蓄电池的结构型号及工作原理附件

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课程＿汽车电器 2014/2015学年第一学期教师刘佳
学习活动一：蓄电池的结构与型号
一、蓄电池的功用与分类
1.蓄电池的功用
蓄电池是汽车上的两个电源之一，它是一种可逆直流电源，在汽车上与发电机并联，共同向用电设备供电。

在发电机正常工作时，用电设备所需要的电能主要由发电机供给，而蓄电池的作用是：
①发动机启动时，向起动机和点火系统、仪表系统及发电机磁场供电。

②发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。

③当用电设备同时接入较多，发电机超载时，协助发电机供电。

④蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（即充电）。

另外，蓄电池还相当于一个容量很大的电容器，在发电机转速和用电设备负载发生较大变化时，可保持汽车电网电压的相对稳定，吸收电网中随时出现的瞬间过电压，以保护用电设备尤其是电子元器件不被损坏；这一点对装有大量电子设备的现代汽车是非常重要的。

发动机工作时绝不允许将发电机与蓄电池脱开，因为这样会引起极高的浪涌电压，将发电机电压调节器和电子装备烧毁。

2.蓄电池的分类
蓄电池的种类很多，按使用的电解液的成分划分有酸性蓄电池和碱性蓄电池；按电极材料可分铅蓄电池和铁镍、铬镍蓄电池；按用途不同可分汽车用蓄电池、电瓶车用蓄电池、电讯、航标用蓄电池等。

目前，汽车上广泛用的是铅酸蓄电池，汽车上所使用的蓄电池必须能满足启动发动机的需要，即短时间内（5～10s）可供给起动机较大的电流（一般为200～600A）这种蓄电池通常称为启动型蓄电池。

本单元我们主要探讨的是铅酸启动型蓄电池。

二、蓄电池的结构与型号
1.蓄电池的结构
启动型铅酸蓄电池外形与构造如图1—1，从图中我们可以看出，蓄电池一般由六个单个电池串联而成。

主要由极板、隔板、电解夜、外壳、联条、极桩等
组成。

1.电池壳、
2.正极桩、
3.加液孔盖、
4.电池上盖、
5.负极桩、
6.负极板组、
7.正极
板组、8.隔板、9.负极板、10.正极板
图1.1 铅蓄电池的外形与构造
（1）极板
极板为蓄电池的核心构件。

蓄电池的充电、放电过程就是通过极板上的活性物质与电解也发生电化学反应来实现的；极板分为正极板和负极板，由栅架和活性物质组成；。

电能和化学能的相互转换就是依靠极板上的活性物质和电解液中的硫酸的化学反应来实现的，正极板上的活性物质是二氧化铅（PdO
）呈深棕色。

2
负极板上的活性物质是海绵状纯铅（Pd）呈青灰色。

图1.2 蓄电池的极板与栅架
栅架的作用是容纳活性物质并使极板成型，一般由铅锑浇铸而成。

铅锑合金中，含锑量为6-8.5%，加入锑的目的是为了提高栅架的机械强度并改善浇铸性能，但锑有副作用，锑极易从正极板栅架中解析出来引起蓄电池自行放电，加速蓄电池电解液的消耗，缩短蓄电池的使用寿命，故此，栅架的含锑量应不超过3%。

为了增加蓄电池的容量，将多片正极板和多片负极板并联在一起，用横板焊接，组成正、负极板组，见图1-2。

横板上联有极桩，各片间留有间隙，组装时正负极板相互嵌合，中间插入隔板；在每个单个电池中，负极板的数量总是比正极版的数量多出一片，保证正极板处在负极板之间，使两侧充放电均匀，否则，由于正极板电化学反应强烈，单面工作将造成活性物质体积变化不一致而使极板
拱曲。

极板的厚度一般为正极板2.2mm，负极板1.8mm。

（2）隔板
为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能的靠近，为了防止正负极板短路，所以用隔板将其隔开，隔板的材料应具有多孔性，以便电解液渗透，且化学性能稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。

隔板的材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。

隔板的厚度一般不超过1mm，安装隔板时应将沟槽的一面朝向正极板，这是因为正极板在充、放电过程中反应强烈，沟槽能使电解液上下流动通畅，并使正极板上脱落的活性物质顺利的掉入壳底槽中。

在现代新型蓄电池中，一般将微孔塑料隔板制成袋状包在正极板外部，可进一步防止活性物质脱落，避免了极板内部短路并使组装简化。

（3）壳体
蓄电池的壳体是用来盛放电解液和极板组的。

对它的要求是：耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并具有一定的机械强度。

现代的汽车的用蓄电池一般均用透明工程塑料制成外壳，其壁厚仅为3.5mm，电解液的高度和极板组的大体状况从外面具能清晰的观察出来，非常便利于对蓄电池的检查和维护。

联条：串联各单格电池，材料为铅。

加液孔盖：（注意孔盖上小孔的作用）蓄电池的每一个单格都有一个加液孔，为加注电解液和检测电解液密度所用，孔盖上有通气孔，该小孔应经常保持畅通，一便随时排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气，防止外壳涨列和发生事故。

（4）电解液
用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制成配制成的电解液比重一般在1.24～1.30g/ cm3之间。

对电解液浓度的选择北方南方略有不同。

蓄电池的型号
三蓄电池的工作原理
铅蓄电池属于可循环使用的储能设备。

其充电过程和放电过程是一种可异的电化学反应。

由于电解液是硫酸水溶液，硫酸是极性分子，所以硫酸多以离子形式存在，在充放电过程中，储电池内的导电就是靠正负离子运动来实现的。

1.电动势的建立
正极板：
PbO2 →Pb4+——＋
2.0V
负极板：
Pb-2e→Pb2+— -0.1V
两极板之间的
电动势为
2.放电时化学反应为：正极板：Pb4++2e→Pb2+
Pb2++SO42-→PbSO4 附在正极板上
负极板： Pb-2e→Pb2+
Pb2++SO42-→PbSO4 附在负极板上.放电时化学反应总方程式为：
PbO2 ＋Pb ＋ 2H2SO4→ 2Pb SO4 ＋ 2H2O 电解液中：H++OH-→H2O
SO4 →减少
电解液硫酸浓度降低
工作原理——充电过程
蓄电池充电终了特征：
（1）电解液中有大量气泡冒
出，呈沸腾状态；
（2）电解液密度和端电压上
升到规定值，且2～3小时
保持不变。

四蓄电池工作特性
放电特性：
概念：蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf而变化的规律。

蓄电池在恒流放电过程中，端电压的变化规律:
开始放电阶段相对稳定阶段迅速下降阶段蓄电池放电终了的特征是：
１.单个电压降到放电终止电压(单池终止电压和放电电流有关)；
２.电解液密度降到最小终止值。

但应注意：放电终止电压和放电电流有关。

充电特性
概念：蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf而变化的规律。

蓄电池充电终了的特征是：
１.端电压和电解液密度上升到最大（2.7V），且在2h小时内不上升。

２.电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。

(电解水)
1、额定容量
蓄电池的额定容量用20h率容量表示：即将充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h率放电电流连续放电，直至单池平均电压降到1.75V时,输出的电量称为蓄电池的额定容量。

2、储备容量
储备容量表示了汽车充电系统失效时蓄电池向汽车提供25A恒流的能力。

蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以25A恒流放电电流连续放电，直至单池平均电压降到1.75V时的放电时间称为蓄电池的储备容量。

3.起动容量
隙堵塞，活性物质 利用率低→C ↓
5S ，
再次启动时间间隔15S 以上。

（2）电解液的温度 温度↓粘度↑渗入极板困难，活性物质利用率↓→C ↓；同时，粘度↑内阻↑内压降↑端电压↓→C ↓。

（3）电解液的纯度
纯度不好的电解液明显减少蓄电池的容量。

含有1%的铁，蓄电池在一夜内就会放完电。

（4）电解液密度
电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至终
12V 蓄电池为8V ，6V 蓄电池为4V ）所放出的电
5min 以上。

电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V 蓄电池为6V ，6V 蓄电池为3V ）所放出的电量称为低温起动容量（持续时间应在2.5min 以上）。

电解液密度ρ↑电动势E↑，电液渗透能力↑，参加反应的活性物质↑→C↑
ρ过高，粘度↑，内阻↑，极板硫化↑→C↓
实践证明：电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量。

冬季使用的电解液，在不使其结冰的前提下，尽可能采用稍低的电解液密度
（5）极板构造
极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高。

极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量就越大。

同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大
小结
1.铅蓄电池由哪几部分组成？（极板、隔板、电解液、外壳）
2.铅蓄电池内部分为几个单格？一格的静止电动势约为多少？
3.正、负极板上的活性物质各是什么？（正极板Pbo2,负极板Pb）
4.铅蓄电池的每一个单格都有一个加液孔，孔盖上通气孔，其作用？
5 .蓄电池的选择必须符合哪些要求？
6 .国产蓄电池的编号规则？。