汽车蓄电池概述-汽车电器设备构造与检修

2023-08-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.3栅架图2.4隔板2)隔板为了使蓄电池的结构尽量紧凑,正负极板应尽可能地接近,但为了避免其互相接触而造成短路,必须采用隔板加以绝缘,如图2.4所示。图2.5通气孔5)联条为提高蓄电池的供电电压,用联条将各单格电池串联连接,一个单格电池的正极桩与相邻单格电池的负极桩采用联条焊接。图2.6联条图2.7极柱蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理是化学能和电能的相互转化。

（1）蓄电池的作用

汽车蓄电池又称为二次电池,是一种将电能以化学能的形式储存,并可将化学能转化为电能的装置,其主要作用有:

①启动发动机时,向启动系统、点火系统以及收音机、点烟器及常用灯光等供电。蓄电池必须能够满足启动发动机的需要,即在短时间内(5～10 s),可供给起动机以强大的电流(一般汽油机为200～800 A,有些柴油机可达1 500 A)。

②当发动机低速运转,发电机电压低于蓄电池的充电电压时,由蓄电池向用电设备供电。

③储蓄电能,当发动机中、高速运转,发电机电压高于蓄电池的充电电压时,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电容器功能,蓄电池可以吸收电路中的瞬时电压,保持汽车电气系统电压的稳定,保护电子元件。

（2）蓄电池的类型

目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有两大类:铅酸蓄电池(以下简称铅蓄电池)和镍碱蓄电池。铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小,可以短时间供给起动机强大的启动电流而被广泛采用。铅蓄电池又可分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池,见表2.1。

表2.1　铅蓄电池分类

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（3）蓄电池的结构

汽车启动型铅酸蓄电池由3只或6只单格电池串联而成,每只单格电池电压约为2 V,串联成6 V或12 V以供汽车选用,如图2.2所示,它主要由正负极板、隔板、电解液、外壳和极柱等组成。

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图2.2　蓄电池的结构

1)极板

极板是蓄电池的核心部分,蓄电池充放电的过程中,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的化学反应来实现。极板分正、负极板两种。它由栅架和活性物质组成。

栅架用于容纳活性物质,并使极板成型,一般由铅锑合金浇铸而成,如图2.3所示。铅锑合金中,一般加入6%～8.5%的锑,以提高栅架的机械强度并改善其浇注性能。铅锑会加速氢的析出而使电解液的消耗加剧,甚至会引起蓄电池自放电和栅架的膨胀、溃烂,缩短蓄电池使用寿命。因此,栅架正逐渐向低锑,甚至无锑的铅钙合金发展。

活性物质是极板上的工作物质,为充放电过程提供不可缺少的离子。正极板上的活性物质为深棕色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质为青灰色的海绵状纯铅(Pb)。将一片正极板和一片负极板浸入电解液中,可得到2.1 V左右的电动势。为增大蓄电池容量,常将多片正负极板分别并联,用横板焊接成正负极板组。安装时,正负极板组相互嵌合安装,中间插入隔板后装入蓄电池单格内,便形成了单格电池。

在每个单电池中,正极板数要比负极板数少一片,这样每片正极板都处于负极板之间,可使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲。

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图2.3　栅架

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图2.4　隔板

2)隔板

为了使蓄电池的结构尽量紧凑,正负极板应尽可能地接近,但为了避免其互相接触而造成短路,必须采用隔板加以绝缘,如图2.4所示。

由于电化学反应在液体中进行,有离子迁移运动,为使电解液渗透,隔板应具有多孔性和良好的耐酸性。故一般采用微孔塑料、微孔橡胶、木质材料、玻璃纤维等材料。近年来,还将微孔塑料隔板做成袋状,紧包在正极板的外部,防止活性物质的脱落。

3)电解液

电解液一般由密度为1.84 g/cm3的专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成,它是蓄电池发生化学反应的主要物质,为电化学反应提供必要的离子。电解液的配制应严格选用《蓄电池用硫酸》(GB 4554—1984)标准规定的二级专用硫酸和蒸馏水。且配置时,一定要把浓硫酸缓慢倒入蒸馏水中,并不断搅拌。

电解液的密度一般为1.24～1.33 g/cm3,电解液密度过低,冬季易结冰;电解液密度过大,电解液黏度增加,蓄电池的内阻增加,而加速隔板、极板的腐蚀,使其使用寿命缩短,故应根据本地区气候条件和制造厂的要求合理选用。

表2.2为不同地区和气温下的电解液密度推荐值。

表2.2　不同地区和气温下的电解液密度推荐值

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注:铅酸蓄电池的电解液是一种强酸,对人的皮肤、眼睛有一定的危害,一旦接触后应立即用大量清水清洗,严重时应及时到医院诊治。

4)外壳

外壳用来盛放电解液和极板组,并使蓄电池构成一个整体。制造外壳的材料必须能耐酸、耐温、耐寒、抗震,并具有足够的机械强度。常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料和工程塑料等。现在国内普遍采用工程塑料外壳,这种外壳美观透明、耐酸、抗蚀、质量小、强度高,是一种比较好的外壳材料。

橡胶外壳的各单格有一个小盖,塑料外壳采用整体盖。普通蓄电池每单格的中间有一个电解液加液孔,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。平时拧装一个螺塞,螺塞上有一个通气小孔,蓄电池使用时应保持其畅通,以便随时排出蓄电池内化学反应放出的氢气(H2)和氧气(O2),防止外壳胀裂和发生事故,如图2.5所示。

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