Pb的2.68倍），硫酸鉛聚集在極板孔隙內(nèi)，縮小了孔隙的截面積，使電解液滲入困難，因而極板孔隙內(nèi)消耗的硫酸難以補(bǔ)充，孔隙內(nèi)的電解液密度便迅速下降，端電壓也隨之急劇下降。第四階段是過(guò)度放電階段（V1.75V）。蓄電池單格的端電壓下降至一定值時(shí)（20h放電率降至1.75V），再繼續(xù)放電即為過(guò)度放電。過(guò)度放電對(duì)蓄電池十分有害，易使極板損壞。此時(shí)如果切斷電源，讓蓄電池“休息”一下，由于極板孔隙中的電解液和容器中的電解液相互滲透，趨于平衡，蓄電池的端電壓將會(huì)有所回升。由

24、此可見(jiàn)，蓄電池放電終了的特征是：（1）單格電壓放電至終止電壓（以20h放電率放電，單格電壓降至1.75V）。（2）電解液密度降至最小許可值（約l.llg/cm3）。蓄電池允許的放電終止電壓與放電電流強(qiáng)度有關(guān)，放電電流越大，則放完電的時(shí)間越短，而允許的放電終止電壓越低。3、蓄電池的充電特性蓄電池的充電特性是指恒流充電時(shí)，蓄電池充電電壓UC、電動(dòng)勢(shì)E及電解液密度p25C等隨充電時(shí)間變化的規(guī)律。蓄電池以20h充電率恒電流充電時(shí)的特性曲線如圖2-7。由于采用恒（定電）流充電，單位時(shí)間內(nèi)生成的硫酸量相同。所以，電解液的密度p25C呈直線上升，靜止電動(dòng)勢(shì)也隨之上升。圖2-7蓄電池的充電特性2.7t/h從充

25、電特性曲線可看出，蓄電池單格端電壓的變化規(guī)律也可分為四個(gè)階段：一階段是開(kāi)始充電階段（2.02.11V）。開(kāi)始接通充電電源時(shí)，極板孔隙內(nèi)表層迅速生成硫酸，使孔隙中電解液的密度增大，因此，蓄電池單格端電壓迅速上升。第二階段是穩(wěn)定上升階段（2.112.3V）。蓄電池單格端電壓上升到2.1V以后，孔隙內(nèi)硫酸向外擴(kuò)散，繼續(xù)充電至孔隙內(nèi)產(chǎn)生硫酸的速度和滲透的速度達(dá)到平衡時(shí)，蓄電池的端電壓就不再上升，而是隨著整個(gè)容器內(nèi)電解液密度的上升而相應(yīng)提高。第三階段是迅速上升階段（2.32.7V）。蓄電池單格電壓達(dá)到2.32.4V時(shí)，極板外層的活性物質(zhì)基本都恢復(fù)為PbO2和Pb了，繼續(xù)通電，則使電解液中的水電解，產(chǎn)生H

26、2和02,以氣泡形式出現(xiàn)，形成“沸騰”現(xiàn)象。由于產(chǎn)生的12以離子狀態(tài)H+集結(jié)在溶液中負(fù)極板處，來(lái)不及立即全部變成氣泡放出，使得溶液與極板之間產(chǎn)生約0.33V的附加電壓，因而使得蓄電池單格端電壓U上升至2.7V左右。四階段是過(guò)充電階段（22.7V）。蓄電池單格端電壓U上升至2.7V時(shí)應(yīng)切斷電源，停止充電，否則將會(huì)造成“過(guò)充電”。長(zhǎng)時(shí)間過(guò)充電易加速極板活性物質(zhì)的脫落，使極板過(guò)早損壞，因此必須避免。在實(shí)際使用中，為保證將蓄電池充足電，往往在出現(xiàn)“沸騰”之后，再繼續(xù)充電23h,注意測(cè)量端電壓和電解液密度，如果不再增加，才停止充電。充電停止后由于充電電流為零，端電壓迅速回落，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中的電

27、解液密度趨于平衡，因而蓄電池端電壓又降至2.11V左右?？梢?jiàn)，蓄電池在充電終了時(shí)（充足電）有如下特征：（1）蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，即出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象。（2）端電壓上升至最大值，且2h內(nèi)不再增加。（3）電解液密度上升至最大值，且23h內(nèi)不再增加。2.3.3蓄電池容量及其影響因素1、蓄電池的容量蓄電池的容量是指在規(guī)定的放電條件下，完全充足電的蓄電池所能提供的電量，用C表示。蓄電池的容量是衡量蓄電池對(duì)外放電能力、質(zhì)量?jī)?yōu)劣、以及選用蓄電池的最重要指標(biāo)。蓄電池的容量等于放電電流與持續(xù)放電時(shí)間的乘積，用下式表示：C=Iftf式中：C蓄電池容量，Ah；If放電電流，A；tf放電持續(xù)時(shí)間，h。蓄電池的容量與放電電流、放電持續(xù)時(shí)間及電解液溫度有關(guān)。因此，蓄電池出廠時(shí)規(guī)定的額定容量是在一定的放電電流、一定的終止電壓和一定的電解液溫度下取得的。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5008.1-91起動(dòng)用鉛酸蓄電池技術(shù)要求和試驗(yàn)方法規(guī)定以20h放電率額定容量，作為起動(dòng)型蓄電池的額定容量。1）20h放電率額定容量20h放電率額定容量是指完全充電的蓄電池，在電解液溫度為25C時(shí)，以20h放電率的電流連續(xù)放電到6V蓄電池端電壓降到5.25V0.02V；12V蓄電池端電壓降到10.50V0.05V時(shí)所輸出的電量。用C20表示。例