电动车蓄电池-结构原理与修复

联华大通科技发展有限公司联华大通科技发展有限公司学习目标了解蓄电池的分类与功用。掌握铅蓄电池的结构组成及选用。了解蓄电池的容量概念及影响因素。了解铅蓄电池的常见故障。掌握铅蓄电池的正确维护与检测方法。熟练使用DJY－380蓄电池修复系统掌握蓄电池的配组原则联华大通科技发展有限公司主要内容蓄电池的基本概念和分类电动车铅酸蓄电池的结构蓄电池常用术语和技术指标影响蓄电池容量的因素蓄电池工作原理失效形式及原因维修中常见蓄电池问题及处理蓄电池失效形式的判定与修复DJY－380蓄电池修复系统电池使用和保养常识蓄电池的经营技巧和方案各种电动车蓄电池的特点联华大通科技发展有限公司蓄电池的基本概念蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。定义：能将所获得的电能以化学能的形式贮存并将化学能转变为电能的一种化学装置。单体蓄电池：由电极和电解质组成，构成蓄电池组的基本单元。免维护蓄电池：在规定的运行条件下，使用期间不需要维护的一种蓄电池。联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图所示：1－负极柱2－加液孔盖3－正极柱4－穿壁连接5－汇流条6－外壳7－负极板8－隔板9－正极板联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构由活性物质和支撑用的导体（必要时）组成的电极。极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构活性物质：当蓄电池放电时通过化学反应产生电能，而在充电时又恢复为原组分的极板物质。正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。如右上图所示。1－极板组总成2－负极板3－隔板4－正极板5－极板联条联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如右图所示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。1－极板组总成2－负极板3－隔板4－正极板5－极板联条联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构隔板：放在蓄电池正负极板之间，允许离子穿过的电绝缘材料，它能完全或部分地阻挡活性物质的混合隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。其中，木质隔板耐酸性较差，微孔橡胶隔板性能最好但成本较高，微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。正极板隔板负极板联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的结构电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应；铅酸蓄电池电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.24～1.30g/cm3。联华大通科技发展有限公司铅蓄电池的结构电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。电解液密度应随地区和气候条件而定，下表列出了不同地区和气温下的电解液的密度。另外，电解液的纯度也是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素之一。气候条件完全充足电的蓄电池25℃时电解液的密度（g/cm3）冬季夏季冬季温度低于－40℃地区1.301.26冬季温度高于－40℃地区1.281.25冬季温度高于－30℃地区1.271.24冬季温度高于－20℃地区1.261.23冬季温度高于0℃地区1.241.23联华大通科技发展有限公司铅蓄电池的结构壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁置极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅质联条串联起来，如右图所示。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。联华大通科技发展有限公司铅蓄电池的结构蓄电池与外部导体连接的部件。联华大通科技发展有限公司蓄电池常用术语和技术指标容量：在规定条件下，完全充电的蓄电池能够提供的电量，通常用安时（A.h）表示。这一电量的国际单位为库仑（1C=1A.s），实际使用时，蓄电池容量通常用安时表示容量。蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积：C＝If·tf放电率：有小时率(时间率)和电流率两种不同的表示方法电流率：蓄电池放电时用安培表示的电流。电流率也称倍率，是指电池放电时的放电电流的数值为额定容量值的倍数。小时率：是以一定的电流放完额定容量所需要的时间来表示容量C与放电条件有关，同一块电池放电率不同，给出的Ah数也不同。启动电池的容量多是20h率。固定型或摩托车蓄电池的容量则是10h率。牵引型蓄电池用5h率容量，电动自行车蓄电池习惯使用2h率容量。联华大通科技发展有限公司蓄电池常用术语和技术指标如果用5A放电，2小时降到10．5V，容量C=5A×2h=10Ah(安时)；还是这块电瓶，如果用1．2A放电，l0小时才能降到10．5V，容量C=1．2A×10h=12Ah(安时)；同样是这块电瓶，如果用0．7A放电，20小时才能降到10．5V，容量C=0．7A×20h=14Ah(安时)前面称2小时放电率，用C2表示，后面称10小时放电率，用C10表示，C的后标就是小时率。如放电电流为0．1C20，对于120Ah(C20)的电池，即以0．1×120=12A的电流放电。放电电流越大放电时间越小，反之增大。以最常见的12V10Ah电瓶为例，充足后放电到10．5V算放电完毕。联华大通科技发展有限公司1．额定容量在规定条件下，蓄电池完全充电后所能提供的由制造厂标明的安时电量。根据规定，电动车用蓄电池额定容量是将充足电的新蓄电池，在电解液温度为25±5℃的条件下，以2小时率的放电电流（即0.5C2安培）连续放电至单体电池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量，用C2表示。例：6-DZM-10型蓄电池以5A（0.5C2＝0.5×10＝5A）的电流连续放电至单池平均电压降到1.75V时，若放电时间大于等于2h，则其容量C＝If·tf≥10A·h，达到了额定容量，为合格产品；若放电时间小于2h，则其容量低于额定容量，为不合格产品。蓄电池常用术语和技术指标联华大通科技发展有限公司蓄电池常用术语和技术指标充电率：蓄电池充电时用安培表示的电流完全充电状态：当蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全充电的状态。过充电：完全充电后仍延续的充电。急充电：通常是以高倍率短时间的一种部分充电。涓流充电：为补偿自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。联华大通科技发展有限公司蓄电池常用术语和技术指标热失控：在恒压充电期间发生的一种临界状态。此时，蓄电池的电流及温度发生一种累积的互相增强的作用并逐渐增强导致蓄电池的损坏。开路电压：开路时，蓄电池正、负极间的电位差。负载电压：蓄电池输出电流时端子间的电压。终止电压：认为放电终止时的规定电压。联华大通科技发展有限公司影响蓄电池容量的因素2．使用因素（1）放电电流（2）电解液温度（3）电解液密度1．结构因素蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。联华大通科技发展有限公司影响蓄电池容量的因素（1）放电电流放电电流越大，蓄电池的容量就越小，如右图所示。当放电电流增大时，化学反应速度加快，PbSO4堵塞孔隙的速度也越快，导致极板内层大量的活性物质不能参与反应，蓄电池的实际输出容量减小。同时，电解液密度迅速下降，导致蓄电池的端电压也迅速下降，因而缩短了放电时间。。联华大通科技发展有限公司影响蓄电池容量的因素（2）电解液温度（见右图）一般-10°铅酸蓄电池的容量只有25°时容量的70%（3）电解液密度适当提高电解液的密度，可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容量。但电解液密度过大，又将导致粘度增加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的型号按机械工业部JB2599－1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》标准规定，铅蓄电池的型号包括为三部分：。第一部分第二部分第三部分串联的单格电池数蓄电池的类型蓄电池的特征蓄电池的额定容量蓄电池的特殊性能用阿拉伯数字表示用大写的汉语拼音字母表示如：Q--起动用铅蓄电池D—牵引电池M--摩托车用蓄电池F—阀控铅酸蓄电池用大写的汉语拼音字母表示如：M—密封W--免维护铅蓄电池无字母--普通铅蓄电池小时放电率的额定容量，单位为A·h，单位略去不写。用大写的汉语拼音字母表示如：G--高起动率D--低温性能好联华大通科技发展有限公司铅酸蓄电池的型号6-DZM-206个单体电池串联，额定电压12V电动车助力密封铅酸蓄电池额定容量20A·h如:型号6－DZMJ－10代表额定电压12V、额定容量10A·h的电动车助力密封胶体铅酸蓄电池联华大通科技发展有限公司小结1联华大通科技发展有限公司蓄电池的工作原理1．铅蓄电池的静止电动势将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势（即开路电压）。铅蓄电池的静止电动势Ej：Ej＝0.85+ρ25℃（2-1）式中，Ej-静止电动势，即开路电压（V）；ρ25℃-基准温度（25℃）时，电解液的相对密度（g/cm3）。注意，实测电解液的相对密度，应转换成25℃时电解液的相对密度，转换关系式为：ρ25℃＝ρt+0.00075（t－25）（2-2）式中，ρt-实测电解液相对密度（g/cm3）；t-实测电解液温度（℃）。因为铅蓄电池工作时，电解液密度总是在1.12～1.30g/cm3之间变化，所以每个单格电池的电动势也相应地在1.97～2.15V之间变化。联华大通科技发展有限公司蓄电池的工作原理2．铅蓄电池的放电当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。联华大通科技发展有限公司蓄电池的工作原理3．铅蓄电池的充电充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。联华大