蓄电池的充放电28

教学目的要求：通过学习掌握蓄电池的电动势、内阻、工作特性、容量、充电设备及方法、充电工艺、注意事项等知识点。教学重点、难点：蓄电池的工作特性蓄电池的充电方法单元二蓄电池的充放电2007.5.231、免维护蓄电池2、干荷蓄电池3、胶体电解质蓄电池4、碱性电池5、钠硫电池6、燃料电池7、锌空气电池新型蓄电池简介2007.5.231、免维护蓄电池•1、免维护蓄电池的概念所谓免维护蓄电池，是指在规定的使用条件下，使用期间不需要进行维护的蓄电池。对于车用铅蓄电池来讲，也就是使用期间不需经常添加蒸馏水的蓄电池。2007.5.23•免维护蓄电池与普通铅蓄电池的最大区别是极板材料不同。不仅改善了使用性能，还延长了使用寿命和储存寿命。（1）免维护蓄电池失水量少，使用中一般不需添加蒸馏水。（2）免维护蓄电池的栅架采用的是铅钙合金，特点是晶粒较细，耐腐蚀，不易形成微电池，自行放电量小。（3）免维护蓄电池有集气室和新型的通气装置，可避免水分散失，有效的防止酸气外逸，从而很大程度的降低了硫酸气对极桩连接件的腐蚀。2、免维护蓄电池的特点2007.5.23（4）免维护蓄电池的起动电流比普通铅蓄电池大，起动性能好，一方面是由于铅钙合金的导电性能比铅锑合金好，蓄电池内阻小，输出电流大；另一方面是由于免维护蓄电池采用内连式连接，缩短了连线长度，功率损失小，放电电压高。（5）免维护蓄电池采用铅钙合金制作栅架，增加了机械强度，提高了耐充性，还有效的防止活性物质脱落，提高了使用寿命。2007.5.23它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，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，等过20～30分钟就可使用。2、干荷蓄电池的概念2、干荷蓄电池2007.5.23•（1）在规定的贮存期内(一般2年)，只要加注符合规定密度的电解液，并调整好液面高度，搁置2h后即可使用，勿需进行初充电。•（2）对存储时间超过规定贮存期的干荷电蓄电池，因为极板可能部分氧化，所以在使用前应以补充充电的电流充电5-1Oh后再用。2、干荷蓄电池的特点2007.5.23•（3）正、负极板都具有干荷电性能。正极板的活性物质是二氧化铅，其化学性比较稳定，荷电性能可长期保持；负极板的活性物质是海绵状铅，因其表面积较大，化学活性较高，易被氧化，故要制成干荷电极板(其制造工艺与普通负极板大不相同)。•（4）干荷蓄电池的补充充电是采用恒电流充电法，充电电流值应为蓄电池额定容量值的1/10。当充电至蓄电池电解液密度在2h内不再上升、端电压上升到1.65V左右、有大量气泡从加液口冒出、电解液密度为1.27-1.29时，表明已充足电，勿需继续充电了。单元二蓄电池的充放电•一、电动势和内阻•二、蓄电池的工作特性•三、蓄电池的充电设备•四、蓄电池的充电方法•五、蓄电池的充电连接方法•六、蓄电池的充电工艺一、电动势和内阻1)、静止电动势：指蓄电池静止状态下正负极板间的电位差，其值取决于电解液的密度和温度。Ej=0.85+ρ25ρ25为25度时的电解液密度。（注：静止电动势不等于电池的电动势）2)、内阻：包括极板内阻、隔板内阻、电解液电阻、联条和极柱电阻。电解液电阻与电解液密度和温度有关。蓄电池内阻越小，输出电流越大；放电电流越大，越能满足起动的需要。电解液电阻与密度的关系曲线二、蓄电池的工作特性1、蓄电池的放电特性2、蓄电池的充电特性1、蓄电池的放电特性定义：指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解液相对密度随时间而变化的规律。第一阶段：开始放电阶段，电压下降较快。第二阶段：相对稳定阶段，电压缓慢下降。第三阶段：迅速下降阶段，放电终了，密度迅速下降，端电压也急剧下降。恒流放电特性曲线放电终了的特征：1）单格电压放电至终止电压（1.75V）2）电解液密度降至最小许可值（约1.11g/cm3）蓄电池允许的放电终止电压与放电电流强度有关，放电电流越大，则放完电的时间越短，而允许的放电终止电压越低。2、蓄电池的充电特性定义：指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变化的规律。第一阶段：开始充电阶段，端电压迅速上升。第二阶段：稳定上升阶段，端电压随电解液密度上升而相应提高。第三阶段：迅速上升阶段，水电解产生的H以离子状态和极板之间产生附加电阻，将形成沸腾现象。第四阶段：充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势。蓄电池恒流特性曲线充电终了的特征：1）蓄电池内产生大量气泡，即出现沸腾现象（电解水2H2O=2H2+O2）。2）端电压上升到最大值（2.7V），且2h内不再增加。3）电解液密度上升到最大值，且2-3h内不再增加。三、蓄电池的充电设备1、组成：交流电源、整流器。2、车上的充电设备为交流发电机充电专用设备：（1）可控硅整流充电机（2）晶闸管整流充电机（3）脉冲快速充电机（4）智能充电机可控硅整流充电机晶闸管整流充电机脉冲快速充电机智能充电机四、蓄电池的充电方法1．恒流充电•在充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。•恒流充电的优点为：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可用于初充电和去硫化充电。•恒流充电的缺点是：充电时间长，且需要经常调整充电电流。2．恒压充电•在充电过程中，充电电压恒定不变。是蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法。•恒压充电的优点为：充电速度快，充电时间短，充电电流IC会随着电动势E的上升，而逐渐减小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管。四、蓄电池的充电方法恒压充电的缺点是：充电电流大小不能调整，所以不能保证蓄电池彻底充足电，也不能用于初充电和去硫化充电。对于就车使用的蓄电池，为了防止其产生硫化故障，必须定期（每两个月）拆下用改进恒流充电的方法充电一次。四、蓄电池的充电方法恒压充电曲线3．改进恒流充电法两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当单格电池电压升到2.4V，电解液开始产生气泡，将充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电，直到蓄电池完全充足电为止。改进恒流充电的优点为：可减少活性物质脱落，又能保证蓄电池充满电，改进恒流充电是蓄电池常规充电方法，完成一次初充电需60～70小时，补充充电需20小时。改进恒流充电的缺点是：充电电流需经常调整.4．脉冲快速充电快速充电的基本方法（1）脉冲快速充电以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。（2）智能快速充电利用单片机的智能功能，控制充电电流按照最佳充电电流变化而实现快速充电的方法。五、蓄电池的充电连接方法•定流充电常采用串联法注意：尽可能同等容量电池串联•定压充电常采用并联法各串联电池电压应相等，但型号、容量和放电程度可以不同。六、蓄电池的充电工艺1．初充电对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。初充电的程序：(1）加注电解液密度符合厂家规定，液面高度符合要求。（2）选择充电电流改进恒流法IC1=C20/15IC2=C20/30（3）连接蓄电池（4）充电过程中应注意问题①旋开加液孔；②观察充电电流，及时调整；③每隔2-3h应测量一次电压和密度，及时转为第二阶段；经常测量温度，控制不得高于45℃；（5）调整电解液密度六、蓄电池的充电工艺补充充电需补充充电情况：（1）启动无力时（非机械故障）；（2）前照灯灯光暗淡，表示电力不足时；（3）电解液密度下降到1.20g/cm3以下时；（4）冬季放电超过25%，夏季放电超过50%。补充充电与初充电的不同点：（1）充电前不需要加注电解液；（2）蓄电池补充充电电流的选择；IC1=C20/10（A）IC2=C20/20（A）（3）充电时间约为13～16h。蓄电池使用后的充电间歇过充电•间歇过充电是避免使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔3个月进行一次。•充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇1h后，再以减半的充电电流进行过充电，直至充足电为止。蓄电池使用后的充电2007.5.23第一章汽车蓄电池2007.5.23汽车蓄电池的作用•在发动机起动期间，由它驱动起动电机、照明系统、点火系统、电子燃油喷射系统和发动机的其他电气设备。•发动机停止运转或低怠速运转的时候，蓄电池给汽车电器附件供电。•汽车电器需要的电量超过充电系统输出量时，由蓄电池来补充。•它起到整车电气系统的电压稳压器的作用。2007.5.23简单的不可充电电池2007.5.23简单的可充电电池2007.5.23普通蓄电池结构2007.5.23极板结构2007.5.23单格蓄电池：由正负极板及将他们分开的隔板组成2007.5.23由六块2.11V电池串联而成的12.66V蓄电池2007.5.23普通蓄电池外壳上设有通风孔，用来释放气体2007.5.23最常见的几种蓄电池电极柱2007.5.23典型免维护蓄电池栅格板2007.5.23典型免维护蓄电池结构2007.5.23免维护蓄电池优点•聚丙烯或塑基材料容器没有加大，极板上有预留空间而可以储存更多电解质。•电池的存放寿命一般长达两年以上。•较高的冷起动放电率。•对电池的接线端及线路几乎可以不用维护。2007.5.23免维护蓄电池缺点•整个生命周期比较短。•不希望出现的附加载荷会使蓄电池快速放电。•极度放电后将很难再进行充电。•储备容量低，特别在环境温度较低的时候。•蓄电池暴露在高温环境的时候会产生栅格板生成。栅格板生成指的细小的金属芽体在栅格板上产生，它能穿过隔板产生极板短路。2007.5.23混合型蓄电池栅格结构2007.5.23复合型蓄电池外观2007.5.23蓄电池放电2007.5.23蓄电池充电2007.5.23蓄电池的容量•额定储备容量•安时额定值（20h放电率额定容量）•冷起动能力额定值•起动能力额定值•瓦时额定值2007.5.23蓄电池结构代号2007.5.23蓄电池的充电种类•初充电——新蓄电池和新修复的蓄电池。以恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量；•补充充电——使用中的蓄电池；•过充电和循环锻炼充电——使蓄电池保持一定容量和延长其使用寿命；•去硫化充电——消除极板硫化故障。2007.5.23蓄电池的充电方法•定流充电•定压充电•脉冲充电2007.5.23定流充电连接简图2007.5.23定流充电特性2007.5.23定压充电连接简图2007.5.23定压充电特性