鉛酸蓄電池是在盛有稀硫酸的容器中插入兩組極板而構成的電能儲存器,它由極板、隔板、外殼、電解液等部分組成。容器分為 3格或 6格,每格里裝有電解液,正負極板組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,3格串聯(lián)起來成為 6V蓄電池,6格串聯(lián)起來成為 12V蓄電池。
鉛酸蓄電池現(xiàn)在多運用在大型的汽車上。
蓄電池的構造見圖 1.1。
極板是蓄電池的基本部件,由它接受充入的電能和向外釋放電能。極板分正極板和負極板兩種。正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛,呈棕紅色;負極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛,呈青灰色。蓄電池在充電與放電過程中,電能和化學能的相互轉換是依靠極板上活性物質(zhì)和電解液中硫酸的化學反應來實現(xiàn)的。正、負極板上的活性物質(zhì)分別填充在鉛銻合金鑄成的柵架上。鉛銻合金中,鉛占 94%,銻占6%。加入少量的銻是為了提高柵架的機械強度并改善澆注性能。
但是,鉛銻合金耐電化學腐蝕性能較差,在要求高倍率放電和提高比能而采用薄形極板時,高銻含量板柵的使用壽命勢必降低。因此,采用低銻合金就十分重要了,目前板柵含銻量為 2% ~3%。在板柵合金中加入 0.1%~0.2%的砷,可以減緩腐蝕速度,提高硬度與機械強度,增強其抗變形能力,延長蓄電池的使用壽命。
目前國內(nèi)外已使用鉛銻砷合金作板柵。正極活性物質(zhì)脫落和板柵腐蝕是決定蓄電池使用壽命的主要原因。出于對使用期限的考慮,正極板柵要厚一些,負極板柵厚度一般為正極板柵厚度的 70% ~80%。國產(chǎn)蓄電池負極板厚度為 1.6~1.8mm,也有薄至 1.2~1.4mm的;正極板厚度為 2.2~2.4mm,也有薄至 1.6~1.8mm的。薄形極板的使用能改善汽車的起動性能,提高蓄電池的比能。為了增大蓄電池的容量,一般將多片正極板(4~13片)和多片負極板(5~14片)分別并聯(lián),組成正極板組和負極板組。
安裝時,將正負極板組相互嵌合,中間插入隔板,就成了單格電池。在每個單格電池中,負極板的數(shù)量總是比正極板要多一片。正極板都處在負極板之間,最外面片都是負極板。正極板活性物質(zhì)較疏松,機械強度低,這樣把正極板夾在負極板中間,可使其兩側放電均勻,在工作時不易因活性物質(zhì)膨脹而翹曲,不易造成活性物質(zhì)脫落。國產(chǎn)汽車起動用鉛酸蓄電池主要有兩大類,即干封式蓄電池和干荷電式蓄電池。
干荷電式蓄電池與普通干封式蓄電池的區(qū)別在于:
其極板組在干燥狀態(tài)下能夠較長時間地保存制造過程中所得到的電荷。干荷電式蓄電池之所以具有干荷電性能,主要是負極板的制造工藝不同。干荷電式蓄電池在 2年的保存期中,如果需要交付使用,只需在使用之前加入符合規(guī)定密度的電解液就可以了。
例如,對于干荷電式蓄電池 6-QA-60,只需加入密度為 1.280g/cm3(25℃時)的電解液,調(diào)整液面高度高出極板組 15mm左右,不需要進行初充電就可以投入使用。對于保存期超過 2年的干荷電式蓄電池,因為其極板上有部分活性物質(zhì)被氧化,使用之前應進行補充充電。
2.隔板
為了減少蓄電池內(nèi)部尺寸,降低蓄電池的內(nèi)阻,蓄電池內(nèi)部正負極板應盡可能靠近。但為了避免相互接觸而短路,正負極板之間要用絕緣的隔板隔開。隔板材料應具有多孔性結構,以便電解液自由滲透,而且化學性能應穩(wěn)定,具有良好的耐酸性和抗氧化性。常見的隔板材料有木材、
微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維紙漿和玻璃絲棉等幾類。
隔板為一厚度小于 1mm的長方形薄片,其長和寬均比極板略大一點。成形隔板的一面有特制的溝槽。安裝時,應將帶溝槽的一面豎直朝向正極板。
3.電解液
鉛酸蓄電池的電解液由密度為 1.84g/cm3的純硫酸和蒸餾水配制而成,密度一般在 1.24~1.31g/cm3,使用時根據(jù)當?shù)刈畹蜌鉁鼗蛑圃鞆S的要求進行選擇,見表 1.1。電解液的純度是影響蓄電池性能和使用壽命的重要因素,一般工業(yè)用硫酸和普通水中,因含有鐵、銅等有害雜質(zhì),絕對不能加入到蓄電池中去,否則容易自行放電,并且容易損壞極板。因此,蓄電池電解液要用規(guī)定的蓄電池專用硫酸和蒸餾水配制。
5.其他零部件
(1)鉛連接條
由于蓄電池各單格為串聯(lián)連接,因此不同極性的極樁用鉛連接條連接起來。鉛連接條由鉛
銻合金鑄成,有外露式、跨橋式和穿壁對焊式三種,前者用在硬橡膠外殼和蓋上,后兩種用在塑料
外殼和蓋上。
(2)加注孔蓋
用橡膠或塑料制成,旋在蓄電池 蓋的加注孔內(nèi)。加注孔蓋上有通氣孔,下端有特制的隔板,其作用是將
通氣孔與單格上面的空間部分地隔開,以防汽車顛簸時,電解液從通氣孔濺出。
加注孔蓋上的通氣孔應經(jīng)常保持暢通,使蓄電池內(nèi)部的 H2與 O2排出以防蓄電池過早損壞或爆炸。若在孔蓋上安裝一個過濾器,還可以避免水蒸氣逸出,減少水的消耗。
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