第一章蓄电池ppt课件.ppt
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1、第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多学习目标q了解蓄电池的结构与原理。q理解蓄电池充放电过程和故障原因。q掌握铅酸铅蓄电池的结构、原理、工作特性；充电和充电设备。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多概述蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有两大类：铅酸酸蓄蓄电池池（以下简称铅蓄电池）和镍碱碱蓄蓄电池池。同时，
2、由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击，各国正在不断探索和研制电动汽车，其主要的动力源为新新型型高高能蓄能蓄电池池。下表列出了各种蓄电池特点。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多类 型优 点缺 点适 用 车 辆铅酸蓄电池结构简单；价格便宜；内阻小；电压稳定；可以短时间供给起动机强大的起动电流比容量小；使用寿命相对较短一般车辆镍碱蓄电池容量大；使用寿命长；维护简单；能承受大电流放电而不易损坏活性物质导电性差；价格较高使用时间长、可靠性高的车辆电动车蓄电池比容量大；无污染；充
3、、放电性能好；使用寿命长结构复杂；成本高电动汽车第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 铅蓄电池的构造与型号1.1.1 蓄电池的分类 铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。各种铅蓄电池的特点见下表。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多类
4、型特 点普通铅蓄电池新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要定期维护。干荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。湿荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于已充电状态，蓄电池内部带有少量电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。免维护蓄电池使用中不需维护，可用34年不需补加蒸馏水，极桩腐蚀极少，自放电少。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校
5、生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.2 蓄电池的功用 汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多蓄蓄电池的功用池的功用：n1）起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供电。n2）当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。n 3）当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。n4）当发电机
6、过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。n5）蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，保护电子元件。1.1.2 蓄电池的功用 第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构 铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图所示：1负极柱2加液孔盖3正极柱4穿壁连接5汇流条6外壳7负极板8隔板9正极板第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷
7、阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构11极板极板 极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架架和活性物活性物质组成。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构右上图所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架,右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。1.1.3 铅蓄电池的结构第
8、 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构正极板上的活性物质是二氧化二氧化铅（PbO2）呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板，如右上图所示。1极板组总成2负极板3隔板4正极板5极板联条第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构2 2隔板隔板 隔板插放在
9、正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。其中，木质隔板耐酸性较差，微孔橡胶隔板性能最好但成本较高，微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构 3 3电解液解液电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.241.30
10、g/cm3。电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构 下表列出了不同地区和气温下的下表列出了不同地区和气温下的电解液的密度解液的密度 气 候 条 件 完全充足电的蓄电池25时电解液的密度(g/cm3）冬季夏季冬季温度低于40地区1.301.26冬季温度高于40地区1.281.25冬季温度高于30地区1.271.24冬季温
11、度高于20地区1.261.23冬季温度高于0地区1.241.23第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构44壳体壳体壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐耐酸酸、耐耐热、耐耐震震。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加加液液孔孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。加液孔盖上的通通风孔孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。
12、准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.3 铅蓄电池的结构 5联条条联条装在盖子上面，是一种传统的，但是这种连接方式不仅浪费材料，而且使电池的内阻增大，所以此种连接方式正在被尺寸更小的穿壁式连接所代替。图16 穿壁式联条 第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.4 铅蓄电池的型号 按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分，见教材表12所示。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和
13、大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2 1.2 铅蓄电池的工作原理铅蓄电池的工作原理 1铅蓄电池的静止电动势 铅蓄电池工作时，电解液密度总是在1.121.30g/cm3之间变化，每个单格电池的电动势也相应地在1.972.15V之间变化。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.2铅蓄电池的工作原理2铅蓄电池的放电当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用
14、下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有2030。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。第 1 章 蓄电池 Ba
15、ttery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.3 铅蓄电池的工作原理蓄电池放电终了的特征是：（1）单格电池电压降到放电终止电压；（2）电解液密度降到最小许可值。放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。如下表所示。C20蓄电池的额定容量。放电电流（A）0.05C20 0.1C200.25C20C203C20放电时间20h10h3h25min5min单格电池终止电压（V）1.751.701.651.551.50第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高
16、中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多蓄电池放电过程第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.3 铅蓄电池的工作原理3铅蓄电池的充电 充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升
17、。当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。蓄电池充足电的标志是：（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在23h内保持不变。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多铅蓄电池的充电过程 第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工
18、。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多蓄电池充放电过程结论蓄电池充放电过程结论 n 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。n蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。n在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极极处的电解液流动性要好。n在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多蓄
19、电池的工作特性蓄电池的工作特性 n蓄电池的静止电动势及基本电特性n蓄电池的内阻n蓄电池的放电特性n蓄电池的充电特性第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 1 1、蓄电池的静止电动势及基、蓄电池的静止电动势及基本电特性本电特性 n静止静止电动势ESn蓄蓄电池池处于于静静止止状状态时，正正负极极板板之之间的的电位位差（即开路差（即开路电压）称）称为静止静止电动势。n开开路路电压：理理论上上，开开路路状状态下下的的端端电压并并不不等等于于电池池的的电动势。但但是是，开开路路电压在在数数值上
20、上很很接接近近蓄蓄电池池的的静静止止电动势，可可以以用用开开路路电压代替静止代替静止电动势。n一般一般规定定铅蓄蓄电池的池的额定开路定开路电压为2.02.0V。n 开路开路电压（静止（静止电动势）公式）公式nES=0.85+25C（V）n汽汽 车 用用 蓄蓄 电 池池 的的 电 解解 液液 密密 度度 一一 般般 在在 1.12-1.12-1.301.30g/cm3之之间，因此，因此ES=1.972.15（V）第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1 1、蓄电池的静止电动势及、蓄电池
21、的静止电动势及基本电特性基本电特性n蓄蓄电池端池端电压的的测量：量：n端端电压包包括括开开路路电压、放放电电压和和充充电电压，取决于蓄取决于蓄电池的工作状况。池的工作状况。n一一般般发动机机未未工工作作时测量量蓄蓄电池池电压为开开路路电压为1212V。n一一般般发动机机工工作作时测量量蓄蓄电池池电压为充充电电压为1414V。n启启动时测量量蓄蓄电池池电压为放放电电电压约为8-8-1111V。实际测量量时采用放采用放电计模模拟启启动状状态。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2 2、
22、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性 n蓄蓄电池的放池的放电特性是指在恒特性是指在恒流放流放电过程中，蓄程中，蓄电池的端池的端电压和和电解液相解液相对密度随密度随时间而而变化的化的规律。律。n将完全充足将完全充足电的蓄的蓄电池以池以2020h放放电率的率的电流流进行放行放电，在放在放电过程中不断地程中不断地调节外外接的接的电位器，使放位器，使放电电流保流保持持稳定不定不变，每隔一定的，每隔一定的时间，测量端量端电压和和电解液密解液密度，得到如度，得到如图所示的放所示的放电特特性曲性曲线。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的
23、寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多放放电电特特性性曲曲线线第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性n（1 1）开始放）开始放电阶段段n端端电压由由2.142.14V迅速下降至迅速下降至2.12.1Vn极板孔隙内硫酸迅速消耗，极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液解液密度迅速下降，密度迅速下降，浓差极化增大，端差极化增大，端电压迅速下降。迅速下降。n（2 2）相）相对稳定定阶段段 n端端电压由由缓慢下降至慢下降至1.851.85Vn极板孔隙外向孔隙
24、内极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，平衡，孔内外孔内外电解液密度一起解液密度一起缓慢下降，慢下降，所以端所以端电压缓慢下降。慢下降。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2 2、蓄电池的放电特性、蓄电池的放电特性n（3 3）迅速下降）迅速下降阶段段n端端电压由由1.851.85V迅速迅速下降至下降至1.751.75V。n放放电接近接近终了了时，电化学极化、化学极化、浓差极化、差极化、欧姆极化欧姆极化显著增大，著增大，端端电压迅速
25、下降。迅速下降。第 1 章 蓄电池 Battery寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多3 3、蓄电池的充电特性、蓄电池的充电特性 n在在恒恒流流充充电过程程中中，蓄蓄电池池的的端端电压与与电解解液液相相对密密度度随随时间而而变化的化的规律。律。n充充电电源源必必须采采用用直直流流电源源，以以一一定定的的电流流向向一一只只完完全全放放电的蓄的蓄电池池进行充行充电。n保保持持充充电电流流不不变，每每隔隔一一定定时间测量量单格格电池池的的端端电压和和电解液相解液相对密度。密度。n可可以以绘制制出出蓄蓄电池池的的充充电特特
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