第一章汽車蓄電池結(jié)構(gòu)原理與檢修

1、第一章、蓄電池第一章、蓄電池 蓄電池（俗稱“電瓶”）是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是可逆的低壓直流電源。一、蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通蓄電池免維護(hù)蓄電池干荷電蓄電池膠體蓄電池鐵鎳蓄電池鎘鎳蓄電池二、蓄電池的作用在發(fā)動機(jī)起動時，向起動機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)等主要用電設(shè)備供電。 在發(fā)動機(jī)不運(yùn)行或低速運(yùn)行時，蓄電池向各種用電設(shè)備供電。 當(dāng)用電設(shè)備過多、用電量超過發(fā)電機(jī)的供電能力時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向各種用電設(shè)備供電。 穩(wěn)定電壓的作用。蓄電池相當(dāng)于一個大電容，可以吸收電路中瞬間的過電壓，以保護(hù)用電設(shè)備。一、蓄電池的構(gòu)造 汽車常用的蓄電池為鉛酸蓄電池，12v的蓄電池由6個單格蓄電池串聯(lián)而成，每個單格蓄

2、電池的標(biāo)稱電壓為2v，充滿電時為2.1v。 鉛酸蓄電池由極板、隔板、電解液和殼體組成。1、極板與極板組蓄電池的極板分為正極板和負(fù)極板，它們都以鉛銻合金澆鑄成的柵架為骨架，在柵架上填充活性物質(zhì)制成極板。極板結(jié)構(gòu)活性物質(zhì) 正極板上的活性物質(zhì)是深棕色的二氧化鉛(pbo2)， 負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀、青灰色的純鉛(pb)。普通型放射型 目前，蓄電池采用的柵架有二種，一種為普通型，另一種為放射型。其中放射型柵架具有輸出電流大、內(nèi)阻小的特點(diǎn)，在新型蓄電池中采用。極板組單格蓄電池極板組12v蓄電池極板組 為了增大蓄電池的容量，每個單格蓄電池都由多個正、負(fù)極板組成極板組。每個正極板都處于兩片負(fù)極板之間，使

3、正極板兩側(cè)充、放電均勻。正、負(fù)極板之間裝有絕緣隔板，以防止極板之間短路。隔板應(yīng)具有多孔性，以便電解液的自由滲透。隔板采用耐酸性和抗堿性的木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料及浸樹脂紙質(zhì)材料制成。 近年來，還將微孔塑料隔板做成袋狀，緊包在正極板的外部，防止活性物質(zhì)的脫落。2、隔板電解液是由化學(xué)純的硫酸化學(xué)純的硫酸（h2so4）和蒸餾水蒸餾水（h2o）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度為1.241.31克/立方厘米）。64%蒸餾水h2o+36%硫酸h2so4=電解液密度：1.000密度：1.835密度：1.265 電解液密度對蓄電池的容量和壽命影響大。密度大可以提高蓄電池的容量，減少結(jié)冰的危險；但粘度增加，

4、流動性變差，使蓄電池的容量下降，而且腐蝕作用增強(qiáng)，降低極板和隔板的壽命。3、電解液 殼體采用耐酸、耐熱和耐震的硬橡膠或聚丙稀塑料制成整體式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)分成個互不相通的單格，每個單格內(nèi)裝有極板組和電解液組成一個單格的蓄電池。 殼體的底部有凸起的筋，用來支撐極板組，并使極板上脫落下來的活性物質(zhì)落入凹槽中，防止極板短路。4、殼體二、蓄電池的規(guī)格型號 蓄電池的型號按jb/t 2599-1993 鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號編制方法的規(guī)定，組成如下：額定容量（安時/ah）類型和特征q起動型a干荷電式w免維護(hù)式單格蓄電池個數(shù)例如：6-qa-1056-qaw-100一、蓄電池的工作原理 蓄電池是一個化學(xué)電源，其充電與

5、放電過程是一種可逆的化學(xué)反應(yīng)。1、電動勢的建立 在正極板處，pbo2與硫酸作用而生成帶正電荷的鉛離子(pb4+)沉浮在正極板上，使正極板具有約2v的正電位。 在負(fù)極板處，鉛電離為鉛離子（pb2+）和電子(2e)，2個電子留在負(fù)極板上，使負(fù)極板具有約 -0.1v的負(fù)電位。+2v+2v-0-0. .1v1v正、負(fù)極板上生成硫酸鉛（pbso4），電解液中水份增加。隨著放電的進(jìn)行，電解液密度減小。 接上負(fù)載后的化學(xué)反應(yīng)2、蓄電池的放電在外電源的作用下，迫使個電子從正極板返回負(fù)極板，形成從正極板流向負(fù)極板的充電電流。極板上的硫酸鉛還原成氧化鉛和鉛，電解液中的水份還原成硫酸。隨著充電的進(jìn)行，電解液中硫酸的

6、成份增加，電解液密度增大。3、充電過程二、蓄電池的工作特性1、內(nèi)阻 蓄電池的內(nèi)阻由極板電阻、電解液電阻、隔板電阻及聯(lián)條電阻等四部分組成。 極板電阻一般很小，但隨著放電的進(jìn)行，正負(fù)極板上的pbso4增多，極板電阻增大。 電解液電阻與密度和溫度有關(guān)，密度過高或過低，電阻增大；溫度低，粘度大，電阻大。 隔板電阻和聯(lián)條電阻與材料、聯(lián)條形式有關(guān)，對一個制造好的蓄電池來說是一個定值。2、放電特性 放電特性是將充足電的蓄電池，在以20h放電率的電流連續(xù)放電過程中，端電壓u、電動勢e和電解液密度隨放電時間的變化規(guī)律。 密度隨著放電的進(jìn)行而直線下降，因此，在使用中可以根據(jù)電解液的密度來判斷蓄電池的放電程度。 靜

7、止電動勢ej與電解液的密度變化相似，單格蓄電池的放電終止電壓1.75v（10.5v）。3、充電特性 充電特性是指在恒電流充電過程中，蓄電池的端電壓u、電動勢e和電解液密度隨時間變化的規(guī)律。 隨著充電的進(jìn)行，電動勢逐漸升高，電解液密度增大，充滿電后，單格蓄電池的電壓為2.1v（12v.6）。 我們可以根據(jù)蓄電池的開路端電壓的大小，來判斷其充電情況：端電壓電解液密度充電情況12.61.265100%充電12.41.22575%充電12.21.19050%充電12.01.15525%充電11.91.12沒有充電一、蓄電池的容量c 蓄電池的容量是指在放電允許范圍內(nèi)，蓄電池輸出的電量： cft f （安

8、時/ah）1、額定容量c20 充足電的蓄電池，在電解液溫度為30oc時，以20h放電率的電流連續(xù)放電到規(guī)定的終止電壓時，蓄電池所輸出的電量c20。2、起動容量 起動容量表征蓄電池在接起動機(jī)時的供電能力，并根據(jù)使用條件分為常溫起動容量和低溫起動容量。 常溫起動容量在電解液溫度為30oc時，以5分鐘放電率的電流，連續(xù)放電到9v（12v蓄電池）時，蓄電池所輸出的容量。 低溫起動容量在電解液溫度為-18oc時，以5分鐘放電率的電流，連續(xù)放電到6v（12v蓄電池）時，蓄電池所輸出的容量。二、影響蓄電池容量的因素 蓄電池的容量越大，所存貯的電能越多。蓄電池容量的大小，與放電電流、電解液的密度及極板結(jié)構(gòu)等有

9、關(guān)。 放電電流增大，蓄電池的端電壓和容量下降； 溫度越低，蓄電池的容量下降，額定容量是在30oc時測得； 電解液密度增大，可以減少內(nèi)阻，提高容量，但不能過大； 增大極板面積和片數(shù)，可以增大容量。采用簿型極板、增加極板的片數(shù)，可以在不增大蓄電池體積的情況下，提高蓄電池的容量。一、充電方法 新蓄電池、使用中的蓄電池及修復(fù)后的蓄電池等，由于技術(shù)狀況不同，采用的充電步驟和規(guī)范也不同。 常用的充電方法有定流充電、定壓充電和脈沖快速充電等三種。1、定流充電 在充電過程中，充電電流保持為恒定值的充電方法稱為“定流充電”。 可以將不同電壓值、容量相近的蓄電池串聯(lián)起來充電。如果容量不同，應(yīng)按容量小的蓄電池來決定

10、充電電流。 定流充電的方法：定流充電時，隨著蓄電池電動勢的提高，要保持充電電流恒定，必須提高充電電壓；當(dāng)單格電壓上升到2.4v時，應(yīng)將電流減半后再充電，直到單格電壓上升到2.7v，端電壓和電解液密度在2-3小時內(nèi)保持不變?yōu)橹埂?定流充電的特點(diǎn)：定流充電有較大的適應(yīng)性，可以根據(jù)需要選擇充電電流，但充電時間長，而且需要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流。一般適用于新蓄電池和故障修復(fù)蓄電池的初充電。2、定壓充電 在充電過程中，始終保持充電電壓不變的充電方法稱為“定壓充電”。 定壓充電時，可以將相同電壓值的蓄電池并聯(lián)起來一起充電。定壓充電電流 定壓充電在充電初期，由于蓄電池的電動勢較低，因而充電電流大；隨著電動勢的升高

11、，充電電流逐漸減小，在接近充電終了時，充電電流已降低到很小值。 定壓充電的特點(diǎn)：充電過程中電解液無沸騰現(xiàn)象，可以減少水分的損失；在充電45小時后，量容可達(dá)90%95%，縮短了充電的時間。定壓充電方法適用于蓄電池的補(bǔ)充充電，不適用于新蓄電池和故障蓄電池的初充電，汽車上發(fā)電機(jī)對蓄電池的充電為定壓充電。3、快速充電 定流和定壓充電的時間長，消耗的電能多，給使用帶來不方便。利用快速充電，完成一次初充電，只需5小時左右；完成一次補(bǔ)充充電約1小時左右。 快速充電具有充電時間短、空氣污染小、節(jié)省能量和去硫化效果明顯等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。二、充電種類 新蓄電池、使用中的蓄電池及修復(fù)后的蓄電池等，由于技術(shù)狀況不

12、同，采用的充電步驟和規(guī)范也不同。 充電種類有：初充電、補(bǔ)充充電、去硫化充電、鍛煉循環(huán)充電和預(yù)防硫化與均衡充電等。其中常用的為初充電和補(bǔ)充充電兩種。1、初充電 新蓄電池和修復(fù)后的蓄電池的首次充電，稱為初充電，初充電采用定流充電方法。 初充電的特點(diǎn)是充電電流小，充電時間較長。當(dāng)蓄電池的電量不足時，必須進(jìn)行補(bǔ)充充電。2、補(bǔ)充充電 補(bǔ)充充電可以采用定壓充電或定流充電方法，如采用定流充電，其充電過程與初充電相似，分為兩個階段，充電電流按補(bǔ)充充電的電流規(guī)范進(jìn)行，充電時間在13-16小時。一、極板硫化 蓄電池長期處于充電、放電狀態(tài)，在極板上會生成一層白色的粗晶粒的硫酸鉛，在正常充電時，不能轉(zhuǎn)化為二氧化鉛和鉛

13、，稱為“硫酸鉛硬化”，簡稱“硫化”。極板硫化的蓄電池的特征為：充電快，放電也快。 產(chǎn)生的原因：詳見教材p15。二、自行放電/自放電 充足電的蓄電池，放置不用而逐漸失去電量，稱為“自行放電”。如果每晝夜自行放電損失的容量2%，為正常自行放電；如果每晝夜自行放電損失的容量2%，則為自行放電故障。產(chǎn)生自行放電的原因 1、電解液中含有雜質(zhì)或極板材料中含有雜質(zhì)，不同雜質(zhì)之間形成電位差，引起局部放電。 2、蓄電池蓋上有電解液，使正、負(fù)極形成通路。 3、長期不用，硫酸下沉，電解液上下部分濃度不等，形成電位差引起自行放電。 4、極板上活性物質(zhì)脫落而沉積在殼體的底部，造成極板之間短路。三、極板活性物質(zhì)脫落 活性

14、物質(zhì)從正極板上脫落下來，沉積在蓄電池的底部，在充電時可以看到褐色物質(zhì)從底部升起。 正極板上活性物質(zhì)脫落后，使蓄電池的容量下降，且充電時不易恢復(fù)，嚴(yán)重時會造成極板短路或自行放電。 造成正極板上活性物質(zhì)脫落的原因（1）充電時電流過大，溫度過高，經(jīng)常過充電等使活性物質(zhì)松浮而脫落。（2）放電電流過大、過放電等使極板拱曲，也會造成活性物質(zhì)脫落。四、內(nèi)部短路 當(dāng)蓄電池隔極損壞或極板上脫落下來的大量活性物質(zhì)沉積在蓄電池底部時，都會造成蓄電池內(nèi)部極板之間的短路。 蓄電池內(nèi)部極板的短路，使蓄電池的端電壓明顯下降，充電時電解液溫度明顯升高，而端電壓和電解液密度上升緩慢，充電末期氣泡較少或產(chǎn)生氣泡太遲。一、蓄電池的

15、維護(hù) 1、經(jīng)常擦拭蓄電池表面，保持清潔，以防極間短路。 2、檢查電極端子的連接情況，去掉氧化層，夾緊線夾。 3、檢查液面高度，以防極板硫化。 4、根據(jù)季節(jié)變化及時調(diào)節(jié)電解液密度。 5、加液蓋必須擰緊，以防電解液溢出；蓋子上的通氣孔必須暢通，防止充電時氣體排不出而造成殼體破裂。 6、在起動時，每次起動時間不超過5s，連續(xù)起動時間間隔大于15s。二、蓄電池技術(shù)狀況的檢查1、外觀檢查 外殼有無裂縫、破損及泄漏； 安裝架是否夾緊，有無腐蝕； 正、負(fù)極端子是否氧化及腐蝕，電線夾是否腐蝕，連接導(dǎo)線有無破損等； 表面是否清潔，加液孔蓋的通氣孔是否暢通等。2、電解液液面的高度檢查 電解液液面應(yīng)高出極板1015

16、mm，正常使用時應(yīng)定期檢查液面高度，必要時補(bǔ)充蒸餾水。3、放電程度的判斷 根據(jù)電解液密度的變化，判斷放電程度； 用高率放電計模擬接起動機(jī)時的負(fù)載，測量單格蓄電池在大電流放電時的端電壓來判斷放電程度。三、蓄電池的使用1、蓄電池的選擇2、新蓄電池的使用干荷蓄電池加注電解液后30分鐘即可使用。非干荷蓄電池使用之前進(jìn)行初充電。四、蓄電池的貯存濕貯存加注電解液到正常液面，充足電。干貯存放完電后倒出電解液，并清洗內(nèi)部。 免維護(hù)蓄電池也是鉛酸蓄電池，在使用過程中不需添加蒸餾水，正極端子的腐蝕小，自行放電少，且不需要補(bǔ)充充電。因此，免維護(hù)蓄電池在轎車上得到廣泛應(yīng)用，并將逐漸取代現(xiàn)有的普通鉛酸蓄電池。一、免維護(hù)

17、蓄電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、極板柵架采用鉛鈣合金或低梯合金的柵架，減少了自行放電和水份的消耗。2、隔板采用袋狀隔板，以保護(hù)正極板的活性物質(zhì)不脫落，避免極板之間的短路，延長了使用壽命。3、采用安全通氣孔，在通氣室中設(shè)置了氧化鋁過濾器和鈀催化劑，阻止內(nèi)部硫酸蒸氣的排出，減少了腐蝕作用，并使化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氫離子和氧離子再結(jié)合，生成水返回電解液中，從而減少了水份的消耗。 4 4、單格電池之間的連接采用穿壁式連接，縮短了連接電路的長度，減少了內(nèi)阻，從而減少了能量損耗和改善起動性能。5、有些免維護(hù)蓄電池裝有電量指示器（也稱充電指示器），能指示蓄電池的電量或充電程度。指示器顯示綠色、黑色、無色或淺黃色等。電量指示器工