蓄電池基礎知識及其檢測方法

蓄電池基礎知識及其檢測方法主要內容概述構造與型號工作原理和特性蓄電池的容量蓄電池的充電常見故障維護與使用免維護蓄電池§1-1、概述

蓄電池（俗稱“電瓶”）是一種將化學能轉換成電能的裝置，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蓄電池（不需添加純水）干荷電蓄電池膠體蓄電池鐵鎳蓄電池類

型特

點普通鉛蓄電池新蓄電池的極板不帶電，使用前需按規(guī)定加注電解液并進行初充電，初充電的時間較長，使用中需要定期維護。干荷電鉛蓄電池新蓄電池的極板處于干燥的已充電狀態(tài)，電池內部無電解液。在規(guī)定的保存期內，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜置20～30min即可使用，使用中需要定期維護。濕荷電鉛蓄電池新蓄電池的極板處于已充電狀態(tài)，蓄電池內部帶有少量電解液。在規(guī)定的保存期內，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜置20～30min即可使用，使用中需要定期維護。免維護蓄電池使用中不需維護，可用3～4年不需補加蒸餾水，極樁腐蝕極少，自放電少。二、蓄電池的作用

汽車上裝有蓄電池和發(fā)電機兩個直流電源，這兩個電源并聯，全車的用電設備均為并聯。在發(fā)動機起動時，向起動機、點火系統(tǒng)等主要用電設備供電。在發(fā)動機不運行或低速運行時，蓄電池向各種用電設備供電。當用電設備過多、用電量超過發(fā)電機的供電能力時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機向各種用電設備供電。穩(wěn)定電壓的作用。蓄電池相當于一個大電容，可以吸收電路中瞬間的過電壓，以保護用電設備。§1-2、蓄電池的構造與型號鉛蓄電池一般由3個或6個單格電池串聯而成，結構如圖所示：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制成極板。極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充、放電的化學反應主要是依靠極板上的活性物質與電解液進行的。

活性物質正極板上的活性物質是深棕色的二氧化鉛(PbO2)，負極板上的活性物質是海綿狀、青灰色的純鉛(Pb)。

為了增大蓄電池的容量，每個單格蓄電池都由多個正、負極板組成極板組。每個正極板都處于兩片負極板之間，使正極板兩側充、放電均勻。極板組單格蓄電池極板組12V蓄電池極板組2、隔板正、負極板之間裝有絕緣隔板，以防止極板之間短路。隔板應具有多孔性，以便電解液的自由滲透。隔板采用耐酸性和抗堿性的木質、微孔橡膠、微孔塑料及浸樹脂紙質材料制成。3、電解液

電解液是由化學純的硫酸（H2SO4）和蒸餾水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度為1.24～1.31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，減少結冰的危險；但粘度增加，流動性變差，使蓄電池的容量下降，而且腐蝕作用增強，降低極板和隔板的壽命。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構，殼體內分成６個互不相通的單格，每個單格內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落入凹槽中，防止極板短路。4、殼體

各單格之間用鉛質聯條串聯起來，如右圖所示。電量指示器工作原理電解液密度高于1.26或充電高于65%時，小球浮起，指示器顯示綠色。當充電低于65%時，小球下沉，指示器顯示黑色，表明需要充電。當電解液液面較低時，指示器顯示無色或淺黃色，該蓄電池應該更換。二、蓄電池的規(guī)格型號

（教材P6）

蓄電池的型號按JB/T2599-1993《鉛酸蓄電池產品型號編制方法》的規(guī)定，組成如下：ⅠⅡⅢ類型和特征Q—起動型A—干荷電式W—免維護式單格蓄電池個數例如：6-QA-1056-QAW-100額定容量（安·時/A·h）第一部分第二部分

第三部分

串聯的單格電池數蓄電池的類型蓄電池的特征蓄電池的額定容量

蓄電池的特殊性能

用阿拉伯數字表示用大寫的漢語拼音字母表示如：Q--起動用鉛蓄電池N--內燃機車用蓄電池M--摩托車用蓄電池用大寫的漢語拼音字母表示如：A-干荷電鉛蓄電池H--濕荷電鉛蓄電池W--免維護鉛蓄電池B--薄型極板無字母--普通鉛蓄電池20h率放電率的額定容量，單位為A·h，單位略去不寫。

用大寫的漢語拼音字母表示如：G--高起動率D--低溫性能好S--塑料槽蓄電池

§1-3、蓄電池的工作原理與特性一、蓄電池的工作原理

蓄電池是一個化學電源，其充電與放電過程是一種可逆的化學反應。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。在負極板處，鉛電離為鉛離子（Pb2+）和電子(2e)，2個電子留在負極板上，使負極板具有約-0.1V的負電位。+2V-0.1V

當鉛蓄電池的正、負極板浸入電解液中時，在正、負極板間就會產生約2.1V的靜止電動勢，此時若接入負載，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經外電路流向蓄電池的負極，這一過程稱為放電，蓄電池的放電過程是化學能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。正、負極板上生成硫酸鉛（PbSO4），電解液中水份增加。隨著放電的進行，電解液密度減小。接上負載后的化學反應2、蓄電池的放電在外電源的作用下，迫使２個電子從正極板返回負極板，形成從正極板流向負極板的充電電流。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。隨著充電的進行，電解液中硫酸的成份增加，電解液密度增大。3、充電過程二、蓄電池的工作特性

1、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γ隨放電時間的變化規(guī)律。密度γ隨著放電的進行而直線下降，因此，在使用中可以根據電解液的密度γ來判斷蓄電池的放電程度。靜止電動勢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）。2、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γ隨時間變化的規(guī)律。隨著充電的進行，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）。我們可以根據蓄電池的開路端電壓的大小，來判斷其充電情況：電壓判定處理方法12.5V正常容量充足12V虧電補充電11V嚴重虧電車不充電觀察10V過量虧電、電池短路充電觀察、電池報廢8V過量虧電、裝反極板電池報廢6V硫酸鹽化電池報廢§1-4、蓄電池的容量及影響因素一、蓄電池的容量C

蓄電池的容量是指在放電允許范圍內，蓄電池輸出的電量：

C＝Ｉf×tf

（安時/A·h）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時的供電能力，并根據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?！?-5、蓄電池的充電一、充電方法

新蓄電池、使用中的蓄電池及修復后的蓄電池等，由于技術狀況不同，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起來充電。如果容量不同，應按容量小的蓄電池來決定充電電流。定流充電的特點：

定流充電有較大的適應性，可以根據需要選擇充電電流，但充電時間長，而且需要經常調節(jié)充電電流。一般適用于新蓄電池和故障修復蓄電池的初充電。初充電的特點是充電電流小，充電時間較長。當蓄電池的電量不足時，必須進行補充充電。（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起來一起充電。定壓充電的特點：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，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。

充電過程中電解液無沸騰現象，可以減少水分的損失；在充電4～5小時后，量容可達90%～95%，縮短了充電的時間。定壓充電方法適用于蓄電池的補充充電，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；完成一次補充充電約1小時左右?？焖俪潆娋哂谐潆姇r間短、空氣污染小、節(jié)省能量和去硫化效果明顯等特點，已被廣泛應用?！?-6、蓄電池的常見故障

一、極板硫化

所謂極板硫化,就是指極板上硫酸鉛的再結晶。半放電的蓄電池的極板表面上有一層硫酸鉛,稱作一次結晶體。這種半放電的蓄電池在存放過程中,隨著環(huán)境溫度的上升,極板上的硫酸鉛就會逐漸溶解到電解液中來,溫度越高,溶解度越大。當溫度下降時,硫酸鉛的溶解度會逐漸達到過飽和狀態(tài),并再次結晶為較大的白色顆粒,從電解液中析出再次附著到極板上去。這就是極板硫化的過程。極板硫化的蓄電池的特征為：充電快，放電也快。

故障特征

極板上生成一層白色粗晶粒的PbSO4，在正常充電時不能轉化為PbO2和Pb的現象。（1）硫化的電池放電時，電壓急劇降低，過早降至終止電壓，電池容量減小。（2）蓄電池充電時單格電壓上升過快，電解液溫度迅速升高，但密度增加緩慢，過早產生氣泡，甚至一充電就有氣泡。

故障原因

（1）蓄電池長期充電不足或放電后沒有及時充電，導致極板上的PbSO4有一部分溶解于電解液中，環(huán)境溫度越高，溶解度越大。當環(huán)境溫度降低時，溶解度減小，溶解的PbSO4就會重新析出，在極板上再次結晶，形成硫化。（2）電解液液面過低，使極板上部與空氣接觸而被氧化，在行車中，電解液上下波動與極板的氧化部分接觸，會生成大晶粒PbSO4硬化層，使極板上部硫化。（3）長期過量放電或小電流深度放電，使極板深處活性物質的孔隙內生成PbSO4。（4）新蓄電池初充電不徹底，活性物質未得到充分還原。（5）電解液密度過高、成分不純，外部氣溫變化劇烈。

排除方法

輕度硫化的蓄電池，可用小電流長時間充電的方法予以排除；硫化較嚴重者采用去硫化充電方法消除硫化；硫化特別嚴重的蓄電池應報廢。

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。產生自行放電的原因

1、電解液中含有雜質或極板材料中含有雜質，不同雜質之間形成電位差，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、極板上活性物質脫落而沉積在殼體的底部，造成極板之間短路。故障特征

蓄電池在無負載的狀態(tài)下，電量自動消失的現象稱為自放電。如果充足電的蓄電池在30天之內每晝夜容量降低超過2%，稱為故障性自放電。

故障原因

（1）電解液不純，雜質與極板之間以及沉附于極板上的不同雜質之間形成電位差，通過電解液產生局部放電。（2）蓄電池長期存放，硫酸下沉，使極板上、下部產生電位差引起自放電。（3）蓄電池溢出的電解液堆積在電池蓋的表面，使正、負極柱形成通路。（4）極板活性物質脫落，下部沉積物過多使極板短路。

排除方法

自放電較輕的蓄電池，可將其正常放完電后，倒出電解液，用蒸餾水反復清洗干凈，再加入新電解液，充足電后即可使用；自放電較為嚴重時，應將電池完全放電，倒出電解液，取出極板組，抽出隔板，用蒸餾水沖洗之后重新組裝，加入新的電解液重新充電后使用。

三、極板活性物質脫落

活性物質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從底部升起。

正極板上活性物質脫落后，使蓄電池的容量下降，且充電時不易恢復，嚴重時會造成極板短路或自行放電。造成正極板上活性物質脫落的原因（1）充電時電流過大，溫度過高，經常過充電等使活性物質松浮而脫落。（2）放電電流過大、過放電等使極板拱曲，也會造成活性物質脫落。故障特征

主要指正極板上的活性物質PbO2的脫落。蓄電池容量減小，充電時從加液孔中可看到有褐色物質，電解液渾濁。

故障原因

（1）蓄電池充電電流過大，電解液溫度過高，使活性物質膨脹、松軟而易于脫落。（2）蓄電池經常過充電，極板孔隙中逸出大量氣體，在極板孔隙中造成壓力，而使活性物質脫落。（3）常低溫大電流放電使極板彎曲變形，導致活性物質脫落。（4）汽車行駛中的顛簸振動。

排除方法

對于活性物質脫落的鉛蓄電池，若沉積物較少時，可清除后繼續(xù)使用；若沉積物較多時，應更換新極板和電解液。

免維護蓄電池的結構特點

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，以保護正極板的活性物質不脫落，避免極板之間的短路，延長了使用壽命。3、采用安全通氣孔，在通氣室中設置了氧化鋁過濾器和鈀催化劑，阻止內部硫酸蒸氣的排出，減少了腐蝕作用，并使化學反應中產生的氫離子和氧