汽车蓄电池介绍课件

汽车用蓄电池的分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池普通干荷湿荷免维护汽车用蓄电池锂离子电池第1页/共19页汽车用蓄电池的分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池普通干荷湿荷免维护汽车1汽车用蓄电池的分类1）湿荷电蓄电池：极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。2）干式荷电蓄电池：负极板有较强的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时只需加入电解液，等半小时左右即可使用。3）免维护蓄电池：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。第2页/共19页汽车用蓄电池的分类1）湿荷电蓄电池：极板是由铅和铅的氧化物构2铅酸蓄电池铅酸蓄电池以氧化铅为正极板，以海绵铅为负极板，硫酸水溶液作为电解液。充放电过程依靠极板上活性物质和电解液发生化学反应来实现。铅酸蓄电池是目前在汽车领域应用得最为广泛的电池，主要作为内燃机汽车内部各种电器和电子设备的电源。铅酸蓄电池在过去被广泛应用，具有成熟的技术，可以大批量生产，生产成本低，价格便宜。尽管新电池技术不断地产生，但铅酸蓄电池至今仍作为动力源应用于旅游观光车，电动叉车或者一些短距离行驶的公交车上。它在轻度混合电动汽车中是有应用前景的，因其成本低、技术成熟、性能可靠，但不适于重度混合汽车或纯电动汽车。第3页/共19页铅酸蓄电池铅酸蓄电池以氧化铅为正极板，以海绵铅为负极板，硫酸3镍氢蓄电池镍氢电池由氢氧化镍的阳极和由钒、锰、镍等金属形成的多成分合金阴极组成，相对铅酸电池，镍氢电池在能量体积密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。这项技术独特的优势包括：更高的运行电压、比能量和比功率，较好的过度充放电耐受性和热性能。镍氢电池广泛应用受限的原因是其在低温时容量减小和高温时充电耐受性的限制；此外，价格也是制约镍氢电池发展的主要因素，原材料如金属镍非常昂贵。基于镍氢电池的电动汽车电池技术已表现出局限性。第4页/共19页镍氢蓄电池镍氢电池由氢氧化镍的阳极和由钒、锰、镍等金属形成的4锂离子电池锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液（有机溶剂溶解的锂盐溶液）。最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7V。锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍。锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染。锂离子电池技术的先进性和在新兴关键市场（电动汽车领域）的应用，已激发全球范围内的研发热潮，因此锂离子电池势必将在电动汽车和新能源领域占据重要位置。第5页/共19页锂离子电池锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物5奥迪A4/TT/Q5汽车蓄电池58043第6页/共19页奥迪A4/TT/Q5汽车蓄电池58043第6页/共19页6蓄电池的作用与发电机并联向用电设备供电。

在发动机起动时，向起动机和点火系统等供电。在发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。当发电机超载时，协助发电机供电。蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来(即充电)。蓄电池相当于一个大容量电容器（起到了稳定整车系统电压的作用）第7页/共19页蓄电池的作用与发电机并联向用电设备供电。第7页/共19页7蓄电池的结构极板、隔板、电解液、外壳第8页/共19页蓄电池的结构极板、隔板、电解液、外壳第8页/共19页8蓄电池的结构极板—由栅架和活性物质组成。正极板：二氧化铅（PbO2）,深棕色负极板：海绵状纯铅（Pb）,青灰色注意：负极板比正极板多一块。第9页/共19页蓄电池的结构第9页/共19页9蓄电池的结构隔板：在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。1)隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。2)隔板一面平整，一面有沟槽。沟槽面对着正极板。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。

第10页/共19页蓄电池的结构隔板：第10页/共19页10蓄电池的结构电解液：用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制成配制成的电解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之间。对电解液浓度的选择北方南方略有不同。电解液的密度与气候条件：冬季温度低于－40℃地区1.31~1.26g/cm3冬季温度高于－40℃地区1.28~1.25g/cm3冬季温度高于－30℃地区1.27~1.24g/cm3冬季温度高于－20℃地区1.26~1.23g/cm3冬季温度高于0℃地区1.24~1.23g/cm3第11页/共19页蓄电池的结构电解液：第11页/共19页11蓄电池的结构外壳:蓄电池外壳为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内，硫酸液面应高出极板组15mm左右。蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个和6个互不相通的单格。底部有突起的肋条以搁置极板组。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动。第12页/共19页蓄电池的结构外壳:第12页/共19页12蓄电池的工作原理电动势的建立正极板：

PbO2→Pb4+——＋2.0V负极板：

Pb-2e→Pb2+—-0.1V两极板之间的电动势为2.1V

一个极板组的电动势也是2.1V；

要得到12V电压需串连6个单格。第13页/共19页蓄电池的工作原理电动势的建立一个极板组的电动势也是2.1V；13蓄电池的放电过程2e充电状态溶解电离输出电流放电后生成物正极板负极板PbSO4PbSO4PbO2

2H2SO4PbPb4++SO42-+SO42-+2H2O

Pb2++2ePb2+2H2O电解液2e第14页/共19页蓄电池的放电过程2e充电溶解输出放电后生成物正极板负极板Pb14蓄电池的充电过程2e放电状态溶解电离输入电流充电后生成物正极板负极板PbSO4PbPbO2

2H2SO4Pb2++SO42-Pb4+电解液充电电源PbSO42H2OSO42-+Pb2+2e2H2O2e第15页/共19页蓄电池的充电过程2e放电溶解输入充电后生成物正极板负极板Pb15电池的选择与整车匹配在整车设计过程中蓄电池的选择要以理论计算为基础，结合同类成功车型的对比和实车的冷起动或者寒区试验进行综合的选择。铅酸蓄电池的选型是一个十分复杂的过程，需要根据发动机排量、发动机类型、气候条件和汽车选装用电器的多少确定，其中，起动机的功率是选择蓄电池的主要依据。第16页/共19页电池的选择与整车匹配在整车设计过程中蓄电池的选择要以理论16电池的选择与整车匹配起动机的作用是保证发动机的顺利起动。目前我国起动机的选择处于类比阶段，为了保证发动机成功起动，并且满足GB/T12535的要求，起动机的起动转矩Mc必须大于发动机的阻力矩。起动发动机所必须的起动功率决定于发动机的阻力及发动机的起动转速。发动机的起动阻力力矩，包括摩擦阻力力矩、压缩损失力矩以及驱动发动机各种辅助机构的力矩。其中，摩擦阻力矩和压缩损失力矩又取决于温度、转速、气缸的工作容积和发动机的型式。取经验公式：Mc=k*V式中：Mc—发动机的起动阻力矩（N.m）

V—发动机的工作容积（L）

k—比例系数(0℃时汽油机取30~40。柴油机取70~75)第17页/共19页电池的选择与整车匹配起动机的作用是保证发动机的顺利起动。17电池的选择与整车匹配折合为起动机的起动力矩为：M={Mc/（Z2/Z1）}/∩其中：Z2：发动机飞轮齿环的齿数Z1：起动机驱动齿轮的齿数∩：起动机小齿轮与发动机飞轮齿环的传动效率，工程计算一般取∩=0.85~0.95根据上式算出的起动机的起动力矩M，根据计算选起动机的相同温度的特性曲线（见举例附件一）可以得出起动机在此力矩所需要的起动电流I（A）。根据此安培数I，查GB/T5008.2中的表2（参考附件二）标准中启动电流I（A）此安培数对应的蓄电池，即可选择出蓄电池的大小。第18页/共19页电池的选择与整车匹配折合为起动机的起动力矩为：第18页/共118谢谢您的观看！第19页/共19页谢谢您的观看！第19页/共19页19汽车用蓄电池的分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池普通干荷湿荷免维护汽车用蓄电池锂离子电池第1页/共19页汽车用蓄电池的分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池普通干荷湿荷免维护汽车20汽车用蓄电池的分类1）湿荷电蓄电池：极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。2）干式荷电蓄电池：负极板有较强的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时只需加入电解液，等半小时左右即可使用。3）免维护蓄电池：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。第2页/共19页汽车用蓄电池的分类1）湿荷电蓄电池：极板是由铅和铅的氧化物构21铅酸蓄电池铅酸蓄电池以氧化铅为正极板，以海绵铅为负极板，硫酸水溶液作为电解液。充放电过程依靠极板上活性物质和电解液发生化学反应来实现。铅酸蓄电池是目前在汽车领域应用得最为广泛的电池，主要作为内燃机汽车内部各种电器和电子设备的电源。铅酸蓄电池在过去被广泛应用，具有成熟的技术，可以大批量生产，生产成本低，价格便宜。尽管新电池技术不断地产生，但铅酸蓄电池至今仍作为动力源应用于旅游观光车，电动叉车或者一些短距离行驶的公交车上。它在轻度混合电动汽车中是有应用前景的，因其成本低、技术成熟、性能可靠，但不适于重度混合汽车或纯电动汽车。第3页/共19页铅酸蓄电池铅酸蓄电池以氧化铅为正极板，以海绵铅为负极板，硫酸22镍氢蓄电池镍氢电池由氢氧化镍的阳极和由钒、锰、镍等金属形成的多成分合金阴极组成，相对铅酸电池，镍氢电池在能量体积密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。这项技术独特的优势包括：更高的运行电压、比能量和比功率，较好的过度充放电耐受性和热性能。镍氢电池广泛应用受限的原因是其在低温时容量减小和高温时充电耐受性的限制；此外，价格也是制约镍氢电池发展的主要因素，原材料如金属镍非常昂贵。基于镍氢电池的电动汽车电池技术已表现出局限性。第4页/共19页镍氢蓄电池镍氢电池由氢氧化镍的阳极和由钒、锰、镍等金属形成的23锂离子电池锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液（有机溶剂溶解的锂盐溶液）。最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7V。锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍。锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染。锂离子电池技术的先进性和在新兴关键市场（电动汽车领域）的应用，已激发全球范围内的研发热潮，因此锂离子电池势必将在电动汽车和新能源领域占据重要位置。第5页/共19页锂离子电池锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物24奥迪A4/TT/Q5汽车蓄电池58043第6页/共19页奥迪A4/TT/Q5汽车蓄电池58043第6页/共19页25蓄电池的作用与发电机并联向用电设备供电。

在发动机起动时，向起动机和点火系统等供电。在发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。当发电机超载时，协助发电机供电。蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来(即充电)。蓄电池相当于一个大容量电容器（起到了稳定整车系统电压的作用）第7页/共19页蓄电池的作用与发电机并联向用电设备供电。第7页/共19页26蓄电池的结构极板、隔板、电解液、外壳第8页/共19页蓄电池的结构极板、隔板、电解液、外壳第8页/共19页27蓄电池的结构极板—由栅架和活性物质组成。正极板：二氧化铅（PbO2）,深棕色负极板：海绵状纯铅（Pb）,青灰色注意：负极板比正极板多一块。第9页/共19页蓄电池的结构第9页/共19页28蓄电池的结构隔板：在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。1)隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。2)隔板一面平整，一面有沟槽。沟槽面对着正极板。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。

第10页/共19页蓄电池的结构隔板：第10页/共19页29蓄电池的结构电解液：用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制成配制成的电解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之间。对电解液浓度的选择北方南方略有不同。电解液的密度与气候条件：冬季温度低于－40℃地区1.31~1.26g/cm3冬季温度高于－40℃地区1.28~1.25g/cm3冬季温度高于－30℃地区1.27~1.24g/cm3冬季温度高于－20℃地区1.26~1.23g/cm3冬季温度高于0℃地区1.24~1.23g/cm3第11页/共19页蓄电池的结构电解液：第11页/共19页30蓄电池的结构外壳:蓄电池外壳为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内，硫酸液面应高出极板组15mm左右。蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个和6个互不相通的单格。底部有突起的肋条以搁置极板组。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动。第12页/共19页蓄电池的结构外壳:第12页/共19页31蓄电池的工作原理电动势的建立正极板：

PbO2→Pb4+——＋2.0V负极板：

Pb-2e→Pb2+—-0.1V两极板之间的电动势为2.1V

一个极板组的电动势也是2.1V；

要得到12V电压需串连6个单格。第13页/共19页蓄电池的工作原理电动势的建立一个极板组的电动势也是2.1V；32蓄电池的放电过程2e充电状态溶解电离输出电流放电后生成物正极板负极板PbSO4PbSO4PbO2

2H2SO4PbPb4++SO42-+SO42-+2H2O

Pb2++2ePb2+2H2O电解液2e第14页/共19页蓄电池的放电过程2e充电溶解输出放电后生成物正极板负极板Pb33蓄电池的充电过程2e放电状态溶解电离输入电流充电后生成物正极板负极板PbSO4PbPbO2

2H2SO4Pb2++SO42-Pb4+电解液充电电源PbSO42H2OSO42-+Pb2+2e2H2O2e第15页/共19页蓄电池的充电过程2e放电溶解输入充电后生成物正极板负极板Pb34电池的选择与整车匹配在整车设计过程中蓄电池的选择要以理论计算为基础，结合同类成功车型的对比和实车的冷起动或者寒区试验进行综合的选择。铅酸蓄电池的选型是一个十分复杂的过程，需要根据发动机排量、发动机类型、气候条件和汽车选装用电器的多少确定，其中，起动机的