蓄电池结构、工作原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车电器蓄电池,广州城建职业学院机电工程系汽车教研室,对汽车维修的学习,大家要以轻松的心态，聚精会神、精神饱满地投入。,第一章 蓄电池,1,了解蓄电池的作用与分类。,掌握铅蓄电池的构造与型号。,了解蓄电池原理、容量及影响因素。,了解铅蓄电池的常见故障及排除。,掌握铅蓄电池正确维护与检测方法。,第一节 铅蓄电池的构造与型号,学习目标,2,蓄电池作用,1）起动发动机时，向起动系和点火系供电。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。,蓄电池作用,3,蓄电池是一种化学电源，将化学能转变为电能,属于可逆直流电源.靠内部化学反应储存电能或向用电设备供电。,汽车上使用蓄电池目的为了满足起动发动机需要,，所以通常称为起动型蓄电池，目前燃油汽车上使用蓄电池根据,电解液,主要有两大类：,铅酸蓄电池,（以下简称铅蓄电池）和,镍碱蓄电池,。,蓄电池分类,4,类,型,优,点,缺,点,适,用,车,辆,铅酸蓄电池,结构简单；价格便宜；内阻小；电压稳定；可以短时间供给起动机强大的起动电流,比容量小；使用寿命相对较短,一般车辆,镍碱蓄电池,容量大；使用寿命长；维护简单；能承受大电流放电而不易损坏,活性物质导电性差；价格较高,使用时间长、可靠性高的车辆,电动车蓄电池,比容量大；无污染；充、放电性能好；使用寿命长,结构复杂；成本高,电动汽车,几种蓄电池比较,5,用于汽车上的蓄电池,必须满足发动机需要,即在,15s,内的短时间内，提供汽车起动发动机足够大的电流。汽油机起动电流为,200600A,，柴油机达,1000A,。,汽油机电源12V，柴油机电源24V,6,1、极板,2、隔板,3、电解液,4、外壳,5、铅连接条,6、极柱,铅蓄电池构造,7,铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，每个单格电池标称电压为2V,3格串联为6V。结构如图所示：,铅蓄电池构造,8,外 壳,衬套,正 极 柱,联条,加液孔螺塞,负 极 桩,负 极 板,隔 板,隔 板,隔 板,负 极 板,封 口 料,防护片,正 极 板,凸 筋,正 极 板,电 解 液,9,1极板,极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分,正极板和负极板,，由栅架和活性物质组成,。,铅蓄电池构造,10,栅架的作用固结活性物质。栅架一般由,铅锑合金,铸成，具有良好导电性、耐蚀性和一定机械强度。铅占,94%,，锑占,6%,。加入锑是为了改善力学强度和浇铸性能。为了增加耐腐蚀性，加入,0.1%0.2%,的砷，提高硬度与机械强度，增强抗变形能力，延长蓄电池使用寿命。,11,铅蓄电池构造,正极板上活性物质是,二氧化铅（P,b,O,2,），呈棕红色；负极板上活性物质海绵状,纯铅（P,b,），呈青灰色。,将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，在每个单格电池中，,正极板的片数要比负极板少一片,，每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。,3格电池，总极板数45，算出正负极板数？,12,国产蓄电池正极板,2.2mm,，负极板,1.8mm,，国外大多采用薄型极板。,13,2隔板,隔板插放在正、负极板之间，防止正、负极板互相接触造成短路。隔板耐酸、具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。,微孔塑料,隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。,铅蓄电池构造,14,3电解液,电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸（H,2,SO,4,）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为,1.241.31g/cm3,。,电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，一般工业用硫酸和普通水中，含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中，否则自行放电，损坏极板。,15,4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，各单格之间用铅质联条串联起来。,16,5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，如图所示。,17,型号 JB2599-85铅蓄电池产品型号编制方法,串联单格数电池类型和特征额定容量,特殊性能,如：6 Q,A,60,S,序 号,1,2,3,4,5,产品特征,干荷电,湿荷电,免维护,少维护,胶质电解液,代 号,A,H,W,S,J,6个单格,特征,（常见电池产品特征代号）,G：高起动率,S：塑料壳,D：低温起动,额定容量为60A,h,汉语拼音qidong（起动）的缩写，表示,起动蓄电池，以区别于拖动蓄电池,蓄电池规格型号,18,蓄电池的作用是什么？,蓄电池的组成有哪些？各有什么作用。,复习思考题,19,第 2讲,汽车电器备课讲义,20,第二节 蓄电池的工作原理及特性,教学目的要求：,掌握蓄电池工作原理,主要教学内容：,1、蓄电池工作原理,2、蓄电池工作特性,教学重点、难点：,工作原理,21,PbO,2,(正极板),+,Pb,(负极板),2H,2,SO,4,(电解液),2PbSO,4,(正、正极板),2H,2,O,(电解液),+,放电,充电,+,蓄电池工作原理,22,1铅蓄电池的放电,当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。,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。电解液中,H2SO4,不断减少，密度下降。,蓄电池工作原理,23,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,2030,。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。,24,（1）单格电池电压降到放电终止电压；,（2）电解液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。如下所示。,蓄电池放电终了特征,放电电流（,A,）,0.05C,20,0.1C,20,0.25C,20,C,20,3C,20,放电时间,20h,10h,3h,25min,5min,单格电池终止电压,（,V,）,1.75,1.70,1.65,1.55,1.50,C20蓄电池的额定容量,25,2铅蓄电池的充电,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。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。,充电时，正、负极板上的,P,b,SO,4,还原成,P,b,O,2,和,P,b,，电解液中的,H,2,SO,4,增多，密度上升。,26,当充电接近终了时，PbSO,4,已基本还原成PbO,2,和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使,正极板附近产生O,2,从电解液中逸出，,负极板附近产生H,2,从电解液中逸出,电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。,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）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在,23h,内保持不变。,铅蓄电池的充电,27,第三节 蓄电池的容量及影响因素,教学目的要求：,掌握蓄电池容量,主要教学内容：,1、蓄电池容量,2、影响蓄电池容量因素,教学重点、难点：,影响因素,28,蓄电池容量,蓄电池容量：,在允许的放电范围内所输出的电量,蓄电池容量C等于放电电流I,f,与放电时间t,f,乘积,C I,f,t,f,蓄电池的容量与,放电电流,、,放电持续时间,及,电解液温度,有关,29,1额定容量,额定容量：指完全充电的蓄电池，在电解液温度为255摄氏度，密度为1.280.01gml时，以20h放电率的放电流连续放电到12V蓄电池端电压降到10.500.05V、6V蓄电池端电压降到5.250.02V时所输出的电量。用C20表示，单位是Ah。,30,2储备容量,蓄电池的额定储备容量：指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为252摄氏度时，以25A电流放电至12V蓄电池端电压达10.50V0.05V、6V蓄电池端电压达5.25V0.02V时，放电所持续的时间，用Cr,n表示，单位为min。,31,影响蓄电池容量因素,1结构因素,1 极板表面积大,2 极板片数多 参加反应活性物质越多，容量越大。,3 极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。,2使用因素,（,1）放电电流,（2）电解液温度（见后图）,（3）电解液密度,32,放电电流,放电电流越大，蓄电池容量就越小。当放电电流增大时，化学反应速度加快，PbSO4堵塞孔隙速度越快，导致极板内层大量活性物质不能参与反应，蓄电池的实际输出容量减小。,33,电解液温度,34,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。,电解液密度,35,