蓄电池

汽车电器与电子技术蓄电池知识结构框图。

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
• 构造
  • 极板
    • 正极板
      • 活性物质为二氧化铅(PbO2)，呈深棕色
    • 负极板
      • 活性物质为海绵状的纯铅(Pb)
  • 隔板
    • 具有多孔性，以便电解液渗透，具有抗酸性和抗氧化性
    • 微孔塑料(橡胶)、木质材料，玻璃纤维材料压制而成
  • 体
    • 大量采用聚丙烯塑料外壳(耐酸、耐热、耐振、强度高)
  • 电解液
    • 本质
      • 化学纯净硫酸
      • 蒸馏水
    • 密度一般为1.24～1.31g/m³
      • 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
• 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
    • 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
    • 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
• 蓄电池的使用与维护
  • 蓄电池的充电
    • 初充电
    • 补充充电
    • 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
      • 均衡充电
  • 蓄电池的维护
    • 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。
• 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