蓄电池笔记整理

这是一篇关于蓄电池的思维导图。化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池。放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。将这类电池称为蓄电池，也称二次电池。

蓄电池

• 作用
  • 1.发动机起动时，向点火系统和起动机供电
  • 2.当用电设备同时接入较多使得发电机超载时，协助发电机供电
  • 3.当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，它可将电能转变为化学能储存起来(充电)
  • 注意：蓄电池还相当于一个容量很大的电容器(保护用电设备不被损坏)
  • 4.当发动机不发电或电压较低时，向用电设备供电
• 要求
  • 容量大、内阻小、起动性能好（5-10s提供给起动机大电流）
    • 汽油机：200-600A
    • 柴油机：500-1000A
    • 起动型突出特点：内阻小、起动性能好、电压稳定成本低、原料丰富
• 类型
  • 铅酸型
    • 普通型
    • 干荷型
    • 湿荷型
    • 免维护型
    • 胶体型
  • 碱性蓄电池
• 构造
  • 极板
    • 组成
      • 栅架
        • 铅锑合金
          • 作用：提高机械强度、浇铸性能
          • 含量：2%-3.5%；副作用：加速氢析出，加速电解液消耗， 易从正极板析出引起自放电和腐蚀
        • 形状特点：放射型，作用：降低蓄电池内阻，改善起动性能
      • 活性物质
        • 活性物质为二氧化铅(PbO2)，呈深棕色
          • 正极板
        • 活性物质为海绵状的纯铅(Pb)
          • 负极板
    • 类型
      • 负极板
      • 正极板
      • 特点：
        • 正极板比负极板少一片
          • 原因：正极板活性物质的疏松，两侧放电，减少翘曲和脱落
        • 采用薄型极板可提高比容量和起动性能
  • 隔板
    • 作用：减少内阻和尺寸，防止正负极板短路
    • 特点：具有多孔性，以便电解液渗透，具有抗酸性和抗氧化性
    • 类型：微孔塑料(橡胶)、木质材料，玻璃纤维材料压制而成
  • 电解液
    • 本质
      • 化学纯净硫酸
      • 蒸馏水
    • 密度一般为1.24～1.31g/m³、-随地区和气候条件而定
      • 过低易结冰
      • 过高其黏度增加，电池内阻增大，加速极板腐蚀使其寿命缩短
  • 壳体
    • 材料：大量采用聚丙烯塑料外壳(耐酸、耐热、耐振、强度高)
    • 结构特点：三个或六个互不相同的单格，底部有凸筋来支撑极板
      • 凸筋之间的空隙的作用是积存脱落的活性物质，防止短路
  • 接线柱
    • 类型：圆柱形、L型、侧孔型
    • 区分：+或P记号为正，也有图红色，-或N为负
  • 链条
    • 作用：串联单个电池
    • 材质：铅锑合金
      • 硬橡胶外壳的链条在上方
      • 塑料外壳的用穿壁式
• 型号
  • 组成
    • 单格电池数
      • 一位阿拉伯数字：3或6
    • 类型
      • 根据起动用途划分，起动型的用Q表示
    • 特征
      • 仅在同类用途的产品有某种特征而在型号中又必须加以区别时采用，有：A/H/W/S/I/M/J
    • 额定容量
      • 单位A H,特殊：G-高启动型，S-塑料外壳，D-低温启动型
• 工作原理
  • 充电过程
    • 正负极板上的硫酸铅分别变成了原来的二氧化铅和铅，电解液中的硫酸增加，密度增大。
  • 放电过程
    • 正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都变成了硫酸铅，电解液中的硫酸减少，密度减小
• 工作特性
  • 蓄电池的基本电特性
    • 静止电动势
      • 定义：蓄电池在静止状态下正负极之间的电位差(即开路电压)，用E0表示
      • 影响因素
        • 电解液密度
        • 温度
    • 内阻R0
      • 构成
        • 极板电阻
        • 电解液电阻
        • 隔板电阻
        • 铅连接条和极柱电阻
      • 影响因素：电解液的密度
  • 蓄电池的充放电特性
    • 充电特性
      • 充电初期
        • 端电压迅速上升，极板孔隙中生成的硫酸来不及想在扩散，电解液密度增大
      • 充电中期
        • 端电压随着电解液密度的增加而上升
      • 充电末期
        • 活性物质全部转化为二氧化铅和海绵状铅，如继续充电，会出现“沸腾”(点解水产生氢气和氧气)
      • 充电终了特征
        • 1.蓄电池内部产生大量气泡，即所谓“沸腾”
        • 2.端电压和电解液密度均上升至最大值，且在2~3h内不在增加
    • 放电特性
      • 过度放电(端电压降到一定值时再继续放电)：对电池有害，粗结晶硫酸铅充电时不易还原
      • 蓄电池“休息”
        • 电解液相互渗透，趋于平衡
      • 放电终了特征
        • 1.电解液密度降低到最小许可值(约1.1g/m³)
        • 2.单体电池的端电压降至放电终止电压
• 容量
  • 定义
    • 一定放电条件下蓄电池所能输出的电量，用C表示，单位A·h
  • 影响因素
    • 构造因素
      • 极板厚度
        • 越薄，活性物质多孔性好、及渗透、利用率高，单位体积，片数多，输出容量大
      • 极板面积
        • 表面积大，参与反应的物质多，放电性能就好，
          • 增加片数
          • 提高多孔性
      • 同性极板中心距
        • 降低内阻、提高容量
          • 与极板、隔板厚度有关
          • 与安装技术有关
    • 使用因素
      • 1..放电电流
        • 随着放电电流的增大，蓄电池容量变小
      • 2.电解液温度
        • 温度降低，容量减小，下降1°，容量下降1%，40°后及拱曲变形诱发自放电
      • 3.电解液密度
        • 适当增加电解液密度，容量增大，但密度过大时，电解液的黏度增大使渗透速度降低，内阻和极板硫化增加，容量会减小，不结冰的前提下，尽可能降低密度
• 蓄电池的使用与维护
  • 使用
    • 三抓
      • 正确及时充电
        • 放完电后24小时内充电
        • 车上使用的每两个月补充一次，冬季放电程度不超25%，夏季放电程度不超50%
        • 带电解液储存，每两月充电一次
      • 正确操作使用
        • 不得连续使用，每次不得超5S，间隔15S
        • 安装、搬运轻搬轻放，不得敲打拖拽
      • 清洁维护
        • 清除表面灰尘，保持干净
        • 接线牢固、清除氧化、涂润滑脂
        • 疏通通气孔
    • 五防
      • 放大电流和长时间充电
        • 防多度放电
          • 防电解液液面低
            • 防电解液密度高
              • 防电解液混入杂质
  • 储存
    • 方式
      • 干储存
        • 20H放电率放完电倒出电解液、冲洗至无酸，期限为2年
      • 湿储存
        • 密度调整到1.28（25°）液面正常，时间为6个月
    • 条件
      • 5-10度，干燥、通风、清洁
      • 不受阳光直射，远离热源不小于2米
      • 避免与有害物接触，防止污物落入内部
      • 放于木架，避免叠放、机械冲击
  • 冬季使用注意事项
    • 保持电充足，防止密度下降结冰，壳体破裂，极板变形，活性物质脱落
    • 加注蒸馏水，在充电时计入
    • 冬季容量下降，起动时，预热减少阻力
  • 维护
    • 1.检查蓄电池在支架上的固定螺栓是否拧紧，安装不牢靠会因行车震动而引起壳体损坏。另外不要将金属物放在蓄电池上以防短路。
    • 2.时常查看极柱和接线头连接得是否可靠。为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂。
    • 3.普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。干荷蓄电池在使用之前最好适当充电。至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护，适当查看必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命。
    • 4.蓄电池盖上的气孔应通畅。蓄电池在充电时会产生大量气泡若通气孔被堵塞使气体不能逸出，当压力增大到一定的程度后就会造成蓄电池壳体炸裂。
    • 5.在蓄电池极柱和盖的周围常会有黄白色的糊状物，这是因为硫酸腐蚀了根柱、线卡、固定架等造成的。这些物质的电阻很大，要及时清除。
    • 6.当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量最好相等。否则会影响蓄电池的使用寿命。
    • 7.使用起动机时，每次起动时间应不超过5s，两次启动之间的时间间隔应大于15s(防止PbSO4堆积)
    • 8.不可用直接打火(短路试验)的方法检查蓄电池的电量这样会对蓄电池造成损害。
  • 蓄电池的充电
    • 种类
      • 初充电
        • 定义
          • 对新蓄电池或跟换极板的蓄电池使用前的首次充电
        • 目的
          • 还原普通极板在存放期间被氧化的活性物质
        • 特点
          • 出充电不足会使电池充电不彻底，永久性充电不足
          • 蓄电池容量不足，寿命短
          • 初充电采用定流充电
      • 补充充电
        • 定义
          • 使用后充电
        • 特点
          • 充电不彻底，会使容量下降，车上使用的电池两个月补充电一次
      • 维护性充电
        • 去硫充电
          • 硫化
            • 蓄电池长期充电不足或放电后长期放置，极板上生成一种白色的粗晶粒硫酸铅，在正常充电时很难溶解还原，蓄电池容量明显下降的现象
            • 产生原因
              • ★电池初充电不足或初充电中断时间较长；       ★电池长期充电不足； ★放电后未能及时充电；       ★经常过量充电或小电流深放电；       ★电解液密度过高或者温度过高,硫酸铅将深入形成不易恢复；       ★电池搁置时间较长，长期不使用而未定期充电；      ★电解液不纯，自放电大；       ★内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电；       ★电池内部电解液液面低，使极板裸露部分硫酸化。
          • 方法
            • 步骤:先倒出电池里的电解液，用蒸馏水反复冲洗数次，，然后灌入蒸馏水高出极板15mm，用初充电电流进行充电，并随时测量电解液密度，如此反复进行至电解液密度不变为止，最后参照初充电方法充电并调整电解液密度至规定值，检查容量达到额定容量的80%时，硫化基本消除。
        • 预防硫化过充电
          • 用平时补充充电的电流值！将电池充足，中断1h，在用一半的电流充至“沸腾”为止，如此反复多次，到蓄电池立即“沸腾”为止
    • 方法
      • 定流充电
        • 特点
          • 将不同电压等级的电池串联充电，充电电流按小容量电池设定，以此类推
          • 适用于出充电、补充充电、去硫充电；有益于延长寿命
        • 定义
          • 充电过程中保持充电电流恒定的充电方法
      • 定压充电
        • 定义
          • 充电过程中保持充电电压恒定的充电方法
        • 特点
          • 汽车充电就是定压，充电效率高，12V电源充电电压为15V
          • 电压调整合适，充电结束，电流自动调整为0，
          • 不能保证电充足，不能用于出充电、去硫充电
      • 快速脉冲充电
        • 定义
          • 自动控制电路对电池正反向脉冲充电的方式
        • 特点
          • 效率高，时间短
  • 蓄电池的拆装
    • 接线柱识别
      • +、—等
    • 拆卸
      • 先负后正
    • 安装
      • 先正后负
  • 电解液的配置
    • 定义
      • 纯净的蒸馏水和纯净的纯硫酸按一定的体积或质量配置而成
    • 密度选择
      • 密度随温度变化而变化，根据环境温度调整修正
    • 配置注意事项
      • 量具
        • 耐酸、耐腐蚀的器具、保持干净
      • 防护
        • 准备10%的碳酸钠溶液，以备中和处理
        • 操作人员配有防护眼镜、手套、塑料围裙、胶鞋等
    • 操作过程
      • 现将蒸馏水放入容器，在缓慢加入硫酸，杯壁倒流、不断搅拌，降温后，测量密度在调整；严禁蒸馏水倒入硫酸中！！
• 常见故障
  • 外部故障
    • 壳体裂纹、封口胶开裂、链条烧断、接触不良、极柱腐蚀、电池爆炸
  • 内部故障
    • 极板硫化
      • 定义
        • 基板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象
      • 现象
        • 电压上升快、温度高、沸腾早，密度不达标，电压急剧下降，不能持续供电
      • 原因
        • 长期充电不足、放电后不能及时充电，温度变化硫酸结晶
        • 液面低，极板漏出与空气接触氧化，液面上下波动，氧化极板时干时湿，在结晶
        • 经常过放电、小电流放电、使硫酸铅、深入极板深处，充电得不到恢复，
        • 电解液不纯，密度高、气温剧烈变化
      • 措施
        • 定期补充充电，使长期处于满电状态
        • 放电后24小时内补充充电
        • 电解液密度适当，液面高度符合标准
    • 活性物质脱落
      • 现象
        • 主要是正极板的脱落，电解液浑浊呈褐色；
        • 充电时从底部有褐色物质上升、电压上升快，沸腾早，密度上升慢；
        • 放电时电压下降快，容量下降
      • 原因
        • 充电电流过大、长时间过充电，水被电解，大量气体产生，压力增大，
        • 大电流放电，尤其低温放电、硫酸铅迅速生成，体积膨胀，极板变形，
        • 极板组松旷，安装不良，行驶颠簸
      • 措施
        • 避免过充电、大电流长时间充、放电
        • 轻搬轻放、避免震动冲击
        • 车上安装要牢靠
    • 自放电
      • 定义
        • 蓄电池无负载下，电量自行消失的现象
      • 现象
        • 每昼夜电量下降超过2%
      • 原因
        • 电解液不纯，有铅以外金属杂质，形成封闭型微电池放电
        • 蓄电池顶部不干净，正负极短路自放电
        • 内部正负极短路
      • 措施
        • 配置电解液的硫酸蒸馏水符合规定
        • 配置时所用器皿必须是耐酸材料，配置好妥善保管
        • 加注螺栓盖好，保持清洁
        • 补加的蒸馏水符合规定
• 改进型铅酸蓄电池
  • 干荷电蓄电池
    • 理想的应急电源，不需要进行初充电就可以使用
    • 超过两年的干荷电蓄电池，极板部分被氧化，使用前用补充充电的电流充电
  • 免维护蓄电池
    • 1.使用过程中不需补加蒸馏水
    • 2.自放电少，可做两年以上湿式储存
    • 3.耐过充电性能好
    • 4.使用寿命长