蓄电池的结构型号及工作原理附件

教案正页码12014/2015学年第一学期教师刘佳任务蓄电池的电气故障教具蓄电池密度计测试仪活动电池的结构形式多媒体上课班类型一体化交付日期上课时数30审查意见星期一教育目的1 .了解和分类汽车蓄电池的作用2 .掌握蓄电池的结构和工作原理教育重点掌握蓄电池的结构和工作原理教育难点掌握电池的工作原理教育的过程理论说明小组实习教室总结配置工作教育方法理论和操作工作安排完成工作页面放学后的分析明确重大难点，灵活掌握知识学习活动1 :电池的结构和型号一、蓄电池的作用和分类1 .电池的作用电池是汽车的两个电源之一，它是一种可逆直流电源，汽车与发电机并联，共同为电气设备供电。 发电机正常工作时，电气设备所需的电能主要由发电机供应，蓄电池的作用如下发动机起动时，向起动机和点火系统、仪表系统以及发电机磁场供电。发电机不发电或电压低时，向电气设备供电。电气设备多同时连接，发电机过载时，协助发电机供电。蓄电池蓄电不足，发电机负荷较小时，可将发电机的电能转换成化学能储存(即充电)。此外，蓄电池相当于容量大的电容器，在发电机的转速和电气设备的负荷发生较大变化的情况下，能够维持汽车电网的电压的相对稳定，吸收瞬间出现在电网上的过电压，保护电气设备尤其是电子部件不受损坏，这对于搭载了很多电子设备的现代车来说是非常重要的。 发动机工作时切断发电机和蓄电池是绝对不允许的。 这是因为产生了非常高的浪涌电压，会烧坏发电机电压调节器和电子设备。2 .电池的分类蓄电池种类繁多，根据使用的电解液成分不同，酸性蓄电池和碱性蓄电池分开的电极材料不同，可分为铅蓄电池和铁镍、铬镍蓄电池，根据用途不同，可分为汽车用蓄电池、电动汽车用蓄电池、电信、航标用蓄电池等。 现在汽车广泛使用的是铅蓄电池，汽车中使用的蓄电池必须满足起动发动机的需要，即在短时间内(510s )能够向起动机供给大电流(一般称为200600A )的蓄电池被称为通常起动型蓄电池。 本机组主要研究了铅酸启动型蓄电池。二、蓄电池的结构和型号1 .电池结构起动型铅蓄电池的外形和构造如图1-1所示，由图可知，蓄电池一般是将6个单电池串联连接而成的。 主要由极板、隔膜、电解夜、外壳、连条、极桩等组成。1 .电池外壳，2 .正极桩，3 .装液孔盖，4 .电池上盖，5 .负极桩，6 .负极板组，7 .正极板组，8 .隔板，9 .负极板，10 .正极板图1.1铅蓄电池的外形和结构(1)极板极板是蓄电池的核心部件。 蓄电池的充电放电过程中，极板上的活性物质和电解也发生电化学反应，由此实现的极板分为正极板和负极板，选择由栅极支架和活性物质构成。 电能和化学能的相互转换是通过极板上的活性物质和电解液中硫酸的化学反应实现的，正极板上的活性物质二氧化铅(PdO2)呈深棕色。 负极板上的活性物质海绵状的纯铅(Pd )呈蓝灰色。图1.2电池极板和格栅支架栅极支架的作用是收纳活性物质并将极板成型，一般铸造铅锑。 铅锑合金中的锑含量为6-8.5%，添加锑的目的是提高栅极支架的机械强度，改善铸造性能，但锑有副作用，锑容易从正极板栅极支架引起自放电，加速电池电解液的消耗，提高电池寿命为了增加电池的容量，将多张正极板和多张负极板并列，用横板焊接，构成正、负极板组，参照图1-2。 横板上连接有极桩，各片之间留有间隙，组装时正负极板相互嵌合，在中间插入隔膜的各个电池中，负极板的数量总是比正极板的数量多一片，保证正极板在负极板之间，使两侧的充放电均匀。 否则，正极板的电化学反应强烈，单面工作活性物质的体积变化不均匀，极板变成拱形。极板厚度一般为正极板2.2mm、负极板1.8mm .(2)分离器为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部的正负极板应尽可能接近，防止正负极板短路，应用隔膜隔离，隔膜材料具有多孔性，电解液渗透，化学性能稳定，具有良好的耐酸性和耐氧化性。隔膜的材料有木质、细孔橡胶、细孔塑料、玻璃纤维和纸板等。隔膜的厚度一般在1mm以下，安装隔膜时必须使槽的一个面朝向正极板。 这是因为正极板在充放电的过程中反应强烈，槽使电解液的上下流动顺畅，使从正极板脱落的活性物质顺利地落入壳体底槽。现代新型蓄电池一般是将细孔塑料隔板做成袋状包裹在正极板外部，进一步防止活性物质脱落，避免极板内部短路，简化了组装。(三)个案电池外壳用于容纳电解液和极板组。 耐酸、耐热、抗震、绝缘性高，要求一定的机械强度。 现代汽车蓄电池一般采用透明工程塑料制作外壳，壁厚仅3.5mm，电解液高度和极板组概况可从外部清晰观察，蓄电池检测和维护非常方便。连条：串联连接各单电池，材料为铅。加液孔盖： (注意孔盖小孔的作用)蓄电池各单元均有加液孔，为了测量电解液的注入和电解液的密度，孔盖有通气孔，该小孔应始终敞开，随时排除蓄电池化学反应释放的氢和氧，防止壳体膨胀和事故。(4)电解液用纯硫酸和蒸馏水以一定比例配制的电解液的比重一般在1.241.30g/cm3之间。电解液浓度的选择在北方南方略有不同。电池的型号三次电池工作原理铅酸蓄电池是一种可回收利用的储藏设备。 其充电过程和放电过程是不同的电化学反应。 由于电解液是硫酸水溶液，硫酸是极性分子，因此硫酸多以离子形式存在，在充放电过程中，电池内的电导通过正负离子运动来实现。1 .建立电动势正极板：PbO2 Pb4 2.0V负极板：Pb-2ePb2 -0.1V两极板间的电动势为2.1V2 .放电时化学反应为正极板： Pb4 2ePb2Pb2 SO42-PbSO4附着在正极板上负极板： Pb-2ePb2Pb2 SO42-PbSO4附着在负极板上放电时化学反应的总方程PbO2 Pb 2H2SO4 2Pb SO4 2H2O电解液中： H OH-H2OSO4 减少电解液硫酸浓度降低工作原理充电过程电池充电结束的特征：(1)电解液中喷出大量气泡，呈现沸腾状态(2)电解液密度和端子电压上升到规定值，且23小时不变化。四次电池工作特性放电特性：概念：蓄电池的放电特性是指在恒流放电的过程中，蓄电池的端子电压Uf和电解液密度25随时间tf而变化的规律。蓄电池在恒流放电中，端电压变化规律：开始放电阶段相对稳定的阶段急速降低的阶段电池放电结束的特点是1 .各个电压下降到放电终止电压(电池终止电压与放电电流关系)2 .电解液密度降低到最小终止值。但请注意，放电终止电压与放电电流有关。充电特性概念：蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端子电压Uf和电解液密度25随时间tf而变化的规律。电池充电结束的特点是1 .端子电压和电解液密度上升到最大(2.7V )，2h时间内不上升。2 .电解液中出现剧烈气泡，呈现沸腾现象。 (电解水)1 .额定容量电池的额定容量用20h率容量表示。 也就是说，充分供电的蓄电池在电解液温度为25的条件下，以20h率的放电电流连续放电，将输出的电量称为蓄电池的额定容量，直至电池单元平均电压达到1.75V。2 .储备容量储备容量表示当汽车充电系统故障时电池向汽车供给25A恒流的能力。蓄电池在电解液温度为25的条件下，以25A的恒流放电电流连续放电，将单电池的平均电压达到1.75V为止的放电时间称为蓄电池的储备容量。常温启动容量低温起动容量电解液为30时，以额定容量的3倍的电流持续放电至终止电压(12V电池为8V、6V电池为4V )的电量称为常温起动容量(持续时间为5min以上)。电解液为-18时，以额定容量的3倍的电流持续放电至终止电压(12V电池为6V，6V电池为3V )的电量称为低温起动容量(持续时间为2.5min以上)。3 .启动容量2影响电池容量的因素(1)放电电流1)If每单位时间生成硫酸铅孔间隙堵塞，活性物质利用率低C2)If单位时间的硫酸电解液体密度降低快C注意：每次启动发动机时不得超过5S重启时间间隔15S以上。(2)电解液温度难以向温度粘度极板渗透，活性物质利用率C； 同时，粘度内阻内压降端子电压C。(3)电解液纯度纯度差的电解液显着减少蓄电池的容量。如果含有1%的铁，电池会在一夜之间放电。(4)电解液密度电解液密度电动势E、参加电液浸透能力反应活性物质C过高、粘度、内阻、极板硫化C实践证明：电解液密度低有利于提高放电电流和容量。 冬季使用电解液，除非冻结，否则采用尽可能低的电解液密度(5)极板结构极板厚度越薄，活性物质的利用率越高，容量越高。极板面积越大，同时参与反应的物质越多