的重要指标。
蓄电池的容量常用以下两个指标表示:2Oh率额定容量和储备容量。 20 h率额定容量是指完全充足电的蓄电池,在电解液温度为25℃时,以2O h放电率的电流连续放电到12V蓄电池端电压降到10.50V土0.05V;6V蓄电池端电压降到5.25V土 0.02V时所输出的电量,用C20表示,单位是Ah。
蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄电池,在电解液温度为25℃±2℃时,以25A电流放电至12V蓄电池端电压达10.50 V土0.05V、6V蓄电池端电压达5.25V±0.02V时,放电所持续的时间,用Cr-n表示,单位为min(分钟)。
第6讲
2.1.2 免维护(MF)蓄电池
免维护蓄电池又叫做MF(Maintenance-Free)蓄电池,其含义是在合理的使用期限内不需添加蒸馏水,如短途车可行驶8万km,长途货车可行驶40万km~48万km 而不需进行维护,可使用3.5~4年不需加蒸馏水,在其使用过程中不需作任何维护或只需较少的维护工作。
(1)免维护蓄电池的结构特征
1)通气孔采用新型安全的通气装置和气体收集器,孔塞内装有一个氧化铝过滤器或催化剂。过滤器可以阻止水蒸汽和硫酸气体通过,避免其与外界火花接触而爆炸,催化剂能促使氢氧离子结合生成水,故电解液中蒸馏水的消耗很少。
2)正极板装在袋式微孔塑料隔板之中,可以取消壳体的底部凸筋部分,降低极度板组的高度,使极板上部的容积增大33%,电解液的贮存量相对增加。由于正极板装塑料袋中,活性物质不易剥落,极板短路现象大为减少,自放电的可能性也大为减弱。
3)单体电池采用穿壁式贯通连接,使内阻减小,输出电流增大。同时采用聚丙烯塑料热压外壳和整体式电池盖,壳体内壁薄,贮液多,与同容量普通铅酸蓄电池相比,重量轻,体积小。
4)对于无加液孔的免维护蓄电池,由于不能采用传统的密度计来测量电解
液的相对密度以判断其技术状况,在蓄电池顶上常装有一只小型密度计以判断其技术状况。
重点提示 在其顶部的检视窗口观察,如果看到绿点,表明蓄电池工作情况良好;看不到绿点而显示为淡绿色,说明电解液相对密度降低,蓄电池充电不足,应及时充电;如果检视窗显示浅黄色或无色,说明蓄电池已无法正常工作,必须更换蓄电池。
(2)免维护蓄电池的使用特点
1)在整个使用过程中不需补充蒸馏水。所谓免维护,主要是指使用中不需补加或少加蒸馏水。铅酸蓄电池电解液中的水分消耗主要在水蒸发(约占10%左右),水的电解(约占90%左右),尤其在过充电的情况下,水的电解更加严重。普通铅酸蓄电池每行驶1000Km,水的消耗量为16 g~32g,而免维护铅蓄电池每行驶1000Km,水的消耗量仅是铅蓄电池的1/10,即1.6 g~3.2g。
2)自由放电少,存放电损失少。免维护铅蓄电池与普通铅蓄电池相比较,自由放电少得多,免维护铅蓄电池湿式贮存可达二年以上。
3)使用寿命长。免维护铅蓄电池的使用寿命一般在四年以上,是普通铅蓄电池使用寿命的两倍多。
4)接线极柱腐蚀小。 5)内阻小,起动性能好。
6)主要缺点是极板制造工艺复杂,价格高。 2.1.3 干荷电蓄电池
即干式荷电铅蓄电池。它与普通铅蓄电池的区别是极板组在干燥状态的条件下能够较长期地保存在制造过程中所得到的电荷。干荷电铅蓄电池在规定保存期内(两年)如需使用,只要灌入符合规定密度的电解液,搁置15min ,调整液面高度规定标准后,不需要进行初充电即可投入使用,且其荷电量可达到蓄电池额定容量的80%以上,是应急的理想电源。
干荷电铅蓄电池之所以具有干荷电性能,主要在于负极板的制造工艺与普通铅蓄电池不同。正极板的活性物质Pb02(二氧化铅)化学活性比较稳定,其荷电性能可以较长期的保持。而负极板上的活性物质Pb(海绵状铅)由于表面积大,化学活性高,容易氧化,所以要在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂;并且在化成过程中有一次深放电循环或进行反复地充电、放电,使活性物
质达到深化。化成后的负极板,先用清水冲洗后,再放入防氧化剂溶液(硼酸、水扬酸混合液)中进行浸渍处理,让负极板表面生成一层保护膜,并采用特殊干燥工艺(干燥灌中充入惰性气体或抽真空)这样即可制成干荷电极板。由于负极板经特殊处理,其抗氧化性能得到提高。因此,与普通铅蓄电池相比,自放电小,贮存期较长。干荷电蓄电池的维护与普通蓄电池基本一样。对于贮存期超过两年的干荷电蓄电池,因极板有部分氧化,使用前应以补充充电的电流充电5h~l0h后再用。
2.1.4 其它新型蓄电池 (1)镍氢(NiH)蓄电池
镍氢电池具有重量轻、寿命长、能量密度高、无环境污染、充放电速度快等优点,已成为世界各国竞相研制和开发的新能源。
镍氢电池是以储氢合金作为活性物质的负极、以氢氧化镍作为活性物质的正极及隔膜组成。这种电池尚未大批量投产,价格很贵。
(2)锂电池
锂电池,这里主要指二次锂电池,它具有比能量高等一系列优点,受到了美国、欧洲和日本的高度重视,并把电动汽车与燃油机汽车全面竞争的希望寄托于它的成功。锂电池有锂离子电池、高温锂熔盐电池、锂聚合物电池(常温)及锂聚合物固体电解质电池(常温)。
(3)镉镍蓄电池
镉镍蓄电池,正极板活性物质为氢氧化镍[Ni(OH)3],负极为镉(Cd),电解液是相对密度为1.2~1.27的氢氧化钾(KOH)溶液。放电后,正极活性物质转变为氢氧化亚镍 [Ni(OH)2],负极的活性物质转变为氢氧化亚镉[Cd(OH)2]。 镉镍蓄电池单体电池电压为1.2V,因此6V蓄电池由5个单体电池组成, 12V蓄电池由10个单体电池组成。与相同性能的铅酸蓄电池相比,重量轻35%、体积小30%、价格约高3~5倍、但寿命要长4~6倍。
(4)钠硫蓄电池
钠硫电池中,阴极的反应物质是熔融的钠,阳极的反应物质是带有一定导电物质的硫,电解质为β-氧化铝钒土的陶瓷管,它既是绝缘体又传导钠离子。
(5)锌-空气电池
第7讲
2.1.5 蓄电池的使用、维护与充电
(1)蓄电池的使用与维护
1)蓄电池在使用时,须作到以下几点:
a、安装和搬运蓄电池时,应轻搬轻放,不可敲打或在地上拖拽。蓄电池在汽车上应固定牢靠、以防行车时振动和移位。
b、冬季使用应注意保持其处于充足电状态,以免电解液密度降低而结冰;冬季补加蒸馏水,应在充电前进行,以使蒸馏水较快的与电解液混合而不致结冰;冬季蓄电池容量降低,因此在冷起动前,应进行预热,以减少起动阻力矩。 c、每次接通起动机的时间不超过3s~5s ,再次起动时,应在停止5s~6s以后进行。
2)蓄电池在维护作业时,应做到以下几点:
a、经常清除蓄电池表面的灰尘污物,电解液溅到蓄电池表面时,应用抹布蘸10%浓度的苏打水或碱水擦净,电极桩和电线夹头上出现氧化物时应及时清除。
b、经常疏通加液孔盖上的通气孔。
c、定期检查和调整电解液的相对密度和液面高度。 d、放完电的蓄电池在24h内应及时充电。
e、停驶车辆的蓄电池,每两个月应进行一次补充充电。
f、常用车辆的蓄电池,放电程度冬季达25%、夏季达50%时即应充电,必要时及时进行补充充电。
g、拆卸蓄电池电缆时,应先拆下蓄电池负极,再拆下蓄电池正极;安装蓄电池电缆时,应先安装蓄电池正极,再安装蓄电池负极,以免拆卸过程中造成蓄电池断路。
(2)蓄电池的充电 1)电解液相对密度的选择
蓄电池在使用过程中密度应根据地区,气候条件和制造厂的要求而定。 2)充电方法
铅酸蓄电池的充电方法有定流充电、定压充电和脉冲快速充电三种。
a、定流充电
在充电过程中,充电电流将保持恒定的充电方法,称为定流充电。 在充电过程中,随着铅蓄电池电动势的增高,就必须相应提高充电电压,才能保持充电电流的恒定。当单格电池电压上升到2.4V时,开始出现较多的气泡,应将充电电流减半,到完全充足电为止。
重点提示 采用定流充电法充电,不论6V或12V铅蓄电池均可串联在一起。但各个铅蓄电池的容量尽可能相同,否则,充电电流应以小容量的电池来计算。当小容量的铅蓄电池充足电后,应立即摘除,再继续给大容量的铅蓄电池充电。
b、定压充电
定压充电是在充电过程中,将充电电压保持恒定的充电方法。汽车、拖拉机上均采用这种方法充电。充电时,充电电压不变,随着充电的进行,充电电流将逐渐减小至零。所以在整个充电过程中无需专人照管。但这种充电方法由于开始充电电流较大,充电时间缩短,往往会影响蓄电池的技术性能和使用寿命。
定压充电时,所有充电的铅蓄电池与电源均接成并联,故又称并联充电。采用此法充电时,每条支路上铅蓄电池并联后的总电压均应相等,总容量也应相同。
重点提示 定压充电电流大小不能调整,所以不能保证蓄电池彻底充足电;也不能用于蓄电池的初充电和去硫化充电。对于就车使用的蓄电池,为了防止产生硫化故障,必须定期(每2个月)拆下定流充电一次。
c、脉冲快速充电
脉冲快速充电,可克服充电过程中的极化现象,有效提高充电效率。充电时,分段设置充电电流,整个过程为:正脉冲充电-停充(25ms)-负脉冲(瞬间)放电或反充-再停充-再正脉冲充电。
该充电方法显著的特点是充电速度快,即充电时间大大缩短。一次初充电只需5h左右,补充充电仅需lh左右。采用这种方法充电,还可以使蓄电池容量增加,使极板“去硫化”明显。但其缺点是充电速度快,析出的气体总量虽减少,可其出气率高,对极板活性物质的冲刷力强,故易使活性物质脱落,因而对蓄电池的使用寿命会有一定影响。
3)充电工艺
蓄电池的充电工艺很多,主要有初充电、补充充电和去硫化充电等。 a、初充电