铅酸电池组成

第三章 项目提出的背景和必要性

3.1项目建设背景

铅酸蓄电池广泛应用于国防、航空、通信、交通等众多领域，铅酸蓄电池的技术进步，促进了信息、通信、汽车等相关产业的发展。铅酸蓄电池技术不断发展，产品日臻成熟。免维护铅酸蓄电池广泛使用，结构逐步优化升级的汽车用蓄电池技术的发展为我国成为世界主要汽车生产国起到重要支撑作用。阀控电池、胶体电池等作为后备电源、大型储备电源的核心部件，其生产已成为国民经济发展中重要的基础性产业。电动自行车和新能源储能成为铅酸蓄电池新的应用市场。

中国的改节开放给各行各业带来勃勃生机，从而有了参与世界竟争的机会,从我国今加世界上两个最重要的铅酸蓄电池会议的人数和论文来看,我国铅酸蓄电池工业已经开始走向世界。由于世界铅酸蓄电池的生产重心正在向亚洲、向中国转移。中国铅酸蓄电池工业的发展前景一致被发达国家看好。著名的铅酸蓄电池权成专家都热切地希望见到更多的中国论文在世界级的学术会议上发表。他们一致认为，中国的现在和将来应该是全世界铅酸蓄电他学术、技术开发.活跃的地方。 2011年我国铅酸蓄电池产量超过1.44亿kVAh,铅酸蓄电池销售收入超过980亿元，占整个电池行业的40%以上，铅酸蓄电池在一定时期将仍然是重要的动力之源。

蓄电池产业和产品是一个方兴未艾的新兴产业，广泛用于电动助力车和动力设施，又是绿色动力能源。目前，中国经济正处在高速发展的发展阶段，人民生活水平不断提高和改善，以车代步的时代已经到来。同时，蓄电池产品又利用了电能，节约了能源，市场前景十分广阔，是一个利国利民的朝阳产业，产品发展前景诱人。

近几年来，公司在生产电动自行车用蓄电池的基础上，相继研发了电动自行车用蓄电池、电动汽车用蓄电池等多个深受市场欢迎的产品。这些投放市场的产品，大多采用国内乃至国际领先的技术，由国内资深工程技术人员与相关人员一起科学地设计工艺、结构、外观，选择原材料控制生产过程，检验测试半成品、成品性能，购置自控流水线设备，以有效保证产品质量及其稳定性，提高客户满意度，如普通电动自行车用铅酸蓄电池的循环使用寿命达到500次，超出行业标准250次，使用期超过15个月；电动自行车用蓄电池的循环使用寿命达到600次；超过行业标准350次；上述系列主要产品性能、技术水平均居国内领先。

一、电路特点

1．输出电压设定好后(例如36V)，若被充电瓶极板脱落断开，造成某组电池不通，或出现短路，则电瓶端电压即降低或为零，这时充电器将无输出电流。

2．若被充电瓶电压偏离设定电压，如设定电压为36V，误接24V、12V、6V电瓶等，充电器也无输出电流，若设定为24V误接为36V电瓶，由于充电器输出电压低于电瓶电压，因而也不能向电瓶充电。

3．充电器两输出端若短路时，由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作，因而可控硅不导通，输出电流为零。

4．若使用时误将电瓶正负极接反，则可控硅触发电路反向截止，无触发信号，可控硅不导通，输出电流为零。

5．采用脉冲充电，有利于延长电瓶寿命。由于低压交流电经全波整流后是脉动直流，只有当其波峰电压大于电瓶电压时，可控硅才会导通，而当脉动直流电压处于波谷区时，可控硅反偏截止，停止向电瓶充电，因而流过电瓶的是脉动直流电。

6．快速充电，充满自停。由于刚开始充电时电瓶两端电压较低，因而充电电流较大。当电瓶即将充足时(36V电瓶端电压可达44V)，由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值，则充电电流也会越来越小，自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输出的波峰最大值时，充电过程停止。经试验，三节电动车蓄电池36V(12V／12Ah三节串联)，用该充电器只需几个小时即可充满。

7． 电路简单、易于制作,几乎不用维护及维修。

二、电路原理

AC220V市电经变压器T1降压，经D1-D4全波整流后，供给充电电路工作。当输出端按正确极性接入设定的被充电瓶后，若整流输出脉动电压的每个半波峰值超过电瓶的输出电压，则可控硅SCR经Q的集电极电流触发导通，电流经可控硅给电瓶充电。脉动电压接近电瓶电压时，可控硅关断，停止充电。调节R4，可调节晶体管Q的导通电压，一般可将R4由大到小调整到Q导通能触发可控硅(导通)即可。图中发光管D5用作电源指示，而D6用作充电指示。

铅酸蓄电池的电压与充电放电特性

一、铅酸蓄电池的电动势和开路电压

1、 电动势定义

电池在开路时，正极平衡电极电势与负极平衡电极电势之差，由电池中进行的反应所决定，与电池的形状、尺寸无关。

电动势表达式为：

E=Eθ+RT/nFlna(H2SO4)/a(H2O)

式中 E——电池电动势；

Eθ——所有反应物的活度或压力等于1时的电动势，称为标准电动势（V）；

R——摩尔气体常数，为8.3J/(Kmol);

T——温度（K）；

F——法拉弟常数（96500C/mol）；

n——电化学反应中的电子得失数目。

电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一，如果其它条件相同，电动势愈高的电池，理论上能输出的能量就愈大，实用价值就愈高。

2、 电动势的产生

电动势也等于组成电池的两个电极的平衡电势之差，即E=φe,+－φe,-，式中φe即为平衡电极电势。

电极电势的产生，与建立双电层有关。

将一金属电极插入含有该金属离子的溶液中，由于该离子在金属中与溶液中的化学势不同，因而发生金属离子在电极与溶液之间的转移。在静电力作用下，这种转移很快达到动态平衡。这时电极表面所带电荷符号与电极表面附近溶液层中离子所带电荷符号相反，数量相等，于是在电极与溶液的界面处形成双电层，对应于双电层的建立，电极和溶液间便产生一定的电势差，称为平衡电极电势。

电极电势的符号和数值取决于金属的种类和溶液中离子的浓度。电极电势φe实际上由两部分组成，即紧密层电势和分散层电势。

3、 开路电压

电池在开路状态下的端电压即开路电压，也是两极的电极电势之差，但不是平衡电势，而是稳定电势或混合电势之差。

理论上，电池的开路电压不等于电动势，但数值上可能要接近。

铅酸蓄电池的电动势的电动势是硫酸浓度的函数。开路电压也是硫酸浓度的函数。

电池的开路电压与电解液密度的关系可用下式计算：

开路电压=d+0.85

前 言

尽管铅蓄电池的用途、型号、规格有着很大的差别，但其制造技术大体相同，所用原材料也大体相同。构成铅酸蓄电池的主要组成部分：分别为电池外壳、正负极板、隔离板。其中所需原材料大体可以分为五个主要部分：第一、注塑电槽、中盖、上片所用之ABS或PP树脂(其中含有防火材料)；第二、铸造格子体板栅所用之铅合金部分；第三、被称为铅酸蓄电池第三电极之AGM隔离板部分；第四、提高电池性能加入铅膏中的添加剂部分。第五、铅酸蓄电池所用硫酸电解液部分。

一、 注塑电池外壳所使用的树脂原料

根据不同电池外壳设计的要求其原料选用主要分为ABS和PP两种塑料。如为长寿命设计，工作环境温度较高，为尽量减少水分的损失可以考虑选用渗水率较低的PP材质，其渗水率仅为ABS的1/16。如果采用PP材质多数情况下要采用热封封盖方式。

1. ABS树脂材料

ABS树脂材料是由丙烯晴，丁二烯和苯已烯组成的三元共聚物，是在聚苯乙烯组成的三元共聚物改性的基础上发展来的，在树脂的连续相中，分散着橡胶的聚合物。ABS树脂材料为粒状或珠状，不透明树脂，无毒、无味、吸水率底，密度在1.05左右。ABS树脂材料具有优良的物理机械性能：在相当宽的温度范围内具有高的冲击强度，表面硬度高、抗压、抗拉和抗弯曲性好；优良的耐磨性、耐化学性和电性能；热变形温度高、制品尺寸稳定性好；表面光泽、易于染色；相溶好、易于加工成型。影响ABS树脂材料性能的分子结构因素：树脂的组成、分子量及其化学性质；橡胶的组成、交联密度的比例、化学性质、橡胶颗粒的大小及分布状况；橡胶分子链上的接枝情况；橡胶与树脂界面的相溶性。橡胶与树脂界面的相溶性越好，抗冲击强度越高。同时ABS树脂材料性能同橡胶的含量有很大关系，随着橡胶组分的增加，屈服强度下降，硬度、弯曲和拉伸强度下降，抗冲击强度提高，耐热性下降、流动性和成型加工性也下降，ABS树脂一般采用掺混法，接枝法和接枝-掺混法制得，共聚方法不同，其性能有所不同，以适应各种特殊应用。