铅蓄电池的工作原理ppt课件

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1、2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,1,蓄电池的构造与型号 新型蓄电池的结构特点与机理 铅蓄电池的工作原理 铅蓄电池的特征 蓄电池容量及其影响因素 蓄电池的故障极其排除 蓄电池的充电和充电设备 蓄电池的使用与维护,http:/ 蓄电池的构造与型号 第二节 新型蓄电池的结构特点与机理 第三节 铅蓄电池的工作原理 第四节 铅蓄电池的特征 第五节 蓄电池容量及其影响因素 第六节 蓄电池的故障极其排除 第七节 蓄电池的充电和充电设备 第八节 蓄电池的使用与维护,目录,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,4,第一章 蓄电池,汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设备供电。 蓄电池的

2、作用： （1）发电机起动时，向发电机和点火系统供电。 （2）发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。 （3）当用电设备同时接入较多、发电机超载时，协助发电机供电。 （4）蓄电池存电不足，而发电机负载又小时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（充电）。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,5,起动型蓄电池：短时间内（5-10s）可供给起动机强大的电流（一般为200-600A，有的柴油机可达1000A）。 电解液酸性: 1、铅酸蓄电池（构造简单、内阻小、起动性好、价格廉价），广泛应用。 2、碱性：,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,6,第一节 蓄电池的构造与型号

3、,组成：极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱 。其结构如图1-2。 单体电池：电压2V、一个单格。 一、极板（栅架+活性物质）结构见图1-3。 1、正极板：活性物质（二氧化铅PbO2）呈深棕色 2、负极板：活性物质（海绵状纯铅Pb）呈青灰色 栅架：铅锑合金浇铸（含锑6-8.5%）结构见图1-4。 （浇铸性好、机械强度高、焊接性能好）由于铅锑易化学腐蚀-发展铅钙合金 电体电池：负极板比正极板多一片。 EQ1090：6-Q-10S型 每一单格：1.正极板 7片 2.负极板 8片,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,7,二、隔板,隔开正负极板：多化性、以便电解液渗透、耐酸、抗氧化。

4、材料：微孔橡胶、微孔塑料、木质、玻璃纤维、纸板。 隔板沟槽：沟槽一面应面向正极板（正极板反应激烈）。 三、壳体 整体式：3或6个互不相通的单格。 早期：硬橡胶 现在：工程塑料（聚丙稀塑料） 底部：突起肋条（搁置极板、积存脱落的活性物质、防极板短路）加液孔、螺塞（通气孔）。 四、单体电池的连接方式,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,8,单体电池的串联方法： 内部穿壁式连接：在间壁上打孔穿越 跨越式连接：间壁上留有豁口 传统外露式铅连接条连接：早期,五、电解液 纯硫酸（相对密度为1.84）+蒸馏水 相对密度一般为1.24-1.30 六、蓄电池的规格型号,2019/4/18,山东农业大

5、学机电学院郭新民,9,第二节 新型蓄电池的结构特点与机理,一、免维护蓄电池：MF蓄电池（不需添加蒸馏水） 短途车：8万km 长途货车：40万km48万km （3.54年不需加源馏水） 1、免维护蓄电池的结构与机理： （1）免维护蓄电池极板栅架材料：低锑合金（含锑量2-3%）或无锑合金。 A、锑不会从正极板迁移到负极板表面，不会在负极板构成局部电池，而自放电。 B、定压充电，充电电流小，不会加剧水的分解。 P9 图1-3 1-4,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,10,免维护蓄电池根据栅架材料： a、低锑多元合金：“少维护蓄电池”（1年内补水），多数采用，即实际现在“免维修蓄电池”

6、。 b.铅钙合金、铅钙锡合金：“真正免维修蓄电池”，无加液孔。 （2）隔板采用袋式微孔聚氯稀隔板：将正极板包住，可保护正极板上的活性物质不致脱落。 （3）通气孔采用新型安全的通气装置和气体收集器： a、通气塞中装有催化剂：使氢和氧结合成水。 b、加液孔盖上的通气孔：迷宫式排气结构。,（4）单体电池间的连接采用穿壁式贯通连接：内阻小，输出电流大。 （5）对于无加液孔的全密封型免维修蓄电池：内装式密度计。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,11,2、免维护蓄电池的优缺点： （1）使用中不需加注蒸馏水或很少加注蒸馏水。 水消耗：a、水的蒸发（占10%） b、充电过程中水的电解（占90%

7、） 免维修蓄电池：低锑合金或铅钙合金做栅架， 使 其耐过充电能力强。从而使充电末期水的电解量大大减少。 过充电期间：免维护蓄电池的过充电电流比普通蓄电池约低20倍。耗水量下降了95%。 P12 图1-9,（2）自放电少，容量保持时间长：一般为2年以上。 P12 图1-10 （3）使用寿命长：一般在4年左右。 （4）接线极柱腐蚀小：密封好。 （5）内阻小，起动性能好：采用穿壁式连接，连接条功率损失减少80%，放电电压提高0.15-0.4V。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,12,二、干荷电铅蓄电池,1、优点： 干封式铅蓄电池：开始使用之前，必须进行60-70h的初充电。 干荷铅蓄

8、电池：干燥状态下能存放2年，注入电解液20-30min即可投入使用（减少了初充电）。 2、干荷电铅蓄电池的机理：负极板具有较高的荷电性能，即在贮存期间能够基本保持负板上活性物质的海绵状态。（Pb易氧化、荷电性能下降），而正极板PbO2很稳定。 （1）在负极活性材料中添加适量的抗氧化剂，使负极板活性物质每一颗粒表面形成一层保护膜，以防止铅的氧化。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,13,（2）极板化或过程中有一次深放电循环或进行反复充电、放电，以便使极板上的活性物质的形成或达到深化，负极板氧化铅的含量不大于15%。 （3）负极板化成后进行严格的水洗和浸渍。 （4）对负极板进行严格的

9、干燥处理。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,14,第三节 铅蓄电池的工作原理 铅蓄电池属于二次电池，其充、放电过程是一种可逆式电化学反应。,一、铅蓄电池的放电过程（化学能电能） PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O 化学反应过程将按图1-9所示 二、铅蓄电池的充电过程（电能化学能） 化学反应过程见图1-10所示 2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4 充电终期，电流不宜过大，否则，产生气泡过于剧烈，易使极板活性物质脱落。 三、铅蓄电池的寿命 不经常采用大电流放电，充放电相隔不宜过久。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,15,第四节 铅蓄电

10、池的特征,一、铅蓄电池的电动势、内电阻、端电压 1、电动势：两极间的电位差取决于电解液的相对密度和温度。 在密度为1.051.30g/cm3范围内 ES=0.85+25C（V） 其中，25C（V）为25C时电解液的相对密度25C=T+0.0007（T-25） 汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，因此ES=1.972.15（V）,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,16,2、内电阻 铅蓄电池的内阻Rn: 电解液电阻+极板电阻+隔板电阻+联条电阻。 电解液电阻与电解液的相对密度有关。见图1-11 完全充电:20时，Rn=Ue/1.71Qe EQ1090 6-

11、Q-10S:Rn=0.066 3、端电压：在没有负载情况下测得的电压。 端电压 U=Ej-IRn,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,17,二、铅蓄电池的放电特征 放电开始：端电压Uf从2.11V2V快，电解液密度下降快。 放电中期： Uf从2V 1.85V时间长，电解液密度下降慢。 放电终期： Uf从1.85V 1 .75V下降快。 恒流放电特性曲线 图1-12,三、铅蓄电池的充电特征 恒流充电特性曲线见图1-13 充电开始： 铅蓄电池的电动势和端电压上升到2.3-2.4V，就会产生气泡。 当上升到2.7V时，不再上升，硫酸增多，电解液密度增大。 当上升到2.7V，活性物质已基本

12、还原为PbO2和Pb。 电解液“沸腾” “氢气和氧气”,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,18,第五节 蓄电池容量及其影响因素 一、蓄电池容量,蓄电池容量 Q=If*tf If: 放电电流 A tf: 放电持续时间 h 1、20h率额定容量：指完全充电的蓄电池，在25时，以20h放电率的电流连续放电 12V10.50V+_0.05V(6V5.25V+_0.02V)时 所输出的电量：Q20(Ah) 2、储备容量：指完全充电的蓄电池25时，以25A电流放电 12V 10.50V+_0.05V, 放电所持续的时间：Qr.n 单位：min（分钟）,2019/4/18,山东农业大学机电学院

13、郭新民,19,二、影响蓄电池容量的因素,（一）产品结构因素： （二）使用条件对蓄电池容量的影响： 1、放电电流的影响：放电电流大，Uf 下降快，容量小。 放电电流与放电时间关系见图1-14 2、电解液温度的影响：温度降低，容 量减小。 电解液温度与容量关系见图1-16 3、电解液密度的影响：一般相对密度1.26-1.29。 电解液密度与容量关系见图1-17,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,20,第六节 蓄电池的故障极其排除 一、极板硫化,蓄电池长期充电不足或放电后长时间放置未充电，极板上逐渐生成一层白色粗晶粒的PbSO4，在正常充电时，不能正常转化成PbO2和海绵状Pb，这种现

14、象称“硫酸铅硬化”（“硫化”），“白霜”。 产生硫化的原因： （1）蓄电池长期充电不足或放电后未及时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶的结果。 （2）电池内液面太低，使极板上部与空气接触而强烈氧化（主要是负极板）。 （3）电解液相对密度过高，电液不纯，外部气温剧烈变化时也将促进硫化。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,21,二、自行放电 充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量，这种现象为“自行放电”。,（1）正负极板上活性物质自发溶解和还原而成为PbSO4。 （2）极板上活性物质与栅架材料不同，形成局部电池“自放电”。尤其是栅架中锑的存在。 （3）蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，

15、造成电解液上部、下部的浓度差异（上小下大），使同一块极板的上、下部分形成电位差而造成自放电。 （4）电解液含杂质过多。 （5）蓄电池内部短路。 （6）蓄电池盖上洒有电解液。,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,22,三、极板短路 开路电压较低，大电流放电时端电压迅速下降，甚至为零。 充电末期气泡很少，但电解液温度却迅速升高。 四、极板活性物质大量脱落 一般多发生在正极板上。（褐色物质）,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,23,五、极板拱曲 多发生在正极板上。 （1）铅膏涂填不匀，充放电时电化学反应不一致，使极板膨胀、收缩不一致。 （2）经常大电流放电。 （3）过量放电时，使极板 内层深处PBSO4，充电时，得不到恢复，内部膨胀，导致极板拱曲。 （4）电解液中含有杂质，引起局部电化学反应，造成极板拱曲。,六、外壳裂损、变形与封口破裂,2019/4/18,山东农业大学机电学院郭新民,24,第七节 蓄电池的充电和充电设备 一、蓄电池的充电,1、初充电：新蓄电池或修复后的使用之前的首次充电，称为初充电。 目的：在于恢复蓄电池在存放间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量。 特点：充电电流小，充电时间长。 蓄电池充电规范 P23 表1-7 注入电解液后静置3-6h，第二阶段将充电电流减半。 2、补充充电 一般每月一次（表