航空蓄电池PPT课件

1、2.1 航空蓄电池的基本知航空蓄电池的基本知识识u航空蓄电池的功用航空蓄电池的功用;u蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语u蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法u重点：基本概念和充电方法重点：基本概念和充电方法第1页/共51页航空蓄电池的功用航空蓄电池的功用第2页/共51页蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(1)1放电速率（Discharging rate）有两种表示方法：u 时率：即放电时间，以某电流放电至规 定的终止电压所经历的时间。 u “C”速率：单位为安培。充足电的电瓶用 1小时放完称为1C，如容量为40Ah的电 瓶，其“1C”速率为40A。 C = Q/t第3页/共51页蓄电池的常用术语蓄电

2、池的常用术语(2)2额定电压额定电压 (The nominal voltage)lBAT以以2小时速率放出小时速率放出80%的电量时，电瓶所的电量时，电瓶所能维持的电压。能维持的电压。3放电终止电压放电终止电压 (The endpoint voltage)lBAT在一定条件下放电至能反复充电使用的在一定条件下放电至能反复充电使用的最最低电压低电压。l铅酸铅酸单体电池单体电池放电终止电压为放电终止电压为1.8V（5小时放小时放电率），则电率），则BAT放电终止电压为放电终止电压为21.6V（12个）；个）；l碱性单体电池的放电终止电压为碱性单体电池的放电终止电压为1V，则，则BAT放放电终止电压

3、为电终止电压为19V或或20V。第4页/共51页蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(3)4蓄电池的容量蓄电池的容量 (Capacity) BAT在一定放电条件下所能放出的电量在一定放电条件下所能放出的电量称为容量称为容量(capacity)，容量的单位为，容量的单位为安安培小时（培小时（Ah）或毫安时（）或毫安时（mAh）。）。 容量分类：容量分类：第5页/共51页影响电瓶容量的主要因素影响电瓶容量的主要因素放电速率和放电方式。放电时的温度；电解液的密度；极板活性物质的多少；极板面积的大小；第6页/共51页电瓶容量与温度之间的关系电瓶容量与温度之间的关系 铅酸电瓶：温度对容量影响很大铅酸电瓶：温

4、度对容量影响很大 镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，但温度降低时，放电容量也会减小。但温度降低时，放电容量也会减小。第7页/共51页容量与充放电速率的关系容量与充放电速率的关系 l充电充电：电瓶用较小电流充电时，比用：电瓶用较小电流充电时，比用大电流充电放出的电量要多；大电流充电放出的电量要多；l放电放电：放电速率越大，容量越小：放电速率越大，容量越小 第8页/共51页蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(4)5蓄电池内阻（蓄电池内阻（Internal resistance） 电池内阻电池内阻 = 欧姆电阻欧姆电阻 + 极化电阻极化电阻o酸性电瓶的内阻

5、为酸性电瓶的内阻为 30毫欧毫欧 左右，碱性左右，碱性电瓶内阻只有电瓶内阻只有 10毫欧毫欧 左右。左右。6电池的自放电（电池的自放电（Self discharging） 指电池在存贮期间容量降低的现象指电池在存贮期间容量降低的现象o原因：电极或电解液中存在原因：电极或电解液中存在杂质杂质；储存；储存温度高；潮湿；表面不干净等温度高；潮湿；表面不干净等.第9页/共51页蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(5)9电池的使用寿命（电池的使用寿命（life）l使用周期：指蓄电池可供重复使用的次使用周期：指蓄电池可供重复使用的次数。蓄电池每经历一次全充电和全放电数。蓄电池每经历一次全充电和全放电称为一个

6、周期或一个循环。称为一个周期或一个循环。铅铅BAT镍镉镍镉BAT镍氢镍氢BAT锂离子锂离子BAT标称电压标称电压2.01.21.23.6自放电率自放电率/月月5%20%30%10%循环寿命循环寿命30050050010003005005001000第10页/共51页蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法第11页/共51页蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法 脉冲式充电法:脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下

7、一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。 第12页/共51页蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法 2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。 第13页/共51页恒压充电恒压充电 优点

8、：优点： 充电速度充电速度快快； 充电设备简单；充电设备简单； 电解液水分损失小。电解液水分损失小。 缺点：缺点： 冲击电流大冲击电流大； 单体电池充电单体电池充电不平衡不平衡； 易造成电瓶易造成电瓶过充过充或或充电不足充电不足。tU,I0充电电压充电电流第14页/共51页恒流充电恒流充电 l优点：优点： 没有过大的冲击电流；没有过大的冲击电流； 各单各单体电池体电池充电平衡充电平衡； 容易测量和计算充入容易测量和计算充入电瓶的能量（电瓶的能量（Ah）。）。l缺点：缺点： 充电充电时间长时间长； 过充时过充时析气多析气多，电解液水分损失多；电解液水分损失多； 充电设备较复杂。充电设备较复杂。l

9、改进：二阶段恒流充电法改进：二阶段恒流充电法tU,I0充电电流充电电压第15页/共51页2.2 酸性蓄电池酸性蓄电池n铅酸蓄电池的铅酸蓄电池的结构结构n铅蓄电池的铅蓄电池的充放电特性充放电特性n铅蓄电池铅蓄电池故障及维护故障及维护第16页/共51页铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池的结构1）极板）极板2）隔板）隔板3）电解液）电解液4）外壳）外壳5）铅连接条）铅连接条 6）极柱）极柱第17页/共51页铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池的结构第18页/共51页l极板：分正极板和负极板，由栅架和活性物质组成。铅蓄电池的构造 栅架由铅锑合金铸成，具有良好导电性、耐蚀性和一定的机械强度。 正极板上活性物质是二氧化铅（

10、PbO2），呈棕红色；负极板上活性物质是海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。第19页/共51页 隔板1）隔板的作用：）隔板的作用：把正、负极板隔开，把正、负极板隔开，防止极板短路。防止极板短路。2）隔板常用材料：）隔板常用材料：塑料、硬橡胶等。塑料、硬橡胶等。隔板做成一面有沟隔板做成一面有沟槽、一面平滑。槽、一面平滑。返回返回下页下页第20页/共51页铅蓄电池的构造 将一定数量的正负极板组装起来，中间插进隔板，就组成了单格电池组，这样负极板的数目就比正极板多一片。目的：使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。第21页/共51页l 电解液 电解液起离子间导电的作用，并参与化学反应。电解液由

11、纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.241.31g/cm3。 电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普通水配制，否则容易造成BAT自行放电，损坏极板。铅蓄电池的构造第22页/共51页蓄电池的构造蓄电池的构造 正、负极板安装示意图：正、负极板安装示意图： 单体电池极板组1-组装完的极板组， 2-负极板， 3-隔板， 4-正极板， 5-联条 第23页/共51页铅蓄电池的放电铅蓄电池的放电o蓄电池和负载接通后，电池开始放电，蓄电池和负载接通后，电池开始放电，电子从负极板流向正极板。电子从负极板流向正极板。第24页/共51页铅酸蓄电池铅酸蓄电池

12、在放电过程中，电解液的浓度降低。在充电过程中，电解液的浓度升高。 放电 PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能 正极 电解液 负极 充电 正极 电解液 负极第25页/共51页放电过程中：正极: PbO2 + 4H+ SO42-PbSO4 + 2H2O负极:Pb + SO42- PbSO4 + 2e-总反应：PbO2+ Pb + 2H2SO42 PbSO4+2H2O 铅酸蓄电池的放电反应l 放电特点：1）消耗了硫酸，生成水，电解液密度下降；2）生成硫酸铅，内阻增大。第26页/共51页铅酸蓄电池的放电曲线铅酸蓄电池铅酸蓄电池5小时率放电曲线小

13、时率放电曲线1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.050123456牵引用铅酸蓄电池5小时率恒流放电曲线时间(h)电压(V)第27页/共51页充电过程：正极：PbSO4 + 2H2OPbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-负极：PbSO4 + 2H+ + 2e-Pb + H2SO4总反应：2 PbSO4+2H2O PbO2+ Pb + 2H2SO4铅酸蓄电池的充电特性第28页/共51页铅酸蓄电池正常充电曲线铅酸蓄电池正常充电曲线1.61.61.81.82.02.02.22.22.42.42.62.62.82.80 01 12 23 34 45 56 67

14、 78 89 91010111112121313时间（时间（h ）h ）电压（电压（U ）U ）充电过程端电压变化停止充电后端电压变化铅酸蓄电池的充电特性第29页/共51页铅酸蓄电池的使用与维护铅酸蓄电池的使用与维护l用苏打水溶液清洗极桩和电缆卡子，再用专用苏打水溶液清洗极桩和电缆卡子，再用专用清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子用清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。 第30页/共51页测量铅酸蓄电池电解液密度测量铅酸蓄电池电解液密度l用吸式密度计测量电解液密度，其测量过程用吸式密度计测量电解液密度，其测量过程（见下图）。测得的密度值

15、应用标准温度（见下图）。测得的密度值应用标准温度（+25）予以校正（同时测量电解液温）予以校正（同时测量电解液温度）。度）。第31页/共51页铅蓄电池的故障及维护铅蓄电池的故障及维护（1）自放电现象 现象：蓄电池不工作时，容量自行下降，如一昼夜损失Q的12%。 原因：电池内部有杂质；存放温度高；表面不清洁； 措施：选择合格的硫酸和纯水；防止有害杂质落入电池；保持电池清洁； 存放温度不要太高。 第32页/共51页铅蓄电池的故障及维护铅蓄电池的故障及维护（2）极板的硫酸化 现象：极板上有大颗粒的硫酸铅 原因：过量放电或充电不足；蓄电池长期放置；电解液减少，使极板暴露 在空气中；等等。 后果及措施：

16、容量显著下降；充电时电压上升快，放电时电压下降也快； 极板硫化严重时，可使极板失去可逆性而损坏。（3）活性物质脱落 原因：充电电流过大或过量放电，电池受到剧烈震动；第33页/共51页2.3 碱性蓄电池碱性蓄电池n概述概述n镍镉蓄电池的镍镉蓄电池的结构结构n镍镉蓄电池的基本镍镉蓄电池的基本工作原理工作原理n镍镉蓄电池的镍镉蓄电池的充电充电和电解液调整和电解液调整 n镍镉蓄电池的容量测试和镍镉蓄电池的容量测试和深度放电深度放电 n飞机电瓶充电器飞机电瓶充电器第34页/共51页碱性蓄电池种类碱性蓄电池种类 碱性电池的优点：能量密度高，体积重碱性电池的优点：能量密度高，体积重量小；低温性能好；贮存性能

17、较好；寿量小；低温性能好；贮存性能较好；寿命长；易于实现小型化。命长；易于实现小型化。第35页/共51页镍镉蓄电池的结构镍镉蓄电池的结构l 结构结构3)(OHNiCd正极板：正极板：负极板：负极板：电解液电解液： KOHNiOOH第36页/共51页镍镉蓄电池的基本工作原镍镉蓄电池的基本工作原理理l镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍(NiOOH)，负极为海绵状金属镉，负极为海绵状金属镉(cd)，电解液为氢氧化钾溶液电解液为氢氧化钾溶液(KOH)或者氢或者氢氧化钠溶液氧化钠溶液(NaOH)。NiOOHKOHCd+-放电时：Cd+NiOOH+H2ONi(OH)2+Cd(OH

18、)2 充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2Cd+NiOOH+H2O 第37页/共51页放电曲线放电曲线024681012放电时间（h）放电电压（v）(a)1.01.11.21.31.41.5o放电特点：）初始阶段：下降）放电电压平稳，特别是大电流放电 。第38页/共51页024681012放电时间（h）放电电压（v）(b)0.50.70.91.11.31.51h2h3h5h8h10h放电终止电压与电流的关系放电终止电压与电流的关系终止电压与放电电流有关：终止电压与放电电流有关：小电流长时间可达小电流长时间可达1.11.1，大电流可达，大电流可达0.50.5第39页/共51页481216202

19、418222630放 电 电 压（ V）电 池 容 量 （ A*h）(d)100A100A16A16A5A5A实线:镉镍BAT; 虚线: 铅酸BAT电池容量与放电电流关系电池容量与放电电流关系第40页/共51页镍镉蓄电池的故障及维护镍镉蓄电池的故障及维护（1）自放电现象 特点：轻微；温度越高，越严重；如+20，放置一个月，损失Q的10左 右。但先快后慢而后自行停止；充足电后可长期存放。（2）爬碱故障及内部短路 现象：电解液沿着负极柱向上爬行称之为“爬碱” 后果：外部短路；寿命后期有内部短路故障（镉枝穿透隔板）（3）记忆效应 现象：镍镉蓄电池长时间进行浅放电循环后，电池有自动保持这一特定性能的倾

20、向，称为“记忆”效应，使电池容量下降。第41页/共51页镍镉蓄电池的充电镍镉蓄电池的充电 o充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、恒流恒流+ +恒压充电法恒压充电法0123456放电时间（h）放电电压（v）(c)1.01.21.41.670.81.88第42页/共51页镍镉镍镉BAT电解液的调整和补充电解液的调整和补充 o电解液不足会引起容量降低，过多则容电解液不足会引起容量降低，过多则容易溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至易溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至爆炸。爆炸。o电解液的调整和补充：在充电结束前进电解液的调整和补充：在充电结束前进行（电解液泄漏除

21、外），即在小电流充行（电解液泄漏除外），即在小电流充电结束前电结束前1530分钟或充电结束后马上分钟或充电结束后马上进行。进行。第43页/共51页镍镉蓄电池的容量测试镍镉蓄电池的容量测试 目的：测试目的：测试BAT的实际容量的实际容量 方法：充满电方法：充满电 ，再放电，则，再放电，则 Q = I*t 判断判断BAT是否具有额定容量的是否具有额定容量的85%： 举例：举例：36Ah碱性电瓶放电时间的要求：碱性电瓶放电时间的要求：放电电流（放电电流（A）第一个单体第一个单体BAT达到达到1V的最小时间的最小时间9（C/4） 3小时小时24分钟分钟18(C/2)1小时小时42分钟分钟36(C)51分钟分钟若达不到最小放电时间，就须对电瓶进行维修 第4