第一章 蓄电池

第 一 章 蓄 电 池
第1章 蓄 电 池
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7 §8 概 述
蓄电池的构造与型号 蓄电池的工作原理与工作特性 蓄电池的容量 蓄电池的充电 蓄电池的故障及排除 蓄电池的使用与维护 新型蓄电池
第 一 章 蓄 电 池
§1 概 述
蓄电池：一种可逆的直流电源（即放电后经过充电能复原续 用），提供和存储电能的电化学装置 一、基本原理： 蓄电池的电能是由浸在电解液中两种不同极板之间发生 化学反应产生的。 蓄电池放电（流出电流）---化学能 蓄电池充电（充入电流）----电能 二、主要作用： 三、种类
放电终止电压的影响因素
放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大，允 许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。如下表所示。 放电电流（A） 放电时间 单格电池终止电压 （V）
0.05C20 0.1C20 20h 1.75 10h 1.70
0.25C2
第 一 章 蓄 电 池
极板组图
1－极板组总成 2－负极板 3－隔板 4－正极板 5－极板联条
第 一 章 蓄 电 池
单格蓄电池
不管单格蓄电池含有几块正极板和负极板，每个单格蓄 电池均只能提供2.1V的电压。极板的数量越多，蓄电池 能提供2.1V电压的时间越长。 以一个单格电池的正极边连接另一单格电池的负极边的 方式依次连接（用连条），最后留出一组正负极作为蓄 电池的正负极，这样，把若干个单格电池串联起来后即 构成汽车蓄电池。（见图）
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的放电特性说明2 蓄电池的放电特性说明2
（3）迅速下降阶段 端电压由1.85V迅速 下降至1.75V。 电解液密度的变化情 况： 密度直线下降。 蓄电池放电终了的特 征： 单格电池电压降到放 电终止电压。 电解液比重降到最小 许可值约为1.13。
第 一 章 蓄 电 池
可以通过测量电解液密度来判断蓄电池的充放电程度。 蓄电池放电终了，极板上尚有70%--80%的活性物质没有起 作用，应该充分提高极板活性物质的利用率。
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的工作过程结论2 蓄电池的工作过程结论
3、充电过程： 将蓄电池的电能转化为化学能的过程 放电过程中，正负极板上PbSO4 还原为PbO2 负极板上 PbSO4还原为Pb 电解液PbSO4 增多H2O减少（密度增加） 充电一直进行到极板上的活性物质完全恢复到放电前的状态 为止。如果继续充电，将引起水电解，放出大量气泡。
第 一 章 蓄 电 池
电解液
说明： 由密度为1.84g/cm3的纯硫酸加水制成。 密度一般在1.24g/cm3------ 1.31g/cm3。 纯度是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素。
第 一 章 蓄 电 池
外壳
蓄电池外壳为一整体式 结构的容器，极板、隔 板和电解液均装入外壳 内，硫酸液面应高出极 板组15mm左右。 蓄电池电压一般有6V和 12V两种规格，因此， 外壳内由间壁分成3个 和6个互不相通的单格。 底部有突起的肋条以搁 置极板组。 外壳应耐酸、耐热、耐 寒、抗震动。
端电压
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的放电特性说明1 蓄电池的放电特性说明1
端电压的变化情况 （1）开始放电阶段 端电压由2.14V迅速下降至 2.1V 极板孔隙内硫酸迅速消耗， 电解液密度迅速下降，浓差 极化增大，端电压迅速下降。 （2）相对稳定阶段 端电压由缓慢下降至1.85V 极板孔隙外向孔隙内扩散的 硫酸与孔隙内消耗的硫酸达 到动态平衡，所以端电压缓 慢下降。
第 一 章 蓄 电 池
2e 充电 状态 溶解 电离 输出 电流 放电后 生成物
2e
三、蓄电池的放电过程
2H2SO4 PbO2
Pb2++2e Pb4++ SO42- +SO42- +2 H2O Pb2+
Pb
PbSO4 正极板
2 H2O
PbSO4 负极板
说明
电解液
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的放电过程说明
当两者达到动平衡时，正极板的电位约为+2V。
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池电动势的建立3 蓄电池电动势的建立
负极板处： 金属Pb受到两方面的作用 Pb Pb Pb2+ 电解液中（极板带负电）
Pb2+有沉附于极板表面的倾向（正负电荷相吸）
当两者达到动态平衡时，极板的电极电位约为：-0.1V 结论：一个充足电的蓄电池(单格)的静止电动势E0约为2.1V。 实际测定结果为E0 =2.044V
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的种类
根据用途 起动型（在短时间内能提供大电流，汽车用） 其他(电动汽车) 根据电解液的不同 酸性蓄电池（铅酸蓄电池） 碱性蓄电池（镍碱蓄电池） 铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）：结构简单，起动性 能好，价格低廉，广泛用于传统汽车上。
第 一 章 蓄 电 池
加液孔 连条 正极柱 电极衬套 护 板 外 壳
第 一 章 蓄 电 池
二、蓄电池电动势的建立
蓄电池电动势的建立： 蓄电池的正负极板浸入电解液中后，由于少量的活性物 质溶解于电解质溶液，产生电极电位。 由于正、负极板电极电位的不同而形成蓄电池的电动势。 结论：蓄电池的电动势（静止电动势）大约为2伏。 分析：
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池电动势的建立2 蓄电池电动势的建立
若将蓄电池直流电源接通，当电源电压高于蓄电池的电动 势时，电源力使电子e从正极板经过外电路流向负极板。 正极板处： PbSO4 Pb2+- 2e Pb2++ 2SO42PbSO4+2H2O 负极板处： PbSO4 Pb2+ + 2e SO42-+2H+ Pb2++ SO42Pb4+ PbSO4 PbO2 +2H2SO4 Pb2++ SO42Pb H2SO4
极板类型
单 格 数
蓄 电 池 类型
蓄 电 池 特征
额定 容量
特殊 性能
例如：3-Q-90
6-QA-105G
表示：由3个单格组成，额定容量为90A.h，起动型铅蓄电池。 表示：由6个单格组成，额定容量为105A.h，A:干式荷电极板， 起动型铅蓄电池。 G：高起动功率。
第 一 章 蓄 电 池
§3 蓄电池的工作原理及特性
板
第 一 章 蓄 电 池
极板组
极板组的作用：接受充入的电能和向外释放电能。 极板组的结构特点（见图） 1、为了增大蓄电池容量将多片正极板（4-13片）和多片负 片 极板（5-14片）分别并联，用横板焊接组成正、负极板组。 片 横板上连有电桩。 2、安装时，正负极板相互嵌合，之间插入隔板，用极板连 接条将所有的正极和所有的负极分别连接，如此组装起来， 便形成单格蓄电池。 3、单格电池中负极板的数目比正极板多一块。（思考？）
第 一 章 蓄 电 池
wk.baidu.com
蓄电池的工作过程结论1 蓄电池的工作过程结论
1、蓄电池对外既不充电也不放电（不工作）时的静止电动 势大约为2伏 2、放电过程： 将蓄电池的化学能转化为电能的的过程 放电过程中，正负极板上PbO2 负极板上 Pb 电解液PbSO4 PbSO4 PbSO4 H2O
活性物质减少 密度下降
返回本章首页
电能（释放能量） 化学能（储存能量）
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的作用
蓄电池的作用：与发电机并 联向用电设备供电。 在发动机起动时，向起动机 和点火系统等供电。 在发电机不发电或电压较低 的情况下向用电设备供电。 当发电机超载时，协助发电 机供电 蓄电池存电不足，而发电机 负载又较少时，它可将发电 机的电能转变为化学能储存 起来(即充电)。 蓄电池相当于一个大容量电 容器（起到了稳定整车系统 电压的作用）
现代汽车蓄电池一般由6个单格蓄电池串联而成（12V）
第 一 章 蓄 电 池
负极柱 加液孔 连条 正极柱 电极衬套 外 壳
蓄电池图
护 板
隔板 肋条 负极板 正极板 正极板
第 一 章 蓄 电 池
隔
隔板的作用：
板
为减少尺寸、降低内阻，正负极板应该尽量靠近， 但为了避免相互接触而短路，正负极板之间用绝缘的隔板 隔开。 结构特点： 多孔性材料，化学性能稳定，有良好的耐酸性和抗氧化性。 为厚度小于1mm的长方形板，长、宽略大于极板，一面有 特制的沟槽， 安装时将沟槽面竖直朝向正极板。
一、蓄电池的基本工作原理 二、蓄电池电动势的建立 三、蓄电池的放电过程 四、蓄电池的充电过程 五、蓄电池的工作特性
返回本章首页
第 一 章 蓄 电 池
一、蓄电池的基本工作原理
蓄电池的基本工作原理----化学反应 PbO2 +Pb+2H2SO4 说明：
放电 充电
2PbSO4+2H2O
蓄电池中参与化学反应的物质： 正极板： PbO2 ；负极板： Pb ；电解液：硫酸水溶液 PbSO4 PbSO4恢复为Pb 放电：正极板的PbO2 和负极板的 Pb 电解液中的H2SO4减少，密度下降。 充电：正极板的PbSO4 恢复为PbO2 ；负极板的 电解液中的H2SO4增加，密度下降。
分析：为何蓄电池的静止电动势为2伏？ 正极板处：当正极板浸入电解液中时，少量的PbO2溶入 电解液中，与水生成Pb(OH)4 ，再分解成四价铅离子和 氢氧根离子。 正极板处： PbO2 +2 H2O Pb(OH)4
沉附在极板
Pb(OH)4 Pb4++4OH在溶液中
Pb
4+
有沉附在极板上， 有沉附在极板上，使极板带正电 有与溶液中 OH-的结合生成Pb(OH)4的倾向， 的结合生成 的倾向，
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的工作特性2
2、内电阻 蓄电池的内电阻为极板电阻、电解液电阻、隔板电 阻、连条和极柱电阻的总和，用R0表示。 蓄电池的内电阻大小反映了蓄电池带负载的能力。 在相同的条件下，内电阻越小，输出电流越大，带 负载能力越强。
第 一 章 蓄 电 池
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 电池的端电压和电解液 相对密度随时间而变化 的规律。 将完全充足电的蓄电池 以20h放电率的电流进行 放电，在放电过程中不 断地调节外接的电位器， 使放电电流保持稳定不 变，每隔一定的时间， 测量端电压和电解液密 度，得到如图所示的放 电特性曲线。
§2 铅蓄电池的构造与型号
一、铅蓄电池的构造 汽车蓄电池是由3—6个 单格电池串联组成 组成部件： 1、极板及极板组 2、隔板
隔板 负极柱
3、电解液 4、联条
肋条 负极板 正极板
第 一 章 蓄 电 池
极
极板：是蓄电池的核心 部件，是带有栅格结构 的铅栅格板。 极板分正极板和负极板 两种。正极板上的活性 物质是二氧化铅，呈棕 红色；负极板上的活性 物质是海绵状纯铅，呈 青灰色。 极板组：
第 一 章 蓄 电 池 充电电源
放电 状态 溶解 电离 输入 电流 充电后 生成物 2e
2 H2O
四、蓄电池的充电过程
2e PbSO4
PbSO4
Pb2++ SO42Pb4+ SO42- +Pb2+
2e
2 H2O
PbO2 2H2SO4 正极板 电解液
Pb 负极板
说明
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的充电过程说明
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的工作特性
蓄电池的工作特性：蓄电池的静止电动势、内阻和充放 电特性的变化规律。 主要包括 蓄电池的静止电动势 蓄电池的内阻 放电特性 充电特性
第 一 章 蓄 电 池
蓄电池的工作特性1
1、静止电动势 静止电动势是指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)， 正负极板之间的电位差(即开路电压)，用Ej表示。它的 大小取决于电解液的相对密度和温度 Ej =0.84+γ15℃ γ 15℃=γt+β(T-15) γ 15℃ ---为15℃时的电解液的相对密度 Ej =1.97---2.15之间
若将蓄电池与外电路的负荷接通，电动势使电路内产生电 流。电子e从负极板经过外电路负荷流向正极板。 正极板处： Pb4++ 2e Pb2++ SO42负极板处： Pb2++ SO42Pb Pb2+ +2e Pb2+ PbSO4（沉附在正极板上） PbSO4 （沉附在负极板上） (Pb继续溶解)
外部电路继续流通，正负极板上的活性物质PbO2 和Pb不断 转化为PbSO4， 电解液中的硫酸逐渐减少。水增多。
第 一 章 蓄 电 池
联条（外露式）
铅连接条：各单格电池 为串联连接，一个单格 电池的正极桩与另一个 单格电池的负极桩用联 条焊接,由铅锑合金制成。 连接方式： 1、外露式 2、跨桥式 3、穿壁式
第 一 章 蓄 电 池
联条（穿壁式） 联条（穿壁式）
第 一 章 蓄 电 池
二、蓄电池的型号
蓄电池的型号