第二章__铅蓄电池

,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,*,第二章 铅蓄电池,第一节 蓄电池概述,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,第四节 铅蓄电池的维护、故障诊断与处理,一、铅蓄电池的用途,起动型铅蓄电池在汽车上与发电机并联连接,(,见,图,2-1,),，其用途是,:,.,发动机起动时，向起动机提供强大电流,(,一般为,200600A,，有的柒油机起动电流可达,1000 A,以上,),，并同时向点火系等用电设备供电。,.,发电机电压过低,(,低于蓄电池端电压,),时，向用电设备供电。,.,发电机电压高于蓄电池电动势时，将发电机多余的部分电能变为化学能储存起来,(,充电,),。,.,发电机过载时，协助发电机供电。,第一节 蓄电池概述,下一页,.,蓄电池相当于一个大的电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保持汽车电系电压稳定，保护电路中的电子元件。,二、起动型铅蓄电池的结构,铅蓄电池一般由三个或六个单格电池串联而成，每单格的额定电压为,2V,。普通铅蓄电池的结构如,图,2-2,所示。,1.,极板,极板的活性物质与电解液反应，完成蓄电池的充放电化学反应。,铅蓄电池的极板分为正极板和负极板，它们都是由栅架和涂在栅架上的活性物质构成的。正、负极板的外形相同。极板栅架由铅锑合金浇铸而成。,第一节 蓄电池概述,下一页,上一页,第一节 蓄电池概述,活性物质是极板的工作物质，正极板上的活性物质是暗棕色的二氧化铅,(PbO2),，负极板上的活性物质是青灰色的海绵状纯铅,(,Pb,),。为了使电解液能顺利渗入极板内部，极板的活性物质具有多孔性。,将正、负极板各一片，浸入标准密度的电解液内，就可以获得约,2.1V,的电动势。为了增大蓄电池的容量，在单格电池中，将多片正、负极板分别焊接成正、负极板组,见,图,2-3,(a),，然后将正、负极板组交错装插在一起，形成单格电池的极板组,见,图,2-3,(b),，在一个单格电池内负极板总是比正极板多一片。,2.,隔板,隔板安装在正、负极板之间，其作用是使正负极板尽量靠近而又,下一页,上一页,第一节 蓄电池概述,不至于接触短路，以缩小蓄电池的体积。隔板多采用微孔塑料、橡胶、纸质及玻璃纤维等材料制成。,3.,电解液,电解液的作用是形成电离，使极板活性物质与电解液反应，完成蓄电池的充、放电过程。它是由纯净的专用硫酸,(H2SO4),和蒸馏水配制而成的，其相对密度一般在,1.241.28,之间，应根据制造厂的要求和当地的气温条件选择,(,见,表,2-1,),。,4.,外壳,外壳用来盛放电解液和极板组，并使蓄电池构成一个整体。外壳的材料有硬质橡胶和聚丙烯塑料两种，由间壁将其分为三个或六个,下一页,上一页,相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。,橡胶外壳的每一单格有一个小盖,;,塑料外壳采用整体盖。普通蓄电池每单格的中间有一个电解液加液孔，平时拧装一个螺塞，螺塞上有一个通气小孔，在使用时应保持其畅通。,5.,联条与极桩,联条的作用是将各单格电池串联起来，极桩用来与外部电路连接接线。,传统蓄电池的联条是外露式的，用铅材料铸造而成,;,整体盖蓄电池的联条在电池内部，多采用穿壁式或跨接式结构。,下一页,上一页,第一节 蓄电池概述,极桩有锥台型和,L,型等形式,(,见,图,2-4,),。为便于识别，极桩的上方或旁边标刻有“,+”(,或,P),、“,-”(,或,N),标记，或者在正极桩上涂红色油漆。,三、起动型铅蓄电池的型号,按,JB2599-1985,铅蓄电池产品型号编制方法,的规定，铅蓄电池的型号由三大部分组成，各部分之间用破折号分隔，其内容及排列如下,:,串联单格电池数、电池类型和特征、额定容量及特殊性能。,下一页,上一页,第一节 蓄电池概述,.,串联单格电池数用阿拉伯数字表示。,电池类型起动型蓄电池用“,Q”,表示,(“,起”字的第一个拼音字母,),。,电池特征用字母标注。无特殊特征时，该项省略不标,;,当产品同时具有两种特征时，应按,表,2-2,的顺序将两个特征代号并列标注。,.,额定容量是指,20h,放电率时的额定容量，用阿拉伯数字表示,(,不标单位,),，单位是安培小时,(,Ah,),。,.,特殊性能如高起动率蓄电池用“,C”,表示，低温起动性能好的蓄电池用“,D”,表示，塑料外壳蓄电池用“,S”,表示等等。,例如，夏利轿车用,6-QA-40S,型蓄电池，是由,6,个单格电池组成，额定电压为,12 V,额定容量为,40,Ah,，采用塑料外壳的干荷电起动型铅蓄电池。,返 回,上一页,第一节 蓄电池概述,下一页,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,一、铅蓄电池的工作原理,铅蓄电池的充放电过程是可逆的。电池充满电时，正极板活性物质为二氧化铅,(PbO,2,),，负极板的活性物质为海绵状纯铅,(,Pb,);,放电时，正、负极板的活性物质都逐渐变为硫酸铅,(PbS0,4,),，消耗电解液中的硫酸而产生水。其反应方程式为,:,二、铅蓄电池的容量,铅蓄电池的容量是在规定条件下，充足电的蓄电池所能输出的,电量，用,C,来表示，单位是安培小时,(,Ah,),，容量,C,等于放电电流与放电时间的乘积,:,C=,Ift,式中,:C,容量,;,If,放电电流,;,t,放电时间。,起动型铅蓄电池的容量可分为额定容量与储备容量两种。,(1),额定容量蓄电池的额定容量与每片极板的面积和每单格电池极板的片数成正比，与单格电池数无关。国产蓄电池极板已经标准化，每片正极板的额定容量可按,15Ah,估算。,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,下一页,上一页,一般地，说某蓄电池是,N,片的，是指它每单格电池内共有,N,片极板，其中正极板的片,数为,(N-1)/2,，则该电池的额定容量可按下式估算,:,(2),储备容量指完全充足电的蓄电池在电解液温度为,252,时，以,25 A,电流放电，至,6V,蓄电池端电压下降到,(5.250.02)V,，或,12 V,蓄电池端电压下降到,10.50.05V,时，放电所持续的时间，用氏表示，单位为,min(,分钟,),。储备容量说明当汽车电源系统失效时，蓄电池能提供,25 A,电流的时间。,储备容量与,20 h,放电率容量之间的关系，按下式进行换算,:,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,下一页,上一页,当 或 时，上式不适用。,(3),影响铅蓄电池容量的因素影响铅蓄电池容量的因素，一个是单格电池内极板的片数和结构等方面的因素，另一个是使用方面的因素，我们主要讨论使用因素的影响。,.,放电电流放电电流越大，蓄电池愉出的容量越小，见,图,2-5,(a),。,在使用起动机时，必须严格控制起动时间，每次接入起动机的时间不得超过,5s,，两次起动应间隔,5s,以上。,.,电解液温度电解液温度降低，蓄电池愉出的容量减小，见,图,2-5,(b),。一般地，在正常范围内，电解液温度每下降,1,，容量约下降,1%(,但温度过高，将造成极板拱曲变形、活性物质脱落、诱发,下一页,上一页,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,电池自放电等故障，所以蓄电池电解液温度不宜过高,),。,由于上述原因，冬季起动时，蓄电池的端电压将会大幅度降低，往往导致起动、点火困难，因此冬季应注意对蓄电池的保温。,.,电解液的相对密度实践证明，采用较低的电解液相对密度，可以提高蓄电池愉出大电流的能力和大电流放电时的容量。从提高蓄电池的起动能力来看，采用偏低的电解液密度为好。电解液相对密度对容量的影响见,图,2-5,(c),。,返 回,上一页,第二节 铅蓄电池的工作原理和电池容量,一、电解液的配制,(1),配制比例专用纯净硫酸,(,相对密度为,1.831.84g/cm3),和蒸馏水配制百分比见,表,2-3,。,(2),配制仪器配制电解液所用的容器必须是耐酸、耐热、与电解液不发生化学作用的有釉陶瓷缸、玻璃缸、塑料槽等。应备有塑料或玻璃棒、专用电解液密度计及温度计。,(3),配制过程电解液配制过程如下,:,.,清洗器皿,:,将容器、塑料,(,或玻璃,),棒等器具用清水洗去脏污，再用蒸馏水多次冲洗，以防配制成的电解液含有过量杂质。,.,先在容器中倒入蒸馏水,:,按欲配制的电解液的总量，计算出所需,下一页,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,蒸馏水的数量。例如,:,要配制,30 L,相对密度为,1.27 g/c,厅的电解液，查表,2-3,可计算出所需蒸馏水的体积为,:,.,取专用硫酸,:,自盛放专用硫酸的容器中取出所需的硫酸。,.,将硫酸倒入蒸馏水中,:,将硫酸沿容器壁徐徐倒入容器内的蒸馏水中，并不断用塑料棒慢慢搅拌,(,见,图,2-6,),，以防因硫酸与水混合时产生的热量大量积存而造成硫酸的飞溅。,.,测量电解液相对密度,:,用专用吸式密度计测量配成电解液的相对密度，同时用温度计测量其温度,图,2-7,(a),。按下式换算成,25,的相对密度值,:,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,下一页,上一页,本例中设 ，所以,:,也可以用带密度换算刻度的专用温度计,(,见图,2-7b),测量电解液温度，并由其刻度直接换算。,.,调整相对密度值,:,若相对密度不符合要求，可加硫酸,(,过低时,),或蒸馏水,(,过高时,),进行调整。搅拌均匀后再侧量和调整，直至合格。,(4),注意事项因硫酸对人体及衣物具有剧烈的腐蚀性，在配制电解液时不能将硫酸或配制的电解液溅到身体或衣服上。配制电解液时应注意以下事项,:,下一页,上一页,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,.,一定要先在容器中倒入蒸馏水，然后再徐徐倒入硫酸。严禁反过来，将悉馏水倒入浓硫酸中，否则，在水倒入瞬间，会因容器内液体的温度过高而造成飞溅伤人事故。,.,作业之前一定要穿戴好防护衣具,(,如,:,橡皮手套、口罩、护目镜，穿毛类或某些抗腐蚀的化纤类衣服,),。,.,要准备好应急措施,:,备好,10%,苏打水，万一硫酸溅到身上，用以冲洗中和，再用清水洗净，并迅速到医院处理。,.,配制和保存过程中，应注意保持电解液的洁净，防止杂质进入。,.,刚配制好的电解液温度很高，应冷却至,35,以下方可往蓄电池中加注。,下一页,上一页,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,二、铅蓄电池的充电,蓄电池的充电可分为初充电、补充充电和快速脉冲充电这三种。其充电过程都分为两个阶段,:,第一阶段，自充电开始至单格电池电压上升至,2.4V,左右、电解液内开始出现气泡为止，接着转人第二阶段，充电至蓄电池内产生大量气泡，电解液呈“沸腾”状态，或端电压和电解液相对密度升高到最大值，且在,23h,内不再增加为止。,(1),初充电初充电是指新蓄电池或更换极板后的蓄电池在使用前的首次充电。其特点是，充电电流小，充电时间长。其步骤如下,:,.,加注电解液,:,按蓄电池生产厂家的要求或气温条件，在蓄电池内加注规定密度的电解液，静置,68h,后，再将液面高度调整到高出,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,下一页,上一页,极板,(,或防护片,),顶部,1015 mm,。,.,连接充电电路,:,将被充电蓄电池,(,或电池组,),与充电机连接，注意极性与接法,:,蓄电池,(,或电池组,),的正极与充电机正极相接，蓄电池的负极与充电机负极相接，并使充电机可靠接地。,.,选择充电电流、开始充电,:,可按,表,2-4,选择第一阶段初充电电流，也可按蓄电池额定容量选择,:,初充电第一阶段的充电电流为额定容量的,1/15,。,第一阶段,:,先将充电机的愉出电流调节至最小，打开充电机后，再将愉出电流调节至第一阶段充电电流值，至单格电池电压升高到,2.4V,左右、电解液内开始出现气泡为止。,第三节 电解液的配制及蓄电池的充电,下一页,上一页,第二阶段,:,紧接着第一阶段，将充电电流减小至第一阶段的一半，直到蓄电池充足电为止。初充电时间为,5070,。,.,调整电解液相对密度至规定值,:,在充电完成,2h,后侧量电解液相对密度，若不符合要求，可用