1、第二章 蓄電池知識要求z1、熟悉蓄電池的作用 z2、掌握鉛蓄電池的結構、型號z3、掌握鉛蓄電池的工作原理、充放電特性z4、掌握鉛蓄電池的充放電的方法z5、熟悉蓄電池的使用、維護及保養知識蓄電池的出現z 蓄電池1859年由法國科學家加斯頓.普萊特發明。z 其化學反應理論一般認為是格拉斯頓和特拉普與1882年創立的雙極硫酸鹽化理論（簡稱雙硫化理論）。定義z蓄電池是一種可逆低壓直流電源，既能將化學能轉換為電能，也能將電能轉換為化學能.z目前車用蓄電池以鉛酸蓄電池為主起輔助供電作用 一般情況由發電機供電，但:z 1.發動機起動：放電z 2.發電機不發電或E很低：放電z 3.發電機超載：放電、協助放電z

2、 4.蓄電池E很低，發電機負載少，充電z 5.穩壓：大電容的作用，吸收瞬態過壓A發電機用電設備起動機作用優點優點：內阻小，電壓穩定，可短時大電流放電。缺點缺點：比能量低，壽命短。蓄電池的構造與型號極板組 正極板(深棕色)2.2mm； 負極板(深青灰色)1.8mm隔板 正負極板靠近，易短路， 加絕緣隔板 (多孔性橡膠塑料） 殼體 工程塑料聯條 將多個單格電池串聯加液孔蓋 有通氣孔 電解液 專用硫酸(純)+蒸餾水(純)由六塊2.11V電池串聯而成的12.66V蓄電池單格V=2伏 對于12V：6個串聯對于24V：2個12V串聯。鉛酸蓄電池的工作原理42b2bSOH2POP放電充電OH2SOP224b

3、+2bOPbP42SOHfI （正極）（負極）（電解液） （正負極板）（液體水） 討論：討論： 1.放電放電：H2SO4 ，H2O ，電解液的比重 ； 充電充電：。可通過 測量來判斷蓄電池的放電程度。 2. 實際上對于放電： PbO2 + 2H2SO4 Pb+ + 2 SO4 + 2H2O 正極板活性物 （正極板） （液） 正電位+2V Pb Pb+ +2e（負極板） 負電位-0.1V （負極物） 溶于電解液中 外電路斷開：E=2.1V（單格電壓） 2-(-0.1)=2.1V 外電路接通：負極2e 正極板，與Pb+結合，生成Pb+。 電解 理論上極板上理論上極板上PbO2和和Pb全部變成全部變

4、成PbSO4為止，放電結束，實為止，放電結束，實 際上電解液不能滲透到極板活性物質最內層，即使蓄電池際上電解液不能滲透到極板活性物質最內層，即使蓄電池 無電提供，極板上的活性物質只能一部分變成硫酸鉛。無電提供，極板上的活性物質只能一部分變成硫酸鉛。 極板要盡可能薄，面積大。極板要盡可能薄，面積大。3. 增大放電電流增大放電電流：單格電池內，多組正、負極板并聯提高極板 u=2.1V孔隙度，減少極板厚度。4. 充電過程與放電過程相反 即 PbSO4 Pb+ + SO4 正極：Pb+ +2e Pb+ Pb+ SO4 PbSO4 PbSO4+2H2O PbO2（正極板）+2 H2SO4負極：Pb+ S

5、O4 Pb SO4（負極板） 同時： Pb Pb+ （溶解） +fI2e+蓄電池的工作特性l靜止電動勢Ej和內阻Rnl充電特性l放電特性 蓄電池放電 蓄電池充電靜止電動勢Ej和內阻Rn靜止電動勢：充、放電后2-3h靜止（不充電 也不放電），測兩極的電位差。Ej =2.1V， Ej =0.84+25C內阻：包括極板、隔板、電解液、聯條、極 樁等電阻。T（溫度） Rn 充電特性充電特性充電特性是指蓄電池恒流充電電壓Uc、E和25C隨t時間的變化關系。 Uc = E +IcRn充電的5個階段：z初期：1.95-2.1V；z2.1-2.4V：不穩定上升；z2.4-2.7V：沸騰z2.7V：充電終了z2

6、.7V后：切斷電源， Uc Ej 。（當電壓到2.3-2.4V時，PbSO4幾乎反應為PbO2和Pb，繼續充電，2H2O2H2 +O2，產生氣泡，沸騰。）判斷蓄電池充足的三個準則： 1.充電電壓Uc達到max，且2h不再增加； 2. 電解液密度25C達到max，且2h不再增加； 3.蓄電池激烈放出大量氣泡，電解液沸騰放電特性放電特性放電特性是指恒流充電蓄電池端電壓Uf、電動勢E和 隨t時間的變化關系。Uf = E - IcRn放電的3個階段：z開始放電：2.11-2.0z持續放電：2.0-1.85 穩定z迅速下降：1.85-1.75切斷電源繼續放電曲線判斷放電終止的兩個現象：1.單格電池電壓降

7、到放電終止電壓（如表）；2. 最小許可值1.1g/cm3。放電電流（A）0.05Qe0.1Qe0.25 QeQe3 Qe連續放電時間（h）201030.50.083單格電池終止電壓（V） 1.751.701.651.551.5表1-3 放電電流與終止電壓蓄電池容量z定義：在放電允許的情況下，蓄電池輸出的電 量（It）。z蓄電池容量不守恒。z放電倍率：電池放電電流與額電容量的比值。z影響蓄電池容量的因素（I，T，）溫度降低容量減少)30(01. 01tQQteHEV動力蓄電池容量的選擇z選擇依據混合動力車電機峰值功率蓄電池組的總電壓要求蓄電池的比功率，比能量。蓄電池充放電流的最大倍率整車總質量及

8、成本要求示例z 整車驅動總功率最大KWz 驅動電機占驅動總功率z 使用的電池組比功率0.5KW/Kg，比能量0.05KWh/Kg，總電壓250V.z 計算最大放電電流？電池組容量？放電倍率？解：電機功率解：電機功率KW 電池組重量電池組重量0.5Kg 電池組總能量電池組總能量0.051.5KWh 最大放電電流最大放電電流KA 電池組容量電池組容量1.5KAh 放電倍率放電倍率z 思考題：改變總電壓能否改變倍率思考題：改變總電壓能否改變倍率蓄電池充電z 充電種類初充電補充充電預防硫化過充電鍛煉循環充電z 充電方法定電流充電定電壓充電脈沖快速充電脈沖快速充電的理論基礎z 極化的定義：在充電后期化學

9、反應過程中，電池兩極間的電壓高于兩基活性物質的平衡電極電壓的現象。z 分類歐姆極化濃差極化電化學極化大電流充電：快速補充蓄電池能量前停：消除歐姆極化及部分濃差極化負脈沖：進一步消除濃差極化及電極化后停：防硫化IT4321蓄電池充電接受能力及脈沖充電曲線蓄電池充電接受能力及脈沖充電曲線 一、鎳氫電池鎳氫電池z鎳氫電池原理鎳氫電池原理 鎳氫電池正極活性物質為氫氧化鎳(稱氧化鎳電極)，負極活性物質為金屬氧化物，也稱貯氫合金 (電極稱貯氫電極)，電解液為氫氧化鉀，在電池充放電過程中的電池反應為：正極: Ni(OH)2 + OH- = NiOOH + H20 + e- 負極: M + H2O + e =

10、MHab + OH- Ni(OH)2 + M = NiOOH + MHab 新型蓄電池鎳氫電池充放電曲線鎳氫電池充放電曲線鎳氫電池過充過放反應鎳氫電池過充過放反應z 過充電時，兩極上的反應為： z 氧化鎳電極上： 4OH- 4e 2H2O十O2 z 貯氫電極上； 2H2O+O2+4e 4 OH z 當電池過放電時，電極反應為： z 氧化鎳電極上： 2H2O + 2e H2+2OH z 貯氫電極上； H2 + 2OH-2e 2H2O 二、燃料電池z燃料電池原理它是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質，只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉