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铅酸蓄电池的结构

汽车用蓄电池必须满足发动机起动的需要,即在短时间内向起动机提供大电流(汽油机为200~600A,柴油机可达1000A)。汽车上采用蓄电池通常称为起动型蓄电池。根据电解液的不同,起动型蓄电池分为酸性和碱性蓄电池。


铅酸蓄电池的结构

铅酸蓄电池结构简单,价格低廉、内阻小、起动性能好,能在短时间内提供起动机所需的大电流,因此得到了广泛而长期的应用。

铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器内插入两组极板而构成的电能存储器,它由正极板、负极板、隔板、电池盖、电解液、加液孔盖和电池外壳组成。(图1-1)

容器分为3格或6格,每格装有电解液,正负极板浸入电解液中成为单格电池。每个单格电池的标称电压为2V,因此,3个串联起来成为6V蓄电池,6格串联起来成为12V蓄电池。

1.蓄电池的极板

1)构成

极板是电池的基本部件,它的作用是接受充入的电能和向外释放电能。

极板由栅架和活性物质组成。分为正极板和负极板,正极板上的活性物质是棕红色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质是青灰色的海绵状纯铅(Pb),如图1-2所示。

栅架一般由铅锑合金铸成,其作用是固结活性物质。如图1-3所示:

为了降低蓄电池的内阻,改善蓄电池的起动性能,有些铅蓄电池采用了放射形栅架,(图1-3)右图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。

2)极板的片数

将正、负极板各一片浸入电解液中,可获得2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量,常将多片正、负极板分别并联,组成正、负极板组,如图所示。

在每个单格电池中,正极板的片数要比负极板少一片,这样每片正极板都处于两片负极板之间,可以使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲。

2.隔板,如图1-4所示

作用:放置在正负极板之间,以避免其接触而短路。

要求:应具有多孔性,以便电解液渗透,且化学稳定性要好,具有耐酸和抗原氧化性。

类型:

1)木质价格便宜,但耐酸性差,已很少使用。

2)微孔橡胶性能好,寿命长,但生产工艺复杂、成本高,故尚未推广使用。

3)微孔塑料其孔径小、孔率高、薄而软,生产效率高、成本低,所以目前推荐使用。

4)玻璃纤维纸浆和玻璃纤维丝棉

5)袋式隔板免维护蓄电池使用较多,它将正极板装入,起到良好的分隔作用,这样可以增大极板面积,进而增大蓄电池的容量。

注意事项:隔板一面平整,一面有沟槽,沟槽应面对着正极板,且与底部垂直,以便充放电时,电解液能通过沟槽及时供给正极板,当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。


3.电解液

电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质,它由纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成,也叫稀硫酸。水的密度为1 g/cm3,硫酸的密度为1.84/cm3,两者以不同的比例混合后形成不同密度的电解液。

电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响,密度大,可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量,但密度过大,则粘度增加,反而降低蓄电池的容量,缩短使用寿命。汽车用铅蓄电池的电解液密度一般为1.24~1.30 g/cm3,使用中电解液密度应根据地区、气候条件和制造厂家的要求而定。

不同地区和气候条件下电解液的相对密度表2—1

使用地区最低温度

充足电的蓄电池在25℃时的电解液密度

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.外壳

作用:用于盛装极板组和电解液。

要求:耐酸、耐热、耐震动冲击。

材料:硬橡胶、聚丙烯塑料两种。

结构:蓄电池每组极板所产生的电动势大约为2V,要想获得更高的电动势,通常要使多组极板串联起来,因此在制造蓄电池外壳时,将一个电池外壳内分成若干个单格,即每个单格内一组极板,所以,6V的蓄电池为3个单格,12V蓄电池为6个单格。每个单格的底部制有凸筋,用来搁置极板组。凸筋之间的空隙可以积存极板的脱落物质,防止正、负极板短路,如图1-5所示。

极板组的连接均采用铅质连条进行串联。可分为两种形式,即传统的外露式连接和当前常见的穿壁式连接。

加液孔用来向蓄电池单格内加注电解液或蒸馏水,加液孔盖上有通气小孔以保证蓄电池内部与大气的压力平衡。


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