蓄电池的工作原理及特性ppt课件

例：
3-Q-90型蓄电池以4.5A（0.05C20＝0.05×90＝4.5A）的电 流连续放电至单池平均电压降到1.75V时，若放电时间大于
等于20h，则其容量C＝If·tf≥90A·h，达到了额定容量，为 合格产品；若放电时间小于20h，则其容量低于额定容量，
为不合格产品。
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2．储备容量
据国标GB5008.1－91规定，蓄电池在25±2℃的条件下，以25A 恒流放电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。单位为分钟。
PbO2+2H2SO4+Pb——2PbSO4+2H2O
放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的 H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中 H2SO4不断减少，密度下降。
理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止， 但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层 渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使 用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。因此， 采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率， 增大蓄电池的容量。
应该注重蓄电池的保温工作。 （3）电解液密度
适当提高电解液的密度，可加快 电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动 势和容量。但电解液密度过大，又将导 致粘度增加，内阻增大，反而使蓄电池 容量降低。
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影响蓄电池容量的因素
（1）放电电流
放电电流越大， 蓄电池的容量就越小， 如右图所示。当放电 电流增大时，化学反 应 速 度 加 快 ， PbSO4 堵 塞孔隙的速度也越快， 导致极板内层大量的 活性物质不能参与反 应，蓄电池的实际输 出容量减小。
1---2 蓄电池的工作原理及特性
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一、蓄电池的结构与工作原理
工作原理
蓄电池的工作原理就是化学能与电能的相互转化。
称为当 为电蓄 放能电 电而池 过向将 程 外化
供学 电能 时转 ，化
蓄电池基本工作原理
为化源当 充学相蓄 电能联电 过储而池 程存将与
起电外 来能界 时转直 ，化流 称为电
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一、蓄电池的工作原理和特性
（2）蓄电池在放电时，电解液中的硫酸逐渐减少而水增多， 电解液密度下降；充电时恰恰相反，电解液的密度升高。故可 通过测量电解液密度的方法来判断蓄电池充放电的程度。
（3）蓄电池放电终了时，实际极板上%的活性物质没有 起作用。所以要减轻铅蓄电池的质量，提高其供电能力，应设 法提高活性物质的利用率。在结构上则应提高极板的多孔性， 减小极板的厚度。
5min
单格电池终止电压（V） 1.75
1.70
1.65
1.55
1.50
C20——蓄电池的额定容量。
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2、铅蓄电池的充电
充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、
负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，
在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，
这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能
蓄电池充足电的标志是：
（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；
（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定
值，且在2～3h内保持不变。
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结论 蓄电池充放电过程中的化学反应方程式为：
具有可逆性。 充浓放稀。
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3．蓄电池的充放电特性
（1）蓄电池的电化学反应虽然是可逆的，但它并不是永久 性电源。实际上，它受制造和使用等因素影响，一般使用寿命 为2年。
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蓄电池放电终了的特征是：
（1）单格电池电压降到放电终止电压；
（2）电解液密度降到最小许可值。
放电终止电压与放电电流的大小有关。放电 电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电 压也越低。如下表所示。
放电电流（A）
0.05C20 0.1C20 0.25C20
C20
3C20
放电时间
20h
10h
3h
25min
储备容量表达了在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点 火系统等用电设备提供25A恒流的能力。
3．起动容量
起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验 蓄电池质量的重要指标之一。起动容量受温度影响很大，故又分为 低温起动容量和常温起动容量两种。 （1）低温起动容量：电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持 续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。持续时间应在1.5min 以上。 （2）常温起动容量：电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续 放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。持续时间应在5min以 上。
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影响蓄电池容量的因素
1．结构因素 蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就
越多，容量就越大。另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解 液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越 大。
2．使用因素
（1）放电电流 （2）电解液温度（见右图）电解液温度较低，蓄电池输出容量较低。冬季
当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负 极板上的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水。充电 时，正极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中 的水变成了硫酸。
蓄电池流放电的化学反应
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1．铅蓄电池的放电
当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会 产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电 流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放 电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程
的过程。
2PbSO4+2H2O——PbO2+2H2SO4+Pb 充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解 液中的H2SO4增多，密度上升。
当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb， 这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从 电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解 液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。
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二、 蓄电池的容量及其影响因素
蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积：
1．额定容量
C＝If ·tf
据国标GB5008.1－91规定，将充足电的新蓄电池，在电 解液温度为25±5℃的条件下，以20小时率的放电电流（即 0.05C20安培）连续放电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，用C20表示。单位为A·h。