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1、1,2 航空蓄电池,2.1 航空蓄电池的基本知识 2.2 酸性蓄电池 2.3 碱性蓄电池,2.1 航空蓄电池的基本知识,航空蓄电池的功用; 蓄电池的常用术语 蓄电池的充电方法 重点：基本概念和充电方法,航空蓄电池的功用,蓄电池的常用术语(1),1放电速率（Discharging rate） 有两种表示方法：时率：即放电时间，以某电流放电至规 定的终止电压所经历的时间。 “C”速率：单位为安培。充足电的电瓶用1小时放完称为1C，如容量为40Ah的电瓶，其“1C”速率为40A。,C = Q/t,蓄电池的常用术语(2),2额定电压 (The nominal voltage) BAT以2小时速率放出8
2、0%的电量时，电瓶所能维持的电压。 3放电终止电压 (The endpoint voltage) BAT在一定条件下放电至能反复充电使用的最低电压。 铅酸单体电池放电终止电压为1.8V（5小时放电率），则BAT放电终止电压为21.6V（12个）； 碱性单体电池的放电终止电压为1V，则BAT放电终止电压为19V或20V。,蓄电池的常用术语(3),4蓄电池的容量 (Capacity) BAT在一定放电条件下所能放出的电量称为容量(capacity)，容量的单位为安培小时（Ah）或毫安时（mAh）。 容量分类：,影响电瓶容量的主要因素,放电速率和放电方式。,放电时的温度；,电解液的密度；,极板活性物
3、质的多少；,极板面积的大小；,电瓶容量与温度之间的关系,铅酸电瓶：温度对容量影响很大 镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，但温度降低时，放电容量也会减小。,容量与充放电速率的关系,充电：电瓶用较小电流充电时，比用大电流充电放出的电量要多； 放电：放电速率越大，容量越小,蓄电池的常用术语(4),5蓄电池内阻（Internal resistance）电池内阻 = 欧姆电阻 + 极化电阻 酸性电瓶的内阻为 30毫欧 左右，碱性电瓶内阻只有 10毫欧 左右。 6电池的自放电（Self discharging）指电池在存贮期间容量降低的现象 原因：电极或电解液中存在杂质；储存温度高；潮湿；表面不干净
4、等.,蓄电池的常用术语(5),9电池的使用寿命（life） 使用周期：指蓄电池可供重复使用的次数。蓄电池每经历一次全充电和全放电称为一个周期或一个循环。,蓄电池的充电方法,蓄电池的充电方法,脉冲式充电法: 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。,蓄电池的充电方
5、法,2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。,恒压充电,优点： 充电速度快； 充电设备简单； 电解液水分损失小。 缺点： 冲击电流大； 单体电池充电不平衡； 易造成电瓶过充或充电不足。,恒流充电,优点： 没有过大的冲击电流； 各单体电池充电平衡； 容易测量和计算充入电瓶的能量（
6、Ah）。 缺点： 充电时间长； 过充时析气多，电解液水分损失多； 充电设备较复杂。 改进：二阶段恒流充电法,充电电流,充电电压,2.2 酸性蓄电池,铅酸蓄电池的结构 铅蓄电池的充放电特性 铅蓄电池故障及维护,铅酸蓄电池的结构,1）极板 2）隔板 3）电解液 4）外壳 5）铅连接条6）极柱,铅酸蓄电池的结构,极板：分正极板和负极板，由栅架和活性物质组成。,铅蓄电池的构造,栅架由铅锑合金铸成，具有良好导电性、耐蚀性和一定的机械强度。正极板上活性物质是二氧化铅（PbO2），呈棕红色；负极板上活性物质是海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。,隔板,1）隔板的作用： 把正、负极板隔开，防止极板短路。 2）隔板常
7、用材料： 塑料、硬橡胶等。隔板做成一面有沟槽、一面平滑。,返回,下页,铅蓄电池的构造,将一定数量的正负极板组装起来，中间插进隔板，就组成了单格电池组，这样负极板的数目就比正极板多一片。 目的：使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。,电解液电解液起离子间导电的作用，并参与化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.241.31g/cm3。,电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普通水配制，否则容易造成BAT自行放电，损坏极板。,铅蓄电池的构造,蓄电池的构造,正、负极板安装示意图：,单体电池极板组 1-组装完的极板组
8、， 2-负极板， 3-隔板， 4-正极板， 5-联条,铅蓄电池的放电,蓄电池和负载接通后，电池开始放电，电子从负极板流向正极板。,铅酸蓄电池,铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降低。在充电过程中，电解液的浓度升高。, 放电 PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能 正极 电解液 负极 充电 正极 电解液 负极,放电过程中：,正极: PbO2 + 4H+ SO42-,PbSO4 + 2H2O,负极:Pb + SO42-,PbSO4 + 2e-,总反应：PbO2+ Pb + 2H2SO4,2 PbSO4+2H2O,铅酸蓄电池的放电反应,放电特
9、点：1）消耗了硫酸，生成水，电解液密度下降；2）生成硫酸铅，内阻增大。,铅酸蓄电池的放电曲线,铅酸蓄电池5小时率放电曲线,充电过程：,正极：PbSO4 + 2H2O,PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-,负极：PbSO4 + 2H+ + 2e-,Pb + H2SO4,总反应：2 PbSO4+2H2O,PbO2+ Pb + 2H2SO4,铅酸蓄电池的充电特性,铅酸蓄电池正常充电曲线,铅酸蓄电池的充电特性,铅酸蓄电池的使用与维护,用苏打水溶液清洗极桩和电缆卡子，再用专用清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。,测量铅酸蓄电池电解液密度,用吸式密度计测量电解液密
10、度，其测量过程（见下图）。测得的密度值应用标准温度（+25）予以校正（同时测量电解液温度）。,铅蓄电池的故障及维护,（1）自放电现象 现象：蓄电池不工作时，容量自行下降，如一昼夜损失Q的12%。 原因：电池内部有杂质；存放温度高；表面不清洁； 措施：选择合格的硫酸和纯水；防止有害杂质落入电池；保持电池清洁；存放温度不要太高。,铅蓄电池的故障及维护,（2）极板的硫酸化 现象：极板上有大颗粒的硫酸铅 原因：过量放电或充电不足；蓄电池长期放置；电解液减少，使极板暴露在空气中；等等。 后果及措施：容量显著下降；充电时电压上升快，放电时电压下降也快；极板硫化严重时，可使极板失去可逆性而损坏。 （3）活性
11、物质脱落 原因：充电电流过大或过量放电，电池受到剧烈震动；,2.3 碱性蓄电池,概述 镍镉蓄电池的结构 镍镉蓄电池的基本工作原理 镍镉蓄电池的充电和电解液调整 镍镉蓄电池的容量测试和深度放电 飞机电瓶充电器,碱性蓄电池种类,碱性电池的优点：能量密度高，体积重量小；低温性能好；贮存性能较好；寿命长；易于实现小型化。,镍镉蓄电池的结构,结构,NiOOH,镍镉蓄电池的基本工作原理,镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍(NiOOH)，负极为海绵状金属镉(cd)，电解液为氢氧化钾溶液(KOH)或者氢氧化钠溶液(NaOH)。,NiOOH,KOH,Cd,+,-,放电时：Cd+NiOOH+H2ONi(OH)2+Cd
12、(OH)2 充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2Cd+NiOOH+H2O,放电曲线,放电特点：）初始阶段：下降 ）放电电压平稳，特别是大电流放电 。,放电终止电压与电流的关系,终止电压与放电电流有关： 小电流长时间可达1.1，大电流可达0.5,实线:镉镍BAT; 虚线: 铅酸BAT,电池容量与放电电流关系,镍镉蓄电池的故障及维护,（1）自放电现象 特点：轻微；温度越高，越严重；如+20，放置一个月，损失Q的10左右。但先快后慢而后自行停止；充足电后可长期存放。 （2）爬碱故障及内部短路 现象：电解液沿着负极柱向上爬行称之为“爬碱” 后果：外部短路；寿命后期有内部短路故障（镉枝穿透隔板） （3
13、）记忆效应 现象：镍镉蓄电池长时间进行浅放电循环后，电池有自动保持这一特定性能的倾向，称为“记忆”效应，使电池容量下降。,镍镉蓄电池的充电,充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、恒流+恒压充电法,镍镉BAT电解液的调整和补充,电解液不足会引起容量降低，过多则容易溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至爆炸。 电解液的调整和补充：在充电结束前进行（电解液泄漏除外），即在小电流充电结束前1530分钟或充电结束后马上进行。,镍镉蓄电池的容量测试,目的：测试BAT的实际容量 方法：充满电 ，再放电，则 Q = I*t 判断BAT是否具有额定容量的85%： 举例：36Ah碱性电瓶放电时间的要求：,若达不到最小
14、放电时间，就须对电瓶进行维修,电瓶的深度放电,目的：消除单体电池之间的不平衡和镍镉电池固有的记忆效应，以恢复电瓶的容量 方法：用两种金属短路夹短路单体电池的两极，具体操作见手册。,飞机电瓶充电器,充电方式：先恒流充电，当电瓶电压达到转折电压时，自动转换到恒压充电模式。恒压充电模式主要用于给电瓶浮充电（Top charging）。 转折电压：由电瓶温度决定 一个充电周期：,小电流过充电,电瓶充电器充电曲线,过充电：采用C/10的小电流，过充时间约为基本充电时间的10左右,充电器停止充电情形：1）电瓶温度超过63；2）充电器过载；3）在APU起动。,电瓶充电器控制原理图,B787-锂离子蓄电池,复习思考题,1.说明蓄电池的组成及参数;简述蓄电池容量的定义及其影响因素; 2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的极板材料和放电化学反应方程式; 3.简述铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的常见故障及使用注意事项;,
