第一章 蓄电池正极板n蓄电池正极板是一种将化学能转变为电能的装 置属于可逆的直流电源。n应用最广泛的汽车蓄电池正极板是铅酸蓄电池正极板 n蓄电池正极板最主要嘚作用是：发动机工作时 向起动机和点火装置供电。n汽油机起动电流为200－600A有的柴油机 起动电流达1000A2006-91蓄电池正极板并联电路2006-92n汽车上一般采用鉛酸蓄电池正极板，其主要目 的使启动发动机车用蓄电池正极板可分为以 下4种：n湿荷电蓄电池正极板n干荷电蓄电池正极板n少维护蓄电池囸极板n免维护蓄电池正极板。蓄电池正极板的分类 2006-93蓄电池正极板的功用n1.发动机启动时向启动机和点火系统供电n2.发动机低速运转时，向用電设备和发电机磁 场绕组供电（应用中应避免）n3.发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化 学能储存起来；n4.发电机过载时协助发电机姠用电设备供电n5.蓄电池正极板相当于一个大电容器，能吸收电路中 出现的舒瞬时过电压保护电子元件，保持汽 车电器系统电压稳定2006-94对蓄電池正极板的要求n启动发动机时蓄电池正极板在5～10S内，要 向启动机连续供给强大电流（汽油机 200～600A柴油机800～1000A）n因此，对蓄电池正极板的偠求是：容量大、内 阻小、有足够的启动能力2006-95第一节、蓄电池正极板的构造与型号 n蓄电池正极板的构造2006-96蓄电池正极板的基本构造 n极板n隔板 n外壳 n电解液 2006-97极板n极板：是蓄电池正极板的基 本部件，由它接受充 入的电能和向外释放 电能极板分正极板 和负极板两种。正极 板上的活性物质是二 氧化铅呈棕红色； 负极板上的活性物质 是海绵状纯铅，呈青 灰色 2006-98极板2006-99极板n栅架n活性物质隔板n为了避免相互接触而 短路，正負极板之间 要用绝缘的隔板隔开 n隔板材料应具有多孔 性结构，以便电解液 自由渗透而且化学 性能应稳定，具有良 好的耐酸性和抗氧化 性隔板电解液n铅酸蓄电池正极板的电解液，是由相对密度1.84的纯 硫酸和蒸馏水配制而成n密度一般在1.24－ 1.31g／cm的范围之内。n电解液的纯度是影響蓄电池正极板的电气性能和使用 寿命的重要因素一般工业用硫酸和普通水中 ，因含有铁、铜等有害杂质绝对不能加入到 蓄电池正极板中去，否则容易自行放电并且容易损 坏极板。因此蓄电池正极板电解液要用规定的蓄电 池专用硫酸和蒸馏水配制。外壳n 蓄电池正极板外壳为一整体式 结构的容器极板、隔 板和电解液均装入外壳 内。n蓄电池正极板电压一般有6V和 12V两种规格因此，外 壳内由间壁分成3个和6 個互不相通的单格n外壳应耐酸、耐热、耐 寒、抗震动，并具有足 够的机械强度外壳蓄电池正极板的型号、规格 n蓄电池正极板的产品型號n按照原机械工业部部颁标准JB2599－85的 规定，铅蓄电地产品型号分为三段解放CA141汽车用蓄电池正极板n6-QA-100n即是6个单格电池n额定电压12伏n额定容量100Ahn起动型干荷蓄电池正极板第二节、蓄电池正极板的工作原理及特性n双极硫酸盐化理论n蓄电池正极板中参与化学反应的物质，正极板上是 pbO2n负极板仩是pbn电解液是硫酸水溶液n蓄电池正极板放电时正极板上的pbo2和负极板上的 pb都变成pbso4水溶液n电解液中的H2SO4减少，相对密度下降蓄电池正极板 充電时，则按相反的方向变化 一、蓄电池正极板的工作原理 n蓄电池正极板的化学反应方程式为:．电动势的建立n蓄电池正极板的电动势是正、负极浸入电解液 后产生的。其反应过程见图1-8所示n负极板：铅溶于电解液中失电子生成 Pb2+nPb-2e→Pb2+n电子留在负极板上，和Pb2+吸引使负 极具有负电位，为-0.1V电动势的建立n正极板：PbO2溶于电解液n PbO2+2H2O→Pb(OH)4 n Pb(OH)4→Pb4+ + 4OH- nOH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极 表面,使正极板有+2.0Vn在外电路未接通时反应达到动态平衡 时，静圵电动势为： nE=2.0－(－0.1)=2.1V电动势的建立一、放电过程n将蓄电池正极板的 化学能转换 成电能的过 程称为放电 过程一、放电过程 n如果将蓄电池正极板与外电路 的负荷接通，电子e从负 极板经过外电路的负荷 流往正极板使正极板 的电位下降，从而破坏 了原有的平衡状态发 生电化学反應。n从理论上说蓄电池正极板这 种放电过将极板上所有 物质全部转变为硫酸铅 ，但实际转化的只有20- 30% 二、充电过程n将电能转换成 蓄电池囸极板化学能 的过程称为充 电过程，它是 放电反应的逆 过程二、充电过程 n充电时蓄电池正极板的正负两 极接通直流电源n当电源电压高于蓄电池正极板 的电动势E时，电流由蓄 电池的正极流入从蓄 电池的负极流出，也就 是电子由正极板经外电 路流往负极板n这时正负极板发苼的化 学反应正好与放电过程 相反，其化学反应过程 如图所示 蓄电池正极板充放电过程结论 n 蓄电池正极板在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少 而水将逐渐增多，电解液相对密度下降 n蓄电池正极板在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多 而水将逐渐减少，电解液相对密度增加 n在充放电时，电解液浓度发生变化主要是由 于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要 求正极极处的电解液流动性要好n茬装配蓄电池正极板时，应将隔板有沟槽的一面对着 正极板以便电解液流通。 二、蓄电池正极板的工作特性 n蓄电池正极板的静止电动势忣基本电特性 n蓄电池正极板的内阻n蓄电池正极板的放电特性 n蓄电池正极板的充电特性 、蓄电池正极板的静止电动势及基本电特性 n静止电动勢ESn蓄电池正极板处于静止状态时正负极板之间的电位差（即 开路电压）称为静止电动势。n开路电压：理论上开路状态下的端电压并不等于电 池的电动势。但是开路电压在数值上很接近蓄电池正极板 的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势n一般规定铅蓄电池正極板的额定开路电压为2.0V。n 开路电压（静止电动势）公式nES=0.85+ρ25°C（V）n汽车用蓄电池正极板的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之 间因此ES=1.97～2.15（V）、蓄电池正极板的静止电动势及基本电特性n蓄电池正极板端电压的测量：n端电压包括开路电压、放电电压和充电电压， 取决于蓄电池正极板的工作状况n一般发动机未工作时测量蓄电池正极板电压为开路电 压为12V。n一般发动机工作时测量蓄电池正极板电压为充电电压 为14Vn启动时测量蓄电池囸极板电压为放电电电压约为8- 11V。实际测量时采用放电计模拟启动状态、蓄电池正极板的放电特性 n蓄电池正极板的放电特性是指在恒 流放電过程中，蓄电池正极板的端 电压和电解液相对密度随时 间而变化的规律n将完全充足电的蓄电池正极板以 20h放电率的电流进行放电 ，在放電过程中不断地调节 外接的电位器使放电电流 保持稳定不变，每隔一定的 时间测量端电压和电解液 密度，得到如图所示的放电 特性曲線 放 电 特 性 曲 线、蓄电池正极板的放电特性n（1）开始放电阶段n端电压由2.14V迅速下降至 2.1Vn极板孔隙内硫酸迅速消耗， 电解液密度迅速下降浓差 极化增大，端电压迅速下降 n（2）相对稳定阶段 n端电压由缓慢下降至1.85Vn极板孔隙外向孔隙内扩散的 硫酸与孔隙内消耗的硫酸达 到动态平衡，孔内外电解液 密度一起缓慢下降所以端 电压缓慢下降。、蓄电池正极板的放电特性n（3）迅速下降阶 段n端电压由1.85V迅 速下降至1.75Vn放电接近終了时， 电化学极化、浓差 极化、欧姆极化显 著增大端电压迅 速下降。n蓄电池正极板放电终了的 特征、蓄电池正极板的充电特性 n在恒流充电过程中蓄电池正极板的 端电压与电解液相对密度随时 间而变化的规律。n充电电源必须采用直流电源 以一定的电流人向一只完全放 電的蓄电地进行充电。n保持充电电流入不变每隔一 定时间测量单格电池的端电压 和电解液相对密度。n可以绘制出蓄电池正极板的充电特性 曲线如图所示。蓄电池正极板的充电特性n（1）充电开始阶段n端电压迅速上升n开始充电时，孔隙内迅速生 成硫酸浓差极化增大，端 電压迅速上升n（2）稳定上升阶段n端电压缓慢上升至2.4V左右 。n孔隙内生成的硫酸向孔隙外 扩散当硫酸生成的速度与 扩散速度达到平衡时，端电 压随整个容器内电解液密度 变化而缓慢上升蓄电池正极板的充电特性n（3）充电末期n电压迅速上升到 2.7V左右，且稳定 不变电解液呈沸 騰状态。n活性物质还原反应 结束后的充电称为 过充电充电电流 用于电解水，应避 免长时间过充电蓄电池正极板的充满电的特征n端电压仩升到最大值2.7V，并在2h~3h内 不在增加n电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm n蓄电池正极板内产生大量气泡。第三节、蓄电池正极板的容量及其影响因素n一、蓄电池正极板的容量n指蓄电池正极板在规定条件下（包括放电温度 、放电电流、放电终止电压）放出的电 量n单位：安时（A·h）n理論容量、实际容量（无实际意义）n额定容量、储备容量一、蓄电池正极板的容量n额定容量n用20h率容量表示。n国标GB《启动用铅蓄电池正极板技術条件 》规定：n将充电的新蓄电池正极板在电解液温度为25±5°C条 件下以20h率的放电电流连续放至单池平均 电压降到1.75V时，输出的电量称为额萣容量 n实际测量蓄电池正极板容量超过20小时为合格一、蓄电池正极板的容量n储备容量n国标GB《启动用铅蓄电池正极板技术 条件》规定：n蓄電池正极板在25±2℃条件下，以25A恒流放 电直至单池平均电压降到1.75V时的放电 时间单位为分钟（min）。影响蓄电池正极板容量的因素n极板的构造對容量的影响n放电电流对容量的影响n电解液温度对容量的影响。n电解液密度对容量的影响二、影响容量的因素n1．构造因素对容量的影響n极板厚度越薄，活性物质的利用率就越 高容量就越高。n极板面积越大同时参与反应的物质就 越多，容量就越大n同性极板中心距越尛，蓄电池正极板内阻越小 容量越大。n蓄电池正极板选择的主要标准．使用因素对容量的影响n放 电 电 流 对 容 量 的 影 响放电电流对容量的影响电解液温度对容量的影响电解液温度对容量的影响n温度↓粘度↑渗入极板困难活性物质 利用率↓→C↓；n同时，粘度↑内阻↑内压降↑端电压 ↓→C↓电解液密度对容量的影响电解液密度对容量的影响n电解液密度ρ↑电动势E↑电液渗透能力↑ ，参加反应的活性物质↑→C↑nρ过高，粘度↑，内阻↑，极板硫化↑→C↓n实践证明：电解液密度偏低有利于提高放电电 流和容量冬季使用的电解液，在不使其结冰 嘚前提下尽可能采用稍低的电解液密度。n 1.12-1.30g/cm第四节 蓄电池正极板的使用与维护 一、蓄电池正极板的维护n（一）三抓n1.抓及时、正确充电n装车使用电池定期补充充电放电程度，冬季 不超过25%夏季不超过50%；n带电液存放的蓄电池正极板定期补充充电。n2.抓正确使用操作n每次启动时间鈈超过5s启动间隔时间15s， 最多连续启动3次；n3.抓清洁保养n及时清除蓄电池正极板表面的酸液经常疏通通气孔 一、蓄电池正极板的维护n五防n1.防止过充和充电电流过大n2.防止过度放电n3.防止电解液液面过低n4.防止电解液密度过大n5.防止电解液内混入杂质。二、蓄电池正极板的检查n1、检查