蓄电池(20180815102854)

第二章 蓄电池教学内容：1、蓄电池的功用与构造2、蓄电池的使用与维护3、蓄电池充电目的与要求：1、了解蓄电池的分类。2、懂得蓄电池的功用与构造3、掌握蓄电池使用与维护4、掌握蓄电池的充电方法实施方法：1、课前预习，课后自习2、理论授课与车间实习配合3、课堂电路演示。课时分配：理论讲解 4 课时，实习 4 个课时，课前晚自习预习器械准备 ：蓄电池、电线、充电机、线夹、万用表、玻璃棒、密度计。内 容：汽车上的用电设备工作时所需的电能由蓄电池或充电系提供。第一节 蓄电池的功用和构造及工作原理蓄电池是汽车上的两个电源之一，它是一种可逆的、直流的、 化学电源。 当蓄电池向外提供电能 (即放电 )时，将化学能转化为电能；当蓄电池吸收电能时，将电能转化为化学能储存起来 (即充电 )。一、功用与型号(一 )功用蓄电池的功用是：①启动发动机时，向启动系、仪表及汽油发动机的点火系供电；②当充电系电压低于蓄电池的电压，而用电设备又需工作时所需电能由蓄电池提供；③当充电系过载，即用电设备同时接人过多时，协助充电系向用电设备供电；④当充电系的负载较少，且蓄电池存电不足时，可将充电系多余的电能转化为化学能储存起来。在上述的诸多功用中，启动发动机是蓄电池最主要的功用。 在启动发动机时蓄电池必须在短时间内 (5～ 10s)向起动机提供强大的电流 (汽油机为 200～ 600A，柴油机有的高达 1000A)，因此称这种蓄电池为启动型蓄电池。汽车上用的就是这种蓄电池。(二 )型号根据我国机械工业部 JB2599— 85《启动型铅酸蓄电池标准》规定，产品型号由三部分组成：第一部分是串联的单格电池数；第二部分是电池的类型和特征；第三部分是额定容量。各部分之间用破折号分开。现对型号说明如下：1． 串联单格电池数是指一整体外壳内所包含的单格电池数目，用阿拉伯数字表示；2． 电池类型按其主要用途划分。 启动型蓄电池用 “起”字汉语拼音的第一个字母“ Q”表示；3． 电池特征为附加部分，仅在同类用途的产品具有某种特征，而在型号中又必须加以区分时才采用。如为干荷电电池，则以“干”字汉语拼音的第二个字母“ A”表示，普通电池略去不写； “ W”表示免维护蓄电池；4．额定容量是指 20h(h：小时 )率额定容量，用阿拉伯数字表示，其单位为安时 (Ah) ，单位在型号中略去不写；5． 有的蓄电池在型号的最后还加有一些字母， 如用 “ G”表示高功率的电池； “ D”表示低温启动性能好的电池；“ S” 表示采用工程塑料外壳、 电池盖及热封工艺的蓄电池，这是 JBl058— 77 标准应作废这种标注方法。我军装备的几种车型的蓄电池型号，如表 5— 2— 1 所示。二，构造及特点(一 )构造蓄电池主要由极板、隔板、电解液、壳体、联条和极柱等组成，如图 5— 2— 1 所示。1．极板极板是蓄电池的核心，分为正、负极板，均由栅架及涂于其上的活性物质组成。栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形，一般由铅锑合金浇铸而成。活性物质的主要原料是铅粉，它是由铅块放入球磨机中研磨成粉，在研磨过程中铅粉与空气接触氧化成氧化铅，然后加入一定的添加剂和硫酸溶液调和成膏状，涂于栅架上，干燥后放入硫酸溶液中，经较长时间的充电 (生产中称为“化成” )，使正极板变成棕色的二氧化铅，负极板呈青灰色的海绵状铅。为防止负极板上的活性物质收缩，增加其多孔性，常加入添加剂；同时还在活性物质中加入天然纤维或合成纤维，以防止活性物质的脱落和裂纹。将一片正极板和一片负极板浸入电解液中， 便得到 2V 左右的电动势。 为增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别并联，用横板焊接成正、负极板组，如图 5— 2— 2 所示。安装时每片正、负极板相互嵌合，装入蓄电池的单格内便形成单格电池，且在极板组的上端放人一块多孔的聚氯乙稀保护网，用来保护隔板上沿，以免密度计、量管等插入时造成损坏。在每个单格电池内，负极板总比正极板多一片，这是因为正极板上的化学反应比负极板上的化学反应剧烈，由于正极板处于两片负极板之间，可使其两侧放电均匀，有效防止两侧活性物质在体积变化不一致时所造成的极板拱曲，从而导致活性物质脱落，降低寿命。蓄电池的额定容量是按单格电池内的正极板的额定容量来计算的。每片正极板的额定容量为 15 安时 (Ah)，用此数乘以单格电池内正极板的片数，便得到蓄电池的额定容量。但是，锑易从正极板的栅架中解析出来引起蓄电池的自放电和栅架的膨胀、溃烂。因此，栅架的生产材料向低锑 (含量小于 3％ )、甚至不含锑的铅钙合金方向发展。由于活性物质是铅，故称为铅蓄电池。2．隔板为减小蓄电池的内阻和尺寸，正负极板装得尽可能靠近，但为了避免彼此接触而造成短路，在正、负极板间用绝缘的隔板隔开。安装时，隔板带槽的一面应朝向正极板，且沟槽必须与外壳的底部垂直。因为正极板在充、放电过程中化学反应剧烈，沟槽既能使电解液上下流通，也能使气泡沿槽上升，还能使脱落的活性物质沿槽下沉。隔板材料应具有多孑 L 性，以便电解液能自由渗透，且化学性能要稳定，即具有良好的耐电解液的特性和抗氧化性。3．电解液电解液是在电能和化学能的转化过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液有酸性和碱性之分，酸性的电解液称为酸蓄电池。它是用纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，相对密度一般在 1． 25— 1． 30 之间。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之一，因此电解液必须纯洁。目前汽车上使用的是酸性蓄电池。4．壳体、联条和极柱壳体是用来盛放电解液和极板组的，应选用耐酸 (碱 )、耐热、耐震、绝缘性好并具有一定的机械强度的材料制成，如硬橡胶或聚丙烯塑料。 聚丙烯塑料有取代硬橡胶的趋势。壳体为整体式结构，壳内由隔壁分成 3 个或 6 个互不相通的单格，底部制有凸起的筋条用来搁 置极板组。筋条之间的空隙可以积存极板脱落的活性物质，有效防止正、负极板间短路。在每个对应的单格电池盖上，均有一个加液孔。旋下加液孑 L 盖，可以加注电解液、蒸馏水或检测电解液相对密度；旋人孔盖便可防止电解液溅出。孔盖上设有通气孔，宜保持畅通，以便随时排出蓄电池内化学反应时放出的氢气和氧气，防止外壳胀裂而发生事故。单格间通过联条将极柱串联起来，使整块蓄电池成为 6V 或 12V的蓄电池。两端的极柱成为蓄电池的两极：正极和负极。正极柱经导线接至起动机；负极柱经导线接至电源总开关或与车架直接相接 (即搭铁 )。 电源总开关另一接柱经导线接至车架。此外，蓄电池外壳或盖上还标注有型号、正负极柱符号等。有的蓄电池的型号标注在联条上。识别正、负极柱方法是： ①极柱上刻有 “ +” 号者为正极柱； 刻有 “一”号的为负极柱；②正常情况下正极柱比负极柱略粗；③正极柱呈深褐色，负极柱呈淡灰色；④用电压表测量，表针正常摆动时红表笔所接的极柱为正极柱。这里所说的蓄电池是指铅酸蓄电池，简称为蓄电池。(二 )干荷电铅酸蓄电池特点干荷电铅酸蓄电池，即干式荷电蓄电池，它与普通蓄电池的区别是极板组在干燥状态下能够长期地保存在制造过程中所得到的电荷。这种电池在规定的保存期 (两年 )内，如斋使用，只灌人符合规定相对密度的电解液，搁置 15 分钟 (min)，调整液面高度到规定标准后，不需要初充电即可使用。因此是理想的应急电源，近年来已取代普通的铅酸蓄电池。干荷电铅酸蓄电池和普通蓄电池的主要差别在于负极板的制造工艺上。由于负极板上的活性物质——二氧化铅，化学活性高，容易氧化，所以在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂，并且在化成过程中有一次深放电循环，或者反复进行充电、放电，使活性物质深化。化成后的负极板，先用清水冲洗后，再放人防氧化剂· (硼酸、水杨酸混合液 )中进行浸渍处理，让负极板表面生成一层保护膜，并采用特殊干燥工艺 (干燥罐中充人惰性气体或抽真空 )，这样即制成千荷电极板。对于超过两年的干荷电蓄电池， 因极板上有部分氧化，使用前应以补充充电的电流大小，充电 5— 10h 后再使用。这对消除硫化，延长蓄电池使用寿命有利。(三 )免维护蓄电池结构特点在蓄电池的使用过程中，为了保持蓄电池的良好技术状态，需定期进行保养，如检查液面高度、加注电解液、定期补充充电等，为解决此类问题，相关人员研究生产了一种新型的蓄电池——免维护蓄电池， 也称为 MF 蓄电池，其英文含义是在合理的使用期限 (3． 5— 4 年 )内不需添加蒸馏水，此外还有极柱腐蚀较轻或没有腐蚀；自放电少，在车上或贮存时不需进行补充充电等优点。其主要结构特点是：①极板栅架采用铅酸合金材料制成，从而消除了锑的副作用 (锑含量的增加将促使自放电、极板氧化、电解水速度的加快 )。用此极板制成的蓄电池其外壳常作成带液全封闭式， 只有排气装置而无加水口 (无加液孔螺塞 )； ②采用袋式微孔聚氯乙烯隔板结构，并将正极板装入隔板袋内，避免活性物质脱落和极板短路；③采用新型安全通气装置和气体收集器，避免聚集在蓄电池顶部的酸气析出与外部火花接触产生爆炸，同时减少水的蒸发和电解；④外壳用聚丙烯塑料热压制成，底部无肋条，极板组直接放在壳的底部，使其上部容积增大，可增加电解液的储存量。此外， 还有一种少维护蓄电池， 其极板含锑量为 1％一3％。这种蓄电池的性能优于普通铅酸蓄电池；劣于由铅钙合金制成的蓄电池，一般使用一年后才需补充蒸馏水，建议半年补充充电一次， 不致产生深度放电而影响使用寿命；一年或每行驶 30000km 检查电解液液面高度，并测量相对密度和开路电压。三、工作原理铅酸蓄电池的充、放电是由正极板上的活性物质二氧化铅 (Pb02)和负极板上的活性物质海绵状的纯铅 (Pb)与电解液中的硫酸 (H： SO4)发生化学反应来完成的。(一 )电动势的建立当正、负极板浸入电解液后，在单格蓄电池的正负极柱间产生电动势。小结 ：本章重点讲述了蓄电池的功用与构造、蓄电池的使用与维护、蓄电池充电。掌握的重点是充电电路的走向与故障排除作业 ：1、蓄电池的功用是什么，由哪几个部分构成？2、蓄电池的常温下密度是多少3、蓄电池有哪几种充电形式4、写出充放电反应的化学方程式