汽車用蓄電池必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要,即在短時(shí)間內(nèi)向起動(dòng)機(jī)提供大電流(汽油機(jī)為200~600A,柴油機(jī)可達(dá)1000A)。汽車上采用蓄電池通常稱為起動(dòng)型蓄電池。根據(jù)電解液的不同,起動(dòng)型蓄電池分為酸性和堿性蓄電池。
鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)
鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉、內(nèi)阻小、起動(dòng)性能好,能在短時(shí)間內(nèi)提供起動(dòng)機(jī)所需的大電流,因此得到了廣泛而長期的應(yīng)用。
鉛酸蓄電池是在盛有稀硫酸的容器內(nèi)插入兩組極板而構(gòu)成的電能存儲(chǔ)器,它由正極板、負(fù)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(fù)極板浸入電解液中成為單格電池。每個(gè)單格電池的標(biāo)稱電壓為2V,因此,3個(gè)串聯(lián)起來成為6V蓄電池,6格串聯(lián)起來成為12V蓄電池。
1.蓄電池的極板
1)構(gòu)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(zhì)組成。分為正極板和負(fù)極板,正極板上的活性物質(zhì)是棕紅色的二氧化鉛(PbO2),負(fù)極板上的活性物質(zhì)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(jié)活性物質(zhì)。如圖1-3所示:
為了降低蓄電池的內(nèi)阻,改善蓄電池的起動(dòng)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(jié)構(gòu)。
2)極板的片數(shù)
將正、負(fù)極板各一片浸入電解液中,可獲得2V左右的電動(dòng)勢。為了增大蓄電池的容量,常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián),組成正、負(fù)極板組,如圖所示。
在每個(gè)單格電池中,正極板的片數(shù)要比負(fù)極板少一片,這樣每片正極板都處于兩片負(fù)極板之間,可以使正極板兩側(cè)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(fù)極板之間,以避免其接觸而短路。
要求:應(yīng)具有多孔性,以便電解液滲透,且化學(xué)穩(wěn)定性要好,具有耐酸和抗原氧化性。
類型:
1)木質(zhì)價(jià)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(chǎn)工藝復(fù)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(chǎn)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(hù)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(jìn)而增大蓄電池的容量。
注意事項(xiàng):隔板一面平整,一面有溝槽,溝槽應(yīng)面對(duì)著正極板,且與底部垂直,以便充放電時(shí),電解液能通過溝槽及時(shí)供給正極板,當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時(shí)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(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì),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(duì)蓄電池的工作有重要影響,密度大,可減少結(jié)冰的危險(xiǎn)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(yīng)根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠家的要求而定。
不同地區(qū)和氣候條件下電解液的相對(duì)密度表2—1
使用地區(qū)最低溫度 |
充足電的蓄電池在25℃時(shí)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(dòng)沖擊。
材料:硬橡膠、聚丙烯塑料兩種。
結(jié)構(gòu):蓄電池每組極板所產(chǎn)生的電動(dòng)勢大約為2V,要想獲得更高的電動(dòng)勢,通常要使多組極板串聯(lián)起來,因此在制造蓄電池外殼時(shí),將一個(gè)電池外殼內(nèi)分成若干個(gè)單格,即每個(gè)單格內(nèi)一組極板,所以,6V的蓄電池為3個(gè)單格,12V蓄電池為6個(gè)單格。每個(gè)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(zhì),防止正、負(fù)極板短路,如圖1-5所示。
極板組的連接均采用鉛質(zhì)連條進(jìn)行串聯(lián)。可分為兩種形式,即傳統(tǒng)的外露式連接和當(dāng)前常見的穿壁式連接。
加液孔用來向蓄電池單格內(nèi)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(nèi)部與大氣的壓力平衡。