汽車電器維修學(xué)習(xí)目標3：描述蓄電池的基本結(jié)構(gòu)與原理

學(xué)習(xí)目標3：描述蓄電池的基本結(jié)構(gòu)與原理1．蓄電池的作用起動發(fā)動機，蓄電池向起動系、點火系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)及發(fā)動機等其他用電設(shè)備供電。當發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機電壓低于蓄電池充電電壓時，由蓄電池向用電設(shè)備供電。當發(fā)動機中、高速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機電壓高于蓄電池充電電壓時，蓄電池將發(fā)動機的剩余電能儲存起來。當發(fā)電機過載時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電。蓄電池還可以吸收電路中的瞬間過電壓，保持汽車電氣系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，保護電子元件。2.1.3蓄電池的結(jié)構(gòu)及其作用鉛酸蓄電池主要由正負極板、隔板、電解液、外殼、極柱等組成。2．鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)（1）極板極板由柵架活性物質(zhì)組成。活性物質(zhì)是極板上的工作物質(zhì)。正極板的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈棕褐色。負極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛，呈深灰色?；钚晕镔|(zhì)都做成膏狀涂敷在有一定機械強度的柵架上，制成正負極板。由于正極板上的活性物質(zhì)容易脫落，通常把正極板做得比負極板厚些。（2）隔板隔板的作用是使正負極板盡量地靠近而不至于短路，以縮小蓄電池的體積，防止極板變形和活性物質(zhì)脫落。為了有利于電解液滲透，隔板常用具有良好的耐酸性和抗氧化性的微孔塑料制成，隔板一面平滑，另一面有凹槽。（3）電解液電解液是蓄電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)，由純凈硫酸和蒸餾水按一定的比例配制。電解液的作用是形成電離，促使極板活性物質(zhì)溶離，產(chǎn)生可逆的電化學(xué)反應(yīng)。蓄電池中的電解液是硫酸水溶液。（4）外殼外殼的作用是盛裝電解液和極板組，使鉛蓄電池構(gòu)成一個整體。外殼材料有硬橡膠和塑料兩種，由間壁將其分為六個相互分離的單格，底部有凸起的筋條支撐極板組，凸筋之間的空間用來容納極板脫落的活性物質(zhì)，以防極板短路。（5）匯流排匯流排的作用是將單格電池串聯(lián)起來，提高整個蓄電池的端電壓。匯流排一般由鉛銻合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三種。（6）接線柱一個普通的鉛蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有接線柱。一個為正接線柱，旁邊標有+或P記號；另一個為負極接線柱，旁邊標有-或N記號，有的用不同顏色表示。免維護蓄電池的結(jié)構(gòu)特點：（1）中央排氣裝置在具備中央排氣裝置的情況下，氣體會從蓄電池上預(yù)先設(shè)定的位置排出。根據(jù)蓄電池的安裝位置，可以從正極側(cè)或負極側(cè)排氣。（2）防回火裝置防回火裝置由一個多孔合成材料片構(gòu)成，即所謂的玻璃料。其位于中央排氣裝置開孔的前方，如果從排氣孔排出的氣體被點燃，玻璃料可以阻止火焰竄入蓄電池的內(nèi)部。（3）帶O形密封環(huán)的單格電池密封塞單格電池密封塞上裝有O形徑向密封環(huán)，在它的作用下，擰入密封塞時的扭矩大小就不會對密封效果產(chǎn)生影響。帶O形密封環(huán)的密封塞也有助于防止產(chǎn)生回火。當溢出的全部氣體集中通過唯一的開孔排出時，密封塞就能發(fā)揮防回火的作用。（4）酸液收集器在蓄電池配件中，中央排氣通道的末端有一個收存器，伴隨氣流而來的少量酸液就會進入這個收存器中。（5）電眼免維護蓄電池一般都內(nèi)置溫度補償式密度計，俗稱電眼，也有的叫蓄電池狀態(tài)指示器。單色小球電眼的結(jié)構(gòu)雙色小球的電眼結(jié)構(gòu)動力蓄電池是用來給電動汽車的驅(qū)動提供能量的一種能量儲存裝置，由一個或多個電池包以及電池管理（控制）系統(tǒng)組成。動力電池結(jié)構(gòu)3．動力蓄電池（1）鎳氫電池鎳氫動力電池正極是活性物質(zhì)氫氧化鎳Ni(OH)2，負極是儲氫合金，用氫氧化鉀作為電解質(zhì)，在正負極之間有隔膜，共同組成鎳氫單體電池，在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應(yīng)。1-電池盒（-）2-絕緣襯墊3-蓋帽（+）4-安全排氣口5-封盤6-絕緣圈7-陰極8-隔膜9-陽極10-絕緣體（2）鋰離子電池汽車鋰離子電池是由單體經(jīng)由串并聯(lián)方式組合并加保護線路板及外殼后，能夠直接提供電能的組合體。鋰離子單體電池由正極、負極、隔膜、PTC元件、安全閥、排氣孔、絕緣板等結(jié)構(gòu)組成。隔膜：起關(guān)閉或阻斷通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。PTC元件：在鋰離子電池蓋帽內(nèi)部，當內(nèi)部溫度上升到一定溫度時，或電流增大到一定控制值時，PTC就起到了溫度保險絲和過流保險的作用。安全閥：安全閥釋放氣體，以防止蓄電池破裂或爆開。安全閥是一次性非修復(fù)式的破裂膜，一旦進入工作狀態(tài)，保護蓄電池使其停止工作，是蓄電池最后的保護手段。2.1.4蓄電池的工作原理1．鉛酸蓄電池的充放電過程蓄電池放電時，自由電子從負極流向正極，向負載供電，電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場的作用下分別移向電池的正負極，在電池內(nèi)部形成電流回路，同時，正負極板上生成硫酸鉛，電解液中的硫酸不斷減少，水逐漸增多，溶液比重下降。蓄電池充電時，發(fā)動機電動勢大于蓄電池本身電動勢，自由電子逆向流動，正負極板上的硫酸鉛分別還原成氧化鉛和鉛，電解液中的硫酸不斷增多，水逐漸減少，溶液比重上升。2．氫燃料電池的工作過程氫燃料電池汽車主要由儲氫罐、電機控制系統(tǒng)、燃料電池組、熱交換器、驅(qū)動電機、電容等部件組成。氫燃料電池的工作原理3．鋰離子電池的工作過程鋰離子電池主要由正極（含鋰化合物）、負極（碳素材料）、隔膜、電解液等組成。鋰離子電池的工作原理2.1.5蓄電池的容量及影響因素蓄電池在規(guī)定條件下放出的電量稱為容量，它是放電電流（單位為A）與放電時間（單位為h）的乘積，單位為A·h。蓄電池的容量的表示分為三種，即額定容量、儲備容量、起動容量。蓄電池的額定容量用20h率容量表示：即將充足電的蓄電池在電解液溫度為25℃條件下，以20h率放電電流連續(xù)放電，直至單池平均電壓降到1.75V時，輸出的電量稱為蓄電池的額定容量。1．極板影響蓄電池容量的因素：極板越薄，活性物質(zhì)的多孔性越好，則電解液的滲透越容易，活性物質(zhì)的利用率越高。在外殼不變的前提下，采用薄型極板可以增加極板片數(shù)，從而增大蓄電池容量；極板面積越大，同時參加化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)就越多，輸出容量也就越大；縮短同性極板的中心距，可減小蓄電池內(nèi)阻，因此，在保證具有足夠電解液的前提下，盡可能縮短中心距，可增大蓄電池容量。2．放電電流放電電流增大，化學(xué)反應(yīng)速度加劇，極板的孔隙將過早地被迅速生成的硫酸鉛所堵塞而縮小，使電解液向孔內(nèi)滲入困難，極板內(nèi)部大量的活性物質(zhì)不能參加化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致蓄電池放電容量迅速下降。蓄電池容量與放電電流的關(guān)系3．電解液溫度溫度降低時，電解液粘度增加，流動性下降，電解液向極板孔隙內(nèi)滲入困難，極板孔隙內(nèi)的活性物質(zhì)不能得到充分利用，從而導(dǎo)致蓄電池的放電容量下降。一般情況下，溫度每降低1℃，緩慢放電時容量約減小1%，大電流放電時容量約減小2%。蓄電池在不同溫度下的放電量4．電解液的密度電解液密度過高，可使蓄電池自行放電速度加快，并對極板柵架和隔板的腐蝕作用加劇，從而縮短蓄電池的使用壽命。一般情況下，電解液密度偏低有利于提高放電電流量和容量，同時也有利于延長鉛酸蓄電