第四章 船用蓄電池

第五章船用蓄電池第一節(jié)概述第二節(jié)蓄電池的充放電第三節(jié)蓄電池的維護(hù)與保養(yǎng)第一節(jié)概述船用蓄電池主要用途有∶1.船舶電網(wǎng)斷電時(shí)短時(shí)提供必要的應(yīng)急照明；2.向船舶各類自動(dòng)化裝置、報(bào)警裝置提供工作電源或作其備用電源；3.向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供充磁直流電源；4.向船用電話交換機(jī)提供工作電源；5.向船舶通訊、導(dǎo)航設(shè)備提供工作電源；6.用作應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)電源。船用蓄電池主要有兩類∶酸性蓄電池與堿性蓄電池

一般船用酸性蓄電池的極板采用鉛銻合金制成的柵格式，柵格中壓入活性物質(zhì)。正極板的活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛。為了增大容量，蓄電池的正極板和負(fù)極板都制成好多片，分別并聯(lián)在一起，接成兩組，構(gòu)成蓄電池的正極和負(fù)極。蓄電池的負(fù)極板總比正極板多一塊，每塊正極板夾在兩塊負(fù)極板當(dāng)中，使正極板兩面都起化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生同樣的膨脹和收縮，減少極板彎曲的機(jī)會(huì)，從而延長(zhǎng)了極板使用壽命。隔板的作用是使蓄電池的正、負(fù)極板互相絕緣，可用木板、硬橡皮、塑料等制成。為了使電解液能自由地流通，隔板的構(gòu)造應(yīng)是多孔的，但是不能使脫落的活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)隔板而與相鄰極板接觸。鎘鎳蓄電池正極由氧化鎳粉、石墨粉組成，石墨主要是用來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電性，不參與化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。摻入氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增強(qiáng)極板的容量。正負(fù)極上的這些活性物質(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后成為正、負(fù)極板。正、負(fù)極板間是用耐堿的硬橡膠絕緣棍隔開(kāi)。為了排灌電解液，在蓄電池外蓋上有一注液口，注液口擰以密閉式的氣塞，該氣塞能使蓄電池內(nèi)部氣體排出而防止外部氣體進(jìn)入，并能保證當(dāng)蓄電池短時(shí)翻轉(zhuǎn)時(shí)不流出電解液。堿性蓄電池由于極板活性物質(zhì)的材料不同，分為鐵鎳蓄電池、鎘鎳蓄電池、銀鋅蓄電池等系列。船上主要使用鎘鎳蓄電池。

單個(gè)堿性蓄電池的電壓一般為1.25V。堿性蓄電池具有體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、工作電壓平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此在遠(yuǎn)洋船舶上的應(yīng)用日益廣泛。酸性蓄電池的內(nèi)阻小，適合于大電流放電，故當(dāng)需用作柴油機(jī)起動(dòng)電源時(shí)應(yīng)采用酸性蓄電池。蓄電池充、放電、電解液的配制、蓄電池的測(cè)量與判斷等正確的維護(hù)、保養(yǎng)和使用是船舶機(jī)艙管理人員的一項(xiàng)重要的工作。酸性蓄電池單電池的電壓約有2V左右

第二節(jié)蓄電池的充放電一、酸性蓄電池的充放電1.酸性蓄電池充放電基本知識(shí)(正極)(電解液)(負(fù)極)(正極)(電解液)(負(fù)極)放電充電

PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4酸性蓄電池采用比重為1.285的稀硫酸作為電解液，蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)方程式為∶從化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，電解液稀硫酸在蓄電池充、放電中參與了化學(xué)反應(yīng)。充電時(shí)使右式轉(zhuǎn)化成左式，不僅電壓升高，而且電解液中硫酸的濃度提高，因此電解液的比重上升；放電時(shí)使左式轉(zhuǎn)化為右式，不僅電壓降低，由于生成了水，故電解液中硫酸的濃度變小，也即電解液的比重下降。充電時(shí)，正極板上的硫酸鉛轉(zhuǎn)變成棕褐色的二氧化鉛，負(fù)極板上的硫酸鉛轉(zhuǎn)變成灰色的絨狀鉛；放電時(shí)，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)均吸收硫酸根離子而變成了硫酸鉛。在放電過(guò)程中，當(dāng)正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都變成了同樣的硫酸鉛后，蓄電池的電壓也就下降到不能再放電了。此時(shí)需對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，使其恢復(fù)成原來(lái)的二氧化鉛和絨狀鉛?？梢?jiàn)酸性蓄電池在充、放電過(guò)程中電壓、電解液比重都在發(fā)生相應(yīng)的變化，這也就給我們提供了判斷蓄電池何時(shí)該充、放電的依據(jù)。通常電解液比重的變化要比電壓的變化來(lái)的明顯，所以一般都用比重計(jì)來(lái)測(cè)量充、放電的程度。（負(fù)極）（正極）2H2O+2H2SO42H2SO4+2H2↑+O2↑

于是，在正負(fù)極分別有氧氣（O2）和氫氣（H2）大量逸出，電解液會(huì)有大量氣泡翻出，并伴有酸液外濺。當(dāng)看到電解液“沸騰”現(xiàn)象，則應(yīng)立即停止充電。如果正極板已全部轉(zhuǎn)化成PbO2，負(fù)極板全部還原成Pb后，那末繼續(xù)充電將不再發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)，改而成了電解水的反應(yīng)∶通常充電結(jié)束的標(biāo)志是∶電解液的比重上升為1.275～1.31，或單個(gè)電池電壓變化∶1.剛充電時(shí)電壓即上升至2.1V；2.隨著充電時(shí)間的增長(zhǎng)，電壓緩緩增至2.3V；3.再充電幾個(gè)小時(shí)后，電壓升至2.6V左右基本維持不變，說(shuō)明此時(shí)電池已充滿電。蓄電池放完電的標(biāo)志是∶電解液的比重下降至1.13～1.18，或單個(gè)電池電壓的變化∶1.剛放電時(shí)電壓即降至2.0～1.95V；2.隨著放電時(shí)間的增加，電壓緩緩降至1.9V；3.再放電時(shí)電壓很快降至1.8～1.7V，說(shuō)明此時(shí)電池已放完電。

⑴.初充電新的或長(zhǎng)期庫(kù)存的蓄電池，必須經(jīng)過(guò)初充電后，才能投入使用。將硫酸緩緩注入蒸餾水中，經(jīng)充分冷卻后再調(diào)整到比重為1.285（35℃時(shí)）g/ml，然后注入蓄電池內(nèi)，液面高于隔板約15mm。然后靜置2～3小時(shí)，待電解液充分滲透冷卻。再測(cè)液面，如低于15mm則應(yīng)補(bǔ)充電解液達(dá)到原有高度。將蓄電池的正負(fù)極板與電源的正負(fù)極對(duì)應(yīng)接好，然后按下頁(yè)的表所列的電流和時(shí)間進(jìn)行初充電。初充電第一階段應(yīng)隨時(shí)注意各單格電池的充電情況，當(dāng)各格基本上達(dá)到2.4V后，即改用第二階段電流充電，以后判斷是否充足的方法如前述一樣。初充電過(guò)程中應(yīng)注意蓄電池內(nèi)部的溫度，不得超過(guò)35℃，否則應(yīng)暫停，待溫度降低后再繼續(xù)進(jìn)行。2.酸性蓄電池充電蓄電池充電分為初充電和經(jīng)常充電兩種。蓄電池的維護(hù)性經(jīng)常充電電流與時(shí)間見(jiàn)下頁(yè)的表，先以第一階段充電電流充電，約10小時(shí)后有氣泡從電池內(nèi)泛起，蓄電池電壓上升至每個(gè)電池為2.4V左右，這意味著蓄電池基本上已充足，在電池內(nèi)部正進(jìn)行電解水的反應(yīng)，因此應(yīng)轉(zhuǎn)入第二階段充電。由于第一階段充電電流大，化學(xué)反應(yīng)比較“粗糙”，可能極板深部的物質(zhì)并未全部參與化學(xué)反應(yīng)，故而在第二階段以第一階段充電電流的一半大小的電流進(jìn)行充電，可使極板深部的反應(yīng)比較徹底，約3～5小時(shí)后，再調(diào)整電解液的比重，使其達(dá)到1.285左右，然后再用第二階段充電電流繼續(xù)充電1小時(shí)，使蓄電池內(nèi)的電解液比重上下均勻一致，充電過(guò)程即告結(jié)束。⑵.經(jīng)常充電

起動(dòng)放電率(30℃)10小時(shí)放電率電流(A)時(shí)間(h)時(shí)間(min)時(shí)間(h)時(shí)間(h)時(shí)間(h)電流(A)電流(A)電流(A)電流(A)電流(A)時(shí)間(h)標(biāo)準(zhǔn)放電制初次充電經(jīng)常充電額定電壓額定型號(hào)電壓容量第一階段第二階段第一階段第二階段(V)(Ah)3Q56/6Q56565.617042533Q70/6Q70707.021053633Q84/6Q84848.425063843Q98/6Q98

989.829525720410953Q112/6Q1126/121121011.25.5335～8～4～113～563Q126/6Q12612612.6380359305121263Q140/6Q14014014.04201051473Q154/6Q15415415.44601161583Q168/6Q16816816.85051261683Q182/6Q18218218.2545137179二.堿性蓄電池的充放電1.堿性蓄電池充放電基本知識(shí)Cd+2KOH+2Ni(OH)3Cd(OH)2+2KOH+2Ni(OH)2放電充電(負(fù)極)(電解液)(正極)(負(fù)極)(電解液)(正極)由化學(xué)反應(yīng)方程式可看出，鎘鎳蓄電池極板的活性物質(zhì)經(jīng)充電后，正極板成為氫氧化鎳[Ni(OH)3]，負(fù)極板成為金屬鎘[Cd]；而放電終止時(shí)，正極板轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鎳[Ni(OH)2]，負(fù)極板轉(zhuǎn)化為氫氧化鎘[Cd(OH)2]。充放電過(guò)程中，電解液雖然參與了化學(xué)反應(yīng)，但只起傳導(dǎo)氫氧根離子[(OH)-1]的作用，故而電解液氫氧化鉀[KOH]的濃度不變，所以堿性蓄電池不能根據(jù)電解液的比重來(lái)判斷充放電的程度，只能根據(jù)電壓的變化來(lái)判斷充放電的程度。堿性鎘鎳蓄電池采用氫氧化鉀[KOH]作為電解液，蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)方程式為∶2.堿性蓄電池充放電堿性蓄電池的充電也可分成初充電與經(jīng)常充電兩種。⑴.初次充電⑵.經(jīng)常充電通常充電結(jié)束的標(biāo)志是∶每個(gè)蓄電池電壓上升到1.4～1.8V時(shí)，且繼續(xù)充電1小時(shí)內(nèi)不變。放電終止時(shí)的標(biāo)志是∶一般電壓降至1V，當(dāng)大電流放電時(shí)可降至0.7V；某些產(chǎn)品規(guī)格可達(dá)0.5V。如果正極板全部轉(zhuǎn)化成[Ni(OH)3]，負(fù)極板全部還原成[Cd]，就不會(huì)再發(fā)生上述反應(yīng)了，進(jìn)一步充電也就成了電解水的反應(yīng)，在正負(fù)極分別逸出氧氣與氫氣。所以，看到電解液“沸騰”也應(yīng)立即停止充電。三.充電方法1.恒壓充電法充電過(guò)程中充電電壓始終保持不變。這種方法裝置簡(jiǎn)單、方法容易。用這種方法剛開(kāi)始充電時(shí)，充電電流大，隨著蓄電池電壓的上升，充電電流逐漸減小，到充電后期電流很小，會(huì)使極板深處得不到很好的還原，電能儲(chǔ)藏不足。所以這種方法充電時(shí)間較長(zhǎng)。（若欲使充電后期電流不致太小，讓極板深處得到充分的還原，則應(yīng)提高充電電壓，這樣剛充電時(shí)充電電流將大大超過(guò)正常充電電流，容易造成極板彎曲，活性物質(zhì)脫落。）2.恒流充電法充電過(guò)程中充電電流始終保持不變。由于充電過(guò)程中電池電壓逐漸升高，為保持充電電流不至于減小，充電電源的電壓就必須不斷提高。這種方法由于充電電流大，所以充電時(shí)間可以縮短。但在充電后期充電電流仍不變，會(huì)造成電解液中的水分解，形成很多氣泡，這不僅損失電能，而且容易使極板上的活性物質(zhì)過(guò)量脫落而損壞極板。3.分段恒流充電法充電初期，蓄電池用較大電流充電，當(dāng)蓄電池發(fā)出氣泡，電壓上升到2.4伏左右時(shí)(酸性蓄電池)，改用第二階段充電電流充電。這種方法充電較方便，既充電時(shí)間較短、電能節(jié)約，又可延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，因此有條件的船舶大都采用此法。4.浮充電法蓄電池直接和直流電網(wǎng)并聯(lián)，電網(wǎng)向其負(fù)載供電的同時(shí)也向蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)外負(fù)荷減小時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì)略有升高，充電電流就會(huì)自動(dòng)增加；反之，則自動(dòng)減小。由于這種充電方法充電電流是浮動(dòng)的，故稱浮充電法。電網(wǎng)一旦因故失電，蓄電池可立即向用戶供電。處于浮充狀態(tài)的蓄電池組因充放電程度不能自行掌握，所以必須另設(shè)一套充電裝置，過(guò)一段時(shí)間須用另一套充電裝置進(jìn)行一次充足—放光—再充足的保養(yǎng)。目前遠(yuǎn)洋船舶充放電板大多配置的是恒壓充電＋浮充電相結(jié)合的設(shè)施。平時(shí)蓄電池處在浮充電狀態(tài)下，一般一年做一次恒壓充電，若船舶電網(wǎng)發(fā)生跳電時(shí)間較長(zhǎng)，則電網(wǎng)恢復(fù)供電后，應(yīng)及時(shí)采用恒壓充電。對(duì)于額定容量為195AH（或日本的200AH）蓄電池，恒壓充電電壓一般應(yīng)調(diào)整在28.8V（單個(gè)電池電壓為2.4V），充電24小時(shí)；浮充電電壓調(diào)整在27.0V（單個(gè)電池電壓為2.25V）。5.快速充電法快速充電法就是在2～3（甚至更短）小時(shí)內(nèi)將蓄電池充電充滿的方法。即這種方法是用大電流來(lái)充電的，因此蓄電池應(yīng)處在冷卻系統(tǒng)下充電，否則溫度升高會(huì)導(dǎo)致極板彎曲而損壞。四、電解液的配制五、蓄電池過(guò)充電與蓄電池過(guò)充蓄電池過(guò)充電與蓄電池過(guò)充是兩個(gè)絕然不同的概念，過(guò)充電是修復(fù)蓄電池的一種方法，過(guò)充是蓄電池的一種故障現(xiàn)象。蓄電池過(guò)充的現(xiàn)象是電解液液面降低太快，常常需添加蒸餾水，在透氣孔有電解液冒出。蓄電池過(guò)充會(huì)使電解液的溫度過(guò)度升高，如不及時(shí)降溫會(huì)因過(guò)熱導(dǎo)致極板彎曲，同時(shí)因電解液沸騰使液面降低很快，若不及時(shí)添加蒸餾水將會(huì)使極、隔板露出液面而損壞極板。蓄電池在使用過(guò)程中往往因長(zhǎng)期充電不足，過(guò)放電或外部短路等原因使極板硫化，從而使充電電壓和電解液的比重都不容易上升。為了使蓄電池良好運(yùn)行，出現(xiàn)下列情況時(shí)必須進(jìn)行過(guò)充電∶通常對(duì)長(zhǎng)期擔(dān)負(fù)工作的蓄電池，每月至少進(jìn)行一次過(guò)充電。對(duì)負(fù)荷較輕的蓄電池，也應(yīng)每2～3個(gè)月進(jìn)行一次過(guò)充電。酸性蓄電池過(guò)充電的方法是在正常充電之后，停止充電1小時(shí)，再改用正常充電率的一半電流充電，至冒汽泡后停止1小時(shí)后再充，如此反復(fù)進(jìn)行，直到充電裝置剛一合閘蓄電池就發(fā)出強(qiáng)烈汽泡為止。1.蓄電池放電到極限電壓以下；2.放電后，停放1～2晝夜沒(méi)有及時(shí)充電；3.蓄電池極板抽出過(guò)；4.以最大電流放電超限度；5.電解液內(nèi)混有雜質(zhì)；6.個(gè)別電池極板硫化，充電時(shí)比重不易上升。第三節(jié)蓄電池的維護(hù)與保養(yǎng)一.蓄電池維護(hù)保養(yǎng)要求1.對(duì)酸性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)要求

⑴.每七天左右檢查一次電壓、電解液高度及比重，并作好記錄。如低于規(guī)定

值應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充蒸餾水、進(jìn)行充電，然后清潔表面。

⑵.不經(jīng)常使用的蓄電池，每月至少檢查一次，并進(jìn)行補(bǔ)充電。

⑶.蓄電池表面，每三個(gè)月進(jìn)行一次徹底清潔，清潔時(shí)先用干凈布擦除接頭處

的氧化物，然后再涂上牛油或凡士林、防止氧化。

2.對(duì)堿性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)要求⑴.每十五天檢查一次電壓、電解液比重及高度，并作好記錄。如低于規(guī)定值，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充蒸餾水，進(jìn)行充電，然后清潔表面。⑵.每二個(gè)月檢查一次蓄電池螺絲塞和透氣橡皮套管，如彈性失效應(yīng)換新。⑶.每六個(gè)月要徹底清潔一次蓄電池的外表面，如有銹蝕，應(yīng)用煤油擦光，再涂上一層無(wú)酸凡士林。二.蓄電池維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)1.注意保持蓄電池表面清潔，不要有油漬污垢在上面，決不允許在上面放置金屬工具、物品，以防短路損壞蓄電池。2.保持極柱、夾頭和鐵質(zhì)提手等處的清潔，如出現(xiàn)電腐蝕或氧化物等應(yīng)及時(shí)擦拭干凈，以保證導(dǎo)電的可靠性。平時(shí)應(yīng)將