现代电源技术第6章 电池与备用电源
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电池与备用电源
电池
狭义上的定义是指将本身储存的化学能转成 电能的装置
广义的定义是指将预先储存起的能量转化为 可供外用电能的装置
Cell和Battery
根据电解液分类
碱性电池，电解质以氢氧化钾水溶液为主； 酸性电池，主要以酸性水溶液为电解质； 有机电解液电池，主要以非水有机溶液为电
解质。
镍氢电池的充放电反应
充电时：
正极反应：Ni(OH)2 + OH- →NiOOH +H2O +e 负极反应：M + H2O + e- → MH + OH 总反应： M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH
放电时：
正极反应：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH 负极反应：MH + OH- → M + H2O + e 总反应： MH + NiOOH → M + Ni(OH)2
电解液中的H2SO4减少。 充电：正极板的PbSO4恢复为PbO2；负极板的
PbSO4恢复为Pb ，电解液中的H2SO4增加。
Fra Baidu bibliotek
铅酸蓄电池的放电过程
正极
充电 状态
PbO2
2e
2H 2 SO4
溶解 电离
Pb 4 SO42 SO42 2H 2O
输出 电流
2 e Pb 2
负极
Pb
Pb 2 2 e
镍镉电池的充放电反应
充电时：
正极反应：Ni(OH)2 + OH- →NiOOH +H2O +e 负极反应：Cd(OH)2 +2e- → Cd+2OH 总反应： Cd(OH)2 +2Ni(OH)2 →Cd+2NiOOH +2H2O
放电时：
正极反应： e- +NiOOH + H2O → Ni(OH)2+OH 负极反应： Cd + 2OH- → Cd (OH)2 + 2e 总反应： Cd+2NiOOH +2H2O→ Cd (OH)2 +2Ni(OH)2
放电后
生成物 PbSO4
正极板
2H 2O
电解液
PbSO4
负极板
铅酸蓄电池的充电过程
正极
放电 状态
PbSO4
充电电源 2e
2H2O
负极 PbSO4
溶解 电离
输入 电流
充电后 生成物
Pb2++SO42-
2e
Pb4+
Pb2++SO422e
PbO2 正极板
2H2O 2H2SO4
电解液
Pb 负极板
铅酸蓄电池的使用和维护
减少尺寸 降低内阻 正负极板应该尽量靠近，但之间须用绝缘隔板隔开
隔板的结构特点
多孔性材料 化学性能稳定 良好的耐酸性和抗氧化性 厚度小于1mm的长方形板 一面有特制的沟槽，安装时将沟槽面竖直朝向
正极板
铅酸蓄电池的型号
其型号名称由五部分组成：
串联的单格电池数 蓄电池用途 蓄电池的特征 20小时率放电额定容量 特殊性能
干电池的电解液为糊状，不会溢漏， 便于携带，这种电池更容易制造， 制造成本很低，普通干电池大都是 锰锌电池
电池的历史
碳性电池之后出现了碱性电池 更环保的蓄电池出现
铅酸蓄电池
通常把可充电的电池（Rechargeable Battery）称为 蓄电池（Storage Battery），也俗称电瓶，泛指电 量用到一定程度之后可以被再次充电并能反复使用的 化学能电池。
1800年，意大利物理学家伏特（Count Alessandro Volta）制成了世界上第一个化学电池“伏特电堆”
1836年，英国的丹尼尔（John Frederic Daniell） 制造出了世界上第一个实用电池
1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。
电池的历史
1860年，法国的雷克兰士（George Leclanché）发明了碳锌电池 （Zinc–Carbon Battery）
镍镉/镍氢电池的比较
镍镉电池
正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成 负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成 活性物质加压成型后即成为电池的正负极板 极板间用瓦楞板隔开 电解液通常用氢氧化钾溶液 记忆效应
铅酸蓄电池的型号及特征代码
极板类型
串 联 单 格 数
蓄 电 池 类 型
蓄 电 池 特 征
额
特
定
殊
容
性
量
能
铅酸蓄电池型号
蓄电池特征代码
铅酸蓄电池的工作原理
PbO2 +Pb+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O 正极板：PbO2 负极板：Pb 电解液：硫酸水溶液 放电：正极板的PbO2和负极板的Pb生成PbSO4。
根据工作性质和贮存方式分类
一次电池 二次电池 燃料电池 贮备电池
按电池所用正、负极材料划分
锌系列电池 镍系列电池 铅系列电池 锂系列电池 二氧化锰系列电池 空气（氧气）系列电池
电池的历史
1780年，意大利解剖学家伽伐尼（Luigi Aloisio Galvani）的青蛙解剖
五个主要参数：容量、标称电压、内阻、放电终止电 压和充电终止电压。
铅酸蓄电池
早在1859年就已经面世，它是最早被发明的蓄电池
五个主要参数：容量、标称电压、内阻、放电终止电 压和充电终止电压。
汽车中的应用
调节器
电流表 启动按钮 A
+-
S
F
B
发电机
B FE SW
蓄 电 池
用 电 设 备
起 动 M机
铅酸蓄电池的构造
外壳 极板、隔板 电解液 外壳内由间壁分成3个、6个或多个互不相
通的单格 单格电池的组成部件有极板及极板组、隔板、
联条（槽接条）、电解液槽及电解液
铅酸蓄电池的构造
酸蓄电池外观和内部结构示意图
极板组的结构
1－极板组总成 2－负极板 3－隔板 4－正极板 5－极板联条
隔板的作用
镍镉电池和镍氢电池
镍镉/镍氢电池的构造
采用金属镉作负极活 性物质，氢氧化镍 （NiOOH）作正极活性 物质的碱性蓄电池
分为有极板盒式和无 极板盒式电池两大类
有极板盒式镍镉电池的内部结构
镍镉电池和镍氢电池
镍氢电池是由镍镉电池改良而来的 更高的电容量 较不明显的记忆效应 较低的环境污染 回收再利用的效率高 更大的输出电流
储存室要干燥、清洁和通风，在堆放时不能挤压 使用过的铅酸蓄电池在需要长时间储存时，必须要先充
足电，然后放完电，然后用蒸馏水洗净，最后密封加液 孔和通气孔 带电解液的铅酸蓄电池的在储存前需要充满电，并且在 存储期间每隔1～2个月要补充充电一次 新电池的启用 铅酸蓄电池的拆装要注意轻拿轻放、接线先正极后负极、 注意防止短路 注意“三抓”和“五防”
电池
狭义上的定义是指将本身储存的化学能转成 电能的装置
广义的定义是指将预先储存起的能量转化为 可供外用电能的装置
Cell和Battery
根据电解液分类
碱性电池，电解质以氢氧化钾水溶液为主； 酸性电池，主要以酸性水溶液为电解质； 有机电解液电池，主要以非水有机溶液为电
解质。
镍氢电池的充放电反应
充电时：
正极反应：Ni(OH)2 + OH- →NiOOH +H2O +e 负极反应：M + H2O + e- → MH + OH 总反应： M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH
放电时：
正极反应：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH 负极反应：MH + OH- → M + H2O + e 总反应： MH + NiOOH → M + Ni(OH)2
电解液中的H2SO4减少。 充电：正极板的PbSO4恢复为PbO2；负极板的
PbSO4恢复为Pb ，电解液中的H2SO4增加。
Fra Baidu bibliotek
铅酸蓄电池的放电过程
正极
充电 状态
PbO2
2e
2H 2 SO4
溶解 电离
Pb 4 SO42 SO42 2H 2O
输出 电流
2 e Pb 2
负极
Pb
Pb 2 2 e
镍镉电池的充放电反应
充电时：
正极反应：Ni(OH)2 + OH- →NiOOH +H2O +e 负极反应：Cd(OH)2 +2e- → Cd+2OH 总反应： Cd(OH)2 +2Ni(OH)2 →Cd+2NiOOH +2H2O
放电时：
正极反应： e- +NiOOH + H2O → Ni(OH)2+OH 负极反应： Cd + 2OH- → Cd (OH)2 + 2e 总反应： Cd+2NiOOH +2H2O→ Cd (OH)2 +2Ni(OH)2
放电后
生成物 PbSO4
正极板
2H 2O
电解液
PbSO4
负极板
铅酸蓄电池的充电过程
正极
放电 状态
PbSO4
充电电源 2e
2H2O
负极 PbSO4
溶解 电离
输入 电流
充电后 生成物
Pb2++SO42-
2e
Pb4+
Pb2++SO422e
PbO2 正极板
2H2O 2H2SO4
电解液
Pb 负极板
铅酸蓄电池的使用和维护
减少尺寸 降低内阻 正负极板应该尽量靠近，但之间须用绝缘隔板隔开
隔板的结构特点
多孔性材料 化学性能稳定 良好的耐酸性和抗氧化性 厚度小于1mm的长方形板 一面有特制的沟槽，安装时将沟槽面竖直朝向
正极板
铅酸蓄电池的型号
其型号名称由五部分组成：
串联的单格电池数 蓄电池用途 蓄电池的特征 20小时率放电额定容量 特殊性能
干电池的电解液为糊状，不会溢漏， 便于携带，这种电池更容易制造， 制造成本很低，普通干电池大都是 锰锌电池
电池的历史
碳性电池之后出现了碱性电池 更环保的蓄电池出现
铅酸蓄电池
通常把可充电的电池（Rechargeable Battery）称为 蓄电池（Storage Battery），也俗称电瓶，泛指电 量用到一定程度之后可以被再次充电并能反复使用的 化学能电池。
1800年，意大利物理学家伏特（Count Alessandro Volta）制成了世界上第一个化学电池“伏特电堆”
1836年，英国的丹尼尔（John Frederic Daniell） 制造出了世界上第一个实用电池
1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。
电池的历史
1860年，法国的雷克兰士（George Leclanché）发明了碳锌电池 （Zinc–Carbon Battery）
镍镉/镍氢电池的比较
镍镉电池
正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成 负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成 活性物质加压成型后即成为电池的正负极板 极板间用瓦楞板隔开 电解液通常用氢氧化钾溶液 记忆效应
铅酸蓄电池的型号及特征代码
极板类型
串 联 单 格 数
蓄 电 池 类 型
蓄 电 池 特 征
额
特
定
殊
容
性
量
能
铅酸蓄电池型号
蓄电池特征代码
铅酸蓄电池的工作原理
PbO2 +Pb+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O 正极板：PbO2 负极板：Pb 电解液：硫酸水溶液 放电：正极板的PbO2和负极板的Pb生成PbSO4。
根据工作性质和贮存方式分类
一次电池 二次电池 燃料电池 贮备电池
按电池所用正、负极材料划分
锌系列电池 镍系列电池 铅系列电池 锂系列电池 二氧化锰系列电池 空气（氧气）系列电池
电池的历史
1780年，意大利解剖学家伽伐尼（Luigi Aloisio Galvani）的青蛙解剖
五个主要参数：容量、标称电压、内阻、放电终止电 压和充电终止电压。
铅酸蓄电池
早在1859年就已经面世，它是最早被发明的蓄电池
五个主要参数：容量、标称电压、内阻、放电终止电 压和充电终止电压。
汽车中的应用
调节器
电流表 启动按钮 A
+-
S
F
B
发电机
B FE SW
蓄 电 池
用 电 设 备
起 动 M机
铅酸蓄电池的构造
外壳 极板、隔板 电解液 外壳内由间壁分成3个、6个或多个互不相
通的单格 单格电池的组成部件有极板及极板组、隔板、
联条（槽接条）、电解液槽及电解液
铅酸蓄电池的构造
酸蓄电池外观和内部结构示意图
极板组的结构
1－极板组总成 2－负极板 3－隔板 4－正极板 5－极板联条
隔板的作用
镍镉电池和镍氢电池
镍镉/镍氢电池的构造
采用金属镉作负极活 性物质，氢氧化镍 （NiOOH）作正极活性 物质的碱性蓄电池
分为有极板盒式和无 极板盒式电池两大类
有极板盒式镍镉电池的内部结构
镍镉电池和镍氢电池
镍氢电池是由镍镉电池改良而来的 更高的电容量 较不明显的记忆效应 较低的环境污染 回收再利用的效率高 更大的输出电流
储存室要干燥、清洁和通风，在堆放时不能挤压 使用过的铅酸蓄电池在需要长时间储存时，必须要先充
足电，然后放完电，然后用蒸馏水洗净，最后密封加液 孔和通气孔 带电解液的铅酸蓄电池的在储存前需要充满电，并且在 存储期间每隔1～2个月要补充充电一次 新电池的启用 铅酸蓄电池的拆装要注意轻拿轻放、接线先正极后负极、 注意防止短路 注意“三抓”和“五防”