《汽车电气设备构造与维修》配套教案：模块二-项目1-蓄电池的认知

项目一蓄电池的认知教学目标1.了解蓄电池的作用、分类、工作原理、结构、容量及其影响因素。2.会正确选用蓄电池、判断蓄电池的正负极性。课时分配本项目共1个任务，安排2课时。教学重点通过本项目学习提高对蓄电池的认识；学会正确选用蓄电池、正确判断蓄电池的正负极性。对蓄电池进行认知，能说出蓄电池各部分的结构名称，能理解蓄电池的作用、分类及蓄电池的工作原理，知道蓄电池的容量及其影响因素。教学难点正确判断蓄电池的正负极性。掌握蓄电池的工作原理，知道蓄电池的容量及其影响因素。教学内容任务一蓄电池的认知知识链接一、蓄电池作用汽车上的电源有两个：蓄电池和发电机，其中蓄电池为辅助电源，发电机为电源，这两个电源并联连接，全车的用电设备也均为并联连接，如图所示。蓄电池是一种可逆直流电源，其作用是：①启动发动机时，蓄电池向启动系和用电设备供电。②当发电机发出电压低于蓄电池的电压时，由蓄电池向用电设备供电。③当发电机发出电压高于蓄电池的电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。④当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。⑤蓄电池还相当于一个较大的电容器，能吸收电路中随时出现的瞬时过电压，以保护晶体管元件不被击穿损坏。二、蓄电池分类蓄电池的种类很多，按使用的电解液的成分，可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池；按电极材料可分为铅蓄电池和铁镍、铬镍蓄电池；按用途不同可分为汽车用蓄电池、电瓶车用蓄电池、电讯、航标用蓄电池等。目前，汽车上广泛采用的是铅酸蓄电池，这种蓄电池通常称为启动型蓄电池。后面如无特别说明，所指蓄电池都为铅酸蓄电池。表列出了几种汽车常用蓄电池的特点：三、蓄电池的型号按机械行业标准JB/T2599—1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》中规定，铅蓄电池的型号分为三部分（见表）：如型号6—QA—60代表额定电压12V、额定容量60A·h的启动型干荷电铅蓄电池。四、普通蓄电池结构汽车上使用的铅蓄电池基本结构大致相同，本书以普通铅蓄电池为例介绍蓄电池的构造。启动型铅酸蓄电池外形与结构如图所示。蓄电池一般由多个单格电池串联而成。每个单格电压为2V，6V蓄电池由3个单格串联而成，12V蓄电池由6个单格电池串联而成。铅蓄电池主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条、极桩等组成。1．极板极板是蓄电池的核心部件，由栅架与活性物质组成，如图所示。在蓄电池充放电过程中电能与化学能的相互转换，依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸产生化学反应来实现。栅架的作用是固结活性物质，由铅锑合金浇铸而成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。为了改善蓄电池的启动性能，有些铅蓄电池采用了放射性栅架，如图所示。极板分为正极板和负极板两种。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得到正极板和负极板。正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈深灰色。为了增大容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。汇流条（横板）上联有极桩，各片间留有空隙。安装时各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池，如图所示。在每个单格电池中，负极板总比正极板多一片。这是因为正极板上的化学反应比负极板上的化学反应剧烈，所以将正极板夹在负极板之间，可使其两侧放电均匀，防止活性物质体积变化不一致而造成极板拱曲变形。此外正极板上的活性物质容易脱落，所以通常正极板的厚度比负极板大：正极板2．2mm，负极板1．8mm。2．隔板为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。隔板的材料应具有多孔性，以便电解液渗透；且化学性能稳定，具有良好的耐酸性、耐腐蚀性和抗氧化性。3．电解液电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由相对密度为1.84的化学纯净硫酸和蒸馏水按一定的比例混合配置而成，其成分用相对密度表示，其相对密度为1.24～1.30之间。配置电解液需要用规定的汽车蓄电池专用硫酸，而且应采用耐酸耐热的陶瓷或玻璃容器进行。先将蒸馏水倒入容器内，然后再慢慢的加入硫酸，并用玻璃棒不断搅拌。目前市场上有专门销售的电解原液，相对密度为1.28左右。电解液的纯度和密度对蓄电池寿命和性能影响极大，如用工业硫酸和非蒸馏水配制，将带进有害物质（如铁、盐酸、锰、硝酸、铜、砷、醋酸及有机化合物等）而引起蓄电池内部自行放电，减少蓄电池容量。电解液密度低，冬季易结冰；电解液密度大，可以减少冬季结冰的危害，同时可使电动势增高；但密度过大，电解液粘度增加，隔板、极板将加速腐蚀而缩短使用寿命。电解液的密度应根据地区，气候条件和制造厂的要求而定；可见表所示。4．壳体蓄电池的壳体是用来存放电解液和极板组的。对它的要求是：耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并具有一定的机械强度。早些年曾采用硬橡胶外壳，这种壳体虽然耐酸、耐热、绝缘性能好，但壳体壁厚（一般为10mm），笨重。现代汽车用蓄电池一般用透明工程塑料制成外壳，不仅耐热、耐酸、耐震，而且强度好、韧性好，壳体可以做的很薄，其壁厚仅为3．5mm，电解液的高度和极板组的大体状况从外面能清晰观察，非常便于对蓄电池的检查和维护。5．联条蓄电池一般是由3个或6个单格电池组成的，联条的作用是将单格电池串联起来，以提高整个蓄电池的端电压。启动型铅酸蓄电池的联条用铅锑合金制成，有外露式（联条外露在蓄电池盖外面，这种蓄电池在现在汽车上已经很少看到）、图26单个电池间壁连接跨接式（联条埋在盖下，联接部分跨接在单格电池的中间单间格上）和较先进的穿壁式如图26所示（在蓄电池的中间格壁上打孔，使极板组柄直接穿过中间隔板而将单格电池相互串联起来）3种。前者用在硬橡胶外壳上，后两种用在塑料外壳上。采用穿壁式联条有许多优点。6．极桩中间极桩便于将单格电池串联起来；首尾极桩则是电池对外的接线柱，它分为正极接线柱和负极接线柱，接线柱分锥形、L型、侧孔型三种，如图27所示。首尾极桩正负接线柱具有如下特征（可用于判断）：①标号法——正极接线柱标有“+”，负极接线柱标有“-”。②涂色法——正极接线柱涂有“红色”，负极接线柱涂有“黑色”或不涂色。③尺寸法——正极接线柱直径较粗，负极接线柱直径较细。④观察法——正极接线柱（充过电）呈棕色，负极接线柱呈褐灰色。⑤测量法——测量电压时与红表笔接触显示正电压的接线柱是正极桩，与黑表笔接触显示正电压的是负极桩。蓄电池与充电、用电设备联接时，应正接正，负接负。图正负接线柱形状五、蓄电池的基本工作原理铅蓄电池充、放电反应原理如图所示。当接通用电器蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸减少，水增多。充电时，正负极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的水减少，硫酸增多。铅蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的。在接通用电设备时，蓄电池作为电源向外供电，将内部的化学能转变为电能。当存电不足而又将蓄电池与充电机或发电机并联时，又能向蓄电池充电。总的反应式如下：PbO2+2H2SO4+Pb放电充电2PbSO4+2H2O六、免维护蓄电池免维护蓄电池又称MF蓄电池，免维护是指在汽车合理使用期间，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业。免维护蓄电池具有如下特点：①栅架材料采用铅钙合金，既提高了栅架的机械强度，又减少了蓄电池