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铅酸蓄电池知识培训 无锡地铁运营分公司车辆部检修一车间2013年12月 目录一铅酸蓄电池的组成原理二铅酸蓄电池用电解液三铅酸蓄电池加液和充电四蓄电池的正确使用与维护五蓄电池极板硫酸盐化的现象及处理六蓄电池中常见杂质的危害及处理七铅酸蓄电池综合判定八免维护蓄电池九蓄电池使用保养中常见的误区 概述 3 1 蓄电池 StorageBattery 是将化学能直接转化成电能的一种装置 是按可再充电设计的电池 通过可逆的化学反应实现再充电 通常是指铅酸蓄电池 2 蓄电池分类按原理分 铅酸蓄电池 锂电池 锌电池 磷酸铁锂蓄电池等 按功能分 启动用蓄电池 牵引用蓄电池等 按结构分 普通蓄电池 干荷蓄电池和免维护蓄电池 一铅酸蓄电池的组成原理 一 蓄电池的组成 二 蓄电池的基本结构 三 铅酸蓄电池工作原理 一 蓄电池的组成 1 正负极板是由板栅和活性物质组成 正极活性物质主要成份为二氧化铅 PbO2 负极活性物质主要成份为海绵状铅 Pb 2 隔板 是由PVC PE塑料 微孔橡胶或玻璃纤维等制成 主要作用 防止正负极板短路 使电解液中正负离子顺利通过 阻缓正负极板活性物质的脱落 防止正负极板因震动而损伤 3 电解液 一般蓄电池采用电解液密度为1 280 0 01g cm3 25 的稀硫酸 电解液的作用 参与正负极板的电化学反应 传导电流 4 蓄电池的壳体 电池槽 盖 是由PP塑料 橡胶等材料制成 是盛放正 负极板和电解液等的容器 5 其它 蓄电池除上述主要部件外 还有连接线 端子 极柱 电眼等零部件 二 蓄电池的基本结构 1 正 负极板分别由汇流排并联 间隔参插在一起 且正 负极板由隔板隔开 组成一个单体电池 2 由12或24个单体电池串联组成一个额定电压24V或48V的蓄电池 7 三 铅酸蓄电池工作原理 1 充电反应 2PbSO4 2H2O PbO2 2H2SO4 Pb充电 电解液密度增加 内阻减小 电池电压升高 充电后期由于水的电解 将有大量气泡产生 电池内电解液的浓度逐渐增加 亦即电解液之比重上升 并逐渐回复到放电前的浓度 这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态 当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时 即等于充电结束 而阴极板就产生氢 阳极板则产生氧 充电到最后阶段时 电流几乎都用在水的电解 因而电解液会减少 此时应以纯水补充之 铅蓄电池内的阳极 PbO2 及阴极 Pb 浸到电解液 稀硫酸 中 两极间会产生2V的电压 电动势 2 放电反应 PbO2 2H2SO4 Pb 2PbSO4 2H2O放电 H2SO4浓度下降 正极上的PbSO4增加 内阻增大 电解液密度下降 蓄电池连接外部电路放电时 稀硫酸即会与阴 阳极板上的活性物质产生反应 生成新化合物 硫酸铅 经由放电硫酸成分从电解液中释出 放电愈久 硫酸浓度愈稀薄 所消耗之成份与放电量成比例 只要测得电解液中的硫酸浓度 亦即测其比重 即可得知放电量或残余电量 9 二铅酸蓄电池用电解液 铅酸蓄电池的能提供电能最主要的组份是正 负极板和电解液 一般蓄电池采用电解液密度为1 280 0 01g cm3 25 的稀硫酸 电解液的作用 参与正负极板的电化学反应 传导电流 蓄电池液面高度应以高于极板15 20mm为宜 缺液时根据不同情况 及时补充蓄电池液或蒸馏水 否则将缩短蓄电池的使用寿命 蓄电池电解液比重计 一般电解液比重计都带有一个玻璃管 玻璃管的一端带有个气囊 另一端有橡胶针头 将比重计放入玻璃管内 小头朝向气囊方向 盖好后就可使用了 用手捏住气囊 将橡胶针头插入电解液 松开气囊 电解液就被吸入玻璃管 比重计就漂在玻璃管里了 垂直提起来 从水平放向看液面处在什么刻度上 读数就是该电解液的比重了 三铅酸蓄电池补充和充电 一 电解液补充1 起铅酸蓄电池加液加液前复测电解液密度和温度 密度为1 280 0 01g cm3 25 2 灌入的电解液温度不高于35 3 拧下气塞 盲孔气塞务必穿透排气孔 有密封垫或密封签的灌酸后要去掉 4 若密度较低时 应取出一部分电解液 注入预先配制好的密度不大于1 4g cm3的电解液 稀硫酸 若密度高时 则应取出一部分电解液 注入蒸馏水予以调整 5 电解液液面应高出最低液面线 无液面线的应高出隔板顶部 防护网 15 20mm 三铅酸蓄电池补充和充电 二 一般的充电方式 1 恒流充电 是在一定的时间段始终以一定不变的电流对电池进行充电 其优点是充电比较完全 但是后期电流几乎全部被消耗在水的分解和热的发生上 2 恒压充电 恒压充电是始终以一定不变的电压对电池进行充电 其优点是气体产生很少 耗水量小 存在充电不完全的缺点 单体电压通常设定在2 3 2 4V 12V电池为13 8 14 4V 6V电池为6 9 7 2V 直到充足电为至 3补充充电 初充电 补充电常采用恒流充电 补充充电电流为0 1C20A 如60Ah蓄电池用6A 充电时间为3 5h 或根据存放时间长短确定充电时间 4维护充电 常采用恒压充电 三铅酸蓄电池补充和充电 三 电池充足电判定标志 3 1电池单格内有大量气泡产生 3 2电池单体电压在2 3 2 4V 12V电池为13 8 14 4V 6V电池为6 9 7 2V 且在2h以上测定不变 3 3电液比重达1 280g ml 25 且在2h以上测定不变 充电程序结束后 用电解液调整液面高度至高出最低液面线 无液面线的应高出隔板顶部15 20mm 拧紧气塞 清洗擦干蓄电池 四 注意事项4 1不同容量 不同批次的蓄电池应分开充电 4 2充电过程中电解液温度不得超过45 当电解液温度接近45 时减半电流或停止充电或放入水中冷却 4 3充电间应通风良好 不得有明火 四蓄电池的正确使用与维护 1蓄电池的选用更换电池时 一般选择与原车电池容量相同或较大的电池 当车上另外增加额外的电器设施 或车辆使用电池较多时选用一较大容量的电池是比较合理的 如需用一较大的外型尺寸电池 应确实检查压紧装置有无足够的空间 能否压紧 检查垂直高度以免车盖盖下时过于靠近电池 2蓄电池的更换应按如下顺序进行 2 1依次拆卸蓄电池负极接线 正极接线 2 2拆卸蓄电池压紧夹持器螺栓 然后拆卸蓄电池夹持器及蓄电池 在拆卸蓄电池时 蓄电池的倾斜角度不能超过40 2 3安装蓄电池时 将蓄电池安装到蓄电池托架上 安装蓄电池压紧夹持器 并紧固夹持器螺栓 12N m 2 4将汽车的正负极接线分别连接到蓄电池正负端子上 紧固正负极接线端子螺栓 15N m 最后 给正负极接线端子上涂上凡士林或黄油 以保护正负极接线端子 四蓄电池的正确使用与维护 3长时间停驶时蓄电池的储存若车辆存放超过30天 为保持蓄电池正常的充电技术状态 应做到 3 1确保电解液比重为1 28 0 01g mL 25 3 2断开蓄电池负极搭铁线 以防止由于附加电流泄放引起蓄电池放电 3 3制订一个常规日程表 每20 45天给蓄电池充一次电 3 4当发现蓄电池电解液比重小于1 25g mL 25 时 进行蓄电池检查 充电或更换蓄电池 四蓄电池的正确使用与维护 4日常维护4 1经常保持蓄电池表面的清洁 发现表面有灰尘和酸液时 应及时擦拭 擦拭时可先用沾有苏打水的擦布擦拭一遍 后用清水冲洗干净 4 2经常用蒸馏水清洗排气栓 通气良好 4 3按照规定进行蓄电池的充电 放电和补充电工作 4 4充电过程中 电解液的温度不得超过45 严防过量充电 4 5放电过程中 严禁大电流放电和过量放电 4 6发现故障应及时排除 4 7蓄电池充电期间应经常保持清洁 干燥 空气流通 光线充足 应用带湿的拖把擦净地面 在清洁 绝缘较好的情况下 可以在地面洒水 保持室内的湿度 以减少电池中水分的蒸发 四蓄电池的正确使用与维护 5定期维护5 1每月应认真地用蒸馏水擦拭一次表面 直至表面 含外壳 不呈酸性为止 5 2每半月应认真地检查连结条 极柱及输出连线的接触情况和牢固程度 彻底清除金属部位 如接线端子 的氧化物和锈蚀 更换金属部位的凡士林油 5 3及时进行电解液密度的检查和调整5 4对蓄电池测量用的仪表 如密度计 温度计 电压表 电流表 车上的显示仪表 进行检查和校验 以免由于仪表不准确 导致蓄电池维护工作的质量受到影响 5 5根据气侯季节的变化 按说明书的要求 调整电解液密度 也称换季 5 6及时检查和排除蓄电池的故障 5 7电池在使用过程中应调好充电器的电压防止过充电 四蓄电池的正确使用与维护 6加强蓄电池的补充电维护 蓄电池在日常使用中 有时由于蓄电池大量放电 或充电系统存在缺陷 或长期存放导致电池亏电 因此应定期对蓄电池进行补充电 按设备维护保养手册进行 以提高其使用可靠性 延长使用寿命 进入冬天时最好进行一次补充电 充电方法 a恒流充电 充电电流为0 1C20A 如60Ah蓄电池用6A 直到充足电为至 b恒压充电 单体电池电压通常设定在2 3 2 4V 12V电池为13 8 14 4V 6V电池为6 9 7 2V 直到充足电为至 C充足电后 最后对电池进行一次均衡充电 以保证单格均衡 方法为 将充足电的电池 用0 035C20A电流充电 当电池冒出均匀气泡 温度上升时 停止充电1小时 如此重复3 4次 单格电池都能冒出均匀气泡 并且电池电压 电液密度趋于不变时结束 蓄电池的正确使用和维护主要有以下7点 1 检查蓄电池在支架上的固定螺栓是否拧紧 安装不牢靠会因行车震动而引起壳体损坏 另外不要将金属物放在蓄电池上以防短路 2 时常查看极柱和接线头连接得是否可靠 为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂 3 不可用直接打火 短路试验 的方法检查蓄电池的电量这样会对蓄电池造成损害 4 普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水 干荷蓄电池在使用之前最好适当充电 至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护适当查看必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命 5 蓄电池盖上的气孔应通畅 蓄电池在充电时会产生大量气泡若通气孔被堵塞使气体不能逸出当压力增大到一定的程度后就会造成蓄电池壳体炸裂 6 在蓄电池极柱和盖的周围常会有黄白色的糊状物 这是因为硫酸腐蚀了根柱 线卡 固定架等造成的 这些物质的电阻很大 要及时清除 7 当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量最好相等 否则会影响蓄电池的使用寿命 19 五蓄电池极板硫酸盐化的现象及处理 所谓硫酸化是指正负极板上形成不可逆硫酸铅盐化组成一层白色粗粒结晶的硫酸铅而言 这种结晶体很难在正常的充电时消除 硫酸化的形成程度与铅酸蓄电池容量有很大的关系 硫化越严重 电容量越少 直至报废 极板硫酸化的因素很多 主要是铅酸蓄电池贮存时间过长 因为极板在化成处理时活性物质表面存在硫酸 导致活性物质表面的硫酸铅老化后失去电离的作用 铅酸蓄电池带电搁置时处于放电状态 放电后未及时给电池充电 电解液密度过高或不纯 都会使正负极板中活性物质的表面形成不可硫化 所以硫酸化是导致极板活性物质失效报废的主要原因 20 五蓄电池极板硫酸盐化的现象及处理 一 极板硫酸盐化的现象如下 1硫酸盐化电池在放电时 比其他正常电池的容量明显降低 2电解液密度下降低于正常值 而且是长时期落后 3充电过程中电压上升很快 高达2 9伏 单格左右 正常值2 7伏 单格左右 而在放电过程中电压降低很快 1 2小时内就降低到1 8伏左右 10小时率放电 4充电过程中冒气泡过早 5极板颜色和状态不正常 正极板呈浅褐色 正常为深褐色 极板表面有白色硫酸铅斑点 负极板呈灰白色 正常为灰色 用手指摸极板表面时感觉有粗大颗粒的硫酸铅结晶 并且极板发硬 五蓄电池极板硫酸盐化的现象及处理 1过充电法 适用于硫酸盐化不很严重的蓄电池 倾出电池中的电解液并立即加入纯水 液面高出极板20mm左右 用0 1C20A进行充电 C20为电池额定容量 当电压上升到2 5伏 单格时 停充半小时 改用0 025C20A小电流充数昼夜 100小时以上 一直到电压 比重等稳定不变 极板上白色斑点消失为止 停充电前1小时调整电解液密度为1 28g ml 2反复充电法 硫酸盐化严重 容量仅为正常电池的一半 倾出电解液并立即加入纯水 液面高出极板20mm左右 用0 1C20A电流充电 电压升为2 5伏 格时 停充半小时 改用0 05C20A电流充电充到有大气泡时停充半小时 改用0 05C20A充电充到电压 密度等稳定不变 停充半小时 再通电时 电解液立即起沸腾现象 10分钟左右电压即上升到上次充电终了时的值 否则再停再充 充好后的电池用0 05C20A电流放电 放电到电压为1 80伏 格时 停放静置1 2小时再用0 05C20A电流充电 充好后再放电 如容量提高不多 白点又未消除时再充再放 反复连续进行数昼夜 直到放电接近额定容量 白斑完全消除为止 五蓄电池极板硫酸盐化的现象及处理 3水疗法 反复充放电法 适用于硫酸盐化极为严重 容量已达不到额定容量一半的蓄电池 将蓄电池放电至电压为1 8伏 格 用10小时率电流 将电解液倾出 注入纯水 液面高于极板20mm左右 静置1 2小时 用0 05C20A充电至电解液密度升至1 1 1 2g ml 改用0 02C20A充电至电解液密度不再上升 均匀冒气泡为止 用0 02C20A放电2小时 然后再用0 02C20A充电至均匀冒出气泡 注意充入电量应远远超过放出电量 这样反复数周或一个月 直到用0 05C20放电检查达到额定容量的75 以上为止 六蓄电池中常见杂质的危害及处理 一 在电解液中铁 锰 铵等杂质对正 负极板有什么危害 1 铁在电解液中含量大于0 01 时 极板就会受到破坏 铁杂质存在 极板呈淡红色 变得硬而脆 含量高于0 5 时 自放电非常严重 能在1昼夜内 将存电全部放光 二价铁离子 Fe2 在蓄电池正极上被氧化成三价铁离子 Fe3 而Fe3 在负极上又被还原成Fe2 如此反复循环 形成自放电 2 锰在电解液中呈微红色 并有黑色二氧化锰析出挂在容器上 锰和硫酸起反应放出新生态氧 有很强的氧化性 既腐蚀极板 又腐蚀橡胶隔板 3 氨也会引起正 负极板自放电 以上几种杂质中 铁杂质是常见的 如果铁在蓄电池中含量超过标准0 004 电解液要作更新处理 六蓄电池中常见杂质的危害及处理 二 在电解液中盐酸 醋酸 酒精对正极板有什么危害 盐酸在正极上放电产氯气 引起自放电 随氯气量逐渐消失 自放电减弱 氯气又溶于电解液中和负极金属铅起反应 醋酸对正极板栅有很强的腐蚀作用 生成可溶性醋酸铅 产生大量铅离子 再与硫酸作用生成硫酸铅 酒精存在与电解液中 当充电时酒精被氧化成醋酸 对正板栅也构成腐蚀 影响蓄电池寿命 六蓄电池中常见杂质的危害及处理 三 蓄电池电解液中铁含量超标怎么处理 铁是电解液中最常见的杂质之一 铁是较活泼的元素 电位顺序在氢之前 铁进入电解液中 总是被硫酸水溶液分解 以硫酸铁或硫酸亚铁存在于电解液中 若电解液的铁含量高达0 5 时 能使一只充足电的电池在一昼内放光 而且能使正极活性物质早期疏松脱落 缩短电池寿命 如果经化验确认电解液中铁含量超标准时 把电池充足 倒去电解液 用纯水冲洗电池两到三次 最后加入新的电解液 蓄电池要在充足电后倒液 而不要在放电后倒液 因为放电后两极生成硫酸铅 对Fe3 Fe2 有很大的吸附作用 不易去除 六蓄电池中常见杂质的危害及处理 四 硝酸根在蓄电池中有什么危害 如何预防 硝酸和硝酸盐类 对蓄电池的危害性极大 电解液中规定硝酸根含量不超过0 0005 硝酸进入电池的途径有 浓硫酸中硝酸根超标 有的用装硝酸的容器装了硫酸 以及其它不可预测方面 硝酸根能在蓄电池中反复作用于铅 危害是很大的 五 有机物在蓄电池中有什么危害 怎样预防 一些碳水化和物 如低分子有机酸 酚类 醛类 有机胺等 在蓄电池中会转化为有机酸 如草酸 醋酸 有机物被带入蓄电池的途径 有的浓硫酸中有机物含量高 有的软橡胶制品和一些添加剂中有有机物 有可能进入蓄电池 醋酸是一种弱的有机酸 对蓄电池负极危害不大 而对正极板栅有很强的腐蚀作用 草酸和醋酸在反应过程中 以逐渐消失而告终 为预防有机物进入蓄电池 慎选添加剂 借用理化手段控制有物 蓄电池在使用中 按标准控制硫酸中的有机物 七蓄电池判定标准 1比重判定标准 25 七蓄电池判定标准 2电压判定标准 八免维护电蓄电池的特点 免维护蓄电池由于自身结构上的优势 电解液的消耗量非常小 在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水 它还具有耐震 耐高温 体积小 自放电小的特点 使用寿命一般为普通蓄电池的两倍 市场上的免维护蓄电池也有两种 第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护 添加补充液 另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死 用户根本就不能加补充液 免维护蓄电池主要有 各类设备的启动蓄电池 如 内燃叉车 挖掘机 装载机 汽车及各类工程车等日常维护保养 1 检查蓄电池在车上是否固定好 外壳表面是否有磕碰伤 2 蓄电池电缆是否连接可靠 排气孔是否有灰尘 3 通过蓄电池上的电眼检查充电情况和质量状态 绿色表示合格 黑色表示亏电 白色表示电池损坏需要更换 九 蓄电池使用保养常见误区 1 蓄电池串联混用在蓄电池使用中 有时会出现新 旧蓄电池串联使用的现象 殊不知 这种做法会缩短蓄电池的使用寿命 因为新蓄电池内的化学反应物质较多 端电压较高 内阻较小 12V新蓄电池内阻只有0 015 0 018 而旧蓄电池端电压较低 内阻较大 12V旧蓄电池的内阻在0 085 以上 如果将新 旧蓄电池串联混用 那么在充电状态下 旧蓄电池两端的充电电压将高于新蓄电池两端的充电电压 结果造成新蓄电池充电尚未充足而旧蓄电池充电早已过高 在放电状态下 由于新蓄电池的电荷容量比旧蓄电池的电荷容量大 结果造成旧蓄电池过量放电 甚至造成旧蓄电池反极 因此对蓄电池决不能新 旧混用 另外 不同电荷容量的蓄电池也不能串联混用 因为两种电荷容量不同的蓄电池串联使用时 往往会使电荷容量小的蓄电池过量充电或放电 缩短其使用寿命 2 忽视疏通通气孔蓄电池在充放电过程中会产生氢气和氧气 尤其在过充电时 水被电解而产生大量的氢气和氧气 蓄电池加液孔盖上的通气孔就是用来散发这些气体的 平时如果忽视通气孔的疏通 造成通气孔阻塞 蓄电池在化学反应时产生的热量和气体无法散发 会使蓄电池内部温度和压力不断升高 最终导致蓄电池爆炸 因此在日常维护中应注意疏通通气孔 防止脏物堵塞通气孔 31 4 电解液密度 宁大勿小 电解液密度作为衡量蓄电池放电程度的一个重要标志 是以原始电解液密度已经确定为前提的 补加不同密度的电解液 只意味着提高原电解液的密度 即使测得的电解液密度较高也不能说明其放电程度就低 提高电解液密度可提高蓄电池端电压和电荷容量是相对而言的 一方面提高电解液密度可以提高蓄电池的电动势 使其端电压和电荷容量增加 但另一方面电解液密度过大 电解液粘度增加 内阻增大 使其渗透能力降低 反而会使蓄电池端电压和电荷容量下降 而且电解液密度过大还会造成极板硫化和隔板腐蚀等多种问题 使蓄电池使用寿命降低 5 忽视电解液液面高度的检查应定期检查蓄电池电解液液面高度 若电解液数量不够 会导致极板上部与空气接触而硫化 降低蓄电池的电荷容量 缩短其使用寿命 一般在冬天半个月检查1次 夏天高温水易蒸发 应每周检查1次 电解液液面高度一般为高出极板防护网10mm 15mm 下限标记 所以电解液液面只要在规定范围内