铅酸蓄电池基础知识之一.ppt

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1、汽车起动用铅酸蓄电池汽车起动用铅酸蓄电池第一节、汽车蓄电池概述第一节、汽车蓄电池概述n蓄电池是一种将化学能转变为电能的装蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。置，属于可逆的直流电源。n应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。n蓄电池最主要的作用是：发动机工作时蓄电池最主要的作用是：发动机工作时向起动机和点火装置供电。向起动机和点火装置供电。n汽油机起动电流为汽油机起动电流为200200600600A An有的柴油机起动电流达有的柴油机起动电流达10001000A A。蓄电池并联电路蓄电池并联电路n按使用来分为：按使用来分为：动力型蓄电池、起动

2、型蓄电池、储能型蓄电池等动力型蓄电池、起动型蓄电池、储能型蓄电池等n按蓄电池的结构分为：按蓄电池的结构分为：普通起动用蓄电池（湿荷电蓄电池普通起动用蓄电池（湿荷电蓄电池H H、干荷电蓄电池、干荷电蓄电池A A、非荷电蓄电池）：需维护或少维护。非荷电蓄电池）：需维护或少维护。免维护起动用蓄电池免维护起动用蓄电池 阀控蓄电池（胶体电解质蓄电池、阀控蓄电池（胶体电解质蓄电池、AGMAGM吸附式蓄电池）吸附式蓄电池）n汽车上采用铅酸蓄电池，主要目的是使起动发动机。汽车上采用铅酸蓄电池，主要目的是使起动发动机。n现代汽车起动用蓄电池主要使用：现代汽车起动用蓄电池主要使用：干荷电蓄电池干荷电蓄电池 免维护

3、蓄电池免维护蓄电池 不同类型的铅酸蓄电池干荷蓄电池干荷蓄电池n极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的蓄电池。蓄电池。n干荷蓄电池加足电解液后，静放干荷蓄电池加足电解液后，静放20302030minmin即可即可使用。使用。n干荷蓄电池的工艺特点干荷蓄电池的工艺特点 在负极板的铅膏中加入抗氧化剂、负极板在化在负极板的铅膏中加入抗氧化剂、负极板在化成后经过水洗和浸渍防氧剂、经特殊工艺干燥成后经过水洗和浸渍防氧剂、经特殊工艺干燥处理，处理，提高了负极板上的海绵状纯铅的憎水性提高了负极板上的海绵状纯铅的憎水性和抗氧化性，可以干荷电贮存。和抗氧化性，可以干荷电贮

4、存。免维护蓄电池免维护蓄电池 n极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副作用：自放电少、使用中不需加水；作用：自放电少、使用中不需加水；n采用袋式采用袋式PE隔板，可避免活性物质脱落、极板隔板，可避免活性物质脱落、极板短路：使用寿命长；短路：使用寿命长；n采用新型安全通气装置：回收水汽采用新型安全通气装置：回收水汽n外壳由聚丙烯塑料制成：重量轻、体积小。外壳由聚丙烯塑料制成：重量轻、体积小。免维护蓄电池的产品特点免维护蓄电池的产品特点 n水份散失少水份散失少n自放电小自放电小n连接件腐蚀小连接件腐蚀小n起动性能好起动性能好n使用寿命长使用寿命长蓄电池的功

5、用蓄电池的功用n1.1.发动机启动时，向启动机和点火系统供电发动机启动时，向启动机和点火系统供电n2.2.发发动动机机低低速速运运转转时时，向向用用电电设设备备和和发发电电机机磁磁场绕组供电。（应用中应避免）场绕组供电。（应用中应避免）n3.3.发发动动机机运运转转时时，将将发发电电机机剩剩余余电电能能转转化化为为化化学能储存起来；学能储存起来；n4.4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电发电机过载时，协助发电机向用电设备供电n5.5.蓄蓄电电池池相相当当于于一一个个大大电电容容器器，能能吸吸收收电电路路中中出出现现的的舒舒瞬瞬时时过过电电压压，保保护护电电子子元元件件，保保持持汽汽车电器

6、系统电压稳定车电器系统电压稳定对蓄电池的要求对蓄电池的要求n启启动动发发动动机机时时，蓄蓄电电池池在在510S内内，要要向向启启动动机机连连续续供供给给强强大大电电流流（汽汽油油机机200600A，柴油机柴油机8001000A）n因因此此，对对蓄蓄电电池池的的要要求求是是：容容量量大大、内内阻小、有足够的启动能力。阻小、有足够的启动能力。第二节、蓄电池的构造与型号第二节、蓄电池的构造与型号 n蓄电池的构造蓄电池的构造(传统胶壳电池）第二节、蓄电池的构造与型号第二节、蓄电池的构造与型号 n蓄电池的构造蓄电池的构造(塑壳干荷电、少维护电池）塑壳干荷电、少维护电池）蓄电池的基本构造蓄电池的基本构造（

7、现代免维护蓄电池）（现代免维护蓄电池）蓄电池的基本构造蓄电池的基本构造 n极板极板n隔板隔板 n外壳外壳 n电解液电解液 极板极板n极板：是蓄电池的基极板：是蓄电池的基本部件，由它接受充本部件，由它接受充入的电能和向外释放入的电能和向外释放电能。极板分正极板电能。极板分正极板和负极板两种。正极和负极板两种。正极板上的活性物质是二板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青是海绵状纯铅，呈青灰色。灰色。极板极板极板极板n栅架栅架n活性物质活性物质 隔板隔板n为为了了避避免免相相互互接接触触而而短短路路，正正负负极极板板之之间间要要用

8、绝缘的隔板隔开。用绝缘的隔板隔开。n隔隔板板材材料料应应具具有有多多孔孔性性结结构构，以以便便电电解解液液自自由由渗渗透透，而而且且化化学学性性能能应应稳稳定定，具具有有良良好好的耐酸性和抗氧化性。的耐酸性和抗氧化性。电解液电解液n铅铅酸酸蓄蓄电电池池的的电电解解液液，是是由由相相对对密密度度1.841.84的的纯纯硫酸和蒸馏水配制而成。硫酸和蒸馏水配制而成。n密度一般在密度一般在1.241.24 1.31 1.31g gcmcm3 3的范围之内。的范围之内。n电电解解液液的的纯纯度度是是影影响响蓄蓄电电池池的的电电气气性性能能和和使使用用寿寿命命的的重重要要因因素素，一一般般工工业业用用硫硫

9、酸酸和和普普通通水水中中，因因含含有有铁铁、铜铜等等有有害害杂杂质质，绝绝对对不不能能加加入入到到蓄蓄电电池池中中去去，否否则则容容易易自自行行放放电电，并并且且容容易易损损坏坏极极板板。因因此此，蓄蓄电电池池电电解解液液要要用用规规定定的的蓄蓄电电池池专用硫酸和蒸馏水配制。专用硫酸和蒸馏水配制。外壳外壳n 蓄蓄电电池池外外壳壳为为一一整整体体式式结结构构的的容容器器，极极板板、隔隔板板和和电电解解液液均均装装入入外外壳壳内。内。n蓄蓄电电池池电电压压一一般般有有6 6V V和和1212V V两两种种规规格格，因因此此，外外壳壳内内由由间间壁壁分分成成3 3个个和和6 6个互不相通的单格。个互

10、不相通的单格。n外外壳壳应应耐耐酸酸、耐耐热热、耐耐寒寒、抗抗震震动动，并并具具有有足足够的机械强度。够的机械强度。外壳外壳蓄电池的型号、规格蓄电池的型号、规格 n蓄蓄电电池池的的产产品品型型号号:GB/T:GB/T 5008.2-2005 5008.2-2005 对对起起动动用用铅铅酸酸蓄蓄电电池池的的规规格格、外外形形尺尺寸寸、端端子位置等进行了详细的规定。子位置等进行了详细的规定。nGB/T GB/T 5008.2-2005 5008.2-2005 引引用用了了原原机机械械工工业业部部部部颁颁标标准准JB2599JB2599的的规规定定，铅铅蓄蓄电电地地产产品品型型号号分为三段。分为三段

11、。蓄电池的型号、规格蓄电池的型号、规格 n以以6 QA 60型电池为例：型电池为例：n6-代表电池单格数量为代表电池单格数量为6个个nQ-代表代表汽车起动用蓄电池汽车起动用蓄电池 nA-代表代表干式荷电，干式荷电，W-代表免维护代表免维护n60-表示电池容量为表示电池容量为60Ah 奇瑞汽车用蓄电池奇瑞汽车用蓄电池n6-QW-75 n即是即是6个单格电池个单格电池n额定电压额定电压12伏伏n额定容量额定容量75Ahn起动型免维护蓄电池起动型免维护蓄电池奇瑞汽车用蓄电池奇瑞汽车用蓄电池nA11车用车用 L2 400电池电池nB11车用车用 6-QW-75电池电池 nT11车用车用 6-QW-75

12、电池电池 nS11车用车用 6-QW-45电池电池 nS21车用车用 6-QW-45电池电池 商标标签内容警示标示n标示的含义：标示的含义：1.1.注意阅读说明书注意阅读说明书 2.2.注意有腐蚀性液注意有腐蚀性液体体 3.3.禁止靠近明火和禁止靠近明火和火焰火焰 4.4.对蓄电池进行操对蓄电池进行操作时注意穿戴好防作时注意穿戴好防护用品护用品警示标示 5.5.严禁儿童接近严禁儿童接近 6.6.注意有爆炸性气体注意有爆炸性气体 7.7.蓄电池禁止放入垃蓄电池禁止放入垃圾箱圾箱 8.8.旧蓄电池应该进行旧蓄电池应该进行适当的处理，并且适当的处理，并且可以回收再利用可以回收再利用第三节、蓄电池的工

13、作原理第三节、蓄电池的工作原理及特性及特性n双极硫酸盐化理论双极硫酸盐化理论n蓄电池中参与化学反应的物质，正极板上是蓄电池中参与化学反应的物质，正极板上是pbOpbO2 2n负极板上是负极板上是pbpbn电解液是硫酸水溶液电解液是硫酸水溶液n蓄电池放电时，正极板上的蓄电池放电时，正极板上的pbopbo2 2和负极板上的和负极板上的pbpb都变成都变成pbso4pbso4水溶液水溶液n电解液中的电解液中的H H2 2SO4SO4减少，相对密度下降。蓄电池减少，相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。充电时，则按相反的方向变化。一、蓄电池的工作原理一、蓄电池的工作原理 n蓄电池的化学反应方

14、程式为蓄电池的化学反应方程式为:1 1电动势的建立电动势的建立n蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反应过程见图后产生的。其反应过程见图1-8所示所示n负极板：铅溶于电解液中，失电子生成负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+nPb-2ePb2+n电子留在负极板上，和电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负吸引，使负极具有负电位，为极具有负电位，为-0.1V。电动势的建立电动势的建立n正极板：正极板：PbO2溶于电解液溶于电解液nPbO2+2H2OPb(OH)4 nPb(OH)4Pb4+4OH-nOH-留在电解液中，留在电解液中，Pb4+沉附在正极沉

15、附在正极表面表面,使正极板有使正极板有+2.0Vn在外电路未接通时，反应达到动态平衡在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为：时，静止电动势为：nE=2.0(0.1)=2.1V电动势的建立电动势的建立2 2、放电过程、放电过程n将蓄电池的将蓄电池的化学能转换化学能转换成电能的过成电能的过程称为放电程称为放电过程。过程。2 2、放电过程、放电过程 n如果将蓄电池与外电路如果将蓄电池与外电路的负荷接通，电子的负荷接通，电子e e从负从负极板经过外电路的负荷极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态。发了原有的平衡状

16、态。发生电化学反应。生电化学反应。n从理论上说，蓄电池这从理论上说，蓄电池这种放电将极板上所有物种放电将极板上所有物质全部转变为硫酸铅，质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有但实际转化的只有3 30-0-50%50%。3 3、充电过程、充电过程n将电能转换成将电能转换成蓄电池化学能蓄电池化学能的过程称为充的过程称为充电过程，它是电过程，它是放电反应的逆放电反应的逆过程。过程。3 3、充电过程、充电过程 n充电时蓄电池的正负两充电时蓄电池的正负两极接通直流电源极接通直流电源n当电源电压高于蓄电池当电源电压高于蓄电池的电动势的电动势E E时，电流由蓄时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的正极流入，从

17、蓄电池的负极流出，也就电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电是电子由正极板经外电路流往负极板。路流往负极板。n这时正负极板发生的化这时正负极板发生的化学反应正好与放电过程学反应正好与放电过程相反，其化学反应过程相反，其化学反应过程如图所示。如图所示。蓄电池充放电过程结论蓄电池充放电过程结论 n 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，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而水将逐渐增多，电解液相对密度下降 。n蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，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。而水将逐渐减少，电解液相

18、对密度增加。n在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由在充放电时，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。求正极极处的电解液流动性要好。n在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。正极板，以便电解液流通。二、蓄电池的工作特性二、蓄电池的工作特性 n蓄电池的静止电动势及基本电特性蓄电池的静止电动势及基本电特性 n蓄电池的内阻蓄电池的内阻n蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 n蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性 1 1、蓄电池的静止电动势及基本

19、电特性、蓄电池的静止电动势及基本电特性 n静止电动势静止电动势ESESn蓄蓄电电池池处处于于静静止止状状态态时时，正正负负极极板板之之间间的的电电位位差差（即即开路电压）称为静止电动势。开路电压）称为静止电动势。n开开路路电电压压：理理论论上上，开开路路状状态态下下的的端端电电压压并并不不等等于于电电池池的的电电动动势势。但但是是，开开路路电电压压在在数数值值上上很很接接近近蓄蓄电电池池的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。n一般规定铅蓄电池的额定开路电压为一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.02.0V V。n 开路电压（静止电动势）公式开路电

20、压（静止电动势）公式 铅钙电池：铅钙电池：ES=0.85+25CES=0.85+25C（V V）或或 铅锑电池：铅锑电池：ES=0.84+25CES=0.84+25C（V V）n汽汽车车用用蓄蓄电电池池的的电电解解液液密密度度一一般般在在1.12-1.301.12-1.30g/cmg/cm3 3之之间，因此间，因此ES=1.97ES=1.972.152.15（V V）1 1、蓄电池的静止电动势及基本电特性、蓄电池的静止电动势及基本电特性n蓄电池端电压的测量：蓄电池端电压的测量：n端端电电压压包包括括开开路路电电压压、放放电电电电压压和和充充电电电电压压，取决于蓄电池的工作状况。取决于蓄电池的工

21、作状况。n一一般般发发动动机机未未工工作作时时测测量量蓄蓄电电池池电电压压为为开开路路电电压为压为1212V V。（1212.7 V)1212.7 V)n一一般般发发动动机机工工作作时时测测量量蓄蓄电电池池电电压压为为充充电电电电压压为为1414V V。(13.814.4 V)(13.814.4 V)n起起动动时时测测量量蓄蓄电电池池电电压压为为放放电电电电电电压压约约为为8-8-1111V V。实际测量时采用放电计模拟启动状态。实际测量时采用放电计模拟启动状态。2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性 n蓄电池的放电特性是指在恒蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端流放电过程中，

22、蓄电池的端电压和电解液相对密度随时电压和电解液相对密度随时间而变化的规律。间而变化的规律。n将完全充足电的蓄电池以将完全充足电的蓄电池以2020h h放电率的电流进行放电，放电率的电流进行放电，在放电过程中不断地调节外在放电过程中不断地调节外接的电位器，使放电电流保接的电位器，使放电电流保持稳定不变，每隔一定的时持稳定不变，每隔一定的时间，测量端电压和电解液密间，测量端电压和电解液密度，得到如图所示的放电特度，得到如图所示的放电特性曲线。性曲线。放放电电特特性性曲曲线线2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性n（1 1）开始放电阶段）开始放电阶段n端电压由端电压由2.142.14V V迅速下

23、降至迅速下降至2.12.1V Vn极板孔隙内硫酸迅速消耗，电极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压迅速下降。增大，端电压迅速下降。n（2 2）相对稳定阶段）相对稳定阶段 n端电压由缓慢下降至端电压由缓慢下降至1.851.85V Vn极板孔隙外向孔隙内扩散的硫极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，孔内外电解液密度一态平衡，孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢起缓慢下降，所以端电压缓慢下降。下降。2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性n（3 3）迅速下降阶）迅速下降阶段段n端电压由端电压

24、由1.851.85V V迅迅速下降至速下降至1.751.75V V。n放电接近终了时，放电接近终了时，电化学极化、浓差电化学极化、浓差极化、欧姆极化显极化、欧姆极化显著增大，端电压迅著增大，端电压迅速下降。速下降。n蓄电池放电终了的蓄电池放电终了的特征特征3 3、蓄电池的充电特性（恒流充电）、蓄电池的充电特性（恒流充电）n在在恒恒流流充充电电过过程程中中，蓄蓄电电池池的的端端电电压压与与电电解解液液相相对对密密度度随随时时间而变化的规律。间而变化的规律。n充充电电电电源源必必须须采采用用直直流流电电源源，以以一一定定的的电电流流人人向向一一只只完完全全放放电的蓄电地进行充电。电的蓄电地进行充电

25、。n保保持持充充电电电电流流入入不不变变，每每隔隔一一定定时时间间测测量量单单格格电电池池的的端端电电压压和电解液相对密度。和电解液相对密度。n可可以以绘绘制制出出蓄蓄电电池池的的充充电电特特性性曲线，如图所示。曲线，如图所示。蓄电池的充电特性（恒流充电）蓄电池的充电特性（恒流充电）n（1 1）充电开始阶段）充电开始阶段n端电压迅速上升。端电压迅速上升。n开始充电时，孔隙内迅速生开始充电时，孔隙内迅速生成硫酸，浓差极化增大，端成硫酸，浓差极化增大，端电压迅速上升。电压迅速上升。n（2 2）稳定上升阶段）稳定上升阶段n端电压缓慢上升至端电压缓慢上升至2.42.4V V左右。左右。n孔隙内生成的硫

26、酸向孔隙外孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散，当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，端电扩散速度达到平衡时，端电压随整个容器内电解液密度压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升。变化而缓慢上升。蓄电池的充电特性（恒流充电）蓄电池的充电特性（恒流充电）n（3）充电末期）充电末期n电压迅速上升到电压迅速上升到2.7V左右，且稳定左右，且稳定不变，电解液呈沸不变，电解液呈沸腾状态。腾状态。n活性物质还原反应活性物质还原反应结束后的充电称为结束后的充电称为过充电，充电电流过充电，充电电流用于电解水，应避用于电解水，应避免长时间过充电。免长时间过充电。蓄电池的充满电（恒流充电）的特征蓄电池的充满电（恒流充电）的特征n端电压上升到最大值端电压上升到最大值2.72.7V V，并在并在2 2h3hh3h内内不在增加。不在增加。n电解液相对密度上升到最大值电解液相对密度上升到最大值1.21.28g/cm8g/cm3 3 n蓄电池内产生大量气泡蓄电池内产生大量气泡。第四节、蓄电池的生产工艺流程第四节、蓄电池的生产工艺流程n见培训材料。见培训材料。