蓄電池的工作特性

1、蓄電池的工作特性蓄電池的工作特性主要包括蓄電池的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻以及充、放電特性。.靜止電動(dòng)勢(shì)靜止電動(dòng)勢(shì)是指蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)（不充電也不放電）下正負(fù)極板之間 的電位差（即開(kāi)路電壓），用正。表示。它的大小與電解液的相對(duì)密度 和溫度有關(guān)，當(dāng)相對(duì)密度在1. 0501. 300的范圍內(nèi)時(shí)，可由下述 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其近似值：E0=0.85十25攝氏度的電解液相對(duì)密度（18）汽車(chē)用蓄電池的電解液相對(duì)密度在充電時(shí)增高， 放電時(shí)下降，一般在121. 30之間波動(dòng)，因此，蓄電池的靜止電動(dòng)勢(shì)也相應(yīng)地變化在. 972. 15V之間。.內(nèi)電阻蓄電池的內(nèi)電阻大小反映了蓄電池帶負(fù)載的能力。在相同的條件下， 內(nèi)電阻越小，輸出電

2、流越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。蓄電池的內(nèi)電阻為極板電阻、電解液電阻、隔板電阻、連條和極柱電阻的總和，用 R0表 示。極板電阻一般很小，并且隨極板上的活性物質(zhì)的變化而變化。 充電后電阻變小，放電后電阻變大，特別是在放電終了，由于有效活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，則電阻大大增加。隔板電阻因所用的材料而異。木質(zhì)隔板比微孔橡膠隔板、微子L塑料 隔板的電阻大。另外，隔板越薄，電阻越小。圖1 5所示為電解液內(nèi)阻隨相對(duì)密度變化的關(guān)系曲線(xiàn)。相對(duì)密度為1.2時(shí)（15攝氏度），硫酸的離解度最好，粘度較小，電阻也最小。連接條電阻與單體電池的連接形式有關(guān)。 傳統(tǒng)外露式鉛連接條電阻比 內(nèi)部穿壁式、跨越式連接的電阻要大。一般來(lái)說(shuō)，起動(dòng)

3、型鉛蓄電池的內(nèi)電阻是很小的（單體電池的內(nèi)電阻約為0. 011歐姆），在小負(fù)荷工作時(shí)對(duì)蓄電池的電力輸出影響很小，但 在大電流放電時(shí)（如起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)），如內(nèi)阻過(guò)大，則會(huì)引起端電壓大 幅度下降而影響起動(dòng)性能。全充足電的蓄電池在溫度為 20C時(shí)的內(nèi)阻可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其 近似值R0=Ue/ （17.1*C20） （1 10）式中，Ue是蓄電池額定電壓，單位為 V; C20是蓄電池額定容量，單 位 A h。.充電特性蓄電池的充電特性是指在恒流充電過(guò)程中，蓄電池的端電壓U,和電解液密度等參數(shù)隨充電時(shí)間變化的規(guī)律。圖16所示為一只6-Q-105 型蓄電池以10.5A的充電電流進(jìn)行充電的特性曲線(xiàn)。充電時(shí)電源

4、電壓必須克服蓄電池的電動(dòng)勢(shì)正和蓄電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降ICR0因此，充電過(guò)程中蓄電池的端電壓總是大于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)正，即：UC=E+ ICR0 ?(1 11)由于采用恒流充電，單位時(shí)間內(nèi)所生成的硫酸量相等。所以，電解液相對(duì)密度隨時(shí)間成直線(xiàn)上升，靜止電動(dòng)勢(shì)正。也由于相對(duì)密度的不斷 上升而增加。由圖1 6還可看出，在充電開(kāi)始后蓄電池的端電壓 U,便迅速上升， 這是因?yàn)槌潆姇r(shí)活性物質(zhì)和電解液的作用首先是在極板的孔隙中進(jìn) 行的，生成的硫酸使孔隙內(nèi)的電解液相對(duì)密度迅速增大所致。以后隨著生成的硫酸量增多，硫酸將開(kāi)始不斷地向周?chē)鷶U(kuò)散，當(dāng)繼續(xù)充電至 極板孔隙內(nèi)析出的硫酸量與擴(kuò)散的硫酸量達(dá)到平衡時(shí)，蓄電池的端電壓

5、就不再迅速上升，而是隨著整個(gè)容器內(nèi)電解液相對(duì)密度的上升而相 應(yīng)地增高。當(dāng)充電接近終了時(shí)，蓄電池端電壓將達(dá)到2.32.4V,這時(shí)極板上的3活性物質(zhì)最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U（Pb02前海綿狀鉛（Pb）,再繼續(xù) 充電，電解液中的水將開(kāi)始分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣，以氣泡的形式劇烈放出，形成所謂的“沸騰”狀態(tài)。由于氫離子在極板上與電子的結(jié) 合不是瞬間完成而是緩慢進(jìn)行的，于是靠近負(fù)極板處會(huì)積存有較多的 正離子H+,使溶液和極板之間產(chǎn)生了附加電位差（也稱(chēng)氫過(guò)電位，約 0.33V）,因而使端電壓急劇升至2.7V左右。此時(shí)應(yīng)切斷電路停止充電， 否則，將造成蓄電池的過(guò)充電。過(guò)充電時(shí)，由于劇烈地放出氣泡，會(huì) 在極板內(nèi)部

6、造成壓力，加速活性物質(zhì)的脫落，使極板過(guò)早損壞。所以， 應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)充電。但在實(shí)際充電中，為了保證將蓄電池充 足，往往需要23h的過(guò)充電才行。全部充電過(guò)程中，極板孔隙內(nèi)的電解液密度比容器中的電解液相對(duì)密 度稍大一些。因此，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E總是高于靜止電動(dòng)勢(shì)Eqo充電 停止后，由于Ic=0,端電壓Uc立即下降，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中 的電解液密度趨向平衡，因而蓄電池的端電壓又降至2.1V左右。蓄電池充電終了的特征是：1）蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，呈“沸騰”狀。2）端電壓和電解液相對(duì)密度均上升至最大值，且23h內(nèi)不再增加。.放電特性蓄電池的放電特性是指在恒流放電過(guò)程中，蓄電池的端電壓 Uf和電

7、4解液相對(duì)密度p等參數(shù)隨時(shí)間而變化的規(guī)律。圖17所示為一只6 一 Q 105型蓄電池的放電特性曲線(xiàn)。由于放電過(guò)程中電流是恒定的，單位時(shí)間內(nèi)所消耗的硫酸量相同， 所 以，電解液的相對(duì)密度沿直線(xiàn)下降。相對(duì)密度每下降0.030.038,則 蓄電池約放電25%。放電過(guò)程中，由于蓄電池內(nèi)阻 R。上有壓降，所以，蓄電池的端電壓 仍總是小于其電動(dòng)勢(shì)E即Uf=E-If*R(1 12)式中，Uf是放電時(shí)蓄電池的端電壓；E是放電時(shí)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)；If 是放電電流；R是蓄電池的內(nèi)阻。隨著放電程度的增加，電解液相對(duì)密度不斷下降，電動(dòng)勢(shì) E也下降， 同時(shí)內(nèi)阻R。增加，故端電壓Uf將逐漸下降。放電時(shí)由于孔隙內(nèi)的電 解密度

8、小于外部電解液密度，因此放電時(shí)的電動(dòng)勢(shì)E總是小于靜止電 動(dòng)勢(shì)E。由圖1 7中可見(jiàn)，放電開(kāi)始時(shí)，其端電壓從 2.1V迅速下降，這是由 于極板孔隙中的硫酸迅速消耗，密度降低的緣故。這時(shí)容器中的電解 液便向極板孔隙內(nèi)滲透，當(dāng)滲入的新電解液完全補(bǔ)償了因放電時(shí)化學(xué) 反應(yīng)而消耗的硫酸量時(shí)，端電壓將隨整個(gè)容器內(nèi)電解液相對(duì)密度的降 低而緩慢地下降到1.95V。接著電壓又迅速下降至1.75V,此時(shí)應(yīng)停止 放電，如繼續(xù)放電，電壓將急劇下降。這是由于放電接近終了時(shí)，化 學(xué)反應(yīng)深入到極板的內(nèi)層，而放電時(shí)生成的硫酸鉛較原來(lái)活性物質(zhì)的 體積為大（是海綿狀鉛的2.68倍，是二氧化鉛的1.86倍），硫酸鉛聚積 在極板孔隙內(nèi)，

9、縮小了孔隙的截面積，使電解液的滲入困難，因而極 板孔隙內(nèi)消耗掉的硫酸難以得到補(bǔ)充，孔隙內(nèi)的電解液相對(duì)密度便迅 速下降，端電壓也隨之急劇下降。當(dāng)端電壓降至一定值時(shí)（20h放電率單格電壓降至 1.75V病繼續(xù)放電 即為過(guò)度放電。過(guò)度放電對(duì)蓄電池是有害的，因?yàn)榭紫吨猩傻拇纸Y(jié) 晶硫酸鉛，充電時(shí)不易還原，而使極板硫化，容量下降。停止放電后，由于極板孔隙中的電解液和容器中的電解液相互滲透， 趨于平衡，蓄電池的端電壓將有所回升。蓄電池放電終了的特征是：1）電解液相對(duì)密度下降到最小許可值（約1.1）。2彈體電池的端電壓降至放電終止電壓（以20h放電率放電，單格電 壓降至1.75V; 10h放電率放電，單格電壓降至 1.7V）。容