蓄电池的现状与发展趋势

蓄电池的现状与发展趋势第一页，共十八页，2022年，8月28日第一章蓄电池的现状第一节蓄电池的作用第二节蓄电池的基本结构第三节蓄电池的类型第四节蓄电池的型号第五节蓄电池电动势的建立

第二页，共十八页，2022年，8月28日

第一节蓄电池的作用

1.在起动发动机时，向起动机提供强大的起动电流，同时给点火系统、电子燃油喷射系统、仪表系统等用电设备供电。2.当发电机不发电或发动机低怠速时，向交流发电机磁场绕组、点火系统以及其他用电设备供电。3.当发电机正常供电时，将发电机剩余电能转换为化学能储存起来。4.当发电机过载时，协助发电机向用电系统供电。5.稳定电源电压、保护电子设备。第三页，共十八页，2022年，8月28日第二节蓄电池的基本结构蓄电池主要由极板、隔板、壳体、联条、电解液、极桩等组成。额定电压12V的蓄电池由6个单格串联而成，每个单格电池的电压为2V。蓄电池的基本结构第四页，共十八页，2022年，8月28日1．极板蓄电池的充放电过程是由极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。极板分正极板和负极板两种。极板由栅架及铅膏涂料组成。充足电的情况下正极板上的活性物质为二氧化铅(Pb02)，呈深褐色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。一片正极板和一片负极板浸入电解液中，可得到2V右右的电动势。为增大蓄电池容量，常将多片正、负极板分别并联组成正、负极板组。正极板的强度较低，所以在单格电池中，负极板总片数比正极板多一片，从而使每一片正极板都处于两片负极板之间，保持其放电均匀，且防止变形。为了增大容量，常将多片正负极板并联。组成正负极板组。极板组第五页，共十八页，2022年，8月28日3.电解液电解液由蒸馏水和15℃时相对密度为（1.83~1.84）1.84g／cm3的化学纯硫酸按一定比例配制而成。电解液视厂家要求与当地最低气温确定，一般为（1.24~1.30）g／cm3。工业硫酸和普通水中含铜、铁等杂质较多，会加速蓄电池自放电，不能用于蓄电池。

2.隔板隔板的作用是将正、负极板隔离，防止两极板短路。隔板常用的材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。微孔塑料隔板孔径小、孔率高、薄而软、生产效率高、成本低，目前被广泛采用。隔板的结构特点是一面平整，一面有沟槽。正极板在充、放电过程中的化学反应比较剧烈，沟槽面应对着正极板，且与底部垂直。第六页，共十八页，2022年，8月28日4.外壳蓄电池外壳由电池槽和电池盖组成。其功用是盛装电解液和极板组。

电池槽由隔壁分成6个互不相通的单格，底部制有凸起的筋条，用于放置极板组。每个单格都有一个加液孔，用于加注电解液或检测电解液密度。加液孔用螺塞或盖板密封，防止电解液外溢。在加液孔盖上设有通气孔，以便排出化学反应所放出的气体。该通气孔在使用中应保持畅通，以防止外壳膨胀或发生事故。5.联条蓄电池各单格电池之间用联条串联连接。联条用铅-锑合金制成，有外露式、跨接式和对焊式。第七页，共十八页，2022年，8月28日6．接线柱蓄电池首、尾两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱的形状有圆锥式、L形和侧置式3种。接线柱分为正接线柱和负接线柱。为了便于区分，正接线柱通常做成直径较粗，且用“+”或符号“P”表示，表面常涂红色油漆；负接线柱通常做成直径较细，且用“-”或符号“N”表示，表面可涂成蓝色或不绿色。蓄电池接线柱外形第八页，共十八页，2022年，8月28日第三节蓄电池的类型蓄电池可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类。汽车上一般采用铅酸蓄电池，车用铅酸蓄电池可分为普通型、干荷电蓄电池、湿荷电蓄电池、少维护蓄电池和免维护蓄电池五种。

1.干荷电蓄电池干荷电蓄电池全称为干式荷电铅酸蓄电池，其极板在完全干燥状态下能够长期(一般为2年)保存其在化学过程中所得到电量，在规定的保存期内，如需使用，只需加注符合规定密度的电解液，静置30min即可使用，不需进行初充电，是应急的理想电源。

2.湿荷电蓄电池湿荷电蓄电池全称为湿式荷电铅酸蓄电池，其极板在湿润状态下能较长时间保存在制造过程中所得的电荷。第九页，共十八页，2022年，8月28日3.免维护蓄电池免维护蓄电池是现代汽车广泛使用的一种新型蓄电池，其含义是：在汽车合理使用时，无需对蓄电池进行如加注蒸馏水、检查电解液面高度、检查电解液密度等内容的维护作业。（1）免维护蓄电池结构的特点①采用铅钙合金或低锑合金制作极板栅架，加强了栅架的支撑强度，自放电现象大大减少。②采用袋式聚氯乙烯隔板，延长了补充充电间隔期限。③采用了新型安全通气装置和气体收集器。④内装电解液相对密度计，通过相对密度计可判断出电解液的技术状况。如果相对密度计顶部的圆点呈绿色，说明蓄电池荷电充足；如果圆点模糊或呈浅绿色，说明蓄电池存电不足；如果圆点呈浅黄色，说明液面过低。（2）免维护蓄电池的优点。①使用过程不需要加注蒸馏水。②自放电少，可存储2年以上。③耐过充电性能好，在相同充电电压和温度下，过充电电流小。④使用寿命长，一般可用4年左右，为普通蓄电池的2倍多。⑤具有较高的冷启动放电率。

第十页，共十八页，2022年，8月28日第四节蓄电池的型号1.国家标准。蓄电池的型号由三部分组成，各部分之间用破折号分开蓄电池型号内容及排列蓄电池型号含义用大写的汉语拼音字母表示如：G--高起动率D--低温性能好S--塑料槽蓄电池20h率放电率的额定容量，单位为A·h，单位略去不写。用大写的汉语拼音字母表示如：A--干荷电铅蓄电池H--湿荷电铅蓄电池W--免维护铅蓄电池B--薄型极板无字母--普通铅蓄电池用大写的汉语拼音字母表示如：Q--起动用铅蓄电池N--内燃机车用蓄电池M--摩托车用蓄电池用阿拉伯数字表示蓄电池的特殊性能蓄电池的额定容量蓄电池的特征蓄电池的类型串联的单格电池数第三部分第二部分第一部分第十一页，共十八页，2022年，8月28日1、日本标准：（以电池型号95D31L为例）95--性能等级D--宽和高的区别31--电池长度L--端子位置2、德国标准：（以电池型号6-QW-54为例）6--12V蓄电池QW--起动免维护型54--额定容量3、美国标准：（以电池型号58—430为例）58--蓄电池尺寸组-430---18℃冷启动电流4、法国标准：（以电池型号L2-300为例）L2--蓄电池尺寸组-300---18℃冷启动电流2.国外标准第十二页，共十八页，2022年，8月28日第五节蓄电池电动势的建立正极板：PbO2溶于电解液PbO2+2H2O→Pb(OH)4Pb(OH)4→Pb4++4OH-OH-留在电解液中，Pb4+沉附在正极板表面,使正极板有+2.0V

负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+Pb—2e→Pb2+电子留在负极板上，使负极板具有负电位，为-0.1V。在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为：E=2.0－(－0.1)=2.1V第十三页，共十八页，2022年，8月28日第二章蓄电池的发展趋势第一节下一代纯电动汽车动力蓄电池的主要目标第二节《规划》的两个重要研究方向第三节新型和新体系（下一代）锂离子蓄电池第十四页，共十八页，2022年，8月28日第一节下一代纯电动汽车动力蓄电池的主要目标

面向下一代纯电动汽车动力蓄电池的主要目标是：新型能量型锂离子蓄电池单体电池能量密度250Wh/kg，新体系能量型单体电池能量密度500Wh/kg，功率型锂离子蓄电池单体电池功率密度5000W/kg的要求。提出了动力蓄电池2015、2020年主要性能（能量密度、功率密度、循环寿命、戚本等指标）（见表1）第十五页，共十八页，2022年，8月28日第二节《规划》的两个重要研究方向《电动汽车科技发展“十二五”规划》简称《规划》1．在现有锂离子蓄电池基础上改进提高，重点研究“镍基氧化物、层状锰系和钒系、硅酸盐系正极以及高电位型聚阴离子系及其氟化物系正极；高容量锡基、硅基等合金系负极材料。2．采用下一代新体系动力蓄电池，重点研究金属空气电池(锂、铝、锌空气电池)、多电子反应蓄电池和自由基聚合物蓄电池等，实现能量型单体电池能量密度400Wh/kg以上，循环寿命达300次以上；功率型单体电池功率密度5000W/kg以上，能量密度达50Wh/kg以上，循环寿命达1000次以上。第十六页，共十八页，2022年，8月28日第三节新型和新体系（下一代）锂离子蓄电池为了大幅提高徨离子蓄电池的能量密度和功率密度，必须研究开发新的蓄电池正、负极材料。新型锂离子蓄电池(1)硅(Si)基合金负极材料(2)锡(Sn)基合金负极材料（3)钛酸锂(Li4T5O12)美国阿尔泰(Altairnano)技术公司，利用钛酸锂纳米晶体作为负极，研制出一种快速充放电的新型锂离子蓄电池，充放电次数最高达2万次，快速充满电只需5min中信国安盟固利动力科技有限公司已经开发出了以钛酸锂为负极的储能型锂离子蓄电池。(4)高比容量新型正极材料下一代（新体系）蓄电池——金属空气电池1.锌空