汽车电器维修学习目标3：描述蓄电池的基本结构与原理

学习目标3：描述蓄电池的基本结构与原理1．蓄电池的作用起动发动机，蓄电池向起动系、点火系统、燃油喷射系统及发动机等其他用电设备供电。当发电机低速运转，发电机电压低于蓄电池充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池充电电压时，蓄电池将发动机的剩余电能储存起来。当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。蓄电池还可以吸收电路中的瞬间过电压，保持汽车电气系统电压的稳定，保护电子元件。2.1.3蓄电池的结构及其作用铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、极柱等组成。2．铅酸蓄电池结构（1）极板极板由栅架活性物质组成。活性物质是极板上的工作物质。正极板的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈棕褐色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅，呈深灰色。活性物质都做成膏状涂敷在有一定机械强度的栅架上，制成正负极板。由于正极板上的活性物质容易脱落，通常把正极板做得比负极板厚些。（2）隔板隔板的作用是使正负极板尽量地靠近而不至于短路，以缩小蓄电池的体积，防止极板变形和活性物质脱落。为了有利于电解液渗透，隔板常用具有良好的耐酸性和抗氧化性的微孔塑料制成，隔板一面平滑，另一面有凹槽。（3）电解液电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由纯净硫酸和蒸馏水按一定的比例配制。电解液的作用是形成电离，促使极板活性物质溶离，产生可逆的电化学反应。蓄电池中的电解液是硫酸水溶液。（4）外壳外壳的作用是盛装电解液和极板组，使铅蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种，由间壁将其分为六个相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。（5）汇流排汇流排的作用是将单格电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。汇流排一般由铅锑合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三种。（6）接线柱一个普通的铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱。一个为正接线柱，旁边标有+或P记号；另一个为负极接线柱，旁边标有-或N记号，有的用不同颜色表示。免维护蓄电池的结构特点：（1）中央排气装置在具备中央排气装置的情况下，气体会从蓄电池上预先设定的位置排出。根据蓄电池的安装位置，可以从正极侧或负极侧排气。（2）防回火装置防回火装置由一个多孔合成材料片构成，即所谓的玻璃料。其位于中央排气装置开孔的前方，如果从排气孔排出的气体被点燃，玻璃料可以阻止火焰窜入蓄电池的内部。（3）带O形密封环的单格电池密封塞单格电池密封塞上装有O形径向密封环，在它的作用下，拧入密封塞时的扭矩大小就不会对密封效果产生影响。带O形密封环的密封塞也有助于防止产生回火。当溢出的全部气体集中通过唯一的开孔排出时，密封塞就能发挥防回火的作用。（4）酸液收集器在蓄电池配件中，中央排气通道的末端有一个收存器，伴随气流而来的少量酸液就会进入这个收存器中。（5）电眼免维护蓄电池一般都内置温度补偿式密度计，俗称电眼，也有的叫蓄电池状态指示器。单色小球电眼的结构双色小球的电眼结构动力蓄电池是用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池结构3．动力蓄电池（1）镍氢电池镍氢动力电池正极是活性物质氢氧化镍Ni(OH)2，负极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单体电池，在金属铂的催化作用下，完成充电和放电的可逆反应。1-电池盒（-）2-绝缘衬垫3-盖帽（+）4-安全排气口5-封盘6-绝缘圈7-阴极8-隔膜9-阳极10-绝缘体（2）锂离子电池汽车锂离子电池是由单体经由串并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接提供电能的组合体。锂离子单体电池由正极、负极、隔膜、PTC元件、安全阀、排气孔、绝缘板等结构组成。隔膜：起关闭或阻断通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。PTC元件：在锂离子电池盖帽内部，当内部温度上升到一定温度时，或电流增大到一定控制值时，PTC就起到了温度保险丝和过流保险的作用。安全阀：安全阀释放气体，以防止蓄电池破裂或爆开。安全阀是一次性非修复式的破裂膜，一旦进入工作状态，保护蓄电池使其停止工作，是蓄电池最后的保护手段。2.1.4蓄电池的工作原理1．铅酸蓄电池的充放电过程蓄电池放电时，自由电子从负极流向正极，向负载供电，电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流回路，同时，正负极板上生成硫酸铅，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。蓄电池充电时，发动机电动势大于蓄电池本身电动势，自由电子逆向流动，正负极板上的硫酸铅分别还原成氧化铅和铅，电解液中的硫酸不断增多，水逐渐减少，溶液比重上升。2．氢燃料电池的工作过程氢燃料电池汽车主要由储氢罐、电机控制系统、燃料电池组、热交换器、驱动电机、电容等部件组成。氢燃料电池的工作原理3．锂离子电池的工作过程锂离子电池主要由正极（含锂化合物）、负极（碳素材料）、隔膜、电解液等组成。锂离子电池的工作原理2.1.5蓄电池的容量及影响因素蓄电池在规定条件下放出的电量称为容量，它是放电电流（单位为A）与放电时间（单位为h）的乘积，单位为A·h。蓄电池的容量的表示分为三种，即额定容量、储备容量、起动容量。蓄电池的额定容量用20h率容量表示：即将充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h率放电电流连续放电，直至单池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量。1．极板影响蓄电池容量的因素：极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液的渗透越容易，活性物质的利用率越高。在外壳不变的前提下，采用薄型极板可以增加极板片数，从而增大蓄电池容量；极板面积越大，同时参加化学反应的活性物质就越多，输出容量也就越大；缩短同性极板的中心距，可减小蓄电池内阻，因此，在保证具有足够电解液的前提下，尽可能缩短中心距，可增大蓄电池容量。2．放电电流放电电流增大，化学反应速度加剧，极板的孔隙将过早地被迅速生成的硫酸铅所堵塞而缩小，使电解液向孔内渗入困难，极板内部大量的活性物质不能参加化学反应，从而导致蓄电池放电容量迅速下降。蓄电池容量与放电电流的关系3．电解液温度温度降低时，电解液粘度增加，流动性下降，电解液向极板孔隙内渗入困难，极板孔隙内的活性物质不能得到充分利用，从而导致蓄电池的放电容量下降。一般情况下，温度每降低1℃，缓慢放电时容量约减小1%，大电流放电时容量约减小2%。蓄电池在不同温度下的放电量4．电解液的密度电解液密度过高，可使蓄电池自行放电速度加快，并对极板栅架和隔板的腐蚀作用加剧，从而缩短蓄电池的使用寿命。一般情况下，电解液密度偏低有利于提高放电电流量和容量，同时也有利于延长铅酸蓄电