铅酸蓄电池基础知识(之一)

1、汽车起动用铅酸蓄电池汽车起动用铅酸蓄电池 第一节、汽车蓄电池概述第一节、汽车蓄电池概述 n蓄电池是一种将化学能转变为电能的装蓄电池是一种将化学能转变为电能的装 置，属于可逆的直流电源。置，属于可逆的直流电源。 n应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。 n蓄电池最主要的作用是：发动机工作时蓄电池最主要的作用是：发动机工作时 向起动机和点火装置供电。向起动机和点火装置供电。 n汽油机起动电流为汽油机起动电流为200200600600A A n有的柴油机起动电流达有的柴油机起动电流达10001000A A。 蓄电池并联电路蓄电池并联电路 n按使用来分为：按使用来分为

2、： 动力型蓄电池、起动型蓄电池、储能型蓄电池等动力型蓄电池、起动型蓄电池、储能型蓄电池等 n按蓄电池的结构分为：按蓄电池的结构分为： 普通起动用蓄电池（湿荷电蓄电池普通起动用蓄电池（湿荷电蓄电池H H、干荷电蓄电池、干荷电蓄电池A A、 非荷电蓄电池）：需维护或少维护。非荷电蓄电池）：需维护或少维护。 免维护起动用蓄电池免维护起动用蓄电池 阀控蓄电池（胶体电解质蓄电池、阀控蓄电池（胶体电解质蓄电池、AGMAGM吸附式蓄电池）吸附式蓄电池） n 汽车上采用铅酸蓄电池，主要目的是使起动发动机。汽车上采用铅酸蓄电池，主要目的是使起动发动机。 n 现代汽车起动用蓄电池主要使用：现代汽车起动用蓄电池主要

3、使用： 干荷电蓄电池干荷电蓄电池 免维护蓄电池免维护蓄电池 不同类型的铅酸蓄电池 干荷蓄电池干荷蓄电池 n极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的 蓄电池。蓄电池。 n干荷蓄电池加足电解液后，静放干荷蓄电池加足电解液后，静放20302030minmin即可即可 使用。使用。 n干荷蓄电池的工艺特点干荷蓄电池的工艺特点 在负极板的铅膏中加入抗氧化剂、负极板在化在负极板的铅膏中加入抗氧化剂、负极板在化 成后经过水洗和浸渍防氧剂、经特殊工艺干燥成后经过水洗和浸渍防氧剂、经特殊工艺干燥 处理，处理，提高了负极板上的海绵状纯铅的憎水性提高了负极板上的海绵状纯铅的憎

4、水性 和抗氧化性，可以干荷电贮存。和抗氧化性，可以干荷电贮存。 免维护蓄电池免维护蓄电池 n极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副 作用：自放电少、使用中不需加水；作用：自放电少、使用中不需加水； n采用袋式采用袋式PE隔板，可避免活性物质脱落、极板隔板，可避免活性物质脱落、极板 短路：使用寿命长；短路：使用寿命长； n采用新型安全通气装置：回收水汽采用新型安全通气装置：回收水汽 n外壳由聚丙烯塑料制成：重量轻、体积小。外壳由聚丙烯塑料制成：重量轻、体积小。 免维护蓄电池的产品特点免维护蓄电池的产品特点 n水份散失少水份散失少 n自放电小自放电小 n连

5、接件腐蚀小连接件腐蚀小 n起动性能好起动性能好 n使用寿命长使用寿命长 蓄电池的功用蓄电池的功用 n 1.1.发动机启动时，向启动机和点火系统供电发动机启动时，向启动机和点火系统供电 n 2.2.发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁 场绕组供电。（应用中应避免）场绕组供电。（应用中应避免） n 3.3.发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化 学能储存起来；学能储存起来； n 4.4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电发电机过载时，协助发电机向用电设备供电 n 5.5.蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中蓄电池相

6、当于一个大电容器，能吸收电路中 出现的舒瞬时过电压，保护电子元件，保持汽出现的舒瞬时过电压，保护电子元件，保持汽 车电器系统电压稳定车电器系统电压稳定 对蓄电池的要求对蓄电池的要求 n 启动发动机时，蓄电池在启动发动机时，蓄电池在510S内，要内，要 向启动机连续供给强大电流（汽油机向启动机连续供给强大电流（汽油机 200600A，柴油机柴油机800 1000A） n 因此，对蓄电池的要求是：容量大、内因此，对蓄电池的要求是：容量大、内 阻小、有足够的启动能力。阻小、有足够的启动能力。 第二节、蓄电池的构造与型号第二节、蓄电池的构造与型号 n蓄电池的构造蓄电池的构造(传统胶壳电池） 第二节、蓄

7、电池的构造与型号第二节、蓄电池的构造与型号 n蓄电池的构造蓄电池的构造( (塑壳干荷电、少维护电池）塑壳干荷电、少维护电池） 蓄电池的基本构造蓄电池的基本构造 （现代免维护蓄电池）（现代免维护蓄电池） 蓄电池槽 排气盖 蓄电池盖 端子 排气孔 蓄电池的基本构造蓄电池的基本构造 n极板极板 n隔板隔板 n外壳外壳 n电解液电解液 极板极板 n极板：是蓄电池的基极板：是蓄电池的基 本部件，由它接受充本部件，由它接受充 入的电能和向外释放入的电能和向外释放 电能。极板分正极板电能。极板分正极板 和负极板两种。正极和负极板两种。正极 板上的活性物质是二板上的活性物质是二 氧化铅，呈棕红色；氧化铅，呈棕

8、红色； 负极板上的活性物质负极板上的活性物质 是海绵状纯铅，呈青是海绵状纯铅，呈青 灰色。灰色。 极板极板 极板极板 n栅架栅架 n活性物质活性物质 隔板隔板 n为了避免相互接触而为了避免相互接触而 短路，正负极板之间短路，正负极板之间 要用绝缘的隔板隔开。要用绝缘的隔板隔开。 n隔板材料应具有多孔隔板材料应具有多孔 性结构，以便电解液性结构，以便电解液 自由渗透，而且化学自由渗透，而且化学 性能应稳定，具有良性能应稳定，具有良 好的耐酸性和抗氧化好的耐酸性和抗氧化 性。性。 电解液电解液 n铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.841.84的纯的纯 硫酸和蒸馏水

9、配制而成。硫酸和蒸馏水配制而成。 n密度一般在密度一般在1.241.24 1.31 1.31g gcmcm3 3的范围之内。的范围之内。 n电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用 寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中，寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中， 因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄 电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏 极板。因此，蓄电池电解液要用规定的蓄电池极板。因此，蓄电池电解液要用规定的蓄电池 专用硫酸和蒸馏水配制。专用硫酸和蒸馏水配制。

10、外壳外壳 n 蓄电池外壳为一整体式蓄电池外壳为一整体式 结构的容器，极板、隔结构的容器，极板、隔 板和电解液均装入外壳板和电解液均装入外壳 内。内。 n蓄电池电压一般有蓄电池电压一般有6 6V V和和 1212V V两种规格，因此，外两种规格，因此，外 壳内由间壁分成壳内由间壁分成3 3个和个和6 6 个互不相通的单格。个互不相通的单格。 n外壳应耐酸、耐热、耐外壳应耐酸、耐热、耐 寒、抗震动，并具有足寒、抗震动，并具有足 够的机械强度。够的机械强度。 外壳外壳 蓄电池的型号、规格蓄电池的型号、规格 n蓄电池的产品型号蓄电池的产品型号:GB/T 5008.2-2005 :GB/T 5008.2

11、-2005 对对 起动用铅酸蓄电池的规格、外形尺寸、端起动用铅酸蓄电池的规格、外形尺寸、端 子位置等进行了详细的规定。子位置等进行了详细的规定。 nGB/T 5008.2-2005 GB/T 5008.2-2005 引用了原机械工业部引用了原机械工业部 部颁标准部颁标准JB2599JB2599的规定，铅蓄电地产品型的规定，铅蓄电地产品型 号分为三段。号分为三段。 蓄电池的型号、规格蓄电池的型号、规格 n以以6 QA 60型电池为例：型电池为例： n6-代表电池单格数量为代表电池单格数量为6个个 nQ-代表汽车起动用蓄电池代表汽车起动用蓄电池 nA -代表干式荷电，代表干式荷电，W-代表免维护代

12、表免维护 n60 -表示电池容量为表示电池容量为60Ah 奇瑞汽车用蓄电池奇瑞汽车用蓄电池 n6-QW-75 n即是即是6个单格电池个单格电池 n额定电压额定电压12伏伏 n额定容量额定容量75Ah n起动型免维护蓄电池起动型免维护蓄电池 奇瑞汽车用蓄电池奇瑞汽车用蓄电池 nA11车用车用 L2 400电池电池 nB11车用车用 6-QW-75电池电池 nT11车用车用 6-QW-75电池电池 nS11车用车用 6-QW-45电池电池 nS21车用车用 6-QW-45电池电池 商标标签内容 警示标示 n标示的含义：标示的含义： 1.1.注意阅读说明书注意阅读说明书 2.2.注意有腐蚀性液注意有

13、腐蚀性液 体体 3.3.禁止靠近明火和禁止靠近明火和 火焰火焰 4.4.对蓄电池进行操对蓄电池进行操 作时注意穿戴好防作时注意穿戴好防 护用品护用品 警示标示 5. 5.严禁儿童接近严禁儿童接近 6.6.注意有爆炸性气体注意有爆炸性气体 7.7.蓄电池禁止放入垃蓄电池禁止放入垃 圾箱圾箱 8.8.旧蓄电池应该进行旧蓄电池应该进行 适当的处理，并且适当的处理，并且 可以回收再利用可以回收再利用 第三节、蓄电池的工作原理第三节、蓄电池的工作原理及特性及特性 n双极硫酸盐化理论双极硫酸盐化理论 n蓄电池中参与化学反应的物质，正极板上是蓄电池中参与化学反应的物质，正极板上是 pbOpbO2 2 n负极

14、板上是负极板上是pbpb n电解液是硫酸水溶液电解液是硫酸水溶液 n蓄电池放电时，正极板上的蓄电池放电时，正极板上的pbopbo2 2和负极板上的和负极板上的 pbpb都变成都变成pbso4pbso4水溶液水溶液 n电解液中的电解液中的H H2 2SO4SO4减少，相对密度下降。蓄电减少，相对密度下降。蓄电 池充电时，则按相反的方向变化。池充电时，则按相反的方向变化。 一、蓄电池的工作原理一、蓄电池的工作原理 n蓄电池的化学反应方程式为蓄电池的化学反应方程式为: 1 1电动势的建立电动势的建立 n蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液 后产生的。其反应过程见图后产

15、生的。其反应过程见图1-8所示所示 n负极板：铅溶于电解液中，失电子生成负极板：铅溶于电解液中，失电子生成 Pb2+ nPb-2ePb2+ n电子留在负极板上，和电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负吸引，使负 极具有负电位，为极具有负电位，为-0.1V。 电动势的建立电动势的建立 n正极板：正极板：PbO2溶于电解液溶于电解液 nPbO2+2H2OPb(OH)4 nPb(OH)4Pb4+ + 4OH- nOH-留在电解液中，留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极沉附在正极 表面表面,使正极板有使正极板有+2.0V n在外电路未接通时，反应达到动态平衡在外电路未接通时，反应达到动态平衡 时，静止电

16、动势为：时，静止电动势为： nE=2.0(0.1)=2.1V 电动势的建立电动势的建立 2 2、放电过程、放电过程 n将蓄电池的将蓄电池的 化学能转换化学能转换 成电能的过成电能的过 程称为放电程称为放电 过程。过程。 2 2、放电过程、放电过程 n如果将蓄电池与外电路如果将蓄电池与外电路 的负荷接通，电子的负荷接通，电子e e从负从负 极板经过外电路的负荷极板经过外电路的负荷 流往正极板，使正极板流往正极板，使正极板 的电位下降，从而破坏的电位下降，从而破坏 了原有的平衡状态。发了原有的平衡状态。发 生电化学反应。生电化学反应。 n从理论上说，蓄电池这从理论上说，蓄电池这 种放电将极板上所有

17、物种放电将极板上所有物 质全部转变为硫酸铅，质全部转变为硫酸铅， 但实际转化的只有但实际转化的只有3 30-0- 50%50%。 3 3、充电过程、充电过程 n将电能转换将电能转换 成蓄电池化成蓄电池化 学能的过程学能的过程 称为充电过称为充电过 程，它是放程，它是放 电反应的逆电反应的逆 过程。过程。 3 3、充电过程、充电过程 n充电时蓄电池的正负两充电时蓄电池的正负两 极接通直流电源极接通直流电源 n当电源电压高于蓄电池当电源电压高于蓄电池 的电动势的电动势E E时，电流由蓄时，电流由蓄 电池的正极流入，从蓄电池的正极流入，从蓄 电池的负极流出，也就电池的负极流出，也就 是电子由正极板经

18、外电是电子由正极板经外电 路流往负极板。路流往负极板。 n这时正负极板发生的化这时正负极板发生的化 学反应正好与放电过程学反应正好与放电过程 相反，其化学反应过程相反，其化学反应过程 如图所示。如图所示。 蓄电池充放电过程结论蓄电池充放电过程结论 n 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减 少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降 。 n蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多， 而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。 n在充放电时，电解液浓度发

19、生变化，主要是由在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由 于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要 求正极极处的电解液流动性要好。求正极极处的电解液流动性要好。 n在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着 正极板，以便电解液流通。正极板，以便电解液流通。 二、蓄电池的工作特性二、蓄电池的工作特性 n蓄电池的静止电动势及基本电特性蓄电池的静止电动势及基本电特性 n蓄电池的内阻蓄电池的内阻 n蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 n蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性 1 1、蓄电池的静止电动势及基本电特性、蓄电池的静止电动势

20、及基本电特性 n静止电动势静止电动势ESES n蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即 开路电压）称为静止电动势。开路电压）称为静止电动势。 n开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于电开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于电 池的电动势。但是，开路电压在数值上很接近蓄池的电动势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池电池 的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。 n一般规定铅蓄电池的额定开路电压为一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.02.0V V。 n 开路电压（静止电动势）公式开路电

21、压（静止电动势）公式 铅钙电池：铅钙电池：ES=0.85+25ES=0.85+25C C（V V）或或 铅锑电池：铅锑电池：ES=0.84+25ES=0.84+25C C（V V） n汽车用蓄电池的电解液密度一般在汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.301.12-1.30g/cmg/cm3 3之之 间，因此间，因此ES=1.97ES=1.972.152.15（V V） 1 1、蓄电池的静止电动势及基本电特性、蓄电池的静止电动势及基本电特性 n蓄电池端电压的测量：蓄电池端电压的测量： n端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，端电压包括开路电压、放电电压和充电电压， 取决于蓄电池的工作状

22、况。取决于蓄电池的工作状况。 n一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电 压为压为1212V V。（1212.7 V)1212.7 V) n一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压 为为1414V V。(13.814.4 V)(13.814.4 V) n起起动动时测量蓄电池电压为放电电电压约为时测量蓄电池电压为放电电电压约为8-8- 1111V V。实际测量时采用放电计模拟启动状态。实际测量时采用放电计模拟启动状态。 2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性 n蓄电池的放电特性是指在恒蓄电池的放电特性是指在恒 流

23、放电过程中，蓄电池的端流放电过程中，蓄电池的端 电压和电解液相对密度随时电压和电解液相对密度随时 间而变化的规律。间而变化的规律。 n将完全充足电的蓄电池以将完全充足电的蓄电池以 2020h h放电率的电流进行放电，放电率的电流进行放电， 在放电过程中不断地调节外在放电过程中不断地调节外 接的电位器，使放电电流保接的电位器，使放电电流保 持稳定不变，每隔一定的时持稳定不变，每隔一定的时 间，测量端电压和电解液密间，测量端电压和电解液密 度，得到如图所示的放电特度，得到如图所示的放电特 性曲线。性曲线。 放放 电电 特特 性性 曲曲 线线 2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性 n（1 1）

24、开始放电阶段）开始放电阶段 n端电压由端电压由2.142.14V V迅速下降至迅速下降至 2.12.1V V n极板孔隙内硫酸迅速消耗，电极板孔隙内硫酸迅速消耗，电 解液密度迅速下降，浓差极化解液密度迅速下降，浓差极化 增大，端电压迅速下降。增大，端电压迅速下降。 n（2 2）相对稳定阶段）相对稳定阶段 n端电压由缓慢下降至端电压由缓慢下降至1.851.85V V n极板孔隙外向孔隙内扩散的硫极板孔隙外向孔隙内扩散的硫 酸与孔隙内消耗的硫酸达到动酸与孔隙内消耗的硫酸达到动 态平衡，孔内外电解液密度一态平衡，孔内外电解液密度一 起缓慢下降，所以端电压缓慢起缓慢下降，所以端电压缓慢 下降。下降。

25、2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性 n（3 3）迅速下降阶）迅速下降阶 段段 n端电压由端电压由1.851.85V V迅迅 速下降至速下降至1.751.75V V。 n放电接近终了时，放电接近终了时， 电化学极化、浓差电化学极化、浓差 极化、欧姆极化显极化、欧姆极化显 著增大，端电压迅著增大，端电压迅 速下降。速下降。 n蓄电池放电终了的蓄电池放电终了的 特征特征 3 3、蓄电池的充电特性（恒流充电）、蓄电池的充电特性（恒流充电） n在恒流充电过程中，蓄电池的在恒流充电过程中，蓄电池的 端电压与电解液相对密度随时端电压与电解液相对密度随时 间而变化的规律。间而变化的规律。 n充电电源必须采用直流电源，充电电源必须采用直流电源， 以一定的电流人向一只完全放以一定的电流人向一只