蓄電池與充電機第一節(jié)蓄電池工作原理與分類學習目標：1、了解蓄電池的用途和分類2、熟悉鉛酸蓄電池的工作原理3、掌握鎘鎳蓄電池的工作原理與使用第一節(jié)蓄電池工作原理及分類一、蓄電池的用途與分類

1、蓄電池的概念：可逆的低壓電源，能將化學能轉化為電能，也能將電能轉化為化學能。

2、蓄電池的分類根據(jù)電極和電解液所有物質的不同，蓄電池一般分為酸性蓄電池和堿性蓄電池。酸性蓄電池：電解液是稀硫酸（濃度為27-37%）正極板的活性物質是二氧化鉛（PbO2)

負極板的活性物質是絨狀鉛（Pb）

所以酸性蓄電池也叫鉛蓄電池。堿性蓄電池：電解液是氫氧化鉀（濃度20%）鐵鎳蓄電池：正極板:氫氧化鎳（Ni（OH）3）負極板：鐵（Fe)

鎘鎳蓄電池：正極板:氫氧化鎳（Ni（OH）3）負極板：鎘（Cd）

鋅銀蓄電池：正極板：銀（Ag)

負極板:鋅（Zn）

動車組主要采用鎘鎳蓄電池。

第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類

3、蓄電池的基本名詞

（1）額定容量蓄電池從額定電壓放電到終止電壓所提供的電能，一般用Ah表示。Ah=放電電流（A）×放電時間（h）

（2）放電率蓄電池在一定電流下，放電所能持續(xù)的時間稱為放電率

（3）放電最終電壓蓄電池應停止放電，進行充電的電壓為最終電壓。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（4）影響蓄電池容量的因素電池容量取決于電極里所含活性物質的量。①放電電流越大，電池容量越?、陔娊庖簻囟仍降停姵厝萘吭叫、圻B續(xù)放電比間歇放電容量小4、蓄電池的功用起動發(fā)動機、備用供電、存儲電能、協(xié)同供電、穩(wěn)定電源電壓。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類二、蓄電池的結構第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類蓄電池由極板、隔板、電解液、外殼組成第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類1、極板（1）組成：柵架、活性物質（2）類型：正極板、負極板（負極板比正極板多一塊）第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類2、隔板（1）作用：將正負極板隔開，防止短路。（2）工藝要求：

A、隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。

B、隔板一面平整，一面有溝槽。溝槽面對著正極板且與殼體底部垂直。使充放電時，電解液能通過溝槽及時供給正極板，當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。（3）隔板材料：微孔塑料和微孔橡膠隔板（普通）第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類3、電解液（1）作用：在蓄電池的沖、放電過程中起到導電的作用。（2）組成：由純硫酸和蒸餾水按一定的比例配制成,配制成的電解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之間。

4、殼體作用：蓄電池殼體用來盛裝電解液和極板組，電池槽由間隔分隔成6個（6V蓄電池是3個）互不相通的單格，底部制有凸起的筋條用來擱置極板組。殼體材料應耐酸、耐熱、耐沖擊、絕緣性好，多采用硬橡膠或聚丙烯塑料制成。型號JB2599-85《鉛蓄電池產(chǎn)品型號編制方法》串聯(lián)單格數(shù)－電池類型和特征－額定容量－特殊性能如：6—QA—60S

序號12345產(chǎn)品特征干荷電濕荷電免維護少維護膠質電解液代號AHWSJ6個單格特征（常見電池產(chǎn)品特征代號）G：高起動率S：塑料殼D：低溫起動

額定容量為60A?h漢語拼音qidong（起動）的縮寫，表示起動蓄電池，以區(qū)別于拖動蓄電池三、蓄電池規(guī)格型號四、鉛酸蓄電池工作原理分類：固定型防酸鉛酸蓄電池（普通型）閥控式密封鉛蓄電池富液式膠體電池四、鉛酸蓄電池工作原理PbO2(正極板)+Pb(負極板)2H2SO4(電解液)2PbSO4(正、負極板)2H2O(電解液)+放電充電+（一）工作原理

1、化學反應方程式142、放電時化學反應為：正極板：Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正極板上負極板：Pb-2e→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4

附在負極板上

152.放電時化學反應總方程式為：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋

2H2O

電解液中：2H++O2-→H2OSO4→減少

電解液硫酸濃度降低蓄電池放電終了特征：（1）單格電池電壓降到終止電壓（2）電解液密度下降到最小許可值16PbO2(正極板)+Pb(負極板)2H2SO4(電解液)2PbSO4(正、負極板)2H2O(電解液)+充電+蓄電池充電終了特征：（1）電解液中有大量氣泡冒出，呈沸騰狀態(tài)（2）電解液密度和端電壓上升到規(guī)定值，且2～3小時保持不變3、充電過程17第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（二）使用方法

1、充電的重要性為了使蓄電池保持一定容量和延長蓄電池的使用壽命。

2、充電工藝

初充電----新蓄電池和修復后的蓄電池在使用前必須進行首次充電。目的是恢復其容量。其操作步驟：

（1）加注電解液（加注前，電解液溫度不得超過30℃），放置4-6h，使極板浸透，并調整液面高度至規(guī)定值。（2）將蓄電池的正、負極接入充電機的正、負極。（3）兩階段恒流充電法充電時，第一階段充電電流為額定容量的1/15，待電解液中有氣泡冒出、單格電池電壓達2.4V時，轉入第二階段，將電流減小一半，直至蓄電池充足電為止。

18（4）充好電的蓄電池應檢查電解液的密度，如不符合規(guī)定，應用蒸餾水或1.4g/cm3的稀硫酸進行調整，并調整液面高度至規(guī)定值。調整后，再充電2h，直到電解液密度符合規(guī)定為止。

補充充電----是指對使用中的蓄電池在無故障的前提下，為保持或恢復其額定容量而進行的正常的保養(yǎng)充電。浮充電----將蓄電池組和整流設備并接在負載回路上，由整流設備供負載工作并向蓄電池保持微小的充電電流。19去硫化充電------是消除鉛蓄電池極板輕度硫化，充電方法如下：（1）將鉛蓄電池按20h放電率，放電至單格電池電壓降至1.75V為止。（2）倒出電解液，用蒸餾水反復沖洗幾次，加入蒸餾水至規(guī)定的液面高度，用初充電第二階段充電電流進行充電，當電解液密度增大到1.15g/cm3時，再將電解液倒出，加入蒸餾水，繼續(xù)充電，反復多次，直至電解液密度不再上升為止。（3）換用正常密度電解液，按初充電方法將蓄電池充足電。（4）用20h放電率放電，檢查容量，若其輸出容量達額定容量80％以上，可裝車使用，若達不到，更換蓄電池或修理。均衡充電：

蓄電池在使用過程中，由于制造、使用等因素，會出現(xiàn)各單體電池的端電壓、電解液密度、容量等的差異，采用均衡充電的方法可消除這種差異。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類3、放電工藝放電試驗----目的是檢驗新電池初充電的容量。*準放電----在蓄電池修理前進行的放電，目的是使得極板表面生成一層硫酸鉛薄膜，防止極板被空氣氧化。過放電----指電池電壓低于1.75V，電解液比重小于

1.20時仍然放電的現(xiàn)象。電池的定期保養(yǎng)----推薦用戶每半年、每年進行檢查電池組系統(tǒng)。檢查項目：充電電壓、單只電池的浮出電壓，均衡充電電壓、電池間連接的松緊度，電池充電設備的運行狀況。

22（三）蓄電池的使用與維護1、蓄電池的儲存（1）新蓄電池的儲存；

儲存室要干燥、清潔、通風、5～30度溫度放置不擠壓、密封加液孔和通氣孔、遠離熱源和有害氣體、不能倒置、也不能超過期限。（2）使用過的蓄電池的長時間儲存；

先充足電，然后放完電；用蒸餾水洗凈，密封加液孔、通氣孔。（3）帶電解液的蓄電池的儲存

充足電，每隔1～2個月補充充電一次2、蓄電池的拆裝

（1）拆裝、移動蓄電池時，應輕搬輕放，嚴禁在地上拖拽。（2）蓄電池型號和車型應相符，電解液密度和高度應符合規(guī)定。（3）安裝時，蓄電池固定在托架上，塞好防振墊。（4）極樁涂上凡士林或潤滑油，防腐防銹。極樁卡子與極樁要接觸良好。（5）蓄電池搭鐵極性必須與發(fā)電機一致。（6）接線時先接正極后接負極，拆線時相反，以防金屬工具搭鐵，造成蓄電池短路。3、蓄電池維護三抓：

1、抓及時、正確充電；2、抓正確使用操作；3、抓清潔保養(yǎng)。五防：

1.防止過充和充電電流過大；2.防止過度放電；3.防止電解液液面過低;4.防止電解液密度過大;5.防止電解液內混入雜質。4、蓄電池的正確使用----冬季使用1．應特別注意保持充足電狀態(tài)2．加蒸餾水應在充電時進行3．冬季氣溫低，蓄電池充電困難，可調充電電壓應經(jīng)常檢查蓄電池存電狀況（四）蓄電池技術狀態(tài)檢測1、外部檢測：目測272、電解液液面高度檢測目的：判斷蓄電池液面高度防止硫化方法:1、目測2、用玻璃管檢測283、電解液密度的檢測目的：判斷放電程度儀器:

吸式密度計方法:(見右圖)295、蓄電池大電流放電檢測：目的：判斷蓄電池存電量和是否有故障儀器:

高率放電計五、鎘鎳蓄電池工作原理與使用

堿性蓄電池特點：體積小、機械強度高、工作電壓平穩(wěn)、可以大電流放電、使用壽命長、宜于攜

帶。（一）堿性蓄電池的型號我國堿性蓄電池的型號采用漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字。

1、如為單體（每只）蓄電池，其型號僅由系列（構成正負極板的材料代號）和容量組成。例：TN500堿性蓄電池，XYZ5堿性蓄電池

GNYG40m堿性蓄電池

2、幾個單體蓄電池串聯(lián)組成蓄電池組時，由其型號前面再加上第一部分串聯(lián)個數(shù)組成。例：2XYG200堿性蓄電池10GNH60堿性蓄電池

32第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（二）鎘鎳蓄電池結構與工作原理

按結構分為：有極板盒式和無極板盒式按外形結構分：開口式和密封式蓄電池

1、鎘鎳有極板盒蓄電池正極：氧化鎳粉、石墨粉組成（石墨主要用來增強導電性，不參加化學反應）負極：氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。（摻入氧化鐵粉是使氧化鎘粉具有較高的擴散性，防止結塊，并增加極板的容量）。33第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類2、鎘鎳無極板盒蓄電池采用的極板有燒結式、壓成式兩種，可組裝成燒結式、壓成式和半燒結式三種鎘鎳無極板盒蓄電池。燒結式蓄電池：正負極板是以燒結的多孔性的鎳基板為骨架，在多孔鎳骨架的孔隙里填充氫氧化亞鎳為正極板，填充氫氧化鎘為負極板。壓成式蓄電池：正負極活性物質中以鍍鎳鋼網(wǎng)為骨架，在專用模具中加壓成型，成為正負極板。半燒結式蓄電池：一個極為燒結式，另一個極為壓成式。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類3、鎘鎳密封蓄電池

以隔膜把正負極板隔開組成極群，放入鍍鎳鐵質圓筒中，加入電解液后，再把外殼和外蓋以卷加封口方式密封成鎘鎳密封單體蓄電池。這些電池在使用前不必灌注電解液，并且任何方向放置不漏電解液。（三）蓄電池工作原理

鎘鎳蓄電池極板的活性物質在充電后，正極板為氫氧化鎳Ni(0H)3,負極板為金屬鎘Cd；而放電終止時，正極板轉化為氫氧化亞鎳Ni(0H)2，負極板轉化為氫氧化鎘Cd(0H)2。電解液多選用氫氧化鉀KOH溶液。蓄電池充電時電能變?yōu)榛瘜W能儲存起來，放電時將化學能變?yōu)殡娔芏敵?，兩電極所發(fā)生的電化學反應是可逆的。35第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類在充放電過程中總的化學反應式如下：

從上述化學反應式可以看到，電解液只作為電流的傳導體，其濃度不發(fā)生變化；因此對于鎘鎳蓄電池不能依據(jù)電解液的比重來判斷電池充放電的程度，唯一可靠的辦法就是根據(jù)電壓的變化來判斷充放電的程度。（四）鎘鎳蓄電池的使用

1、新蓄電池安裝前的檢查與連接（1）蓄電池外殼應無裂紋、損傷、漏液等現(xiàn)象（2）電池的正負極性必須正確，殼內部件應齊全無損傷，有孔氣塞通氣性能應良好。（3）連接條、螺栓及螺母應齊全，并無銹蝕。（4）帶電解液的蓄電池，其液面高度應在兩液面線之間，防漏運輸螺栓應無松動、脫落。（5）測量電池的干燥電壓，開箱取出蓄電池，先不注入電解液，直接測量極柱間的電壓。（6）蓄電池排列上架：小心仔細地將未注入電解液的蓄電池按順序入座放置架上，電池間距離由連接片的尺寸來定。（先接充電器柜一側，再接蓄電池極柱側）37第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類2、電解液的配制和蓄電池注液（1）電解液屬性

蓄電池的電解液一般是氫氧化鉀和氫氧化鋰的水溶液，因此配制電解液時，容器應選用干凈的塑料或鋼制容器，不可使用銅、鋁或鍍鋅容器。（2）電解液配制的技術參數(shù)電解液的配制必須用蒸餾水或去離子水（脫鹽水）。（3）電解液的配制①將適量的水注入大塑料桶中②把氫氧化鋰（粉狀）加入水中，用木棒輕輕攪拌，使之混合，直到其完全溶解時為止。③小心將氫氧化鉀（顆粒狀）加入到溶液中，輕輕攪拌，直到溶解為止。④在配制電解液（物理變化）的過程中，會產(chǎn)生大量的熱量致使溶液的溫度升高。38第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（4）灌注電解液在給蓄電池注入電解液前，應用萬用表測量每個電池的干燥電壓和總電壓，并記錄在表格里。當電解液冷卻靜置一段時間，電解液中無懸浮顆粒時，便可以將電解液注入蓄電池中。3、蓄電池充放電實驗

（1）試驗前的準備工作①備齊充放電記錄表格，掌握記錄工作。②檢查電線、電解液，打開所有電池的排氣孔。③放電電阻的準備④充電器柜的各項試驗都已經(jīng)完成，各項數(shù)據(jù)均滿足技術要求。

39第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（2）充電實驗

①充電前測量并記錄蓄電池組的總電壓及單電池的電壓、電解液的比重和溫度②電解液溫度在35℃以下，即可對電池進行充電試驗。③按照電池規(guī)律的充電電流進行，記錄充電開始時間。④經(jīng)常監(jiān)視充電電流指示，尤其是開始的10min左右。發(fā)現(xiàn)電流變化，應及時調整，維持充電電流恒定。⑤充電過程中，每隔1h對每個電池電壓和電解液的比重、溫度測量，應及時做好試驗記錄。⑥充電中如測量發(fā)現(xiàn)電解液的溫度超過45℃，必須停止充電，待溫度降到35℃以下，再恢復充電（要記錄暫停時間）⑦充電結束后，單個電池的電壓應在1.55V左右。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類（3）放電實驗

①放電回路敷設與接線充電結束1h左右，可以開始對電池進行放電試驗。②放電過程

a、檢查接線無誤后合上在放電現(xiàn)場的斷路器開關，開始放電。

b、記錄放電前電池的電壓和電解液的溫度

c、放電每隔1h記錄一次數(shù)據(jù)

d、放電5h后，停止放電，檢測并記錄電池的電壓及溫度。

e、放電結束后，測量單電池電壓，應在1V及以上才算合格。

f、若經(jīng)多次充放電循環(huán)，單電池容量仍不合格，則要調換備用的單元電池，再進行充放電循環(huán)，直到合格為止。第一節(jié)蓄電池的工作原理及分類4、安全注意事項（1）由于電解液是苛性堿，為防止灼傷皮膚，在灌注電解液時，應帶橡膠手套，穿長袖衣服，帶保護眼睛?，F(xiàn)場應備有清水，一旦電解液濺到皮膚上時，立即用水沖洗。（2）充放電的過程中，蓄電池會放出易燃氣體，故嚴禁吸煙和其它明火，并將衣服上的靜電通過接地放掉，防止產(chǎn)生火花。（3）放電電阻周圍須有防觸電措施。（4）將手表及身體上的金屬物品放好，防止與電池端子接觸。動車組蓄電池動車組蓄電池作用：在車輛運行過程中，蓄電池給應急設備供電。車內應急設備有：應急照明、列車無線裝置、廣播裝置、尾燈及應急通風。動車組蓄電池應有足夠的容量給應急