蓄电池知识

  蓄电池（俗称“电瓶”）是一种将化学能转换成电能的装置，是可逆的低压直流电源。

  一、蓄电池的分类

  二、蓄电池的作用

  在发动机起动时，向起动机、点火系统等主要用电设备供电。

  在发动机不运行或低速运行时，蓄电池向各种用电设备供电。

  当用电设备过多、用电量超过发电机的供电能力时，蓄电池协助发电机向各种用电设备供电。

  稳定电压的作用。蓄电池相当于一个大电容，可以吸收电路中瞬间的过电压，以保护用电设备。

  蓄电池的构造与型号

  一、蓄电池的构造

  汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池，12V的蓄电池由6个单格蓄电池串联而成，每个单格蓄电池的标称电压为2V，充满电时为2.1V。

  1、极板与极板组

  蓄电池的极板分为正极板和负极板，它们都以铅—锑合金浇铸成的栅架为骨架，在栅架上填充活性物质制成极板。

  目前，蓄电池采用的栅架有二种，一种为普通型，另一种为放射型。其中放射型栅架具有输出电流大、内阻小的特点，在新型蓄电池中采用。

  为了增大蓄电池的容量，每个单格蓄电池都由多个正、负极板组成极板组。每个正极板都处于两片负极板之间，使正极板两侧充、放电均匀。

  2、隔板

  正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。

  隔板应具有多孔性，以便电解液的自由渗透。

  隔板采用耐酸性和抗碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。

   近年来，还将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质的脱落。

  3、电解液

  电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1.24～1.31克/立方厘米）。

  4、壳体

  二、蓄电池的规格型号

  蓄电池的型号按JB/T 2599-1993 《铅酸蓄电池产品型号编制方法》的规定，组成如下：

  蓄电池的工作原理与特性

  一、蓄电池的工作原理

  蓄电池是一个化学电源，其充电与放电过程是一种可逆的化学反应。

  1、电动势的建立

  2、蓄电池的放电

   接上负载后的化学反应

  3、充电过程

  在外电源的作用下，迫使２个电子从正极板返回负极板，形成从正极板流向负极板的充电电流。

  二、蓄电池的工作特性

  1、内阻

  蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻及联条电阻等四部分组成。

  极板电阻一般很小，但随着放电的进行，正负极板上的PbSO4增多，极板电阻增大。

  电解液电阻与密度和温度有关，密度过高或过低，电阻增大；温度低，粘度大，电阻大。

  隔板电阻和联条电阻与材料、联条形式有关，对一个制造好的蓄电池来说是一个定值。

  2、放电特性

  放电特性是将充足电的蓄电池，在以20h放电率的电流连续放电过程中，端电压U、电动势E和电解液密度γ随放电时间的变化规律。

  3、充电特性

  充电特性是指在恒电流充电过程中，蓄电池的端电压U、电动势E和电解液密度γ随时间变化的规律。

  我们可以根据蓄电池的开路端电压的大小，来判断其充电情况：

  蓄电池的容量及影响因素

  一、蓄电池的容量C

  蓄电池的容量是指在放电允许范围内，蓄电池输出的电量：

  1、额定容量C20

  充足电的蓄电池，在电解液温度为30oC时，以20h放电率的电流连续放电到规定的终止电压时，蓄电池所输出的电量C20。

  2、起动容量

   起动容量表征蓄电池在接起动机时的供电能力，并根据使用条件分为常温起动容量和低温起动容量。

   常温起动容量——在电解液温度为30oC时，以5分钟放电率的电流，连续放电到9V（12V蓄电池）时，蓄电池所输出的容量。

   低温起动容量——在电解液温度为-18oC时，以5分钟放电率的电流，连续放电到6V（12V蓄电池）时，蓄电池所输出的容量。

  二、影响蓄电池容量的因素

  蓄电池的容量越大，所存贮的电能越多。蓄电池容量的大小，与放电电流、电解液的密度及极板结构等有关。

  ①放电电流增大，蓄电池的端电压和容量下降；

  ②温度越低，蓄电池的容量下降，额定容量是在30oC时测得；

  ③电解液密度增大，可以减少内阻，提高容量，但不能过大；

  ④增大极板面积和片数，可以增大容量。采用簿型极板、增加极板的片数，可以在不增大蓄电池体积的情况下，提高蓄电池的容量。

  蓄电池的充电

  一、充电方法

  新蓄电池、使用中的蓄电池及修复后的蓄电池等，由于技术状况不同，采用的充电步骤和规范也不同。

  常用的充电方法有定流充电、定压充电和脉冲快速充电等三种。

  1、定流充电

   在充电过程中，充电电流保持为恒定值的充电方法称为“定流充电”。

  定流充电的方法：定流充电时，随着蓄电池电动势的提高，要保持充电电流恒定，必须提高充电电压；当单格电压上升到2.4V时，应将电流减半后再充电，直到单格电压上升到2.7V，端电压和电解液密度在2-3小时内保持不变为止。

   定流充电的特点：定流充电有较大的适应性，可以根据需要选择充电电流，但充电时间长，而且需要经常调节充电电流。一般适用于新蓄电池和故障修复蓄电池的初充电。

  2、定压充电

  在充电过程中，始终保持充电电压不变的充电方法称为“定压充电”。

  定压充电电流

  定压充电的特点：充电过程中电解液无沸腾现象，可以减少水分的损失；在充电4～5小时后，量容可达90%～95%，缩短了充电的时间。定压充电方法适用于蓄电池的补充充电，不适用于新蓄电池和故障蓄电池的初充电，汽车上发电机对蓄电池的充电为定压充电。

  3、快速充电

  定流和定压充电的时间长，消耗的电能多，给使用带来不方便。利用快速充电，完成一次初充电，只需5小时左右；完成一次补充充电约1小时左右。

  二、充电种类

  新蓄电池、使用中的蓄电池及修复后的蓄电池等，由于技术状况不同，采用的充电步骤和规范也不同。

  充电种类有：初充电、补充充电、去硫化充电、锻炼循环充电和预防硫化与均衡充电等。其中常用的为初充电和补充充电两种。

  1、初充电

  新蓄电池和修复后的蓄电池的首次充电，称为初充电，初充电采用定流充电方法。

  初充电的特点是充电电流小，充电时间较长。当蓄电池的电量不足时，必须进行补充充电。

  2、补充充电

  补充充电可以采用定压充电或定流充电方法，如采用定流充电，其充电过程与初充电相似，分为两个阶段，充电电流按补充充电的电流规范进行，充电时间在13-16小时。

  蓄电池的常见故障

  一、极板硫化

  蓄电池长期处于充电、放电状态，在极板上会生成一层白色的粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时，不能转化为二氧化铅和铅，称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”。极板硫化的蓄电池的特征为：充电快，放电也快。

  二、自行放电/自放电

  充足电的蓄电池，放置不用而逐渐失去电量，称为“自行放电”。如果每昼夜自行放电损失的容量＜2%，为正常自行放电；如果每昼夜自行放电损失的容量＞2%，则为自行放电故障。

  产生自行放电的原因：

   1、电解液中含有杂质或极板材料中含有杂质，不同杂质之间形成电位差，引起局部放电。

   2、蓄电池盖上有电解液，使正、负极形成通路。

   3、长期不用，硫酸下沉，电解液上下部分浓度不等，形成电位差引起自行放电。

   4、极板上活性物质脱落而沉积在壳体的底部，造成极板之间短路。

  三、极板活性物质脱落

  活性物质从正极板上脱落下来，沉积在蓄电池的底部，在充电时可以看到褐色物质从底部升起。

  正极板上活性物质脱落后，使蓄电池的容量下降，且充电时不易恢复，严重时会造成极板短路或自行放电。

  造成正极板上活性物质脱落的原因：

  （1）充电时电流过大，温度过高，经常过充电等使活性物质松浮而脱落。

  （2）放电电流过大、过放电等使极板拱曲，也会造成活性物质脱落。

  四、内部短路

   当蓄电池隔极损坏或极板上脱落下来的大量活性物质沉积在蓄电池底部时，都会造成蓄电池内部极板之间的短路。

   蓄电池内部极板的短路，使蓄电池的端电压明显下降，充电时电解液温度明显升高，而端电压和电解液密度上升缓慢，充电末期气泡较少或产生气泡太迟。

  蓄电池的维护与使用

  一、蓄电池的维护

   1、经常擦拭蓄电池表面，保持清洁，以防极间短路。

   2、检查电极端子的连接情况，去掉氧化层，夹紧线夹。

   3、检查液面高度，以防极板硫化。

   4、根据季节变化及时调节电解液密度。

   5、加液盖必须拧紧，以防电解液溢出；盖子上的通气孔必须畅通，防止充电时气体排不出而造成壳体破裂。

   6、在起动时，每次起动时间不超过5S，连续起动时间间隔大于15S。

  二、蓄电池技术状况的检查

  1、外观检查

   ①外壳有无裂缝、破损及泄漏；

   ②安装架是否夹紧，有无腐蚀；

   ③正、负极端子是否氧化及腐蚀，电线夹是否腐蚀，连接导线有无破损等；

   ④表面是否清洁，加液孔盖的通气孔是否畅通等。

  2、电解液液面的高度检查

  电解液液面应高出极板10～15mm，正常使用时应定期检查液面高度，必要时补充蒸馏水。

  3、放电程度的判断

   ①根据电解液密度的变化，判断放电程度；

  ②用高率放电计模拟接起动机时的负载，测量单格蓄电池在大电流放电时的端电压来判断放电程度。

  三、蓄电池的使用

  1、蓄电池的选择

  2、新蓄电池的使用

  四、蓄电池的贮存

  免维护蓄电池

  免维护蓄电池也是铅酸蓄电池，在使用过程中不需添加蒸馏水，正极端子的腐蚀小，自行放电少，且不需要补充充电。因此，免维护蓄电池在轿车上得到广泛应用，并将逐渐取代现有的普通铅酸蓄电池。

  一、免维护蓄电池的结构特点

  1、极板栅架采用铅—钙合金或低梯合金的栅架，减少了自行放电和水份的消耗。

  2、隔板采用袋状隔板，以保护正极板的活性物质不脱落，避免极板之间的短路，延长了使用寿命。

  3、采用安全通气孔，在通气室中设置了氧化铝过滤器和钯催化剂，阻止内部硫酸蒸气的排出，减少了腐蚀作用，并使化学反应中产生的氢离子和氧离子再结合，生成水返回电解液中，从而减少了水份的消耗。

  4、单格电池之间的连接采用穿壁式连接，缩短了连接电路的长度，减少了内阻，从而减少了能量损耗和改善起动性能。

  5、有些免维护蓄电池装有电量指示器（也称充电指示器），能指示蓄电池的电量或充电程度。

  指示器显示绿色、黑色、无色或浅黄色等。

  电量指示器工作原理

  二、免维护蓄电池的使用

  1、技术状况的检查

   ① 观察电量指示器，判断蓄电池的充电状况；对于液面过低的蓄电池，应查明原因，如外壳裂纹、严重过充电（检查充电系统）。

   ② 蓄电池的负载试验，检验负载能力。

  2、 免维护蓄电池的充电

   免维护蓄电池的充电方法与普通蓄电池的充电相同，补充充电采用定流充电。

   在充电过程中，注意电解液的温度，不能起过45oC。