学生手册(蓄电池的技术性能检测)

1.1蓄电池的技术性能检

【情境导入】

一辆丰田卡罗拉1.6L轿车，行驶里程4万km,出现熄火一段时间后，就无法起动的故障。经检查，蓄电池电压过低，并找出导致蓄电池电压低的原因，给蓄电池充电后，故障消失。

【学习目标】

1．能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。

2．能根据故障现象制定正确的维修计划。

3．能正确选择诊断设备对蓄电池引起的故障进行诊断。

4．掌握蓄电池的结构、作用及工作原理。

5. 了解蓄电池的常见故障。

6．能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的废料和损坏的零部件。【理论知识】

1.1.1蓄电池的作用

汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。蓄电池作为汽车的电源之一，其主要作用如下：

（1）汽车发动机起动时，蓄电池向起动机及点火系统等供电，同时能向收音机、点烟器及常用灯光等供电。

（2）发电机不发电或发电机低转速运转导致电压较低时向用电设备供电，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。

（3）发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池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）蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电气系统电压稳定。

1.1.2蓄电池的安装位置

当选择蓄电池在汽车上的安装位置时，应考虑以下因素：

1．汽车部件的重量分布。

2. 靠近起动机，以缩短电缆长度。

3．便于拆卸安装。

4．能防止污染。

5．环境温度适宜。

6. 减振性好。

一般轿车装在发动机罩内，货车装在车架前部的左侧或右侧，客车多装在车厢内。蓄电池都是用特制金属框架或防震垫固定的。

1.1.3蓄电池的构造

蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。目前汽车用的蓄电池多为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池因结构简单、价格低廉、内阻小、起动性能好、能在短时间内提供起动机所需的大电流，因此得到了广泛的应用。

铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器内插入两组极板而构成的电能存储器，它主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等组成。如图1-1-1所示：

图1-1-1蓄电池组成

1.极板

极板是蓄电池的核心，在蓄电池充、放电过程中，电能与化学能的转换就是通过正、负极板上的活性物质与电解液中的硫酸进行电化学反应来实现的。

极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上。如图1-1-2：

图1-1-2

栅架一般由铅锑合金铸成，其作用是固结活性物质，如上图所示。铅锑合金中，铅占94%，锑占6%。加入少量的锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇注性能。

2.隔板

为了减少蓄电池内部尺寸，降低蓄电池的内阻，蓄电池内部正、负极板应尽可能靠近。但为了避免相互接触而短路，正、负极板之间要用绝缘的隔板隔开。由于电化学反应在液体中进行，有离子迁移运动，为使电解液渗透，隔板应具有多孔性和良好的耐酸性。因此常见的隔板材料为木材、微孔塑料、玻璃纤维纸浆

和玻璃丝棉几类。

其中木材价格便宜，但耐酸性差，已很少使用。微孔橡胶和微孔塑料隔板耐酸性好，成本较低，强度高，使用寿命长。玻璃纤维隔板具有多孔性好、成本低廉等优点，在使用中得以普及。近年来，出现了袋式的微孔塑料隔板，它将正极板紧紧套在里面，起到了良好的分隔作用，既减小了蓄电池尺寸，又增大了极板面积，使蓄电池容量增大。

3.电解液

电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，一般由密度为1.84g/cm3的专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，为电化学反应提供必要的离子。电解液的配制应严格选用GB4554-84标准规定的二级专用硫酸和蒸馏水。且配置时，一定要把浓硫酸缓慢倒入蒸馏水中，并不断搅拌。

电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则黏度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。汽车用铅蓄电池的电解液密度一般为 1.24g/cm3-1.30g/cm3，使用中电解液密度应根据地区、气候条件和制造厂家的要求而定。

4.外壳

蓄电池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3个或6个相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间用来容纳脱落的活性物质，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。普通蓄电池每格的中间有一电解液加液孔，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，使蓄电池内化学反应产生的氢气（H

2）和氧气（O

2

）能随时排出。

5.联条

联条用于连接蓄电池各单格。各单格电池串联连接，目的是为了提高蓄电池的供电电压。一个单格电池的正极桩与相邻单格电池的负极桩采用联条焊接。

联条连接方式一般分为外露式、内部穿壁式或跨接式等。

为减少蓄电池内电阻和质量，现代蓄电池上采用单格电池直接联条。各个单格电池的极板通过单格电池间壁以最短的距离相互连接，这样可减少由于外部影响造成短路的危险。

6.极桩

极桩的作用是将蓄电池的电压引出，第一个单格电池的正极板联条与正极柱相连，最后一个单格电池的负极板联条与负极柱相连。极桩有锥形、侧置式和L 形等。为便于识别，正极桩标“+”，负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。

1.1.4蓄电池的型号

根据原机械工业部标准JB2599-1985《铅蓄电池产品型号编制方法》规定，蓄电池的型号共分为3段5部分，其排列及含义如下：

例如：型号为6－QA －60的蓄电池，是由6个单个串联而成，额定电压12V ，额定容量60A ·h 的起动型干荷电铅蓄电池。

1.1.5 蓄电池的工作原理

蓄电池的工作原理就是化学能的和电能的互相转化过程，它分为充电和放电两个过程。当蓄电池的化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电过程。如图1-1-3所示：

当铅蓄电池接通外电路放电时，正极板上的PbO

2

和负极板上的Pb都变成了

PbSO

4，电解液中的硫酸变成了水；充电时，正极板上的PbSO

4

分别恢复成原来的

PbO

2

和Pb，电解液中的水变成硫酸。

蓄电池的化学反应方程式为：

Pb+PbO

2+2H

2

SO

4

→2PbSO

4

+2H

2

O

1.1.6 蓄电池的型号容量及其影响因素

1.蓄电池的容量

蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。一个完全充足电的蓄电池，在允许的放电范围内所输出的电量称为蓄电池的容量，单位为安·小时（A·h）。蓄电池的容量与放电电流的大小以及电解液的温度有关，在一定放电条件下，蓄电池的容量分为额定容量和起动容量两种。

（1）额定容量：将充足电的新蓄电池在电解液温度为25℃时，以20h放电率的放电电流连续放电，至12V蓄电池端电压下降到10.5V±0.05V时所输出的电量，用C20表示。

（2）起动容量：起动时的供电能力，分常温起动容量和低温起动容量。

常温起动容量：电解液温度为250℃时，以5min放电率的电流（3倍额定容量的电流）连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为9V）时所输出的电量。

低温起动容量：电解液温度为-180℃时，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为6V）时所输出的电量，其放电的时间在2.5min 以上。

2．影响蓄电池容量的因素

蓄电池的容量不是一个固定不变的常数，它与很多因素有关，归纳起来可分为两类；一类是与生产工艺及产品结构有关的因素，如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的孔率等；另一类是使用条件，如放电电流、电解液温度和电解液相对密度等。而主要的影响因素是使用条件。

【拓展阅读】

由于普通铅酸蓄电池存在容量小、寿命短、受气温条件影响较大的缺点，为此人们一直在不断研究制造其他类型的汽车用蓄电池，并取得了长足的进步。目前在汽车上出现了免维护蓄电池、干荷电蓄电池、湿荷电蓄电池、氢-

氧燃料电池等，如图1-1-4：

图1-1-4

1.1.6免维护蓄电池

免维护蓄电池也称MF蓄电他，它是在传统的铅酸蓄电池的基础上发展起来的新型电池，其使用性能比一般蓄电池优越。

1.免维护蓄电池的结构特点

(1)采用低锑或铅钙合金制作极板栅架，提高了氧在正极、氢在负极的析出过电位，使蓄电池在使用时失水量少，以保证在使用寿命期内无需补充水。同时自放电少，荷电保持能力增强。

(2)采用袋式微孔聚乙烯作隔板，套住正极板，使活性物质不致脱落，防止极板间短路。取消了壳体内底部的凸筋，使极板上部容积增大，增加了电解液的储存量。

（3）采用新型安全通气装置和气体收集器。该装置可以避免由蓄电池析出的气体与外部火花接触而爆炸。有的通气塞中还装有催化剂，它能把析出的氢气再结合成水滴回电解液中，进一步减少了水的消耗。又因无气体析出，所以蓄电池盖、极柱等不易被污染和腐蚀。

（4）单格电池之间，用穿壁式贯通式连接，可减少内阻，增大输出电流。外壳一般用聚丙烯塑料制造，因此壁薄、储液多、重量轻、体积小。采用整体式电池盖，增加了蓄电池的强度和刚度。

(5)有的蓄电池内部还带有液体密度计，可以自动显示蓄电池的存电状态和电解的液面高度。如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池的存电充足，可正常使

用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。

2.免维护蓄电池的使用特点

(1)使用中不需加水。蓄电池中的水消耗在两方面：一是蒸发，约占10%；二是在充电过程中水的电解，约占90%。不定期充电时，水的电解尤为严重。实践证明，在同样的使用条件下，每行车1000km酸性蓄电池耗水量为16g-32g，而免维护蓄电池仅为1 .6g一3. 2g。

(2)自放电少，可作较长时间的湿式储存。免维护蓄电池因栅架中无锑或低锑，所以自放电很少，一般可作两年以上湿式储存。

(3)使用寿命长。由于免维护蓄电池最大限度地避免了加水和充电的不规范,大大延长了蓄电池的使用寿命。免维护蓄电池的使用寿命一般在两年以上,几乎是传统铅酸蓄电池的2倍多。

(4)内阻小，起动性能好。免维护蓄电池由于单格电池之间采用了穿壁式连接，缩短了电路的连接长度，减少了内阻，可使连接条上的功率损失减少80%，放电电压提高0.15V-0.4V。因此与普通蓄电池相比具有较好的起动性能。

1.1.7干荷电蓄电池

干荷蓄电池在使用之前，极板是干燥的，能长期保存电荷。这类电池在规定的保存期内使用，只要加人适当密度的电解液，静置20min左右，调整电解液至规定的浓度和液面高度即可使用，不需要初充电。对于存放期超过两年的干荷电蓄电池，由于极板有部分氧化，使用前则应以补充充电的电流充电5h-10h后方可使用。另外，干荷电蓄电池的实际容量只要达到额定容量的70%就能保持起动性能，这些都是它的突出优点。

干荷电蓄电池与传统铅酸蓄电池的主要差别是前者能长期保持负极板上活性物质呈海绵状态。

1.1.8湿荷电蓄电池

湿荷电蓄电池的极板采用群组化，再放人密度为 1.35 g/cm3，的硫酸钠溶液中浸泡10min。该溶液中含有0.5%的硫酸钠，它吸附在负极板活性物质表面，有抗氧化作用。浸泡后，经离心沥酸，即进行组装、密封。因为极板和隔板内含有电解液，故称为湿荷电蓄电池。

这种蓄电池的储存期限为6个月。在期间使用，只需加入规定密度的电解液，静置20min即可，需初充电及调整电解液密度和高度。超过此期限，需进行短时间补充充电方可使用。

各种铅蓄电池的特点见下表：

【实践技能】

1.1.10检测带有观察孔的蓄电池

注意：

通过电眼可以了解蓄电池酸液位和充电状态。

在进行目检之前，小心地轻敲电眼，从而使可能会影响显示的气泡上升，保证电眼的颜色显示更加准确。

提示：

当蓄电池充电时，包括在行驶中给蓄电池充电时，会在电眼下产生气泡。这些气泡会使电眼的颜色显示不淮确。

由于电眼只安装在蓄电池电解槽中，因此显示的也就只是该电解槽的清况。要准确评估蓄电池伏态，必须进行负荷检测。

电眼可能位于蓄电池的不同位置。

可能有三种不同的颜色显示:

“绿色”:蓄电池已充分充电。

“黑色”:蓄电池部分充电，充电状态<65%或者放电。

“无色或者淡黄色”:必须更换蓄电池。

在进行检测和充电或起动/辅助起动时存在爆炸危险。

1.1.11 一般蓄电池的使用与维护

普通蓄电池的使用寿命一般在一两年之间。其使用寿命不仅与本身的结构和产品质量有关，而且很大程度上与正确的使用和维护方法有关。因此，要经常保持蓄电池技术状况良好，发现问题及时处理。

一．蓄电池的正确使用

（1）大电流放电时间不宜过长，起动时每次的时间不超过5s，相邻两次起动之间应间隔15s。连续起动不超过3次。

（2）充电电压不能过高，当充电电压增高10%-12%时，蓄电池的寿命将会缩短2/3左右。

（3）尽量避免蓄电池过放电和长期处于亏充电状态下工作，放完电的蓄电池应在24h内充电。装车使用的电池应定期补充充电。放电程度，冬季不超过25%，夏季不超过50%。带电解液存放的蓄电池应定期补充充电。

（4）冬季使用蓄电池，要特别注意保持充足电状态，以免电解液密度降低而结冰。在不结冰的前提下，尽可能采用密度偏低的电解液，如液面过低，需加添蒸馏水时只能在充电前进行，尽可能地使水和电解液混合。发动机起动前应进行预热。

二．蓄电池的正确维护

（1）保持蓄电池表面的清洁，经常清除蓄电池表面的灰尘、泥土和极桩、线夹上的氧化物（在极桩和线夹表面涂上凡士林或黄油可防止氧化），擦去蓄电池上部和外表面的电解液和污物。

（2）经常检查蓄电池安装是否牢靠，极桩是否松动，接线是否紧固。

（3）经常疏通加液孔盖上的通气孔，检查和调整各单格电池内电解液的液面高度。

（4）根据使用的季节，及时调整电解液密度。

（5）经常检查蓄电池的放电程度。如低于规定标准，应立即补充充电。三．蓄电池技术状况的检查

蓄电池技术状况的检查包括外部检查、电解液液面高度检查、蓄电池电解液密度检查、蓄电池开路电压的测量及负荷试验检测。

（一）外部检查与清洁

（1）检查蓄电池封胶有无开裂

和损坏，极桩有无破损，壳体有无泄

露，否则应修理或者更换。

（2）疏通加液孔盖的通气孔。

（3）清洁蓄电池外壳，并用钢

丝刷或极柱接头清洗器清洁极桩和

电缆卡子上的氧化物，清洁后涂抹一

层凡士林或润滑脂。

（二）电解液液面高度的检查

汽车一般每行驶1000km或冬季行驶10-15天、夏季行驶5-6天，就应对电解液液面的高度进行检查。

1.玻璃试管测量法

如图1-1-5所示。用长度150mm-200mm、内经4mm-6mm的玻璃试管，对蓄电池所有单格的液面高度进行测量。将试管插至蓄电池单格内极板的上平面上，用拇指压住玻璃管上端，使管口密封后提起试管，此时试管中液体的高度即蓄电池电解液液面的高度。

2.液面高度示线观察法

塑料外壳蓄电池呈半透明状，液面应在厂方标明的上下刻线之间。当液面过低时，应加注蒸馏水，以恢复正确的液面高度。除非确知电解液溅出，否则不许添加硫酸溶液。

3.图标标记观察法

为了方便对蓄电池的检查，许多新式蓄电池在加液孔盖或蓄电池壳体上，制有各种图标标记和说明，检查时可根据其图示形状或颜色的变化来判断液体的多少和存电量状况。

（三）检测蓄电池电解液密度

电解液密度的大小，是判断蓄电池容量的重要标志。测量蓄电池电解液密度时，蓄电池应处于稳定状态。蓄电池充、放电或加注蒸馏水后，应静置半小时后再测量。

（1）用吸式密度计测量电解液密度，其测量过程（见下图）。测得的密度值应用标准温度（+25℃）予以校正（同时测量电解液温度）。通过对各个单格电池电解液密度的测量，可以确定蓄电池是否失效。如果单格电池之间的密度相差0.05g/cm3，则该电池失效。（2）放电程度的判断

（2）电解液密度与放电程度的关系是：密度每下降0.01g/cm3相当于蓄电池放电6％，当判定蓄电池在夏季放电超过50％，冬季放电超过25％时不宜再继续使用，应及时进行补充充电，否则会使蓄电池早期损坏。

电解液密度的大小用吸式密度计进行检测，方法见图1-1-6。

先打开蓄电池的加液孔盖，将密度计橡皮球捏扁，排出吸管中的部分空气后，下端橡皮管插入电池电解液中。然后慢慢放松橡皮球，吸入电解液，使密度计浮起，这时电解液面所在的刻度即为相对密度值。

（四）蓄电池开路电压的测量

测量蓄电池开路电压时，蓄电池应处于稳定状态，蓄电池充、放电或加注蒸馏水后，应静置半小时后再测量。蓄电池开路电压可用万用表的电压挡测量，将万用表的正、负表笔分别与蓄电池的正、负极相接即可。

蓄电池端电压可以反应蓄电池的存电程度，它们之间的关系见下表。

（五）负荷试验检测

负荷试验要求被测蓄电池至少存电75％以上，若电解液密度低于1.22g/cm3，用万用表测得静止电动势不到11.4V，应先充足电，再作测试。

（1）使用高率放电计检测

高率放电计的结构如图所示。

高率放电计是模拟起动机工作状态，检测蓄电池容量的仪表。它由一只电压表和一负载电阻组成。由于在检测时，蓄电池对负载电阻的放电电流可达100A 以上，所以，能比较准确判定蓄电池的容量和基本性能，是目前普遍使用的检测

仪表。以12V蓄电池为例，使用方法如下：

将高率放电计的正、负放电针分别压在蓄电池的正、负极柱上，保持15s，若电压保持在9.6V以上，说明性能良好，若稳定在11.6～10.6V，说明存电充足，若电压迅速下降，说明蓄电池已经损坏。

注意：此项测量不能连续进行，必须间隔1分钟后才可以再次检测，以防止蓄电池损坏。

（2）随车起动测试

在起动系正常的情况下，以起动机作为试验负荷。拔下分电器中央高压线并搭铁，将万用表置于电压挡，红、黑表笔分别接在蓄电池正、负极柱上，接通起动机15s，读取电压表读数，对于12V蓄电池，应不低于9.6V。

【任务分析】

故障现象：一辆丰田卡罗拉1.6L轿车，行驶里程4万km,出现熄火一段时间后，就无法起动的故障。

故障诊断与排除：维修技师接车后，试着起动时，起动机仅有吸合生，无电机工作声，仪表指示变暗。跨接蓄电池后起动，很容易着车，判定蓄电池严重放电。检查蓄电池观察孔，发现已呈现黑色，测量发电机电压为13.8-14.1V，正常，测试静态放电量为380mA左右，表明该车在断开点火开关后仍有大的用电设备工作。于是按常规的检查方法，先排除外加设备，再检查与保险继电器相连工作元件电路的方式诊断。查找结果是该车主为提高音质而加装的“低音炮”设施额外耗电，拆除后放电量为5mA,正常。

将蓄电池进行补充充电后，试车，一切正常。在此提醒广大车主，尽量不要随意添加电器设备，即使需要，一定要到专业的服务站进行添加，以免造成一些不必要的麻烦和浪费。

【学习小结】

本章对蓄电池的结构进行了概括性的介绍，并增加了图片进行说明，使读者对蓄电池有了大概的结构性的了解，然后对蓄电池的工作原理进行了分析。使对蓄电池的了解更加具体和细致，为之后的充电研究打下知识基础。

1.蓄电池的作用及工作原理是什么？

2.蓄电池的组成部分及各作用是什么？

3.蓄电池技术状况需检查哪几个方面？