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1、第一章 蓄电池（Battery）,学习目标： 1、了解蓄电池的分类 2、掌握蓄电池的功用、结构组成及型号 3、了解新型蓄电池，并掌握蓄电池的选择 4、了解蓄电池的工作原理及其工作特性 5、掌握蓄电池的常见故障及排除方法 6、了解蓄电池的使用与维护,1.1 概述 1.1.1 蓄电池的功用,蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它能将化学能转变为电能，对用电器供电，也能将电能转变为化学能储存。 蓄电池是汽车的辅助电源 蓄电池与发电机组成了汽车电源系统，其电路如下图所示，蓄电池是该系统中的重要电器装置之一。,1.1.1 蓄电池的功用,图1-1 汽车并联电路图,汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电
2、源并联，全车的用电设备均为并联。,1.1.1 蓄电池的功用,1、给起动机供电； 2、在发动机没有发动之前或发动过程中给用电设备供电； 3、发电机正常工作过程中，发电机提供的电量不足时，蓄电池可以帮助发电机一起工作； 4、另外，发电机工作供电充足过程中，发电机给蓄电池充电； 5、在汽车上还相当于大电容，吸收瞬时高电压,1.1.2 蓄电池的分类,汽车用蓄电池分两大类：,内燃机汽车,电动汽车,铅酸蓄电池,锂离子蓄电池,燃料蓄电池,湿荷蓄电池,普通干风蓄电池,干荷蓄电池,免维护蓄电池,镍碱蓄电池,1.1.2 蓄电池的分类,1.1.2 蓄电池的分类,1.1.2 蓄电池的分类,铅酸蓄电池的优点： 内阻小，
3、电压高而且还复系数（即放出电量与冲入电量之比）高，成本低易 于满足汽车汽车的需要。 汽车对蓄电池的要求： 1、容量大； 2、内阻小（短时间内放出大的电量）；,1.2 铅蓄电池 1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2 铅蓄电池 1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,铅蓄电池的结构： 蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳、联条等构成。铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成。,图1-2 蓄电池的结构示意图,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1、极板组 极板组蓄电池的核心部分。蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。,1.2.1 铅
4、蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构右上图所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架，右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,正极板上的活性物质 是二氧化铅（PbO2），深 棕色； 负极板上的活性物质 是海绵状的纯铅（Pb）呈 青灰色。将活性物质调成糊 状填充在栅架的空隙里并进 行干燥即形成极板。如右上 图所示。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如右下图所
5、示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。,1极板组总成 2负极板 3隔板 4正极板 5极板联条,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.极板组 极板组蓄电池的核心部分，由正极板、负极板和隔板组成。 正极板：二氧化铅（Pbo2） 棕红色 负极板：海绵状纯铅（Pb） 深灰色 注意：A、数块正极板和负极板各自并联成组； B、负极板比正极板多一块。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,2.隔板：在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。 A、隔板许多微孔，让电解液畅通无阻； B、隔板一面平整，一面有沟
6、槽，沟槽面对着正极板，使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质Pbo2脱落时能够迅速通过沟槽沉入容器底部。 C、隔板材料：微孔橡胶、微孔塑料等。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,3、壳体: 壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,4、电解液（电瓶水）：它是用纯硫酸和蒸
7、馏水按一定的比例配置成的电解液，它的比重一般在1.241.30g/cm3之间。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,5、联条： 串联各单格电池，材料为铅。联条装在盖子上面，是一种传统的，但是这种连接方式不仅浪费材料，而且使电池的内阻增大，所以此种连接方式正在被尺寸更小的穿壁式连接所代替。,图13穿壁式联条,6、加液孔盖：（注意孔盖上小孔的作用）,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,新型蓄电池简介 一、免维护蓄电池 二、干荷蓄电池 三、胶体蓄电池,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,免维护蓄电池的构造特点 （MF蓄电池） A、极板栅架
8、不同，自放电少； B、采用密封式极桩不易被腐蚀； C、外壳材料薄，质量轻； D、隔板：采用袋式隔板，可保证极板上的活性物质不至脱落； E、通气孔采用新型装置，电解液消耗很少； F、带有液体密度计，自动显示蓄电池存电状态。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,液体密度计 绿色：存电充足 深绿或黑色: 存电不足 浅黄色：有故障,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,二、干荷蓄电池 1、定义：在极板完全干燥的情况下，能够长期保存电量的蓄电池称为干荷蓄电池。 2、优点：第一次使用前不用初充电（存放时间过长除外） 3、用过的干荷蓄电池和普通蓄电池相同,1.2.1 铅蓄电池的结
9、构与型号,三、胶体电解质蓄电池 1、定义：电解质用净化的硅酸钠溶液与硫酸水溶液配合后，凝结成稠状胶体物质的蓄电池称为胶体电解质蓄电池。 2、优缺点：电解液不会溅出，活性物质不脱落；内阻大，自放电严重。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,蓄电池的型号 按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分，见教材表11所示。,串联单格电池数,蓄电池的类型,蓄电池的额定容量,6,Q,_,105,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,表1-1,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,6 Q105 6QA105 6QB105 6 QW105G 6QJ105S 6QH105H,1.
10、2.2 铅蓄电池的选择,蓄电池的选择必须符合如下两点要求： 1、电压等级必须一致； 2、蓄电池的容量必须足够。,1.2.1 铅蓄电池的结构与型号,1、小结： 2、作业： 1.蓄电池是一种可逆的直流电源，它能将转换为电能，也能将电能转换为储存起来。 2.我国汽车用蓄电池是蓄电池，汽车常用蓄电池分为蓄电池、蓄电池、蓄电池和免维护蓄电池等四种类型。 3.起动型铅蓄电池的结构是由、联条和极桩等主要部件构成。 4.极板由和构成。 5.正极板的活性物质为，呈色。 6.负极板的活性物质为，呈色。,1.2.3 蓄电池的工作原理,1电动势的建立 正极板： PbO2,Pb4+ +2.0V,负极板：,Pb-2e,P
11、b2+,-0.1V,1.2.3 蓄电池的工作原理,2、铅蓄电池的放电过程： 当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。 放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。,1.2.3 蓄电池的工作原理,1.2.3 蓄电池的工作原理,放电时化学反应总方程式为： PbO2+Pb+ 2H2SO4,2 PbSO4+2
12、H2O,正极板：,Pb4+2e,Pb2+,Pb2+SO42-,PbSO4,附着在正极板上,1.2.3 蓄电池的工作原理,放电时化学反应总方程式为： PbO2+Pb+ 2H2SO4,2 PbSO4+2H2O,负极板：,Pb-2e,Pb2+,Pb2+SO42-,PbSO4,附着在负极板上,1.2.3 蓄电池的工作原理,理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有2030。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利
13、用率，增大蓄电池的容量。,1.2.3 蓄电池的工作原理,3、铅蓄电池的充电过程： 蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。 充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。 当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。,1.2.3 蓄电池的工作原理,3、铅蓄电池的充电过程,1.2.3 蓄电池的工作原理,充电时化学反应总方程式为：,2 PbSO4+2H2O,PbO2+Pb+ 2H2SO4,1
14、.2.3 蓄电池的工作原理,充放电化学反应总方程式为：,1.2.3 蓄电池的工作原理,蓄电池充放电过程结论： 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。 蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。 在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极极处的电解液流动性要好。 在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。,1.2.4 蓄电池的工作特性,蓄电池的静止电动势 蓄电池的内阻 蓄电池的放电特性 蓄电池的充电特性,1.2.4 蓄电池的工作特性,1、蓄电池的静止电动势
15、ES 电动势推动电荷移动的能力 蓄电池的静止电动势是指蓄电池静止状态时正负极板之间的电位差（即开路电压）,1.2.4 蓄电池的工作特性,静止电动势的大小： 和电解液的相对密度和温度有关。 关系式： ES=0.84+25C（V） 25C= t+,(t-25),1.2.4 蓄电池的工作特性,2V蓄电池的静止端电压： 一般电解液密度为1.12-1.30g/cm3之间，Es=1.97-2.15V。 额定电压为12v的蓄电池在充满电时的静止电动势（端电压）为12.9V； 放完电时的静止电动势（端电压）为11.82V。,1.2.4 蓄电池的工作特性,2.内阻：电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。
16、 蓄电池的内阻包括： 1）极板电阻 极板电阻很小，且充满电时的电阻变小；放电时电阻变大，放电终了时，电阻大大增加； 2）隔板电阻 电阻的大小和材料有关；,1.2.4 蓄电池的工作特性,3）电解液电阻 电解液的电阻和电解液温度、密度有关，随温度的增加而降低，和密度的关系如图所示； 4）联条的电阻 内阻很小，为定值 图,1.2.4 蓄电池的工作特性,3、蓄电池的放电特性,蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液相对密度25C随时间tf而变化的规律。,1.2.4 蓄电池的工作特性,放电特性曲线,1.2.4 蓄电池的工作特性,蓄电池放电终了的特征 1)单格电压降到放电终止电压（1.75V） 2)电解液密度降到最小许可值（1.13g/cm3）,1.2.4 蓄电池的工作特性,4、蓄电池的充电特性,在
