《汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修》配套教案：模塊二-項目1-蓄電池的認(rèn)知

項目一蓄電池的認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)1.了解蓄電池的作用、分類、工作原理、結(jié)構(gòu)、容量及其影響因素。2.會正確選用蓄電池、判斷蓄電池的正負(fù)極性。課時分配本項目共1個任務(wù)，安排2課時。教學(xué)重點(diǎn)通過本項目學(xué)習(xí)提高對蓄電池的認(rèn)識；學(xué)會正確選用蓄電池、正確判斷蓄電池的正負(fù)極性。對蓄電池進(jìn)行認(rèn)知，能說出蓄電池各部分的結(jié)構(gòu)名稱，能理解蓄電池的作用、分類及蓄電池的工作原理，知道蓄電池的容量及其影響因素。教學(xué)難點(diǎn)正確判斷蓄電池的正負(fù)極性。掌握蓄電池的工作原理，知道蓄電池的容量及其影響因素。教學(xué)內(nèi)容任務(wù)一蓄電池的認(rèn)知知識鏈接一、蓄電池作用汽車上的電源有兩個：蓄電池和發(fā)電機(jī)，其中蓄電池為輔助電源，發(fā)電機(jī)為電源，這兩個電源并聯(lián)連接，全車的用電設(shè)備也均為并聯(lián)連接，如圖所示。蓄電池是一種可逆直流電源，其作用是：①啟動發(fā)動機(jī)時，蓄電池向啟動系和用電設(shè)備供電。②當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓低于蓄電池的電壓時，由蓄電池向用電設(shè)備供電。③當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓高于蓄電池的電壓時，蓄電池將發(fā)電機(jī)的剩余電能儲存起來。④當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。⑤蓄電池還相當(dāng)于一個較大的電容器，能吸收電路中隨時出現(xiàn)的瞬時過電壓，以保護(hù)晶體管元件不被擊穿損壞。二、蓄電池分類蓄電池的種類很多，按使用的電解液的成分，可分為酸性蓄電池和堿性蓄電池；按電極材料可分為鉛蓄電池和鐵鎳、鉻鎳蓄電池；按用途不同可分為汽車用蓄電池、電瓶車用蓄電池、電訊、航標(biāo)用蓄電池等。目前，汽車上廣泛采用的是鉛酸蓄電池，這種蓄電池通常稱為啟動型蓄電池。后面如無特別說明，所指蓄電池都為鉛酸蓄電池。表列出了幾種汽車常用蓄電池的特點(diǎn)：三、蓄電池的型號按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T2599—1993《鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號編制方法》中規(guī)定，鉛蓄電池的型號分為三部分（見表）：如型號6—QA—60代表額定電壓12V、額定容量60A·h的啟動型干荷電鉛蓄電池。四、普通蓄電池結(jié)構(gòu)汽車上使用的鉛蓄電池基本結(jié)構(gòu)大致相同，本書以普通鉛蓄電池為例介紹蓄電池的構(gòu)造。啟動型鉛酸蓄電池外形與結(jié)構(gòu)如圖所示。蓄電池一般由多個單格電池串聯(lián)而成。每個單格電壓為2V，6V蓄電池由3個單格串聯(lián)而成，12V蓄電池由6個單格電池串聯(lián)而成。鉛蓄電池主要由極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)條、極樁等組成。1．極板極板是蓄電池的核心部件，由柵架與活性物質(zhì)組成，如圖所示。在蓄電池充放電過程中電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換，依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液中的硫酸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。柵架的作用是固結(jié)活性物質(zhì)，由鉛銻合金澆鑄而成，具有良好的導(dǎo)電性、耐蝕性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。為了改善蓄電池的啟動性能，有些鉛蓄電池采用了放射性柵架，如圖所示。極板分為正極板和負(fù)極板兩種。將涂上鉛膏后的生極板先經(jīng)熱風(fēng)干燥，再放入稀硫酸中進(jìn)行充電便得到正極板和負(fù)極板。正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈深棕色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈深灰色。為了增大容量，將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)，用匯流條焊接起來便分別組成正、負(fù)極板組。匯流條（橫板）上聯(lián)有極樁，各片間留有空隙。安裝時各片正、負(fù)極板相互嵌合，中間插入隔板后裝入蓄電池單格內(nèi)，便形成單格電池，如圖所示。在每個單格電池中，負(fù)極板總比正極板多一片。這是因為正極板上的化學(xué)反應(yīng)比負(fù)極板上的化學(xué)反應(yīng)劇烈，所以將正極板夾在負(fù)極板之間，可使其兩側(cè)放電均勻，防止活性物質(zhì)體積變化不一致而造成極板拱曲變形。此外正極板上的活性物質(zhì)容易脫落，所以通常正極板的厚度比負(fù)極板大：正極板2．2mm，負(fù)極板1．8mm。2．隔板為了減小蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池的正負(fù)極板應(yīng)盡可能靠近。為了防止相鄰正、負(fù)極板彼此接觸而短路，正、負(fù)極板之間要用隔板隔開。隔板的材料應(yīng)具有多孔性，以便電解液滲透；且化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的耐酸性、耐腐蝕性和抗氧化性。3．電解液電解液是蓄電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)，由相對密度為1.84的化學(xué)純凈硫酸和蒸餾水按一定的比例混合配置而成，其成分用相對密度表示，其相對密度為1.24～1.30之間。配置電解液需要用規(guī)定的汽車蓄電池專用硫酸，而且應(yīng)采用耐酸耐熱的陶瓷或玻璃容器進(jìn)行。先將蒸餾水倒入容器內(nèi)，然后再慢慢的加入硫酸，并用玻璃棒不斷攪拌。目前市場上有專門銷售的電解原液，相對密度為1.28左右。電解液的純度和密度對蓄電池壽命和性能影響極大，如用工業(yè)硫酸和非蒸餾水配制，將帶進(jìn)有害物質(zhì)（如鐵、鹽酸、錳、硝酸、銅、砷、醋酸及有機(jī)化合物等）而引起蓄電池內(nèi)部自行放電，減少蓄電池容量。電解液密度低，冬季易結(jié)冰；電解液密度大，可以減少冬季結(jié)冰的危害，同時可使電動勢增高；但密度過大，電解液粘度增加，隔板、極板將加速腐蝕而縮短使用壽命。電解液的密度應(yīng)根據(jù)地區(qū)，氣候條件和制造廠的要求而定；可見表所示。4．殼體蓄電池的殼體是用來存放電解液和極板組的。對它的要求是：耐酸、耐熱、耐震、絕緣性好并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。早些年曾采用硬橡膠外殼，這種殼體雖然耐酸、耐熱、絕緣性能好，但殼體壁厚（一般為10mm），笨重?，F(xiàn)代汽車用蓄電池一般用透明工程塑料制成外殼，不僅耐熱、耐酸、耐震，而且強(qiáng)度好、韌性好，殼體可以做的很薄，其壁厚僅為3．5mm，電解液的高度和極板組的大體狀況從外面能清晰觀察，非常便于對蓄電池的檢查和維護(hù)。5．聯(lián)條蓄電池一般是由3個或6個單格電池組成的，聯(lián)條的作用是將單格電池串聯(lián)起來，以提高整個蓄電池的端電壓。啟動型鉛酸蓄電池的聯(lián)條用鉛銻合金制成，有外露式（聯(lián)條外露在蓄電池蓋外面，這種蓄電池在現(xiàn)在汽車上已經(jīng)很少看到）、圖26單個電池間壁連接跨接式（聯(lián)條埋在蓋下，聯(lián)接部分跨接在單格電池的中間單間格上）和較先進(jìn)的穿壁式如圖26所示（在蓄電池的中間格壁上打孔，使極板組柄直接穿過中間隔板而將單格電池相互串聯(lián)起來）3種。前者用在硬橡膠外殼上，后兩種用在塑料外殼上。采用穿壁式聯(lián)條有許多優(yōu)點(diǎn)。6．極樁中間極樁便于將單格電池串聯(lián)起來；首尾極樁則是電池對外的接線柱，它分為正極接線柱和負(fù)極接線柱，接線柱分錐形、L型、側(cè)孔型三種，如圖27所示。首尾極樁正負(fù)接線柱具有如下特征（可用于判斷）：①標(biāo)號法——正極接線柱標(biāo)有“+”，負(fù)極接線柱標(biāo)有“-”。②涂色法——正極接線柱涂有“紅色”，負(fù)極接線柱涂有“黑色”或不涂色。③尺寸法——正極接線柱直徑較粗，負(fù)極接線柱直徑較細(xì)。④觀察法——正極接線柱（充過電）呈棕色，負(fù)極接線柱呈褐灰色。⑤測量法——測量電壓時與紅表筆接觸顯示正電壓的接線柱是正極樁，與黑表筆接觸顯示正電壓的是負(fù)極樁。蓄電池與充電、用電設(shè)備聯(lián)接時，應(yīng)正接正，負(fù)接負(fù)。圖正負(fù)接線柱形狀五、蓄電池的基本工作原理鉛蓄電池充、放電反應(yīng)原理如圖所示。當(dāng)接通用電器蓄電池放電時，正極板上的PbO2和負(fù)極板上的Pb都變成了PbSO4，電解液中的硫酸減少，水增多。充電時，正負(fù)極板上的PbSO4分別恢復(fù)成原來的PbO2和Pb，電解液中的水減少，硫酸增多。鉛蓄電池在充、放電過程中的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在接通用電設(shè)備時，蓄電池作為電源向外供電，將內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)存電不足而又將蓄電池與充電機(jī)或發(fā)電機(jī)并聯(lián)時，又能向蓄電池充電?？偟姆磻?yīng)式如下：PbO2+2H2SO4+Pb放電充電2PbSO4+2H2O六、免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池又稱MF蓄電池，免維護(hù)是指在汽車合理使用期間，不需要對蓄電池進(jìn)行加注蒸餾水、檢測電解液液面高度、檢測電解液密度等維護(hù)作業(yè)。免維護(hù)蓄電池具有如下特點(diǎn)：①柵架材料采用鉛鈣合金，既提高了柵架的機(jī)械強(qiáng)度，又減少了蓄電池