1第一章蓄電池

§1-1蓄電池的概述§1-2蓄電池的工作原理及特性§1-3蓄電池的使用§1-4蓄電池的技術(shù)狀況檢測(cè)與常見故障診斷§1-5新型蓄電池簡(jiǎn)介2§1-1蓄電池的概述學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．了解蓄電池的功用和分類。2．掌握蓄電池的基本結(jié)構(gòu)。3一、蓄電池的功用蓄電池是一種可逆直流電源。它既能將儲(chǔ)存的化學(xué)物質(zhì)所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能輸出（俗稱放電），又能把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來（俗稱充電）。蓄電池4蓄電池是汽車的兩大電源之一，在汽車上與發(fā)電機(jī)并聯(lián)，共同向用電設(shè)備供電，其具體作用是：1.發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電。2.發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低（低于蓄電池端電壓）時(shí)，向用電設(shè)備供電。3.發(fā)電機(jī)過載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。4.發(fā)電機(jī)電壓高于蓄電池端電壓時(shí)，將發(fā)電機(jī)多余的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來。5.保持汽車電網(wǎng)電壓的相對(duì)穩(wěn)定，保護(hù)用電設(shè)備及電子元器件。5二、蓄電池的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代汽車上使用的蓄電池，一般由6個(gè)單格串聯(lián)而成。每個(gè)單格電池的電壓約為2V，6個(gè)單格串聯(lián)后對(duì)外輸出電壓為12V。目前國(guó)內(nèi)外汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，均選用12V蓄電池。6普通蓄電池主要由正負(fù)極板、隔板、電解液和外殼、聯(lián)條和電極柱組成：71．極板蓄電池的極板分為正極板和負(fù)極板，極板由柵架和活性物質(zhì)組成：8（1）柵架。由鉛銻合金澆鑄而成，為了降低蓄電池的內(nèi)阻，改善起動(dòng)性能，采用放射型柵架，如桑塔納轎車的蓄電池。（2）活性物質(zhì)。正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈深棕色，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。（3）極板組92．隔板為了減少蓄電池的內(nèi)阻和體積，正負(fù)極板應(yīng)盡量靠近，但又不能彼此接觸，以防短路，所以要在相鄰的正負(fù)極板間插入絕緣隔板。隔板不僅要多孔，以便電解液滲透，還要具有良好的耐酸性和抗氧化性3．電解液解液由蓄電池專用硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成，加入到每個(gè)單個(gè)電池中。其電解液密度在25℃常溫下，一般為1.24～1.30g/cm3。選用電解液密度的大小應(yīng)按地區(qū)、氣候條件和制造廠的要求而定。10地區(qū)氣候條件冬季夏季冬季溫度低于-40℃1.31g/cm31.27g/cm3冬季溫度高于-40℃1.29g/cm31.26g/cm3冬季溫度高于-30℃1.28g/cm31.25g/cm3冬季溫度高于-20℃1.27g/cm31.24g/cm3冬季溫度高于0℃1.24g/cm31.24g/cm3不同地區(qū)和氣候條件下電解液114．外殼蓄電池外殼用來盛裝電解液和極板組。外殼應(yīng)耐酸、耐熱和耐振動(dòng)沖擊。蓄電池外殼為整體式結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)分成6個(gè)互不相通的單格，底部制有凸起的肋條，用來擱置極板組。肋條之間的空隙可以積存極板脫落的活性物質(zhì)，防止正、負(fù)極板短路。為了減小蓄電池內(nèi)阻，單格與單格之間的極板組采用穿壁式連接。蓄電池在每個(gè)單格頂部都設(shè)有加液口，以便加裝電解液、補(bǔ)充蒸餾水和檢測(cè)電解液密度。每個(gè)加液口上都設(shè)有旋塞，旋塞上有通氣孔，應(yīng)保持暢通，以便隨時(shí)排除水被電解和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣和氧氣，防止外殼脹裂，發(fā)生事故。125．聯(lián)條聯(lián)條的作用是將單格電池串聯(lián)起來，一般由鉛銻合金澆鑄而成。6．電極柱普通鉛蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有電極柱，電極柱分成孔式和圓錐式、L形三種，為了便于區(qū)分，在正電極柱上通常標(biāo)有“+”或“P”記號(hào)，負(fù)電極標(biāo)有“-”或“N”記號(hào)。13三、蓄電池的分類蓄電池可分為免維護(hù)蓄電池、混合蓄電池、符合蓄電池和微電子控制蓄電池。1．免維護(hù)蓄電池（1）結(jié)構(gòu)現(xiàn)在汽車上使用的大多為免維護(hù)蓄電池。免維護(hù)蓄電池和普通蓄電池在結(jié)構(gòu)上有兩大不同之處：極板機(jī)構(gòu)（格柵）和水的利用。免維護(hù)蓄電池除需要保持表面清潔外，不需要做其他維護(hù)。14（2）優(yōu)點(diǎn)1）在極板上部能儲(chǔ)存更多的電解液。2）有極大的抗過充電能力。3）存放壽命長(zhǎng)。4）可帶電解液大量裝運(yùn)，減少了事故和人員傷害的可能性。5）冷啟動(dòng)額定電流高。（3）缺點(diǎn)1）蓄電池在高溫下工作時(shí)，其格柵會(huì)變厚，使極間距離變小。2）不能承受深度放電（深度放電是指徹底放完電后在充電）。3）存儲(chǔ)容量較低。4）預(yù)期壽命較短。152．混合型蓄電池3．復(fù)合蓄電池（1）結(jié)構(gòu)復(fù)合蓄電池是一種比較先進(jìn)的蓄電池。復(fù)合蓄電池用含膠狀物質(zhì)的隔板替代了液態(tài)的電解液。隔板放在格柵板之間，其電阻非常低，因此，復(fù)合蓄電池的輸出電壓和電流比一般蓄電池高。（2）優(yōu)點(diǎn)1）不含酸液，即使外殼破裂燁不會(huì)有酸液泄露。2）能夠以任何狀態(tài)安放。3）因?yàn)闊o電解液，所以基本不用維護(hù)。4）可以經(jīng)受過度放電。5）冷啟動(dòng)額定電流大，可以超過800A。6）壽命比一般蓄電池長(zhǎng)4倍。4．微電子控制蓄電池16§1-2蓄電池的工作原理及特性學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握蓄電池的工作原理和充放電特性。2．了解蓄電池容量和影響容量的因素。17一、蓄電池的工作原理和特性蓄電池屬于輔助電源，它的工作過程就是化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化過程。當(dāng)蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時(shí)，稱為放電過程；當(dāng)蓄電池與外界直流電源相連而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來時(shí)，稱為充電過程。蓄電池流放電的化學(xué)反應(yīng)181．充電過程的電化學(xué)反應(yīng)充電過程就是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。2PbSO4+2H2O=Pb（負(fù)極）+PbO2（正極）+2H2SO4（充電反應(yīng)）2．放電過程的電化學(xué)反應(yīng)鉛蓄電池的放電過程就是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。Pb（負(fù)極）+PbO2（正極）+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（放電反應(yīng)）蓄電池的充放電193．蓄電池的充放電特性（1）蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)雖然是可逆的，但它并不是永久性電源。實(shí)際上，它受制造和使用等因素影響，一般使用壽命為2年。（2）蓄電池在放電時(shí)，電解液中的硫酸逐漸減少而水增多，電解液密度下降；充電時(shí)恰恰相反，電解液的密度升高。故可通過測(cè)量電解液密度的方法來判斷蓄電池充放電的程度。（3）蓄電池放電終了時(shí)，實(shí)際極板上只有20%～30%的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，極板上尚有70%～80%的活性物質(zhì)沒有起作用。所以要減輕鉛蓄電池的質(zhì)量，提高其供電能力，應(yīng)設(shè)法提高活性物質(zhì)的利用率。在結(jié)構(gòu)上則應(yīng)提高極板的多孔性，減小極板的厚度。20二、蓄電池的容量及其影響因素1．容量蓄電池在規(guī)定條件下（規(guī)定放電溫度、放電電流和終止電壓）放出的電量稱為蓄電池的容量，單位為安時(shí)（A·h）。（1）額定容量

蓄電池的額定容量是用20h放電率來標(biāo)定的。（2）儲(chǔ)備容量

蓄電池在25℃（±5℃）條件下，以25A電流恒流放電至

單格電池平均電壓降到175V時(shí)所維持的放電時(shí)間，稱為

蓄電池的儲(chǔ)備容量，單位為分鐘(min)。212．影響容量的因素蓄電池容量的大小主要取決于極板上活性物質(zhì)的利用率，活性物質(zhì)利用率越高，容量就越大；活性物質(zhì)利用率越低，容量就越小。

（1）構(gòu)造因素對(duì)容量的影響

（2）使用因素對(duì)容量的影響

1）放電電流對(duì)容量的影響 2）電解液溫度對(duì)容量的影響 3）電解液密度對(duì)容量的影響22§1-3蓄電池的使用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握蓄電池的使用和維護(hù)方法。2．了解蓄電池的固定方法。2．能對(duì)蓄電池進(jìn)行正確充電。23一、蓄電池的正確使用與維護(hù)1．正確使用起動(dòng)機(jī)2．正確拆裝3．檢查液面高度4．及時(shí)充電5．保持清潔6．冬季使用注意事項(xiàng)24二、蓄電池的固定底盤固定的蓄電池汽車上的蓄電池必須安裝牢固：25三、蓄電池的充電1．充放電完成的標(biāo)志（1）蓄電池充電完成的標(biāo)志 1）蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，即出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象。 2）端電壓上升至最大值，且2個(gè)小時(shí)內(nèi)不再上升。 3）電解液密度上升至最大值，且2個(gè)小時(shí)內(nèi)不再上升。（2）蓄電池放電結(jié)束的標(biāo)志 1）單格電池電壓下降至終止電壓（例如鉛酸電池電壓下降至1～75V）。 2）電解液密度下降至最小允許值（約1～11g/cm3）。蓄電池單格的端電壓下降至一定值（如1～75V）時(shí)，如果繼續(xù)放電，就是過度放電。過度放電對(duì)蓄電池是非常有害的，易造成極板的損壞。262．充電方法（1）恒流充電恒流充電是指蓄電池在充電過程中，保持其充電電流恒定不變，即隨著蓄電池電動(dòng)勢(shì)的上升，同步上升充電電壓。當(dāng)蓄電池單格電壓升至2.4V時(shí)，以一半電流繼續(xù)充電，直至充電結(jié)束。恒流充電的特點(diǎn)為：1）具有較大適應(yīng)性，適用于初充電等。2）充電時(shí)間長(zhǎng)，易發(fā)生過充電。（2）恒壓充電蓄電池在充電過程中，保持其充電電壓恒定不變，充電電流隨著充電的進(jìn)行逐漸減小。恒壓充電的特點(diǎn)為：1）由于充電初期充電電流大，因此，充電速度快。2）充電結(jié)束時(shí)，充電電流自動(dòng)減小為“0”，操作方便且不會(huì)發(fā)生過充電。27（3）脈沖快速充電法充電初期，采用大電流充電，當(dāng)電量達(dá)到額定容量的60%，單格電壓升至2～4V，電解液開始冒泡時(shí)，在控制電路的作用下進(jìn)行脈沖充電，即先停止大電流充電24～42ms，然后放電（或反充），使電池通過一個(gè)大的反向電流，以消除電解液濃度差別過大和極板孔隙形成的氣泡，再停放25ms，如此反復(fù)循環(huán)直至充電結(jié)束。脈沖快速充電法通常是通過脈沖快速充電器的自動(dòng)控制完成的。脈沖快速充電法的特點(diǎn)為：1）充電速度快。2）對(duì)極板的沖刷力強(qiáng)，因而對(duì)極板的使用壽命有一定的影響。（4）鉛蓄電池的充電為保證蓄電池的正常工作，新蓄電池或更換極板后的蓄電池必須進(jìn)行初充電，使用中的蓄電池必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充充電。鉛蓄電池的充電分初充電、補(bǔ)充充電和快速脈沖充電3種。283．蓄電池充電注意事項(xiàng)（1）充電前必須擰下所有的加液口旋塞。（2）充電場(chǎng)所必須保持通風(fēng)，嚴(yán)禁明火。（3）在充電過程中，應(yīng)密切關(guān)注電解液的溫度，達(dá)到40℃時(shí)，應(yīng)將充電電流減半；達(dá)到45℃時(shí)，應(yīng)立即停止充電。（4）初充電應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能長(zhǎng)時(shí)間間斷。（5）配置和灌裝電解液時(shí)，要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)則和器皿的使用規(guī)則。（6）充電時(shí)應(yīng)先接好導(dǎo)線，再開電源開關(guān)；停止充電時(shí)則應(yīng)先關(guān)斷充電電源。（7）導(dǎo)線連接務(wù)必可靠，防止產(chǎn)生火花，引發(fā)事故。（8）充電設(shè)備不應(yīng)與蓄電池放置在同一工作間。（9）充電時(shí)，要常備有冷水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蘇打溶液或氨水溶液。29§1-4蓄電池的技術(shù)狀況檢測(cè)與常見故障診斷學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．能對(duì)蓄電池的技術(shù)狀況檢查。2．掌握蓄電池的常見故障診斷與排除方法。30一、蓄電池的技術(shù)狀況檢查1．蓄電池電解液液面高度的檢查（1）玻璃管檢測(cè)法將一空心玻璃管插入蓄電池內(nèi)極板的上平面位置，用拇指按緊玻璃管上端管口，提起玻璃管檢查管內(nèi)液面高度，應(yīng)為10～15mm，如液面過低則應(yīng)補(bǔ)充蒸餾水，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。31（2）液面高度指示線檢測(cè)法對(duì)透明工程塑料殼的蓄電池可通過觀察其外殼壁上的兩條高度指示線“MAX”和“MIN”來檢查液面高度。正常液面高度應(yīng)在兩線之間，低于下線則應(yīng)補(bǔ)充蒸餾水。32（3）加液孔觀察檢測(cè)法對(duì)于加液孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)液面位置處有方型孔的蓄電池，當(dāng)液面與方孔平齊時(shí)說明液面高度符合標(biāo)準(zhǔn)值。在方孔之上或之下時(shí)則表示電解液過多或過少，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要加減蒸餾水。332．蓄電池端電壓的測(cè)量（1）用高率放電計(jì)測(cè)量蓄電池的端電壓34（2）用萬用表測(cè)量蓄電池靜止電動(dòng)勢(shì)353．蓄電池放電程度的檢查一般采用密度計(jì)測(cè)量電解液密度來估算或用高率放電計(jì)測(cè)量電池電壓的方法來判定蓄電池的放電程度。采用密度計(jì)測(cè)量電解液密度的方法適用于干荷式蓄電池，免維護(hù)蓄電池通過“電眼”可觀察放電情況。采用密度計(jì)測(cè)量電解液密度如后圖所示，打開蓄電池加液口旋塞，將密度計(jì)的吸管放入電解液中，捏一下密度計(jì)上部的橡皮球，再慢慢放開，電解液被吸入密度計(jì)的玻璃管中，吸入的電解液要能將浮子浮起但又不頂住密度計(jì)上部。使浮子浮在玻璃管的中央，眼睛與液面在浮子上的刻度平齊，讀出密度計(jì)的讀數(shù)，估算蓄電池的放電程度。36密度計(jì)測(cè)量電解液密度374．蓄電池漏電的檢查關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)及其他用電元件，斷開蓄電池負(fù)極，在蓄電池負(fù)極柱和搭鐵線之間接一只LED試燈或串接一只0～200mA的直流電流表。連接好試燈后，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并打開所有用電設(shè)備，發(fā)動(dòng)機(jī)工作10min以后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和所有的用電設(shè)備，再等待10min，讓延遲工作的電氣設(shè)備關(guān)閉，若試燈不亮或電流在3mA以下，說明蓄電池電路中無漏電現(xiàn)象；若試燈一直亮，則打開保險(xiǎn)盒，逐個(gè)拔去熔絲，切斷各個(gè)電路，若在切斷某條熔絲時(shí)，試燈熄滅或電流表指示為零，說明故障在此電路。38二、蓄電池常見故障的診斷與排除1．極板硫化（1）故障現(xiàn)象1)電池容量降低，用高率放電計(jì)檢測(cè)，電壓迅速下降。2)電解液的密度下降到低于規(guī)定的正常數(shù)值。3)蓄電池在開始充電及充電完畢時(shí)單格電壓過高，達(dá)2～7V以上。4)蓄電池在充電時(shí)過早地產(chǎn)生氣泡，甚至一開始充電就有氣泡。5)蓄電池在充電時(shí)電解液溫度上升得過快，易超過45℃。6)蓄電池放電時(shí)電壓下降過快(用低放電率放電)，過早地降至終止電壓。7)在極板上生成堅(jiān)硬、不易溶解的白色大顆粒。39（2）故障原因1)蓄電池在放電與半放電狀態(tài)下長(zhǎng)期放置時(shí)，由于硫酸鉛在存在晝夜溫差的情況下，在電解液中不斷有溶解與結(jié)晶兩個(gè)相反的過程交替發(fā)生，產(chǎn)生再結(jié)晶。經(jīng)過多次再結(jié)晶，便在極板上形成粗大的不易溶解的硫酸鉛晶體。2)蓄電池經(jīng)常過度放電或小電流深放電，從而在極板細(xì)小孔隙的內(nèi)層生成硫酸鉛，平時(shí)充電不易恢復(fù)。3)電解液液面過低，極板上部的活性物質(zhì)暴露在空氣中被氧化，汽車行駛時(shí)電解液的波動(dòng)使其接觸氧化了的活性物質(zhì)，生成粗晶粒的硫酸鉛。4)蓄電池初充電不徹底或使用期間不定期進(jìn)行補(bǔ)充充電，使其在半充電狀態(tài)長(zhǎng)期使用，極板上的放電產(chǎn)物硫酸鉛長(zhǎng)期存在，也會(huì)通過再結(jié)晶形成粗大的顆粒。5)電解液不純或其他原因?qū)е滦铍姵刈孕蟹烹?，均?huì)產(chǎn)生硫酸鉛，從而為硫酸鉛再結(jié)晶提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。40（3）故障排除蓄電池出現(xiàn)輕度硫化故障，可用2～3A的小電流長(zhǎng)時(shí)間充電，即過充電；或用全放、全充的充放電循環(huán)方法使活性物質(zhì)還原，也可用去硫充電的方法排除。硫化嚴(yán)重的蓄電池，應(yīng)予以報(bào)廢。2．自行放電（1）故障現(xiàn)象充足電的蓄電池放置不用時(shí)，會(huì)逐漸失去電量。普通蓄電池由于本身結(jié)構(gòu)的原因，會(huì)產(chǎn)生一定的自放電。如果使用中自放電在一定范圍內(nèi)，可視為正常現(xiàn)象；如果超出一定范圍，就應(yīng)視為故障。一般自放電的允許范圍每晝夜在1％以內(nèi)，如果每晝夜放電超過2％，就應(yīng)視為故障。41（2）故障原因1)電解液不純，電解液中的雜質(zhì)沉附于極板上產(chǎn)生局部放電。2)蓄電池溢出的電解液堆積在蓋板上，使正負(fù)極柱間形成回路。3)蓄電池長(zhǎng)期放置不用，硫酸下沉，下部密度較上部大，極板上下部產(chǎn)生電位差引起自行放電。4)極板活性物質(zhì)脫落，下部沉淀物過多使極板短路。（3）故障排除發(fā)生自行放電故障后，應(yīng)倒出電解液，取出極板組，抽出隔板，再用蒸餾水沖洗極板和隔板，然后重新組裝，加入新的電解液并重新充電。423．蓄電池容量達(dá)不到規(guī)定要求（1）故障現(xiàn)象1)汽車起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很快減慢，轉(zhuǎn)動(dòng)無力。2)喇叭聲音弱、無力。3)前照燈燈光暗淡。（2）故障原因1)使用新蓄電池前未按要求靜置30min以上。2)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器電壓調(diào)得過低，使蓄電池經(jīng)常充電不足。3)經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間起動(dòng)起動(dòng)機(jī)，造成大電流放電，致使極板損壞。4)電解液的相對(duì)密度低于規(guī)定值，或在電解液滲漏后，只加注蒸餾水，未及時(shí)補(bǔ)充電解液，致使電解液的相對(duì)密度降低。5)電解液相對(duì)密度過高或電解液液面過低，造成極板硫化。43（3）故障排除1)首先檢查蓄電池的外部，看外殼是否良好，有無裂紋，表面是否清潔，極柱上是否有腐蝕及污物。如果有，則為蓄電池外部自放電故障，根據(jù)相應(yīng)方法予以排除。2)檢查蓄電池搭鐵線、極柱的連接夾子有無松動(dòng)或腐蝕，蓄電池接線極柱與極板連接處有無斷裂，若有，則造成輸出電阻過大，電壓降低。3)測(cè)量蓄電池的電解液密度，如果電解液密度低，說明充電不足或新蓄電池未按要求進(jìn)行充電，使蓄電池未達(dá)到規(guī)定的容量。4)檢查電解液液面高度，如果液面高度不足，且在極板上有白色結(jié)晶物質(zhì)存在，則可能存在極板硫化故障。5)蓄電池充電后檢查電解液密度，如果出現(xiàn)兩個(gè)相鄰的單格電池中電解液的密度有明顯差別，如在6個(gè)單格電池中，5個(gè)電池的電解液密度為1