|
|
发表于 2009-3-18 17:27:34
|
显示全部楼层
来自： 中国广东汕头
所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。构成铅蓄电池之主要成份如下：
- Z7 E8 D, P' V# L2 e. X2 w阳极板(过氧化铅.PbO2)---> 活性物质 $ u& o/ R' P8 D
阴极板(海绵状铅.Pb) ---> 活性物质
! e) R( {9 e: w! R# l电解液(稀硫酸) ---> 硫酸.H2SO4 + 水 .H2O 4 g# Q$ V1 f1 w
电池外壳
4 B% }2 V" m3 D0 z( z9 L9 S隔离板
% W( T$ ~* E9 m* Y- L% b其它(液口栓.盖子等) ; O) u. J( k; G1 t3 H+ z; }
一、铅蓄电池之原理与动作
+ Z7 o( J' f* w! n( Y7 N2 ~- \铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：
" Y2 ?! q: n `1 T: a9 t6 k2 j(阳极) (电解液) (阴极)
; F. V' ?8 M, f; i6 K0 IPbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应) 9 E% h9 l/ C, m' P: s @1 ^5 o7 p
(过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) 6 v- _- R/ ^6 U0 _2 a
(阳极) (电解液) (阴极) ! M6 I) W% l5 \+ w% W) _
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应)
. X5 q) y: Y9 b# Z3 P) L(硫酸铅) (水) (硫酸铅) f. ^) [ w4 P* h
1. 放电中的化学变化
/ Q% S6 e1 j; [蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。 $ u: O9 T! o& |
2. 充电中的化学变化
1 _* A% A; u% P0 l& q由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。
2 M2 N _% u( g; s: V$ T二、电动车用蓄电池的构造
- }( D d( V! m- _电动车用蓄电池,必须具备以下条件: % F' s3 m6 \* R5 ?' ?4 J$ q
◎ 高性能 . t0 G ^1 j2 O/ f; V: u x8 D# ], n
◎ 耐震.耐冲击 % _* T! [& r( x! {
◎ 寿命长 1 k8 @( s8 `/ Q, K' g( K! U
◎ 保养容易 ! S5 Q; }" l Y. d
由于玻璃纤维管式铅蓄电池是累积多次实验结果而制成，故具有多项优点。 : w9 v; Q8 _: l& q! Y
1.极板
6 X! [% o6 U/ C根据蓄电池容量选择适当规格极板及数量组合而成。于充放电时,两极活性物质随着体积的变化而反复膨胀与收缩。两极活性物质中，阴极板之海绵状铅的结合力较强，而阳极板之过氧化铅的结合力弱，因而在充放电之际，会徐徐脱落，此即为铅蓄电池寿命受到限制的原因。期使蓄电池使用期限延长，能耐震并耐冲击，则阳极板的改良即成当急要务。 1 z" |6 ~4 A1 S4 g0 M& L
8 ?4 A2 H! t) a: o" v# o2 n玻璃纤维管式的阳极板: 此乃以玻璃纤维制的软管接在铅合金制的栉状格子(蕊金)上，在软管和蕊金间充填铅粉之后，将软管密封，使其发生变化，产生活性化物质，由于活性化物质不会脱落，与电解液接触亦良好,是一种非常好的极板材料。使用具有这种极板的蓄电池是电动车唯一的选择。编织式软管乃以9microm(μ)的玻璃纤维编成管袋状，弹性好，可耐膨胀或收缩，而且对电解液的渗透度也非常良好，此软管乃是最佳产品，长久以来，实用绩效良好。
$ ~8 L( R1 k8 T7 I, m/ m) E糊状式极板: 就是将稀硫酸炼制之糊状铅粉涂覆在铅合金制的格子上，俟其 干燥后所形成之活性物质。这种方式一直被采用在铅蓄电池的阴极板上，同时亦使用在汽车，小货车的蓄电池阳极板上。
Q( H% b- Q$ ]3 R! E2.隔离板 * P, L7 U1 w) g8 f9 |% K* `
能防止阴、阳极板间产生短路，但不会妨碍两极间离子的流通。而且经长时间使用，也不会劣化，或释放杂质。铅蓄电池一般都使用胶质隔离板。 " d7 A5 b& G4 _) |. P
3.电池外壳
& p8 t/ H8 m6 d" E2 s1 U8 D4 a ^6 C耐酸性强，兼具机械性强度。电动车用的蓄电池外壳乃使用材质强韧之合成树脂经特殊处理制成，其机械性强度特别强，上盖亦使用相同材质，以热熔接着。
/ q4 k( V; B) t5 _. m. B4.电解液 - l/ I& v( S0 P2 [7 k, ~6 E
电解液比重以20℃的值为标准，电动车用的蓄电池完全充电时之电解液标准比重为1.280。
: F$ X' v/ R% B' K! g5.液口栓
/ l/ v! A; j" ^6 q/ g* O. U; I液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及补充纯水，测定比重。
5 s" u3 w3 R/ w7 S6 B$ @三、蓄电池的容量
- m3 A+ t1 H- B3 }电动车用蓄电池的容量以下列条件表示之：
0 ]; S% d5 N: q5 N, e◎ 电解液比值 1.280/20℃ ) i5 _; d$ G4 _8 n
◎ 放电电流 5小时的电流 % z& P, A2 P% R" V
◎ 放电终止电压 1.70V/Cell
: O# ?, y: F' y2 A- T* H, h" h◎ 放电中的电解液温度 30±2℃
/ [- H" E' `: j9 [- S1.放电中电压下降
6 D8 k v3 F. c! ~* _9 T ?放电中端子电压比放电前之无负载电压（开路电压）低，理由如下： 7 p2 O; o5 n7 T3 ~0 s
(1)V=E-I.R
( U% S6 v/ ?, B5 q( u+ hV：端子电压(V) I：放电电流(A) ; p! M% i" U- o; _, o* g
E：开路电压(V) R：内部阻抗(Ω)
c+ p% e' ~7 ]$ O+ ]) V(2)放电时，电解液比重下降，电压也降低。
' A6 `. x: H- ]% H+ n; v(3)放电时，电池内部阻抗即随之增强，完全充电时若为1倍，则当完全放电时，即会增强2～3倍。 - | b& k7 a0 X4 h w- p; Y
用于起重时之电瓶电压之所以比用于行走时的电压低，乃是由于起重用之油压马达比行走用之驱动马达功率大，因此放电流大，则上式的I.R亦变大。 ' |! W% N7 g7 u2 ]2 S. [
2.蓄电池之容量表示 1 ~1 E1 P( P4 B9 @" \* b) C$ l
在容量试验中，放电率与容量的关系如下： - T& z; t) q8 e9 N( O, U
5HR....1.7V/cell + i3 Q* ]1 D q; P {
3HR....1.65V/cell
4 X8 o9 `1 A+ M1HR....1.55V/cell # N# k0 d' p$ x1 Q
严禁到达上述电压时还继续继续放电，放电愈深，电瓶内温会升高,则活性物质劣化愈严重，进而缩短蓄电池寿命。
. h5 ]$ c5 Z i/ H% q/ z V6 K5 p: y因此，堆高机无负重扬升时的电池电压若已达1.75v/cell(24cell的42v,12cell的21v)，则应停止使用，马上充电。
( m# p3 E& ?6 n1 Y3 T$ z# W3.蓄电池温度与容量
g m4 Q+ e' A6 r* s7 `) Y当蓄电池温度降低，则其容量亦会因以下理由而显著减少。
: ~" [' R- D9 V/ a0 _6 _! [(A)电解液不易扩散，两极活性物质的化学反应速率变慢。 p% x( L( X# O
(B)电解液之阻抗增加，电瓶电压下降,蓄电池的5HR容量会随蓄电池温度下降而减少。 / }6 p' Q, n. J( \9 i3 Z, e
因此:
) @& _! o+ X+ x" @$ b(1)冬季比夏季的使用时间短。 + m9 S* p9 ^8 K, q- {, [9 F
(2)特别是使用于冷冻库的蓄电池由于放电量大，而使一天的实际使用时间显著减短。
$ c7 G# [" _) K& W! ?若欲延长使用时间，则在冬季或是进入冷冻库前，应先提高其温度。
4 l( |+ `- Y% `4.放电量与寿命
: i7 w, j; T7 k: S8 w5 Z! K每日反复充放电以供使用时，则电池寿命将会因放电量的深浅，而受到影响。
& p- ~; S* L i' x% Y/ }0 I5.放电量与比重 + l2 v/ b. V8 j Z }7 j
蓄电池之电解液比重几乎与放电量成比例。因此，根据蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重，即可推算出蓄电池的放电量。 ' |: {3 y' R. o9 D! u+ b1 p
测定铅蓄电池之电解液比重为得知放电量的最佳方式。因此，定期性的测定使用后的比重，以避免过度放电，测比重的同时，亦侧电解液的温度，以20度C所换算出的比重，切勿使其降到80%放电量的数值以下。
7 w3 z+ N+ [: C0 i; t6.放电状态与内部阻抗
9 t- q. e k( b; x" E# g* Z内部阻抗会因放电量增加而加大，尤其放电终点时，阻抗最大，主因为放电的进行使得极板内产生电流的不良导体—硫酸铅及电解液比重的下降，都导致内部阻抗增强，故放电后，务必马上充电，若任其持续放电状态，则硫酸铅形成安定的白色结晶后(此即文献上所说的硫化现象),即使充电,极板的活性物资亦无法恢复原状,而将缩短电瓶的使用年限。
' ~; p @" Y$ _) s( \( B' q$ I" N★白色硫酸铅化
% y0 e* C: L' x/ b; a蓄电池放电，则阴、阳极板同时产生硫酸铅(PbS04)，若任其持续放电，不予充电，则最后会形成安定的白色硫酸铅结晶(即使再充电，亦难再恢复原来的活性物质)此状态称为白色硫化现象。
3 d4 `, u; T) O3 j% w; r6 z, j7 I7.放电中的温度
5 F) P4 l. a* B当电池过度放电，内部阻抗即显著增加，因此蓄电池温度也会上升。放电时的温度高，会提高充电完成时温度，因此，将放电终了时的温度控制在40℃以下为最理想。
8 W! c1 H f3 }/ S0 J) E h y! d四、充电的管理 1 ]6 a" \+ Y, m9 p+ b6 B
1.蓄电池的充电特性 * n# X) P1 E8 W/ z9 W. [4 S, u
蓄电池充电的端子电压如下式表示
], M% d2 m0 S) f) q5 ZV= E+I.R，在此 " E0 l& `, T* e _; _4 j, Q
E=电瓶电压(V) I=充电电流(A) R=内部阻抗(Ω) ; r, g2 x- W8 J3 T8 X) g
2.蓄电池温度与寿命
* t, y# q% w$ a" O4 l蓄电池温度（电解液温度）升高，则阴阳极板上的活性物质即会劣化，并腐蚀阳极格子，而缩短电池寿命，相对的，电池温度太低时，会使电池蓄电容量减少，容易过度放电，进而使电池寿命缩短。此种关系也会因电池型式，极板材质而有变化。故应遵守下列之使用条件：
+ t0 [( J6 c! \& w) N通常蓄电池之电解液温度应维持在15~55℃为理想使用状态，不得已的情况下,也不可超过放电时-15~55℃,充电时0~60℃的范围。实际使用时，由于充电时温度会上升，因此，放电终了时之电解液温度以维持在40℃以下为最理想。
" m" T7 [+ \5 @' G/ i4 d8 P3.充电量与寿命 6 j5 v. W6 u+ ?" z3 L5 N1 B4 s4 F
蓄电池所须之充电量为放电量的110~120%.放电量与蓄电池寿命具密切关系,假设充电量为放电量120%时的电池，使用寿命为1200回（4年），则当电池的充电量达放电量之150%时，则可推算该电池的寿命为： - {6 h8 T7 A3 X1 w
1200回×120/150=960回(3．2年) $ j' S$ z. P1 d: p! {- ?. l
又，此150%的充电,迫使水被分解产生气体，电解液遽减，将使充电终点的温度上升,结果温度上升造成耐用年限缩短。此外，充电不足即又重复放电使用，则会严重影响电池寿命。
4 Q% v2 ?8 P+ }◎ 堆高机举重时，若电池温度保持在10~40℃之间，其充电量亦维持在110~120%者，最能延长电池寿命，此时充电完成之比重，其20℃换算值约为1．28。 & f/ w& m' s5 E2 H5 X, U: D: h1 T
4.气体的产生与通风换气 # a0 e/ S- p8 y) B- g
充电中产生的气体为氧与氢的混合气，氢气具爆炸性，若空气中氢气达3.8%以上，且又近火源，则会发生爆炸。充电场所必须通风良好，注意远离火源，避免触电。
) ]) j, I$ b# a" E. H+ f五、电解液之管理
$ w3 Q" N7 V. h; H1.比重测定
! I6 |# \( q" m: ]$ W9 v测量比重时，须使用吸取式比重计将电解液缓缓吸入外筒，从浮标之刻度即可测知比重。 " f, v" N. Q- E z: t% S5 Q/ ]5 K% z
铅蓄电池之电解液比重会随温度改变而变化，电解液比重乃以摄氏20度时的比重为标准，因此比重计上的读数，必须换算为摄氏20度时之标准比重。当温度变化摄氏一度时，则比重即变化0.0007，因此，在测量比重的同时，必须测量温度，测温时，请使用棒状酒精温度计。 9 \0 R1 B% X: O/ W7 s
该温度t℃时所测之比重为St，则以下式换算标准温度20℃时之比重S20，
$ b: k) f9 [5 C! uS20=St+0.0007(t-20)
" b+ P: E( L6 s' ?S20...为换算成20℃时的比重 m: }6 b: b& O0 ~! _! n
St....为t℃时所测之比重
% |- B8 ~3 J6 n/ Rt.....为测得电解液之实际摄氏温度
7 \) { V3 W: Z& q& N例如：20℃时比重为1.280者，在10℃时变成1.287;30℃时，变成1.273。
) I: C9 K) S. ]- d' L. w2.纯水之补充
' G- @# B! ^6 {5 |$ ]重复放电时，电解液面会缓缓下降，因此定期检视电解液液位，随时补充纯水，以维持适当之液位，若因忽略补水，而露出极板，则会伤害极板。蓄电池用纯水的标准按日本蓄电池工业会SBA4001的规定如下： 4 K1 G" q% z3 i. [% A% M
项目
; Q: \. B0 C% }5 @, A( L单位
2 _1 t, B* P7 E. {+ [8 _. o规格 3 |( d; M0 B/ j% {& [0 O
( `9 P; X2 o. ~' J浊度
" h) w- t% ~9 r, `! \3 k4 _2 G6 N－ 1 H, H) \! u8 z x+ S8 L; P
无色透明 * C+ N6 s, ^5 ]9 Q! q+ c
" ^% Y; n' ^6 J' u) L, I液性
6 U2 F# e% A6 f' h－
& V/ @/ D7 e, Z/ @4 P中性
) E- m7 c- q% m9 l9 ?5 U% W! J- ~# q% d( Y A
导电度 μυ/cm 10以下 氯(C1) % 0.0001以下 铁(Fe) % 0.0001以下 硫酸根(SO4) % 0.0001以下 强热残分 % 0.001以下 2 X" W! a/ p: o3 I4 D
其它 % 0.005以下 & a0 P% w# z" z7 U8 x h$ ~8 e
3.电解液中的不纯物与电池寿命
6 U" a* a: c) O0 \电解液中若含有硝酸、盐酸、亚硫酸、盐素、有机物等，则会腐蚀极板，加速缩短电池寿命，同时也会加速自我放电，此外，铜、镍、铁、锰亦会伤害电池导致自我放电量增加。 ! U& A. y- _- G& R
蓄电池补充液位时，一定要使用纯水，用水冲洗电瓶时，一定要将电池帽盖紧以避免冲洗用水流入电瓶内。 ( d, E& T7 I |* ~
4.补水过多所造成的弊端 5 ?8 M: K; N. `3 o
补水时若超过最高液面（参照第4-1）则充电时就会发生满溢，而使稀硫酸成份流失，腐蚀电瓶箱,电解液比重偏低造成蓄电容量不足等。
1 K; P7 k v* e% [0 |2 ^六、其它
! Y" v" N# K# N5 K% m7 J1.自我放电
4 m$ U- Y# t7 X蓄电池当其内部发生纯化学反应，或因不纯物污染造成电化学反应，或长久不用皆会耗电，此即称为自我放电。自我放电之耗电程度乃视蓄电池构造温度、比重、不纯物，使用过等而有所不同，一般在一天内会放掉0.5~1%，蓄电池在使用前的保存期间就会自我放电，消耗蓄电量。 9 x9 k% c H4 [" j$ ]% K5 x( F' |
当蓄电池处于长期持续放电状态时，则一旦形成白色硫酸铅化，则即使再充电，也无法恢复其容量。库存期间务必每1个月就充电一次。
- b! P A* k. _+ U2 e8 C
" {$ ~" z! S1 o2.电瓶寿命终期的判定
! S: e7 }( A: m: r# r( u# L1 Q5 g& c# p蓄电池到寿命终期，其容量就会减少，至于其容量在数字上退减的程度为何？则可依容量试验测定之。
$ c: J% D4 ?# s& ~6 ~% t放电前必须确定电池的比重与电压已达最高值，然后再持续充电1小时，才能完全充电。 4 W' z# v+ C) w/ x
充电终期是将比重调整到1.28±0.01(20℃)液面亦维持在规定液面的标准。
* @4 E8 G+ ]) h5 K4 N) _放电开始时期：充电完全放置1小时后。
3 C& D8 e% ^3 W& P+ i; L4 B放电电流：5HR规格容量的1/5(5HR400AH时固定电流为80A) # h c8 p/ y' _, m
放电终止电压：平均1.7V/cell (24cell为40.8V，12cell 20.4V) 3 g* g% @ o; U
容量：放电电流×到达终止电压之前的放电时间
% R% [$ q# {/ W8 v( [2 _ S- j% M
) v* Y) k. G/ T9 i0 c8 u[ 本帖最后由 cylzwx 于 2009-3-18 17:29 编辑 ] |
|
[复制链接]
楼主