汽車用蓄電池必須滿足發動機起動的需要,即在短時間內向起動機提供大電流(汽油機為200~600A,柴油機可達1000A)。汽車上采用蓄電池通常稱為起動型蓄電池。根據電解液的不同,起動型蓄電池分為酸性和堿性蓄電池。
鉛酸蓄電池的結構
鉛酸蓄電池結構簡單,價格低廉、內阻小、起動性能好,能在短時間內提供起動機所需的大電流,因此得到了廣泛而長期的應用。
鉛酸蓄電池是在盛有稀硫酸的容器內插入兩組極板而構成的電能存儲器,它由正極板、負極板、隔板、電池蓋、電解液、加液孔蓋和電池外殼組成。(圖1-1)
容器分為3格或6格,每格裝有電解液,正負極板浸入電解液中成為單格電池。每個單格電池的標稱電壓為2V,因此,3個串聯起來成為6V蓄電池,6格串聯起來成為12V蓄電池。
1.蓄電池的極板
1)構成
極板是電池的基本部件,它的作用是接受充入的電能和向外釋放電能。
極板由柵架和活性物質組成。分為正極板和負極板,正極板上的活性物質是棕紅色的二氧化鉛(PbO2),負極板上的活性物質是青灰色的海綿狀純鉛(Pb),如圖1-2所示。
柵架一般由鉛銻合金鑄成,其作用是固結活性物質。如圖1-3所示:
為了降低蓄電池的內阻,改善蓄電池的起動性能,有些鉛蓄電池采用了放射形柵架,(圖1-3)右圖為桑塔納轎車蓄電池放射形柵架的結構。
2)極板的片數
將正、負極板各一片浸入電解液中,可獲得2V左右的電動勢。為了增大蓄電池的容量,常將多片正、負極板分別并聯,組成正、負極板組,如圖所示。
在每個單格電池中,正極板的片數要比負極板少一片,這樣每片正極板都處于兩片負極板之間,可以使正極板兩側放電均勻,避免因放電不均勻造成極板拱曲。
2.隔板,如圖1-4所示:
作用:放置在正負極板之間,以避免其接觸而短路。
要求:應具有多孔性,以便電解液滲透,且化學穩定性要好,具有耐酸和抗原氧化性。
類型:
1)木質價格便宜,但耐酸性差,已很少使用。
2)微孔橡膠性能好,壽命長,但生產工藝復雜、成本高,故尚未推廣使用。
3)微孔塑料其孔徑小、孔率高、薄而軟,生產效率高、成本低,所以目前推薦使用。
4)玻璃纖維紙漿和玻璃纖維絲棉
5)袋式隔板免維護蓄電池使用較多,它將正極板裝入,起到良好的分隔作用,這樣可以增大極板面積,進而增大蓄電池的容量。
注意事項:隔板一面平整,一面有溝槽,溝槽應面對著正極板,且與底部垂直,以便充放電時,電解液能通過溝槽及時供給正極板,當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。
3.電解液
電解液是蓄電池內部發生化學反應的主要物質,它由純凈硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成,也叫稀硫酸。水的密度為1 g/cm3,硫酸的密度為1.84/cm3,兩者以不同的比例混合后形成不同密度的電解液。
電解液的密度對蓄電池的工作有重要影響,密度大,可減少結冰的危險并提高蓄電池的容量,但密度過大,則粘度增加,反而降低蓄電池的容量,縮短使用壽命。汽車用鉛蓄電池的電解液密度一般為1.24~1.30 g/cm3,使用中電解液密度應根據地區、氣候條件和制造廠家的要求而定。
不同地區和氣候條件下電解液的相對密度表2—1
使用地區最低溫度 |
充足電的蓄電池在25℃時的電解液密度 | |
冬季 |
夏季 | |
<-40℃ |
1.3 |
1.26 |
-30~-40℃ |
1.28 |
1.24 |
-20~-30℃ |
1.27 |
1.24 |
0~-20℃ |
1.26 |
1.23 |
>0℃ |
1.23 |
1.23 |
4.外殼
作用:用于盛裝極板組和電解液。
要求:耐酸、耐熱、耐震動沖擊。
材料:硬橡膠、聚丙烯塑料兩種。
結構:蓄電池每組極板所產生的電動勢大約為2V,要想獲得更高的電動勢,通常要使多組極板串聯起來,因此在制造蓄電池外殼時,將一個電池外殼內分成若干個單格,即每個單格內一組極板,所以,6V的蓄電池為3個單格,12V蓄電池為6個單格。每個單格的底部制有凸筋,用來擱置極板組。凸筋之間的空隙可以積存極板的脫落物質,防止正、負極板短路,如圖1-5所示。
極板組的連接均采用鉛質連條進行串聯。可分為兩種形式,即傳統的外露式連接和當前常見的穿壁式連接。
加液孔用來向蓄電池單格內加注電解液或蒸餾水,加液孔蓋上有通氣小孔以保證蓄電池內部與大氣的壓力平衡。