铅酸蓄电池结构详解一、蓄电池得功用蓄电池种类较多,根据电解液不同,有酸性与碱性之分。

由于铅酸蓄电池内阻小,电压稳定,在短时间内能供给较大得起动电流,而且结构简单,价格较低,所以在汽车拖拉机上被广泛采用。

蓄电池为一可逆直流电源,在汽车拖拉机上与发电机并联,它得主要作用就是: (1)发动机起动时,蓄电池向起动机与点火装置供电。

起动发动机时,蓄电池必须在短时间内(5~10s)给起动机提供强大得起动电流(汽油机为200~600A。

柴油机有得高达1000A)。

(2)在发电机不发电或电压较低发动机处于低速时,蓄电池向点火系及其它用电设备供电,同时向交流发电机供给她激励磁电流。

(3)当用电设备同时接入较多,发电机超载时,蓄电池协助发电机共同向用电设备供电。

(4)当蓄电池存电不足,而发电机负载又较少时,可将发电机得电能转变为化学能储存起来,即充电。

(5)蓄电池还有稳定电网电压得作用。

当发动机运转时,交流发电机向整个系统提供电流。

蓄电池起稳定电器系统电压得作用。

蓄电池相当于一个较大得电容器,可吸收发电机得瞬时过电压,保护电子元件不被损坏。

延长其使用寿命。

二、蓄电池得构造车用12V蓄电池均由6个单格电池串联而成,每个单格得标称电压为2V,串联成12V得电源,向汽车拖拉机用电设备供电。

蓄电池主要由极板、电解液、格板、电极、壳体等部分组成。

1.极板极板分为正极板与负极板两种。

蓄电池得充电过程就是依靠极板上得活性物质与电解液中硫酸得化学反应来实现得。

正极板上得活性物质就是深棕色得二氧化铅(PbO2),负极板上得活性物质就是海绵状、青灰色得纯铅(Pb)。

正、负极板得活性物质分别填充在铅锑合金铸成得栅架上,加入锑得目得就是提高栅架得机械强度与浇铸性能。

但锑有一定得副作用,锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池得自行放电与栅架得膨胀、溃烂,从而影响蓄电池得使用寿命。

负极板得厚度为1、8mm,正极板为2、2mm,为了提高蓄电池得容量,国外大多采用厚度为1、1~1、5mm得薄型极板。

另外,为了提高蓄电池得容量,将多片正、负极板并联,组成正、负极板组。

在每单格电池中,负极板得数量总比正极板多一片,正极板都处于负极板之间,使其两侧放电均匀,否则因正极板机械强度差,单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致,造成极板弯曲。

2.隔板为了减少蓄电池得内阻与体积,正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路,所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。

隔板应具有多孔性,以便电解液渗透,而且应具有良好得耐酸性与抗碱性。

隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料以及浸树脂纸质等。

近年来,还有将微孔塑料隔板做成袋状,紧包在正极板得外部,防止活性物质脱落。

3.壳体蓄电池得外壳就是用来盛放电解液与极板组得,外壳应耐酸、耐热、耐震,以前多用硬橡胶制成。

现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。

这种壳体不但耐酸、耐热、耐震,而且强度高,壳体壁较薄(一般为3、5mm,而硬橡胶壳体壁厚为10mm),重量轻,外型美观,透明。

壳体底部得凸筋就是用来支持极板组得,并可使脱落得活性物质掉入凹槽中,以免正、负极板短路,若采用袋式隔板,则可取消凸筋以降低壳体高度。

4.电解液电解液得作用就是使极板上得活性物质发生溶解与电离,产生电化学反应,它由纯净得硫酸与蒸馏水按一定得比例配制而成。

电解液得相对密度一般为1、24~1、30(15℃)5.联条车用12V蓄电池得6个单格电池之间得连接方法有两种,一种就是用装在盖子上面得铅质联条串联起来,连条露在蓄电池盖表面,这就是一种传统得连接方式,不仅浪费铅材料,而且内阻较大,故这种连接方式正在逐渐被淘汰。

第二种就是采用穿壁式连接方式。

蓄电池各单格电池串联后,两端单格得正负极桩分穿出蓄电池盖,形成蓄电池极桩。

正极桩标“+”号或涂红色,负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。

6.加液孔盖加液孔盖可防止电解液溅出。

加液孔盖上有通气孔,便于排出蓄电池内得H2与O2,以免发生事故,如在孔盖上安装氧过滤器,还可以避免水蒸汽得溢出,减少水得消耗。

三、蓄电池得型号蓄电池得型号按我国机械工业部JB2599—85起动用蓄电池标准规定,其型号编制与含义由5个部分组成:1 23 4 51表示串联单格数,用阿拉伯数字表示。

如:6表示有6个单格,12V得蓄电池。

2表示蓄电池类型,用汉语拼音得第一个字母表示,如Q为起动型。

3表示蓄电池特征,蓄电池得特征为附加说明,在同类用途得产品中具有某种特征需要在型号中加以区别时采用,特征也以汉语拼音字母表示(表1-1),如“A”表示干式负荷电极板。

如果产品同时具有两种特征,原则上按表1-1得顺序将两个代号并列标示。

而干封蓄电池一般略去不写。

4表示20h放电率额定容量,用阿拉伯数字表示,单位为A•h。

5表示特殊性能,用汉语拼音第一个字母表示,如G——表示薄型极板,高起动率;S——表示塑料外壳;D——表示低温起动性能好。

例如:东风EQl40汽车用6—Q—105型起动蓄电池,即就是由6个单格电池串联,额定电压为12V,额定容量为105Ah得干封式起动型蓄电池。

解放CAl41汽车用6—QA—100型蓄电池,即就是由6个单格电池串联,额定电压为12V,额定容量为100Ah得干荷式起动型蓄电池。

表1-1 铅酸蓄电池特征代号特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征A 干荷电J 胶体电解液 D 带液式H 湿荷电M 密闭式Y 液密式W 免维护 B 半密闭式Q 气密式S 少维护 F 防酸式I 激活式四、蓄电池得工作原理蓄电池得充电过程与放电过程就是一种可逆得化学反应,充放电过程中蓄电池内得导电就是靠正、负离子得反向运动来实现得。

1.放电过程当极板浸入电解液时,在负极板,有少量铅溶入电解液生成Pb2+,从而在负极板上留下两个电子2e,使负极板带负电,此时负极板具有0、1V得负电位。

在正极板处,少量PbO2溶入电解液,与水反应生成Pb(OH)4再分离成四价铅离子与氢氧根离子。

一部分Pb4+沉附在正极板上,使极板呈正电位,约为＋2、0V。

故当外路未接通时,蓄电池得静止电动势E0约为:E0＝2、0 -(–0、1)＝2、1V若接通外电路,在电动势得作用下,使电路产生电流If,在正极板处Pb4+ 与负极板来得电子结合,生成二价铅离子Pb+ +,Pb+ +再与电解液中得SO42- 结合,生成PbSO4而沉附在正极板上,使得正极板电位降低,则正极板上得总反应式为:在负极板处Pb2+与SO42-结合,生成PbSO4而沉附在负极板上。

如果外电路不中断,正、负极板上得PbO2与Pb将不断地转化为PbSO4。

电解液中得H2SO4将不断得减小,而H2O增多,电解液相对密度下降。

理论上讲,放电过程将进行到极板上得活性物质全部变为PbSO4为止。

但由于电解液不能渗透到活性物质得最内层中去,在使用中,所谓放电完了得蓄电池,也只有20％~30％得活性物质变成了PbSO4。

故采用薄型板,增加多孔率,有促于提高活性物质得利用率。

2.充电过程充电时,蓄电池接直流电源,因直流电源端电压高于蓄电池电动势,故电流从正极流入,负极流出。

这时,正、负极板发生得反应与放电过程相反,如正极板处有少量PbSO4溶于电解液变成Pb2+与SO42-,Pb2+在电源力作用下失去两个电子变成Pb4+,它又与电解液中OH－结合,生成Pb(OH)4,Pb(OH)4又分解成PbO2与H2O,PbO2沉附在正极板上,而SO42-与电解液中得H+结合成H2SO4,负极板上有少量PbSO4溶入电解液中,变成Pb2+与SO42-,Pb2+在电源作用下获得两个电子变成Pb,沉附在附报板上,SO42-则与电解液中H+结合变成H2SO4,。

可见充电过程中消耗了水,生成了硫酸,故充电时电解液得相对密度就是上升得,而放电时电解液相对密度就是下降得。

五、蓄电池得工作特性蓄电池得工作特性主要包括静止电动势、内阻、充放电特性与容量等。

1.静止电动势与内阻在静止状态下(就是指不充电不放电得情况),蓄电池正、负极板得电位差(即开路电压)称为蓄电池得静止电动势E0,其大小取决于电解液得相对密度与温度。

在相对密度为1、050~1、300范围内,单格电池得静止电动势E0可用如下经验公式来近似计算:E0 =0、84 ＋γ15℃式中,γ15℃为电解液在15℃时得相对密度。

实测所得电解液相对密度应按下式换算成15℃时得相对密度:γ15℃= γt＋β(t－15)式中,γt—实际测得得相对密度;t—实际测得得温度;β—相对密度温度系数,β=0、00075,即电解液温度升高1℃,相对密度下降0、00075。

蓄电池电解液得相对密度在充电时增高,放电时下降,一般在1、12~1、38之间波动,因此蓄电池得静止电动势也相应得变化在1、97~2、15V之间。

蓄电池得内阻包括极板、隔板、电解液、铅质联条等得内阻。

充电后,极板电阻变小;放电后,由于生成得PbSO4增多,极板电阻增大。

隔板电阻因所用材料而异,木质隔板电阻比其她隔板电阻大。

电解液得电阻随相对密度、温度而变化,电阻随温度得降低而增大,另外,当相对密度为1、2(15℃),因电解液离解最好,电阻最小。

总之,蓄电池得内阻比较小,能获得较大得输出电流,适合起动得需要。

2.充电特性蓄电池得充电特性就是指在恒流充电过程中,蓄电池得端电压UC、电动势E与电解液相对密度γ15℃随时间变化得规律。

Ic、充电电流Uc、充电端电压E、电动势E0、静止电动势R0、内阻t、充电时间ΔE、电位差γ15℃、电解液在15℃时得相对密度在充电过程中,电解液相对密度r15℃,静止动电势E0与充电时间成直线关系增长。

端电压Uc也不断上升,并总大于电动势E0。

充电开始阶段,电动势与端电压迅速上升,然后缓慢上升到2、3~2、4V,开始产生气泡,接着电压急剧上升到2、7V,但不再上升,电解液呈现“沸腾”状态,这就就是充电终了。

如果此时切断电流,电压将迅速降低到静止电动势E0得数值。

端电压Uc如此变化得原因就是:刚开始充电时,在极板孔隙表层中,首先形成硫酸,使孔隙中电解液相对密度增大,Uc与E0迅速上升,当继续充电至孔隙中产生硫酸得速度与向外扩散速度达到平衡时,Uc与E0随着整个容器内电解液相对密度缓慢上升。

当端电压达到2、3~2、4V时,极板上可能参加变化得活性物质几乎全部恢复为PbO2与Pb,若继续通电,便使电解液中水分解,产生H2与O2,以气泡形式放出,形成“沸腾”现象。

因为氢离子在极板与电子得结合不就是瞬时得而就是缓慢得,于就是在靠近负极板处积存大量得正离子H+,使溶液与极板产生附加电位差(0、33V),因而端电压急剧升高到2、7V左右,此时应切断电路,停止充电,否则不但不能增加蓄电池得电量,反而会损坏极板。

由此可知,蓄电池充电终了得特征就是:(1)蓄电池内产生大量气泡,形成“沸腾”现象;(2)电解液相对密度,端电压上升到最大值,且2~3h内不再增加。