蓄电池的工作原理及特性PPT课件

The foundation of success lies in good habits
当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负 极板上的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水。充电 时，正极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中 的水变成了硫酸。
蓄电池流放电的化学反应
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1．铅蓄电池的放电
当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产 生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流 就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电， 蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程
蓄电池充足电的标志是： （1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态； （2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，
结论 蓄电池充放电过程中的化学反应方程式为：
➢ 具有可逆性。 ➢ 充浓放稀。
3．蓄电池的充放电特性
（1）蓄电池的电化学反应虽然是可逆的，但它并不是永久 性电源。实际上，它受制造和使用等因素影响，一般使用寿命 为2年。
（2）常温起动容量：电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续 放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。持续时间应在5min 以上。
影响蓄电池容量的因素
1．结构因素
蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越 多，容量就越大。另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液 向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。
（2）蓄电池在放电时，电解液中的硫酸逐渐减少而水增多， 电解液密度下降；充电时恰恰相反，电解液的密度升高。故可 通过测量电解液密度的方法来判断蓄电池充放电的程度。
（3）蓄电池放电终了时，实际极板上只有20%～30%的活性 物质转变为硫酸铅，极板上尚有70%～80%的活性物质没有起作 用。所以要减轻铅蓄电池的质量，提高其供电能力，应设法提 高活性物质的利用率。在结构上则应提高极板的多孔性，减小 极板的厚度。
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二、 蓄电池的容量及其影响因素
蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积：
C＝If ·1规定，将充足电的新蓄电池，在电解 液温度为25±5℃的条件下，以20小时率的放电电流（即 0.05C20安培）连续放电至单池平均电压降到1.75V时，输出 的电量称为蓄电池的额定容量，用C20表示。单位为A·h。
PbO2+2H2SO4+Pb——2PbSO4+2H2O
放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的 H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中 H2SO4不断减少，密度下降。
理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止， 但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层 渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使 用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。因此， 采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率， 增大蓄电池的容量。
储备容量表达了在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火 系统等用电设备提供25A恒流的能力。
3．起动容量
起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验蓄 电池质量的重要指标之一。起动容量受温度影响很大，故又分为低 温起动容量和常温起动容量两种。
（1）低温起动容量：电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持 续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。持续时间应在 1.5min以上。
2PbSO4+2H2O——PbO2+2H2SO4+Pb 解这从充液时电电中，解当时的充液过，H电中剩正2接逸的S、O近出充4负增终，电极多了负电板，时极流上密，板将的度P电附bP上S近解bO升S产水O4。已生，4还基H使原本2正从成还极电P原板b解成O附液P2和近b中OP产逸2b和生出，PO电 ，b2， 电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏 水。
例：
3-Q-90型蓄电池以4.5A（0.05C20＝0.05×90＝4.5A）的电 流连续放电至单池平均电压降到1.75V时，若放电时间大于 等于20h，则其容量C＝If·tf≥90A·h，达到了额定容量，为 合格产品；若放电时间小于20h，则其容量低于额定容量， 为不合格产品。
2．储备容量
据 国 标 GB5008.1－91 规 定 ， 蓄 电 池 在 2 5 ± 2 ℃ 的 条 件 下 ， 以 25A恒流放电至单池平均电压降到1.75V时的放电时间，称为蓄电 池的储备容量。单位为分钟。
2．使用因素
（1）放电电流
（2）电解液温度（见右图）电解液温度较低，蓄电池输出容量较低。冬季 应该注重蓄电池的保温工作。
（3）电解液密度 适当提高电解液的密度，可加快
电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动 势和容量。但电解液密度过大，又将导 致粘度增加，内阻增大，反而使蓄电池 容量降低。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
1---2 蓄电池的工作原理及特性
一、蓄电池的结构与工作原理
工作原理
蓄电池的工作原理就是化学能与电能的相互转化。
称为当 为电蓄 放能电 电而池 过向将 程外化
供学 电能 时转 ，化
蓄电池基本工作原理
为化源当 充学相蓄 电能联电 过储而池 程存将与
起电外 来能界 时转直 ，化流 称为电
一、蓄电池的工作原理和特性
5min
单格电池终止电压（V）
1.75
1.70
1.65
1.55
1.50
C20——蓄电池的额定容量。
2、铅蓄电池的充电
充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、 负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时， 在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出， 这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能 的过程。
蓄电池放电终了的特征是：
（1）单格电池电压降到放电终止电压； （2）电解液密度降到最小许可值。
放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电 流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压 也越低。如下表所示。
放电电流（A）
0.05C20 0.1C20 0.25C20
C20
3C20
放电时间
20h
10h
3h
25min