蓄电池构造和原理共20页文档
铅酸蓄电池的结构和工作原理
铅酸蓄电池的结构和工作原理（一）铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池主要由正极板组､负极板组､隔板､容器和电解液等构成,其结构如下图所示：1.极板铅酸蓄电池的正､负极极板由纯铅制成,上面直接形成有效物质,有些极板用铅镍合金制成栅架,上面涂以有效物质｡正极(阳极)的有效物质为褐色的二氧化铅,这层二氧化铅由结合氧化的铅细粒构成,在这些细粒之间能够自由地通过电解液,将正极材料磨成细粒的原因是可以增大其与电解液的接触面积,这样可以增加反应面积,从而减小蓄电池的内阻｡负极(阴极)的有效物质为深灰色的海绵状铅｡在同一个电池内,同极性的极板片数超过两片者,用金属条连接起来,称为极板组或极板群｡至于极板组内的极板数的多少,随其容量(蓄电能力)的大小而异｡为了获得较大的蓄电池容量,常将多片正､负极板分别并联,组成正､负极板组,如下图所示：安装时,将正､负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就形成了单格电池｡在每个单格电池中,负极板的片数总要比正极板的片数多一片,从而使每片正极板都处于两片负极板之间,使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲｡2.隔板在各种类型的铅酸蓄电池中,除少数特殊组合的极板间留有宽大的空隙外,在两极板间均需插入隔板,以防止正､负极板相互接触而发生短路｡这种隔板上密布着细小的孔,既可以保证电解液的通过,又可以阻隔正､负极板之间的接触,控制反应速度,保护电池｡隔板有木质､橡胶､微孔橡胶､微孔塑料､玻璃等数种,可根据蓄电池的类型适当选定｡吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的,这种隔板可以把电解液吸附在隔板内,吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来的｡3.容器容器是用来盛装电解液和支撑极板的,通常有玻璃容器､衬铅木质容器､硬橡胶容器和塑料容器四种｡容器用于盛放电解液和极板组,应该耐酸､耐热､耐震｡容器多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成,为整体式结构,底部有凸起的肋条以搁置极板组｡壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格,各单格之间用铅质联条串联起来｡容器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｡4.电解液铅酸蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯浓硫酸而成的｡它的密度高低视铅蓄电池类型和所用极板而定,一般在15℃时为1.200～1.300g/cm3｡蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有危害铅酸蓄电池的任何杂质｡电解液的作用是给正､负电极之间流动的离子创造一个液体环境,或者说充当离子流动的介质｡电解液的相对密度对蓄电池的工作有重要影响,相对密度大,可减少结冰的危险并提高蓄电池容量,但相对密度过大,则黏度增加,反而降低蓄电池容量,缩短使用寿命｡应根据当地最低气温或制造厂家的要求选择电解液相对密度｡5.加液孔盖加液孔盖用橡胶或塑料制成,旋在电池盖的加液孔内，如下图：加液孔盖上有通气孔,可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出｡加液孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池内部的氢气与氧气排出,防止蓄电池过早损坏或爆炸｡6.联条由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极柱要用联条连接起来｡联条用铅锑合金铸成,有外露式､跨桥式和穿壁式三种,前者用在硬橡胶外壳和盖上,后两者用在塑料外壳和盖上｡外露式是指联条外露在蓄电池的上面;跨桥式是指联条下部在蓄电池的平面上或埋在盖下,连接部分跨接在各单格电池的中间壁上;穿壁式是指在中间壁上打孔,使极板组柄直接穿过中间隔壁将各单格电池连接起来｡穿壁式联条的连接方式如下图所示：（二）铅酸蓄电池的基本概念1.充电充电是外电路给蓄电池供电,使电池内发生化学反应,从而把电能转化为化学能储存起来的操作｡充电时,蓄电池的正､负极分别与直流电源的正､负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入､负极流出,这一过程称为充电｡蓄电池充电过程是将电能转换为化学能的过程｡充电时,正､负极板上的PbSO4还原为PbO2和Pb,电解液中的H2SO4不断增多,电解液密度不断上升｡当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成Pb｡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,铅酸蓄电池需要定期加蒸馏水｡蓄电池充足电的标志是:(1)电解液中有大量气泡冒出,呈沸腾状态;(2)电解液的相对密度和蓄电池的端电压上升到规定值,且在2～3h内保持不变｡2.放电放电是在规定的条件下,电池向外电路输出电能的过程｡当铅酸蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路的用电设备流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程｡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｡在这个过程中,电解液中的H2SO4不断减少,电解液密度不断下降｡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,因此在使用中放完电时蓄电池活性物质的利用率也只有20%～30%｡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用率,增大蓄电池的容量｡蓄电池放电终了的特征是:(1)单格电池电压降到放电终止电压;(2)电解液相对密度降到最小许可值｡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｡3.过充电过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电｡4.自放电自放电是电池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失｡5.活性物质在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质,或者说是正极和负极储存电能的物质的统称｡6.放电深度放电深度是指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电｡7.板极硫化在使用铅酸蓄电池时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都会形成PbSO4晶体｡这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难｡8.容量容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表示｡9.相对密度相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度｡相对密度与温度变化有关｡25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265｡密封式电池,相对密度值无法测量｡纯酸溶液的密度为1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3｡电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或者数天,但是可以通过充电来缩短时间｡每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密度也会不一样｡大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1～1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23～1.3g/cm3｡10.运行温度电池在使用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性｡当运行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿命就减少50%,所以电池的最高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下最好｡（三）铅酸蓄电池充､放电基本原理在铅酸蓄电池中,正极板为PbO2,负极板为Pb,电解液为H2SO4｡将其正､负极板插入电解液中,正､负极板与电解液相互作用,在正､负极板间就会产生约2.1V的电势｡电池在完成充电后,正极板为二氧化铅,负极板为海绵状铅｡放电后,在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅,充电后又恢复为原来物质｡铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂,目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”｡该理论的含义:铅酸蓄电池在放电后,正､负电极的有效物质和硫酸发生反应,均转变为硫酸化合物(硫酸铅),充电时又会转化为原来的铅和二氧化铅｡其具体的化学反应方程式如下:正极2PbO2+2H2SO4→2PbSO4+O2↑+2H2O负极Pb+H2SO4→PbSO4+H2↑总反应2PbO2+3H2SO4+Pb→3PbSO4+2H2O+O2↑+H2↑从以上的化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”｡在蓄电池刚放电结束时,正､负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松､晶体细密的物质,活性程度非常高｡在蓄电池充电过程中,正､负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态｡由此可知以上反应是可逆的｡正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能｡人们在日常使用中,通常使用蓄电池的放电功能,把充电作为蓄电池的维护｡铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性,而在蓄电池放电以后,如果不及时充足电,电池内的活性物质很快就会失去活性,使电池内部产生不可逆的化学反应｡所以对太阳能蓄电池和其他用途的铅酸蓄电池,应充足电保存,并定期给电池补充电｡。
蓄电池结构、工作原理ppt课件
4．壳体
壳体用于盛放电解液和极 板组，应该耐酸、耐热、耐 震。壳体多采用硬橡胶或聚 丙烯塑料制成，为整体式结 构，底部有凸起的肋条以搁 置极板组。壳内由间壁分成 3个或6个互不相通的单格，
5．单体电池的串接方式
蓄电池一般都由3个或6个单体电池串联而 成，额定电压分别为6V或12V。单体电池的串 接方式一般有传统外露式、穿壁式和跨越式 三种方式，如下图。
类 型 铅酸 蓄电 池
镍碱 蓄电
池
电动 车蓄 电池
优点
缺 点 适用车辆
结构简单；价格便宜； 比 容 量 小 ； 一般车辆 内阻小；电压稳定；可 使 用 寿 命 相 以短时间供给起动机强 对较短 大的起动电流
容量大；使用寿命长； 活 性 物 质 导 使 用 时 间 长 、
维护简单；能承受大电 电 性 差 ； 价 可 靠 性 高 的
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20％～30％。因而，采用薄型极板， 增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用 率，增大蓄电池的容量。
2〕 当 发 动 机 低 速 运 转 ， 向 用 电 设 备 供 电 。 3〕 当发动机中、高速运转， 将发电机的剩余电能储 存 起 来 。 4〕 当 发 电 机 过载时，协助发电机向 用 电 设 备 供 电 。 5〕 蓄 电池还吸收电路中的瞬 时过电压，保持汽车电 器系统电压的稳定，保 护电子元件。
电解液温度
电解液密度
适当提高电解液的密度，可加快电解 液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容 量。但电解液密度过大，又将导致粘度增 加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。
汽车蓄电池基础知识
第三十六页，课件共48页
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。
开路电压）称为静止电动势。
开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于电池的电动 势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可 以用开路电压代替静止电动势。
一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。
开路电压（静止电动势）公式 铅钙电池：ES=0.85+ρ25°C（V）或
铅锑电池：ES=0.84+ρ25°C（V）
下降至1.75V。 放电接近终了时，电
化学极化、浓差极化、 欧姆极化显著增大， 端电压迅速下降。
蓄电池放电终了的 特征
第四十四页，课件共48页
3、蓄电池的充电特性（恒流充电）
在恒流充电过程中，蓄电池的端电 压与电解液相对密度随时间而变化 的规律。
充电电源必须采用直流电源， 以一定的电流人向一只完全放 电的蓄电地进行充电。
第三十四页，课件共48页
3、充电过程
将电能转换成 蓄电池化学能 的过程称为充 电过程，它是 放电反应的逆 过程。
第三十五页，课件共48页
3、充电过程
充电时蓄电池的正负两极 接通直流电源
当电源电压高于蓄电池的电
动势E时，电流由蓄电池
的正极流入，从蓄电池的 负极流出，也就是电子由 正极板经外电路流往负极 板。
蓄电池的原理与构造
原理与构造
铅蓄电池之原理与动作 铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：
(阳极) (电解液) (阴极)
PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应)
蓄电池补充液位时，一定要使用纯水，用水冲洗电瓶时，一定要将电池帽盖紧以避免冲洗用水流入电瓶内。
其它
自我放电
蓄电池当其内部发生纯化学反应，或因不纯物污染造成电化学反应，或长久不用皆会耗电，此即称为自我放电。自我放电之耗电程度乃视蓄电池构造温度、比重、不纯物，使用过等而有所不同，一般在一天内会放掉0.5~1%，蓄电池在使用前的保存期间就会自我放电，消耗蓄电量。
通常蓄电池之电解液温度应维持在15~55℃为理想使用状态，不得已的情况下,也不可超过放电时-15~55℃,充电时0~60℃的范围。实际使用时，由于充电时温度会上升，因此，放电终了时之电解液温度以维持在40℃以下为最理想。
电解液之管理
比重测定
测量比重时，须使用吸取式比重计将电解液缓缓吸入外筒，从浮标之刻度即可测知比重。
蓄电池之容量表示
在容量试验中，放电率与容量的关系如下：
5HR....1.7V/cell
3HR....1.65V/cell
因此，堆高机无负重扬升时的电池电压若已达1.75v/cell(24cell的42v,12cell的21v)，则应停止使用，马上充电。
蓄电池温度与容量
电解液不易扩散，两极活性物质的化学反应速率变慢。
蓄电池基础知识课件
蓄电池的应用领域
01
汽车行业
02
电力行业
03 通信行业04铁路行业船舶行业
05
作为汽车起动、照明和点火系统的电源，同时也为汽车提供 动力。 用于储存电能，以平抑电力负荷波动，提高供电可靠性。
为通信设备提供备用电源，保证通信不中断。
为铁路机车提供动力和照明电源。
作为船舶的起动、照明和导航设备的电源。
钠硫蓄电池
总结词
钠硫蓄电池是一种新型的储能技术，具有较高的能量密度和效率。
详细描述
钠硫蓄电池的正极材料是硫，负极材料是钠，电解液是熔融硫和钠的混合物。它的特点 是能量密度高、效率高、寿命长等优点。但是，钠硫蓄电池的制造工艺复杂，且在高温
环境下需要特殊的散热措施。此外，钠和硫都是活泼元素，存在一定的安全隐患。
03
蓄电池的工作原理与性能参数
蓄电池的工作原理
化学能转换为电能
蓄电池通过化学反应将化学能转换为电能，为设备 提供电力。
正负极反应
蓄电池内部的正极和负极发生氧化还原反应，产生 电流。
电解液的作用
电解液在正负极之间传导离子，促进化学反应的进 行。
蓄电池的性能参数
容量
蓄电池的容量表示其存储电量 的能力，通常以安时（Ah）或 毫安时（mAh）为单位。
锂离子蓄电池
总结词
锂离子蓄电池是一种高能量密度的蓄电池， 广泛应用于电动汽车、手机等领域。
详细描述
锂离子蓄电池的正极材料是锂钴氧化物或锂 锰氧化物，负极材料是石墨，电解液是碳酸 酯类化合物。它的特点是能量密度高、充电 速度快、使用寿命长、无记忆效应等优点。 但是，锂离子蓄电池的制造成本较高，且在 高温环境下容易发生爆炸或起火。
蓄电池基础知识课件
简述动力蓄电池结构与原理
简述动力蓄电池结构与原理
动力蓄电池，也就是我们通常所说的电动汽车电池，是一种能
够储存电能并且用于驱动电动汽车的重要组件。
动力蓄电池的结构
与原理如下：
结构：
动力蓄电池通常由多个电池单体组成，每个电池单体又由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极和负极之间通过电解质和隔膜隔开，防止短路。
整个电池组由多个电池单体串联或并联而成，以满足电
动汽车对电能的需求。
原理：
动力蓄电池的工作原理是基于化学反应。
当电池充电时，正极
和负极之间的化学物质会发生反应，将电能转化为化学能储存起来。
当需要使用电能时，化学能再次转化为电能，通过电池输出到电动
汽车的电动机，驱动汽车运行。
这种化学反应的过程是可逆的，因
此动力蓄电池可以充放电多次。
除了基本的结构和原理外，动力蓄电池的性能还受到电池材料、电池管理系统等因素的影响。
不同的电池材料会影响电池的能量密度、循环寿命和安全性能，而电池管理系统则负责监测和控制电池
的充放电过程，以确保电池的安全可靠运行。
总的来说，动力蓄电池的结构与原理是基于化学能的转化和储存，通过这种方式实现电能的储存和释放，从而驱动电动汽车的运行。
蓄电池结构与分类PPT课件
能量损失
蓄电池在充放电过程中会有一 定的能量损失，影响了其效率
。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电池盖
• 电池盖位于电池壳体的顶部，通常由塑料或金属制成。电池 盖的主要功能是密封电池壳体，防止电解液泄漏。此外，电 池盖上还装有注液孔、排气孔和正负极输出端子等部件。
03 蓄电池的分类
按电解液种类分类
碱性蓄电池
使用强碱性电解液，如氢氧化钾溶液 ，具有较高的能量密度和稳定性。
酸性蓄电池
使用硫酸电解液，成本较低，但易漏 液和产生氢气。
充电过程中，电解质的浓度逐渐增加，正极和负极的活性物质逐渐转化 为硫酸铅，正极和负极的电位逐渐升高。
放电过程
放电过程中，正极上的电子通过外部电 路传递到负极，正极上的正电荷通过电 解质传递到负极，形成正极→负极的电
场。
放电时，正极上的电子被负极上的电子 中和，正极上的正电荷被负极上的负电 荷中和，负极上的电子被正极上的电子 中和，负极上的负电荷被正极上的正电
蓄电池的种类
铅酸蓄电池
锂离子蓄电池
由铅、二氧化铅和硫酸组成的蓄电池，是 最早的蓄电池类型，也是目前应用最广泛 的蓄电池之一。
以锂离子为活性物质的蓄电池，具有高能 量密度、自放电率低、无记忆效应等优点 ，是当前最受欢迎的蓄电池类型之一。
镍镉蓄电池
镍氢蓄电池
以镍和镉为活性物质的蓄电池，具有较高 的能量密度和可靠性，但镉元素对环境有 污染。
卷绕型蓄电池
极板呈卷绕状，可减小体 积和重量，常用于高能量 密度应用。
管式蓄电池
极板放置在管状容器中， 可承受高压和高温，常用 于动力型应用。
04 蓄电池的工作原理
充电过程
简述蓄电池的作用、组成和工作原理
简述蓄电池的作用、组成和工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!深入了解蓄电池：作用、组成和工作原理1. 蓄电池的作用。
电池结构及原理演示文稿
极板图
1－极组总图 ;2－负极板; 3－隔板; 4－正极板; 5－汇流排及铅零件
极组图
3.3 极板
正熟极板图
第七页，共17页。
正生极板图
负熟极板图
负生极板图
3.4 隔板
隔板插放在正、负极板之间， 以防止正、负极板互相接触造成 短路。阀控式铅酸蓄电池目前有 两种形式，一种是在两极间灌注 的电解液能被高孔率的隔板吸收 ，例如AGM隔板，另一种是将电解
为电池充足。
第十五页，共17页。
4.3 VRLAB氧循环原理
• 阀控式铅酸蓄电池一般采用负极活性物质过量设计，现在 由于隔膜技术和材料的发展更新，一般采用正极活性物质
过量设计。AGM或GEL电解液吸附系统，正极在充电 后期产生的氧气通过AGM或GEL空隙扩散到负极， 与负极海绵状铅发生反应变成水，使负极处于去极 化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以 负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小， 故使用期间不需加酸加水维护。阀控式铅酸蓄电池 氧循环图示如下：
电池结构及原理演示文稿
第一页，共17页。
优选电池结构及原理
第二页，共17页。
二、 VRLAB 分类
• 阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶 体）电池两种：
➢ AGM电池采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed
Glass Mat)作隔膜，电解液吸附在极板和隔膜中 ，贫电液设计，电池内无流动的电解液，电池 可以立放工作，也可以卧放工作；
1.32g/cm3 (20℃)。电解液的密度 对蓄电池的工作有重要影响，密度 大，可减少结冰的危险并提高蓄电 池的容量，但密度过大，则粘度增 加，反而降低蓄电池的容量，缩短 使用寿命。
第九页，共17页。