蓄電池的構(gòu)造和原理++

蓄電池主講人：程晉娟

劉海杰蓄電池電池基本知識(shí)蓄電池的構(gòu)造及型號(hào)蓄電池的工作原理

第一章蓄電池電池原電池蓄電池儲(chǔ)備電池普通、干荷電、濕荷電、免維護(hù)、智慧型蓄電池燃料電池酸性、堿性蓄電池

？將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的一種低壓、直流電源蓄電池的分類普通鉛蓄電池干荷電鉛蓄電池A濕荷電鉛蓄電池H免維護(hù)蓄電池MF智慧型蓄電池極板不帶電、內(nèi)部無(wú)電解液極板燥、已充電、內(nèi)部無(wú)電解液極板已充電、內(nèi)部有少量電解液第二代鉛酸蓄電池第三代鉛酸蓄電池使用前需按規(guī)定加注電解液并進(jìn)行初充電使用時(shí)，按規(guī)定加入電解液，靜置后即可使用使用時(shí)需按規(guī)定加入電解液，靜置后即可使用可用3～4年不需補(bǔ)加蒸餾水兩組電池（起動(dòng)、輔助）、電子能量管理器使用中需定期維護(hù)需要定期維護(hù)

需要定期維護(hù)使用中不需維護(hù)蓄電池并聯(lián)電路蓄電池的功用1.發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電2.發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，向用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組供電。（應(yīng)用中應(yīng)避免）3.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；4.發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電5.蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓，保護(hù)電子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定蓄電池的構(gòu)造蓄電池的型號(hào)蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)

蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)

蓄電池的構(gòu)造極板隔板電解液外殼1.極板：接收充入的電能并向外釋放電能正極板上的活性物質(zhì)是PbO2，呈棕紅色負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛，呈青灰色。

一、蓄電池的基本構(gòu)造極板柵架2.隔板：避免正負(fù)極板相互接觸而短路，之間用隔板絕緣

隔板材料要求:多孔結(jié)構(gòu)--使電解液自由滲透化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。一、蓄電池的基本構(gòu)造1-極板2-隔板

3、4-橫板5-極柱極板組總成3.電解液（電水）鉛酸蓄電池的電解液，是由相對(duì)密度1.84的純硫酸和蒸餾水配制而成。密度一般在1.24－1.31g／cm3的范圍之內(nèi)。電解液的純度是影響蓄電池的電氣性能和使用壽命的重要因素，一般工業(yè)用硫酸和普通水中，因含有鐵、銅等有害雜質(zhì)，絕對(duì)不能加入到蓄電池中去，否則容易自行放電，并且容易損壞極板。一、蓄電池的基本構(gòu)造4.蓄電池外殼：整體式容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)。蓄電池電壓一般有6V和12V兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁分成3個(gè)和6個(gè)互不相通的單格。外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動(dòng)，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。一、蓄電池的基本構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造蓄電池的型號(hào)蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)

二、蓄電池的型號(hào)蓄電池的產(chǎn)品型號(hào)按照原機(jī)械工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)JB2599－85的規(guī)定，鉛蓄電地產(chǎn)品型號(hào)分為三段蓄電池類型，如Q串聯(lián)單格電池?cái)?shù)蓄電池特征如A、H、W額定容量，單位A.h特殊性能解放CA141汽車用蓄電池6-QA-100即是6個(gè)單格電池額定電壓12伏額定容量100Ah起動(dòng)型干荷蓄電池蓄電池分類鉛酸蓄電池鎳氫蓄電池鋰離子電池鎳鎘電池鈉硫蓄電池鎳鋅蓄電池

鋅空氣蓄電池飛輪電池

鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池已有１００多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。它也是成熟的電動(dòng)汽車蓄電池，它可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜；比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個(gè)是使用壽命短，使用成本過(guò)高。鎳氫蓄電池

鎳氫蓄電池屬于堿性電池，鎳氫蓄電池循環(huán)使用壽命較長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)，但價(jià)格較高。它的初期購(gòu)置成本雖高，但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì)，因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。目前國(guó)外生產(chǎn)電動(dòng)汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie、豐田和松下的一個(gè)合資公司。Ovonie現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池，其比能量達(dá)75－80W·h/kg，循環(huán)使用壽命超過(guò)600次。這種蓄電池裝在幾種電動(dòng)汽車上試用，其中一類車一次充電可行駛345km，有一輛車一年中行駛了8萬(wàn)多公里。由于價(jià)格較高，目前尚未大批量生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)已開發(fā)出55A·h和100A·h單元電池，比能量達(dá)65W·h/kg，功率密度大于800W/kg的鎳氫蓄電池。鋰離子電池

鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池，其獨(dú)特的物理和電化學(xué)性能，具有廣泛的民用和國(guó)防應(yīng)用的前景。其突出的特點(diǎn)是：重量輕、儲(chǔ)能大、無(wú)污染、無(wú)記憶效應(yīng)、使用壽命長(zhǎng)。在同體積重量情況下，鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍，是鎳鎘電池的4倍，并且目前人類只開發(fā)利用了其理論電量的20%～30%，開發(fā)前景非常光明。同時(shí)它是一種真正的綠色環(huán)保電池，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是目前最佳的能應(yīng)用到電動(dòng)車上的電池。我國(guó)從二十世紀(jì)九十年代開始開發(fā)和利用鋰離子電池，至今已取得突破性進(jìn)展，研制出了完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰離子電池。鎳鎘電池

鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達(dá)55W?h/kg，比功率超過(guò)190W/kg?？煽焖俪潆姡h(huán)使用壽命較長(zhǎng)，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達(dá)到2000多次，但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4～5倍。它的初期購(gòu)置成本雖高，但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì)，因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。缺點(diǎn)是有“記憶效應(yīng)”，容易因?yàn)槌浞烹姴涣级鴮?dǎo)致電池可用容量減小。須在使用十次左右后，作一次完全充放電，如果已經(jīng)有了“記憶效應(yīng)”，應(yīng)連續(xù)作3～5次完全充放電，以釋放記憶。另外鎘有毒，使用中要注意做好回收工作，以免鎘造成環(huán)境污染。鈉硫蓄電池

鈉硫電池的優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)是比能量高。其理論比能量為760W?h/kg，實(shí)際已大于100W?h/kg，是鉛酸電池的3～4倍；另一個(gè)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達(dá)200～300mA/mm2,并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量；再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì)，所以沒(méi)有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾乎100％。鈉硫電池缺點(diǎn)，主要其工作溫度在300～350℃，所以，電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫。而高溫腐蝕嚴(yán)重，電池壽命較短?，F(xiàn)在已有采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù)，可有效地解決這一問(wèn)題。也有性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問(wèn)題。在80～90年代，國(guó)外重點(diǎn)發(fā)展鈉硫電池作為固定場(chǎng)合下（如電站儲(chǔ)能）應(yīng)用，并越來(lái)越顯示其優(yōu)越性。這方面日本企業(yè)進(jìn)展最為顯著。作為近期普遍看好的電動(dòng)汽車蓄電池，已被美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動(dòng)汽車蓄電池，德國(guó)ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池，其質(zhì)量為17.5kg，蓄電量19.2Kw?h；比能量達(dá)109W?h/kg，循環(huán)使用壽命1200次，裝車試驗(yàn)時(shí)最好的一輛無(wú)故障地行駛了2300km。

鎳鋅蓄電池

新型密封鎳鋅電池具有高質(zhì)量能、高質(zhì)量功率和大電流放電的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)使得鎳鋅電池能夠滿足電動(dòng)車輛在一次充電行程、爬坡和加速等方面對(duì)能量的需求。鎳鋅電池是美國(guó)國(guó)家能源研究公司(ERC)開發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品，廈門電池總廠已與其合作引進(jìn)了此產(chǎn)品。鎳鋅電池是極具競(jìng)爭(zhēng)力的電池。其優(yōu)點(diǎn)：是其比能量達(dá)到50Wh/k以上，體積能量已超過(guò)鎳鎘電池，小于鎳氫電池。大電流放電，電池的電壓將在寬廣的范圍是平衡的，且具很長(zhǎng)的使用壽命，循環(huán)壽命≥500次。充電時(shí)間≤3.5h，快速充電≤1h。特別值得一提的是自放電抗電荷量衰減性十分好，在室溫下一個(gè)月，自放電量不到30%額定電荷量。在50℃高溫，以C/3放電，電池電荷量衰減≤10%額定電荷量，而在－15℃，C/3放電≤30%。鎳鋅電池與鉛酸電池外廓上具有很好的兼容性，凡現(xiàn)在應(yīng)用鉛酸電池的車輛，均可換用鎳鋅電池。從現(xiàn)在的價(jià)格看，鎳鋅還顯稍貴些，但相信待其應(yīng)用量上去后，價(jià)格自然會(huì)降下來(lái)。與鉛酸電池外形輪廓的兼容性，使鎳鋅電池更方便替代鉛酸電池而成為電動(dòng)車的理想動(dòng)力電源。飛輪電池

飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲(chǔ)存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃涔δ?；放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池出電的時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電池的飛輪是在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高(200000r/min)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能可達(dá)150W?h/kg，比功率達(dá)5000～10000W/kg，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬(wàn)公里。鋅空氣蓄電池

鋅空氣電池又稱鋅氧電池，是金屬空氣電池的一種。鋅空氣電池比能理論值是1350W?h/kg，現(xiàn)在的比能量已達(dá)到了230Wh/kg，幾乎是鉛酸電池的8倍?？梢?jiàn)鋅空氣電池的發(fā)展空間非常大。鋅空氣電池只能采取抽換鋅電極的辦法進(jìn)行“機(jī)械式充電”。更換電極的時(shí)間在3min即可完成。換上新的鋅電極，“充電”時(shí)間極短，非常方便。如此種電池得到發(fā)展，省去了充電站等社會(huì)保障設(shè)施的