蓄電池的工作原理和工作特性

蓄電池的工作原理和工作特性汽車(chē)電器設(shè)備與維修

蓄電池的工作原理和工作特性2.1蓄電池的工作原理1.蓄電池電動(dòng)勢(shì)的建立極板浸入電解液后，由于少量的活性物質(zhì)溶解于電解液，產(chǎn)生了電極電位，并且由于正、負(fù)極板的電極電位不同而形成了蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，如圖2-8所示。圖2-8電動(dòng)勢(shì)的建立2.蓄電池的充電過(guò)程鉛酸蓄電池充電時(shí)，應(yīng)外接一直流電源（充電機(jī)或整流器），使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來(lái)的活性物質(zhì)狀態(tài)，并把外界的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，如圖2-9所示。圖2-9充電過(guò)程充電時(shí)化學(xué)反應(yīng)為：正極板：PbSO4→Pb2++SO42-4H2O→4H++4OH-Pb2+-2e→Pb4+Pb4++4OH-→Pb（OH）4Pb（OH）4→PbO2+4H2OSO42-+2H+→H2SO4負(fù)極板：

PbSO4→Pb2++SO42-Pb2++2e→PbSO42-+2H+→H2SO4充、放電時(shí)化學(xué)反應(yīng)總方程式為：2PbSO4＋

2H2O→PbO2＋Pb＋2H2SO43.蓄電池的放電過(guò)程鉛酸蓄電池放電時(shí)，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流。同時(shí)在蓄電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如圖2-10所示。圖2-10放電過(guò)程正極板：Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正極板上負(fù)極板：Pb-2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO附在負(fù)極板上

放電時(shí)化學(xué)反應(yīng)總方程式為：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋

2H2O電解液中：H++OH-→H2OSO4→減少

電解液硫酸濃度降低1.2蓄電池的工作特性1.蓄電池工作參數(shù)1）靜止電動(dòng)勢(shì)蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)（不充電也不放電），正、負(fù)極板之間的電位差（即開(kāi)路電壓）稱為靜止電動(dòng)勢(shì)，通常用ES表示。其值取決于電解液的密度和溫度。電解液密度為1.05~1.30g/cm3時(shí)，ES=0.85+ρ25℃。2）內(nèi)阻電流流過(guò)蓄電池時(shí)所受到的阻力稱為蓄電池的內(nèi)阻。蓄電池的內(nèi)阻包括以下幾部分：（1）極板內(nèi)阻。（2）隔板內(nèi)阻。（3）電解液內(nèi)阻。3）蓄電池的容量蓄電池的容量標(biāo)志著蓄電池對(duì)外供電的能力，是指蓄電池在完全充足電的條件下，在允許的放電范圍內(nèi)所輸出的電量，單位為安培小時(shí)（A·h）。當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí)，其容量C為C=If·tf式中，If為放電電流（A）；tf為放電時(shí)間（h）一般蓄電池容量包含以下類(lèi)型：（1）理論容量。（2）實(shí)際容量。（3）額定容量。（4）儲(chǔ)備容量。（5）起動(dòng)容量。4）影響蓄電池容量的因素（1）構(gòu)造因素。極板厚度越薄，活性物質(zhì)的利用率就越高，容量就越高；極板面積越大，同時(shí)參與反應(yīng)的物質(zhì)就越多，容量也越大；同性極板中心距越小，蓄電池內(nèi)阻越小，容量就越大。（2）放電電流。放電電流越大，單位時(shí)間所消耗的硫酸越多，極板孔隙內(nèi)硫酸消耗較快，造成孔隙內(nèi)電解液下降較快，電解液來(lái)不及滲入極板內(nèi)部，就已被表面生成的硫酸鉛堵塞，致使極板內(nèi)部大量的活性物質(zhì)不能參加化學(xué)反應(yīng)，因而蓄電池容量減小。（3）電解液溫度。電解液溫度對(duì)容量的影響如圖2-11所示。電解液溫度降低時(shí)，一方面，電解液的黏度增大，離子運(yùn)動(dòng)速度慢；另一方面，極板的收縮使得極板表面的孔隙縮小，電解液向極板孔隙內(nèi)層滲入困難，使極板孔隙內(nèi)的活性物質(zhì)不能充分利用，使蓄電池放電容量下降。一般來(lái)講，在正常范圍內(nèi)，電解液溫度每下降1℃，蓄電池容量約下降1%。圖2-11電解液溫度對(duì)容量的影響（4）電解液密度。電解液密度與容量的關(guān)系如圖2-12所示。適當(dāng)增加電解液的密度，可以提高蓄電池的電動(dòng)勢(shì)及電解液的滲透能力，并減小電解液的內(nèi)阻，使蓄電池容量增加。但密度過(guò)大，其黏度增加，滲透能力降低，內(nèi)阻增大，蓄電池端電壓及容量將減小。電解液密度偏小有利于提高放電電流和容量。冬季使用的電解液，在不使其結(jié)冰的前提下，盡可能采用較小密度的電解液。圖2-12電解液密度與容量的關(guān)系2.放電特性恒流放電過(guò)程中，蓄電池的端電壓Uf、電動(dòng)勢(shì)E和電解液密度ρ25℃隨時(shí)間tf變化的規(guī)律稱為蓄電池的放電特性，曲線如圖2-13所示。圖2-13恒流放電特性曲線3.充電特性