蓄电池的构造和原理++

1、蓄电池蓄电池 主讲人：程晋娟 刘海杰 蓄电池n电池基本知识n 蓄电池的构造及型号n蓄电池的工作原理 第一章第一章 蓄蓄 电电 池池电池原电池蓄电池储备电池普通、干荷电、湿荷电、免维护、智慧型蓄电池燃料电池酸性、碱性蓄电池 ？将化学能转为电能的一种低压、直流电源蓄电池的分类普通铅蓄普通铅蓄电池电池干荷电铅干荷电铅蓄电池蓄电池A湿荷电铅蓄湿荷电铅蓄电池电池H免维护免维护蓄电池蓄电池MF智慧型蓄智慧型蓄电池电池极板不带电、内部无电解液极板燥、已充电、内部无电解液极板已充电、内部有少量电解液第二代铅酸蓄电池第三代铅酸蓄电池使用前需按规定加注电解液并进行初充电使用时，按规定加入电解液，静置后即可使用使用

2、时需按规定加入电解液，静置后即可使用可用34年不需补加蒸馏水两组电池（起动、辅助）、电子能量管理器使用中需定期维护需要定期维护 需要定期维护使用中不需维护蓄电池并联电路蓄电池并联电路蓄电池的功用蓄电池的功用1.1.发动机起动时，向起动机和点火系统供电发动机起动时，向起动机和点火系统供电2.2.发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁场绕组发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁场绕组供电。（应用中应避免）供电。（应用中应避免）3.3.发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来；存起来；4.4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电发电机过载时，协

3、助发电机向用电设备供电5.5.蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定压稳定蓄电池的构造蓄电池的型号 蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 蓄电池的构造蓄电池的构造蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 蓄电池的构造蓄电池的构造极板极板隔板隔板 电解液电解液外壳外壳 1.1.极板：极板：接收充入的接收充入的电能并向外释放电能电能并向外释放电能正极板正极板上的活性物质是上的活性物质是PbOPbO2 2，呈棕红色，呈棕红色

4、负极板负极板上的活性物质是上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰海绵状纯铅，呈青灰色。色。 一、蓄电池的基本构造一、蓄电池的基本构造极板栅架2.2.隔板：隔板：避免正负极板相互避免正负极板相互接触而短路，之间用隔板接触而短路，之间用隔板绝缘绝缘 隔板材料要求隔板材料要求: : 多孔结构多孔结构-使电解液自由使电解液自由渗透渗透 化学性能稳定，具有良好化学性能稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。的耐酸性和抗氧化性。一、蓄电池的基本构造一、蓄电池的基本构造1-极板 2-隔板 3、4-横板 5-极柱极板组总成极板组总成3.3.电解液（电水）电解液（电水）n铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度铅酸蓄电池的电解液，

5、是由相对密度1.841.84的纯硫酸和蒸馏水配制而成。密度的纯硫酸和蒸馏水配制而成。密度一般在一般在1.241.24 1.31 1.31g gcmcm3 3的范围之内。的范围之内。n电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏极板。容易自行放电，并且容易损坏极板。一、蓄电池的基本构造一、蓄电池的基本构造4.蓄电池外壳：蓄电池外壳：整体式整体式容

6、器，极板、隔板和电解容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。液均装入外壳内。n蓄电池电压一般有蓄电池电压一般有6 6V V和和1212V V两种规格，因此，外壳内两种规格，因此，外壳内由间壁分成由间壁分成3 3个和个和6 6个互不个互不相通的单格。相通的单格。n外壳应耐酸、耐热、耐寒、外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机抗震动，并具有足够的机械强度。械强度。一、蓄电池的基本构造一、蓄电池的基本构造蓄电池的构造蓄电池的型号蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 二、蓄电池的型号二、蓄电池的型号n蓄电池的产品型号蓄电池的产品型号n按照原机械工业部部颁标准按照原机械工业部部颁标准JB2599J

7、B25998585的规的规定，铅蓄电地产品型号分为三段定，铅蓄电地产品型号分为三段蓄电池类型，如Q串联单格电池数蓄电池特征 如A、H、W额定 容量，单位A.h特殊性能解放解放CA141CA141汽车用蓄电池汽车用蓄电池 6-QA-100n即是即是6个单格电池个单格电池n额定电压额定电压12伏伏n额定容量额定容量100Ahn起动型干荷蓄电池起动型干荷蓄电池 蓄电池分类o铅酸蓄电池o镍氢蓄电池o锂离子电池 o镍镉电池 o钠硫蓄电池 o镍锌蓄电池 o 锌空气蓄电池 o飞轮电池 o铅酸蓄电池 铅酸蓄电池已有多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池，它可靠性好、原材料易得、

8、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高。 o镍氢蓄电池 镍氢蓄电池属于碱性电池，镍氢蓄电池循环使用寿命较长，无记忆效应，但价格较高。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。目前国外生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie、丰田和松下的一个合资公司。Ovonie现有80Ah和130Ah两种单元电池，其比能量达7580Wh/kg，循环使用寿命超过600次。这种蓄电池装在几种电动汽车上试用，其中一类车一次充电可行驶345km

9、，有一辆车一年中行驶了8万多公里。由于价格较高，目前尚未大批量生产。国内已开发出55Ah和100Ah 单元电池，比能量达65 Wh/kg，功率密度大于800W/kg的镍氢蓄电池。o锂离子电池o 锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍，是镍镉电池的4倍，并且目前人类只开发利用了其理论电量的20%30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池

10、。我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池，至今已取得突破性进展，研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。 o镍镉电池 镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达55Wh/kg，比功率超过190W/kg。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的45倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“记忆效应”，容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后，作一次完全充放电，如果已经有了“记忆效应”，应连续作35次完全充放电，以释放记忆。另外镉有毒，使用中要注

11、意做好回收工作，以免镉造成环境污染。 钠硫蓄电池钠硫电池的优点：一个是比能量高。其理论比能量为760Wh/kg，实际已大于100Wh/kg，是铅酸电池的34倍；另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200300mA/mm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100。钠硫电池缺点，主要其工作温度在300350，所以，电池工作时需要一定的加热保温。而高温腐蚀严重，电池寿命较短。现在已有采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。也有性能稳定性及使用安全性不太理想等

12、问题。在8090年代，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下（如电站储能）应用，并越来越显示其优越性。这方面日本企业进展最为显著。作为近期普遍看好的电动汽车蓄电池，已被美国先进电池联合体(USMABC)列为中期发展的电动汽车蓄电池，德国ABB公司生产的B240K型钠硫蓄电池，其质量为17.5kg，蓄电量19.2Kwh；比能量达109Wh/kg，循环使用寿命1200次，装车试验时最好的一辆无故障地行驶了2300km。o 镍锌蓄电池 新型密封镍锌电池具有高质量能、高质量功率和大电流放电的优势。这种优势使得镍锌电池能够满足电动车辆在一次充电行程、爬坡和加速等方面对能量的需求。镍锌电池是美国国家能源研究公

13、司(ERC)开发和生产的产品，厦门电池总厂已与其合作引进了此产品。镍锌电池是极具竞争力的电池。其优点：是其比能量达到50Wh/k以上，体积能量已超过镍镉电池，小于镍氢电池。大电流放电，电池的电压将在宽广的范围是平衡的，且具很长的使用寿命，循环寿命500次。充电时间3.5h，快速充电1h。特别值得一提的是自放电抗电荷量衰减性十分好，在室温下一个月，自放电量不到30%额定电荷量。在50高温，以C/3放电，电池电荷量衰减10%额定电荷量，而在15，C/3放电30%。镍锌电池与铅酸电池外廓上具有很好的兼容性，凡现在应用铅酸电池的车辆，均可换用镍锌电池。从现在的价格看，镍锌还显稍贵些，但相信待其应用量上

14、去后，价格自然会降下来。与铅酸电池外形轮廓的兼容性，使镍锌电池更方便替代铅酸电池而成为电动车的理想动力电源。 o飞轮电池 飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高(200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能可达150Wh/kg，比功率达500010000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。 o锌空气蓄电池 锌空气电池又称锌氧电池，是金属空气电池的一种。锌空气电池比能理论值是1350Wh/kg，现在的比能量已达到了230Wh/kg，几乎是铅酸电池的8倍。可见锌空气电池的发展空间非常大。锌空气电池只能采取抽换锌电极的办法进行“机械式充电”。更换电极的时间在3min即可完成。换上新的锌电极，“充电”时间极短，非常方便。如此种电池得到发