汽车电器任务二蓄电池的工作原理

汽车电气设备构造与维修任务二蓄电池的工作原理学习目标知识目标技能目标素养目标1.能说出蓄电池的工作原理2.能说出蓄电池的工作特性3.能进行蓄电池的状况检测1.具有团队协作精神2.能与客户建立良好的互信关系3.具有良好的职业道德和岗位责任感1.了解蓄电池的工作原理2.掌握蓄电池的工作特性3.掌握蓄电池技术状况的检测【任务描述】了解蓄电池的工作原理，充电和放电过程，以及它的工作特性，为蓄电池的检测提供理论基础。一、蓄电池的工作原理1.蓄电池的放电将蓄电池与电路上的负载接通时，电流从正极经过负载流往负极（电子从蓄电池负极经外电路流向正极），使正板电位降低，负极板电位升高，破坏了原有的平衡。放电时的化学反应过程如图2-2-1所示。图2-2-1蓄电池的放电过程一、蓄电池的工作原理1.蓄电池的放电如果电路不中断，化学反应不断进行，使正极板上的Pb02和负极板上的Pb都逐渐转变为PbS04，电解液中H2SO4逐渐减少而水逐渐增多，电解液相对密度减小。总的化学反应式如下：Pb02+2H2S04+PbPbS04+2H20+PbS04一、蓄电池的工作原理1.蓄电池的放电理论上，放电过程应进行到极板上的活性物质全部变为硫酸铅为止。而实际上是不可能的，因为电解液不能渗透到活性物质的最内层。使用中，所谓放完电的蓄电池实际上只有20%--30%的活性物质变成了硫酸铅，因此采用薄型极板，增加多孔率，提高极板活性物质的利用率是蓄目电池工业的发展方向。一、蓄电池的工作原理2.蓄电池的充电充电时将蓄电池的正负极与直流电源的正负极对应相接，当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电源力的作用下，电流从蓄电池正极流入，负极流出

（电源驱使电子从蓄电池正极经外电路流向负极）。这时，正负极板上发生的化学反应与放电过程正好相反，充电时的化学反应过程，如图2-2-2所示。一、蓄电池的工作原理2.蓄电池的充电图2-2-2蓄电池的充电过程一、蓄电池的工作原理2.蓄电池的充电在充电过程中，正负极板上的PbS04将逐渐恢复为Pb02和Pb，电解液中HSO4逐渐增多而水逐渐减少，电解液相对密度增大。总的化学反应式如下：2PbS04+2H20Pb02+2H2S04+Pb一、蓄电池的工作原理2.蓄电池的充电由蓄电池充放电时的化学反应过程，可以得出如下几点结论。蓄电池在放电时，电解液中的硫酸还渐减少，水逐渐增多，电解液密度减小，蓄电池在充电时，电解液中的硫酸逐渐增多，而水逐渐减少，电解液密度增大。因此，可以通过测量电解液密度的方法定性地判断蓄电池充放电程度。01一、蓄蓄电池池的工工作原原理2.蓄蓄电池池的充充电由蓄电电池充充放电电时的的化学学反应应过程程，可可以得得出如如下几几点结结论。。在充放放电时时，电电解液液密度度发生生变化化，主主要是是由于于正极极板的的活性性物质质发生生化学学反应应的结结果，，因此此要求求正极极板处处的电电解液液流动动性要要好。。所以以在装装配蓄蓄电池池时，，应将将隔板板有沟沟槽的的一面面对着着正板板，以以便电电解液液流通通。蓄电池池放电电终了了时，，极板板上尚尚有70%～80%的活活性物物质没没有起起作用用。因因此，，要减减轻铅铅蓄电电池的的质量量，提提高供供电能能力，，应该该充分分提高高极板板活性性物质质的利利用率率，在在结构构上提提高极极板的的多孔孔性，，减小小极板板的厚厚度。。0203【任务务分析析】蓄电池池的工工作特特性【任务务分析析】蓄电池池的工工作特特性是是指蓄蓄电池池的静静止电电动势势、电电动势势、端端电压压、电电解液液密度度随充充放电电时间间的变变化规规律。。【任务务分析析】1蓄电池池的静静止电电动势势蓄电池池的静静止电电动势势是指指蓄电电池内内部工工作物物质的的运动动处于于静止止状态态（不不充电电也不不放电电）下下的电电动势势，可可用万万用表表直接接测量量。静静止电电动势势的大大小取取决于于电解解液的的密度度和温温度。。【任务务分析析】2蓄电池池的放放电特特性蓄电池池的放放电特特性是是指恒恒电流流放电电时，，蓄电电池端端电压压Uf、电动动势E和电解解液密密度ρ25℃、随放放电时时间变变化的的规律律。完完全充充足电电的蓄蓄电池池以20h放电率率恒流流放电电的特特性曲曲线如如图2-2-3所示。。图2-2-3蓄电池池放电电特性性【任务务分析析】由于恒恒（定定电））流放放电，，单位位时间间内消消耗硫硫酸量量相同同。所所以，，电解解液的的密度度ρ25℃℃呈直线线下降降，静静止电电动势势E也直线线下降降。一般电电解液液密度度每下下降0.04g/cm3，蓄电电池放放电量量约为为额定定容量量的25%。从放放电特特性曲曲线可可以看看出，，蓄电电池单单格端端电压压变化化规律律可分分为4个阶段段。【任务务分析析】是开始始放电电阶段段(2.11-2.OV)。这一一阶段段，蓄蓄电池池端电电压Uf从2.11V迅速下下降，，这是是由于于放电电之初初极板板孔隙隙内的的H2S04迅速消消耗，，密度度迅速速下降降的缘缘故。。第一阶段【任务务分析析】是相对对稳定定阶段段(2.0～1.85V)。这一一阶，，极板板孔隙隙外的的电解解液向向极板板孔隙隙当渗渗透速速度加加快，，当渗渗透速速度与与化学学反应应速度度达到到相对对平衡衡，极极板孔孔隙内内的电电解液液密度度的变变化速速率趋趋于一一致，，端电电压将将随整整个容容器内内电解解液密密度的的降低低而缓缓慢下下降到到1.85V。第二阶段【任务务分析析】是迅速速下降降阶段段(1.85～1.75V)。这时时由于于放电电接近近终了了，化化学反反应渗渗入到到极板板内层层，而而放电电时生生成的的硫酸酸铅较较原来来的活活性物物质的的体积积大(是Pb02的1.86倍，Pb的2.68倍)，硫酸酸铅聚聚集在在极板板孔隙隙内，，缩小小了孔孔隙的的截面面积，，使电电解液液渗入入困难难，因因而极极板孔孔隙内内消耗耗的硫硫酸难难以补补充，，孔隙隙内的的电解解液密密度便便迅速速下降降，端端电压压也随随之急急剧下下降。。第三阶段【任务分析析】是过度放电电阶段(<1.75V)。蓄电池单单格的端电电压下降至至一定值时时(20h，放电率降降至1.75V），再继续续放电即为为过度放电电。过度放放电对蓄电电池十分有有害，易使使极板损坏坏。此时如如果切断电电源，让蓄蓄电池“休休息”一下下，由于极极板孔隙中中的电解液液和容器中中的电解液液相互渗透透，趋于平平衡，蓄电电池的端电电压将会齐齐会有所回回升。第四阶段【任务分析析】由此可见，，蓄电池在在放电终了了有如下特特征。单格电压放放电至终止止电压(以20h放电率放电电，单格电电压降至1.75V)。电解液密度度降至最至至最小许可可值（约1.1lg/cm3）。蓄电池允许许的放电终终止电压与与放电电流流有关，放放电电流越越大，则放放完电所用用的时间越越短，而允允许的放电电终止电压压越低。【任务分析析】3蓄电池的充充电特性蓄电池的充充电特性是是指恒流充充电时，蓄蓄电池充电电电压Uf、电动势E及电解液密密度ρ25℃等随充电时时间变化的的规律。蓄蓄电池以20h充电率恒电电流充电时时的特性曲曲线如图2-2-4所示。图2-2-4蓄电池的充电特性【任务分析析】由于采用恒恒（定电））充电，单单位时间内内生成的硫硫酸量相同同。所以，，电解液的的密度ρ25℃呈直线上升升，静止电电动势曲势势也随之上上升。【任务分析析】从充电特性性曲线可以以看出，蓄蓄电池单格格端电压的的变化规律律也可分为为4个阶段。【任务分析析】第二

阶段段第一

阶段段是开始充电电阶段（2.0～2.11V）。开始始接通通电电电源时，，极板孔隙隙内表层迅迅速生成硫硫酸，使孔孔隙中电解解液的密度度增大，因因此，蓄电电池单格端端电压迅速速上升。是稳定上升升阶段（2.11～2.3V）。蓄电池池单格端电电压上升到到2.11V以后，孔隙隙内硫酸向向外扩散，，继续充电电至孔隙内内产生硫酸酸的速度和和渗透的速速度达到平平衡时，蓄蓄电池的端端电压就不不再上升，，而是随着着整个容器器内电解液液密度的上上升而相应应提高。【任务分析析】第三

阶段段是迅速上升升阶段（2.3～2.7V））。蓄电池池单格电压压达到2.3～2.4V时，，极板外层层的活性物物质基本都都恢复为Pb02和Pb了，，继续通电电，则使电电解液中的的水电解，，产生H2和O2，以气泡形形式出现，，形成“沸沸腾”现象象。由于产产生的H以以离子状状态H集集结在溶液液中负极板板处，来不不及立即全全部变成气气泡放出，，使得溶液液与极板之之间产生约约0.33V的附加加电压，因因而使得蓄蓄电池单格格端电压U上升至2.7V左左右。【任务分析析】第四

阶段段是过充电阶阶段（2.7V）。蓄电池池单格端电电压U上升至2.7V时应切断电电源，停止止充电，否否则将会造造成“过充充电”。长长时间过充充电易加速速极板活性性物质的脱脱落，使极极板过早损损坏，因此此必须避免免。【任务分析析】在实际使用用中，为保保证将蓄电电池充足电电，往往在在出现““沸腾”之之后，再继继续充电2～3h，注意测量量端电压和和电解液密密度，如果果不再增加加，才停止止充电。充充电停止后后由于充电电电流为零零，端电压压迅速回落落，极板孔孔隙内电解解液和容器器中的电解解液密度趋趋于平衡，，因而蓄电电池端电压压又降至2.11V左右。【任务分析析】可见，蓄电电池在充电电终了时（（充足电））有如下特特征。蓄电池内产生生大量气泡，，即出现“沸沸腾”现象。。端电压上升至至最大值，且且2h内不再增加。。电解液密度上上升至最大值值，且2～3h内不再增加。。【任务准备】】电子教案、蓄蓄电池。【任务实施】】蓄电池技术状状况的检测【任务实施】】检测蓄电池的的技术状况可可分为外观的检查电解液液面高高度的检测12

电解液密度的的检测端电压的检测测34

放电程度的检检测5操作一蓄蓄电池外观的的检查1检查蓄电池外外壳是否有裂裂纹、破损漏漏电解液。2检查蓄电池极极柱是否松动动、表面是否否有氧化物。。3检查蓄电池加加液孔盖（普普通铅蓄电池池）是否畅通通。4检查蓄电池单单格小盖（普普通铅蓄电池池）密封胶是是否干裂。操作二电电解液液面高高度的检测蓄电池电解液液液面高度的的检测可采用用3种方法，，在具体使用用时根据蓄电电池的结构形形式而定。操作二电电解液液面高高度的检测玻璃管检测法法1玻璃管检测法法如图2-2-5(a)所示。(a)玻璃管检测法法图2-2-5电解液液面高高度的检测操作二电电解液液面高高度的检测玻璃管检测法法1旋下蓄电池单单格小盖，用用一带刻度的的空心玻璃管管插入蓄电池池电解液直到到接触极板的的上平面处。。用大拇指按紧紧玻璃管上端端，使管口密密封。12操作二电电解液液面高高度的检测玻璃管检测法法1提起玻璃管（（不离开取液液口），观察察玻璃管内的的液面高度，，此高度即为为蓄电池电解解液液面高出出极板的高度度。标准值为为10～15mm，过低低应补充蒸馏馏水，使之符符合标准。3操作二电电解液液面高高度的检测液面高度指示示线检测法2通过观察液面面高度指示线线可以检测电电解液的液面面高度，如图图2-2-5(b)所示。（b）液面高高废指示线检检测法图2-2-5电解液液面高高度的检测操作二电电解液液面高高度的检测液面高度指示示线检测法2对于使用透明明塑料壳体的的蓄电池，为为检查电解液液液面高度，，在壳体壁上上刻有两条高高度指示线。。正常液面高高度应介于两两线之间，低低于下线则为为液面过低，，应加入蒸馏馏水补充。操作二电电解液液面高高度的检测液位镜检测法法3如图2-2-5(c)所示，部分进进口小汽车在在电解液加液液孔内侧的标标准液面位置置处开有检视视液面高度的的方孔，观察察液面在方孔孔下面为液面面过低：正好好与方孔平齐齐时为标准；；液面满过方方孔而充满加加液口底部以以上为过多。。(c)加液孔孔液位镜检测测法图2-2-5电解液液面高高度的检测操作二电电解液液面高高度的检测液位镜检测法法3当发现电解液液液面低于标标准值时，应应及时补充蒸蒸馏水。除确确知液面降低低是由电解液液溅出所致外外，不允许补补充电解液（（或硫酸溶液液）。这是因因为电解液液液面正常降低低是由电解液液中的蒸馏水水电解和蒸发发所致。要特特别注意不能能加注冷开水水、自来水、、河水及其它它质地的水，，这样会造成成蓄电池自放放电的故障。。操作三电电解液密度度的检测1.吸式密度计检检测打开蓄电池的的加液孔盖。。把密度计下端端的橡皮管伸伸入单格电池池的加液口内内，如图2-2-6所示。用手将橡皮球球捏一下，再再慢慢松开，，将电解液吸吸到玻璃管中中。注意控制制吸入时电解解液不要过多多或过少，以以便将密度计计浮子浮起而而不会顶住为为宜。使管内的浮子子浮在玻璃管管中央（不要要相互接触）），读出密度度计的读数。。要求读数时时，使密度计计刻度线与眼眼睛平齐。12354将所测量的密密度值与上次次充电终了的的电解液密度度值进行对比比，根据密度度下降的程度度来判断蓄电电池的放电程程度。图2-2-6检测蓄电池密度操作三电电解液密度度的检测2.LCC3T型蓄电池池比重计测试试仪检测掀LC起盖板用柔软软绒布交盖板板及棱镜表面面擦拭干净；；将待测液体用用吸管滴于棱棱镜表面，合合上盖板轻轻轻按压，将折折射计对向明明亮处，旋转转目镜使视场场内刻度线清清晰，读出明明暗分界线在在标示板上相相应标尺上的的数值即可；；测试完毕，用用绒布擦净棱棱镜表面和盖盖板，清洗吸吸管，将仪器器放还于包装装盒内；在测测量电池液时时，注意不要要洒在皮肤和和眼睛上，以以防烧伤，测测试后仔细擦擦净仪器。操作三电电解液密度度的检测2.LCC3T型蓄电池池比重计测试试仪检测(ETHYLENEGLYCOL)乙二醇型防冻冻液冰点(PROPYLENEGLYCOL)丙二醇型防冻冻液冰点中间标尺02(BATTERYFLUID)电池液比重1.10-1.20需充电RECHAGE1.20-1.25电量够用FAIR1.25-1.30电量充足GOOD左侧标尺01玻璃清洗剂冰冰点。右侧标尺03操作三电电解液密度度的检测2.LCC3T型蓄电池池比重计测试试仪检测注意对于刚进行过过强电流放电电或刚加过蒸蒸馏水的蓄电电池，不宜进进行电解液密密度测量。因因为此时电解解液混合不均均会使测量结结果不准。电电解液密度应应根据地区、、季节不同来来选择，过高高、过低都将将影响蓄电池池的容量。操作三电电解液密度度的检测2.LCC3T型蓄电池池比重计测试试仪检测蓄电池技术状状况检测记录录见表2-2-1。表2-2-1蓄电池技术状状况检测记录录表项目蓄电池单格数123456液面的高度(mm)电解液的密度(g/cm3)电池端电压(V)蓄电池外观、极柱等情况操作四端端电压的检测测12用万用表测量量蓄电池的静静态端电压起动发动机用用万用表测量量蓄电池的端端电压操作四端端电压的检测测观察电压数值值，