第2章-蓄电池-汽车电气设备第三讲

2.3蓄电池的工作原理与特性2.3.1蓄电池的基本工作原理

铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，其电化学反应方程式可简化为：（2-1）

铅酸蓄电池充、放电反应原理如图2-21所示。当接通外电路负载蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸减少，水增多，电解液密度下降。

（a）放电（b）充电（c）过充电图2-21铅酸蓄电池反应原理

在蓄电池处于过充电时，会引起水的电解。其反应式为：（2-2）

2.3.2蓄电池的工作特性1.静止电动势

蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正、负极板间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。

2.内阻

电流流过铅酸蓄电池时所受到的阻力称为铅酸蓄电池的内阻。铅酸蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液和联条的电阻。在正常状态下，铅酸蓄电池的内阻很小，所以能够供给几百安培甚至上千安培的起动电流。

电解液的电阻与其密度和温度有关。如6－Q－75型铅酸蓄电池在温度为+40℃时的内阻为0.01Ω，而在－20℃时内阻为0.019Ω，可见，内阻随温度降低而增大。

电解液电阻与密度的关系如图2-22所示。由图可见，电解液密度为1.20g／cm3（15℃）时其电阻最小。同时，在该密度下，电解液的粘度也比较小。密度过高、过低时，电解液的电阻都会增大。

因此，适当采用低密度电解液和提高电解液温度（如冬季对电池采取保温措施），对降低蓄电池内阻、提高起动性能十分有利。图2-22电解液电阻与密度的关系3.放电特性

铅酸蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随放电时间而变化的规律。图2-23恒流放电特性曲线

图2-23所示为6－QA－60型干荷电蓄电池以3A电流放电时的特性曲线图。放电终了的特征：①单格电池电压下降到放电终止电压（以20h放电率放电时终止电压为1.75Ⅴ）。②电解液密度下降到最小允许值1.10～1.12g／cm3。4.充电特性

铅酸蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随充电时间而变化的规律。图2-24所示为6—QA－60型干荷电蓄电池以3A电流充电时的特性曲线图。图2-24恒流充电特性曲线充电终了的特征：①蓄电池端电压和电解液密度上升到最大值且2～3h内不再上升。②蓄电池电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。2.4蓄电池的容量及其影响因素2.4.1蓄电池的容量

蓄电池在规定条件（包括放电温度、放电电流和放电终止电压）下放出的电量多少或放电时间长短称为蓄电池的容量，单位为A·h或A·min。1.理论容量

假定活性物质全部参加放电反应，由活性物质质量按法拉第电化当量定律计算所得容量称为理论容量。2.实际容量

蓄电池实际放出的电量称为实际容量。当恒流放电时，实际容量C等于放电电流If与放电时间tf之积，即

C=If

tf

（2-5）

3.20h放电率额定容量

额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一，我国采用20h放电率额定容量作为起动用铅酸蓄电池的额定容量。

根据国标GB5008.1—1991《起动用铅酸蓄电池技术条件》的规定，以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为25℃，电解液密度为1.28g／cm3的条件下，持续放电到单格蓄电池电压下降到终止电压（1.75V）。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的20h放电率额定容量，记为，单位为A·h（安培·小时）。

例如，6-QA-60型蓄电池，在电解液初始温度为25℃时，以3A的放电电流持续放电20h，单格蓄电池电压降到1.75Ⅴ，则其额定容量为=3×20Ah=60Ah。4.额定储备容量

国际蓄电池协会和美国汽车工程师学会（SAE）规定了另外一种蓄电池容量表示方法——储备容量表示法。我国GB5008.1－1991《起动用铅酸蓄电池技术条件》也对储备容量的定义和试验方法作出了相应的规定。

蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为25℃条件下，以25A的电流持续放电，直至单格蓄电池电压下降到1.75Ⅴ。在此过程中，蓄电池的持续放电时间，称为该蓄电池的额定储备容量，记为，单位为min（分钟）。

蓄电池的额定储备容量表征汽车在充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒定电流的能力。汽车装备的蓄电池的额定储备容量越大，则该车在充电系统失效状态下的持续行驶能力也就越强。5.起动容量

蓄电池的起动容量表征蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用倍率和持续时间表示。蓄电池的起动容量有常温起动容量和低温起动容量两种定义方法。①常温起动容量。

蓄电池的常温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为25℃条件下，以5min放电率的电流持续放电5min，直至单格蓄电池电压下降至1.50V。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的常温起动容量。②低温起动容量。

蓄电池的低温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为-18℃条件下，以5min放电率的电流持续放电2.5min，直至单格蓄电池电压下降至1.00V。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的低温起动容量。2.4.2影响蓄电池容量的因素

蓄电池容量大小标志着蓄电池供电能力的大小。蓄电池容量越大，可提供的电能就越多