【电动汽车动力电池及电源管理】第三章
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正、负极板因振动而损伤。因此要求隔板要孔率高、孔径小，耐 酸，不分泌有害物质，在电解液中电阻小，具有化学稳定性。
• 电解液是蓄电池的重要组成不分，是由浓硫酸和净化水配置而成 的，他的作用是闯到电流和参加电化学反应。电解液的纯度和密 度对将电池容量和寿命有重要影响。
• 电池壳、盖是安装正、负极板和电解液的容器，应该耐酸、耐热、 耐振。壳体系多采用硬橡胶或聚丙烯塑料材料制成，为整体式结 构，底部有凸起的肋条以搁置极板组。
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源 第7章 电动汽车电源管理系统
【引入】
• 铅酸电池的发明距今已有50年，由于其可靠性好，成本低、瞬间 输出功率大、使用安全、维修方便，在当前所有化学电源中，铅 酸电池的生产规模最大，单就起动蓄电池而言，全世界年产量达 10亿只之多，每年生产铅酸电池消耗的铅质量约200万吨，占全 年全球铅总产量的一半以上。作为发展历史最悠久的动力电池， 铅酸电池技术成熟、性能可靠、成本低廉、维护方便，在储能电 源、起动电源、车载电源等领域仍然应用广泛。本部分将重点介 绍铅酸电池的基本工作原理、充放电特性及其影响因素以及板栅 合金、电解液、隔板等内部功能部件的结构特点。
• 固定式铅酸蓄电池虽然容量可以做到很大，但是比能量较低，体 积和质量很大，不适合车用，一般仅用于不间断电源等位置相对 固定的场合。
• 牵引式铅酸蓄电池容量相对较大，可深度充放电，比能量较高， 可用于电动汽车主动力电源。
• 随着铅酸蓄电池技术的不断发展，目前牵引式铅酸动力电池已有 很多种类型，如开口式铅酸蓄电池、阀控密封铅酸蓄电池VRLA、
电能之比。这一阶段在电池电压达到2.39V／单元(取决于温度和充电 率)时结束。 • 2)混合阶段。
• 水的电解反应与主反应同时发生，充电接受率逐渐下降。当电池电 压和酸液的浓度不再上升时，电池单元被认为是充满了。
• 3)气体析出阶段。
• 电池已完满，电池中进行水的电解和自放电反应。由于在密封的阀 控免维护铅酸电池中，具有氧循环的设计，即正极板上析出的氧在 负极板上被还原重新生成水而消失，因此析气量很小，不需要补充 水。
• 正极：
PbSO4 2e 2H2O PbO2 2H H2SO4
H 2O
2H
1 2 O2
2e
• 负极：
PbSO4 2e 2H Pb H2SO4
2H 2e H 2
• 在充电过程中，可以根据两种反应的激烈程度将充电分为三个阶段： 高效阶段、混合阶段和气体析出阶段。
• 1)高效阶段。 • 高10效0%阶。段充的电主接要受反率应是是转P化bS为O4电转化换学成储为备Pb的和电Pb能O与2，来充自电充接电受机率输约出为端
胶体蓄电池、双极性密封铅酸蓄电池、水平式密封铅酸蓄电池、 卷绕式圆柱形铅酸蓄电池、超级蓄电池等。
• 铅酸蓄电池作为电动汽车的动力源，虽有许多不足，但由于其技 术成熟，可大电流放电，适用温度范围宽和无记忆效应等性能上
的优点，以及原材料的易于获取和远低于镍氢和锂离子等高能电
池应目前仍然是在电动汽车中切实可行的动力电池。电动车辆上 应用的铅酸电池主要是阀控式密封铅酸电池(VRLA)。
• 排气栓一般由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入， 防止极板氧化。同时可以将充电时电池内产生的气体排出电池， 避免电池产生危险。
• 除上述部件外，铅酸电池单体内还有链条、极柱、液面指示器等 零部件。
• 为了增加铅酸电池的容量．一般由多块极板组成极群，即多块正 极板和多块负极板分别用连接条(汇流排)焊接在一起，共同组成 电池(Battery)。传统内燃机汽车用的12V铅酸起动电池就是6个独 立的铅酸电池单体组成的。
图3-2阀控密封铅酸蓄电池构造与原理
【课堂活动】 阀控密封铅酸蓄电池的优缺点剖析
本章学习目标
• 1.了解铅酸蓄电池的特点 • 2.了解阀控密封铅酸蓄电池的优点 • 3.熟悉蓄电池的充、放电的原理及蓄电池的结构 • 4.了解铅酸蓄电池的性能 • 5.了解铅酸蓄电池的应用 • 6.熟悉铅酸蓄电池的回收
第3章 铅酸动力电池及其应用 1.铅酸动力电池的储能原理与结构
2.铅酸动力电池的性能及检测 3.铅酸动力电池的应用
类型
起动式铅酸蓄电池 牵引式铅酸蓄电池 固定式铅酸蓄电池
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用容量 /A·h 5~200
40~1200
40~5000
正极板
涂膏式 管状 板状
负极板
特点
涂膏式 涂膏式 涂膏式
比功率高、比能量高 可深度充放电
比能量较低、自放电率小
• 起动式铅酸蓄电池由于不能深度充放电，不能用于电动汽车的主 电源，一般仅作为低压辅助电源使用；
铅酸电池的储能原理
• 铅酸电池的放电时的电化学反应被称为双硫化反应，正极成流反 应为
PbO2 3H HSO4 2e PbSO4 2H 2O
• 负极成流反应为
• 电P池b总反H应SO4 PbSO4 2e H
PbSO4 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2 0
• 在充电时，铅酸电池内部发生如下反应
图3-1铅酸电池反应原理
铅酸电池的结构
• 正负极板是蓄电池的核心部件，是蓄电池的“心脏”，分为正极 和负极。正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要 成分为铅。
• 隔板是由微孔橡胶、玻璃纤维等材料制成的，新型隔板由聚丙烯、 聚乙烯等制成，其主要作用是：防止正、负极板短路；是电解液
中正、负离子顺利通过；延缓正、负极板活性物质的脱落，防止
1.铅酸动力电池的储能原理与结构
1
铅酸蓄电池的类型
2 铅酸电池的储能原理
3
铅酸电池的结构
铅酸蓄电池的类型
• 根据铅酸电池的作用可将其分为三种类型： • ①起动式铅酸蓄电池（Starter batteries)。 • ②牵引式铅酸蓄电池(Traction batteries)。 • ③固定式铅酸蓄电池(Stationary batteries)。
• 电解液是蓄电池的重要组成不分，是由浓硫酸和净化水配置而成 的，他的作用是闯到电流和参加电化学反应。电解液的纯度和密 度对将电池容量和寿命有重要影响。
• 电池壳、盖是安装正、负极板和电解液的容器，应该耐酸、耐热、 耐振。壳体系多采用硬橡胶或聚丙烯塑料材料制成，为整体式结 构，底部有凸起的肋条以搁置极板组。
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源 第7章 电动汽车电源管理系统
【引入】
• 铅酸电池的发明距今已有50年，由于其可靠性好，成本低、瞬间 输出功率大、使用安全、维修方便，在当前所有化学电源中，铅 酸电池的生产规模最大，单就起动蓄电池而言，全世界年产量达 10亿只之多，每年生产铅酸电池消耗的铅质量约200万吨，占全 年全球铅总产量的一半以上。作为发展历史最悠久的动力电池， 铅酸电池技术成熟、性能可靠、成本低廉、维护方便，在储能电 源、起动电源、车载电源等领域仍然应用广泛。本部分将重点介 绍铅酸电池的基本工作原理、充放电特性及其影响因素以及板栅 合金、电解液、隔板等内部功能部件的结构特点。
• 固定式铅酸蓄电池虽然容量可以做到很大，但是比能量较低，体 积和质量很大，不适合车用，一般仅用于不间断电源等位置相对 固定的场合。
• 牵引式铅酸蓄电池容量相对较大，可深度充放电，比能量较高， 可用于电动汽车主动力电源。
• 随着铅酸蓄电池技术的不断发展，目前牵引式铅酸动力电池已有 很多种类型，如开口式铅酸蓄电池、阀控密封铅酸蓄电池VRLA、
电能之比。这一阶段在电池电压达到2.39V／单元(取决于温度和充电 率)时结束。 • 2)混合阶段。
• 水的电解反应与主反应同时发生，充电接受率逐渐下降。当电池电 压和酸液的浓度不再上升时，电池单元被认为是充满了。
• 3)气体析出阶段。
• 电池已完满，电池中进行水的电解和自放电反应。由于在密封的阀 控免维护铅酸电池中，具有氧循环的设计，即正极板上析出的氧在 负极板上被还原重新生成水而消失，因此析气量很小，不需要补充 水。
• 正极：
PbSO4 2e 2H2O PbO2 2H H2SO4
H 2O
2H
1 2 O2
2e
• 负极：
PbSO4 2e 2H Pb H2SO4
2H 2e H 2
• 在充电过程中，可以根据两种反应的激烈程度将充电分为三个阶段： 高效阶段、混合阶段和气体析出阶段。
• 1)高效阶段。 • 高10效0%阶。段充的电主接要受反率应是是转P化bS为O4电转化换学成储为备Pb的和电Pb能O与2，来充自电充接电受机率输约出为端
胶体蓄电池、双极性密封铅酸蓄电池、水平式密封铅酸蓄电池、 卷绕式圆柱形铅酸蓄电池、超级蓄电池等。
• 铅酸蓄电池作为电动汽车的动力源，虽有许多不足，但由于其技 术成熟，可大电流放电，适用温度范围宽和无记忆效应等性能上
的优点，以及原材料的易于获取和远低于镍氢和锂离子等高能电
池应目前仍然是在电动汽车中切实可行的动力电池。电动车辆上 应用的铅酸电池主要是阀控式密封铅酸电池(VRLA)。
• 排气栓一般由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入， 防止极板氧化。同时可以将充电时电池内产生的气体排出电池， 避免电池产生危险。
• 除上述部件外，铅酸电池单体内还有链条、极柱、液面指示器等 零部件。
• 为了增加铅酸电池的容量．一般由多块极板组成极群，即多块正 极板和多块负极板分别用连接条(汇流排)焊接在一起，共同组成 电池(Battery)。传统内燃机汽车用的12V铅酸起动电池就是6个独 立的铅酸电池单体组成的。
图3-2阀控密封铅酸蓄电池构造与原理
【课堂活动】 阀控密封铅酸蓄电池的优缺点剖析
本章学习目标
• 1.了解铅酸蓄电池的特点 • 2.了解阀控密封铅酸蓄电池的优点 • 3.熟悉蓄电池的充、放电的原理及蓄电池的结构 • 4.了解铅酸蓄电池的性能 • 5.了解铅酸蓄电池的应用 • 6.熟悉铅酸蓄电池的回收
第3章 铅酸动力电池及其应用 1.铅酸动力电池的储能原理与结构
2.铅酸动力电池的性能及检测 3.铅酸动力电池的应用
类型
起动式铅酸蓄电池 牵引式铅酸蓄电池 固定式铅酸蓄电池
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用容量 /A·h 5~200
40~1200
40~5000
正极板
涂膏式 管状 板状
负极板
特点
涂膏式 涂膏式 涂膏式
比功率高、比能量高 可深度充放电
比能量较低、自放电率小
• 起动式铅酸蓄电池由于不能深度充放电，不能用于电动汽车的主 电源，一般仅作为低压辅助电源使用；
铅酸电池的储能原理
• 铅酸电池的放电时的电化学反应被称为双硫化反应，正极成流反 应为
PbO2 3H HSO4 2e PbSO4 2H 2O
• 负极成流反应为
• 电P池b总反H应SO4 PbSO4 2e H
PbSO4 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2 0
• 在充电时，铅酸电池内部发生如下反应
图3-1铅酸电池反应原理
铅酸电池的结构
• 正负极板是蓄电池的核心部件，是蓄电池的“心脏”，分为正极 和负极。正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要 成分为铅。
• 隔板是由微孔橡胶、玻璃纤维等材料制成的，新型隔板由聚丙烯、 聚乙烯等制成，其主要作用是：防止正、负极板短路；是电解液
中正、负离子顺利通过；延缓正、负极板活性物质的脱落，防止
1.铅酸动力电池的储能原理与结构
1
铅酸蓄电池的类型
2 铅酸电池的储能原理
3
铅酸电池的结构
铅酸蓄电池的类型
• 根据铅酸电池的作用可将其分为三种类型： • ①起动式铅酸蓄电池（Starter batteries)。 • ②牵引式铅酸蓄电池(Traction batteries)。 • ③固定式铅酸蓄电池(Stationary batteries)。