【文章內(nèi)容簡介】 0 C 20 C 20 3 C 20 單格電池終止電壓 / V 注： C20為 20 h放電率的額定容量。 63 4) 蓄電池的充電特性 蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄電池的充電電壓 Uc、電動勢 E和電解液密度 ?25℃ 等參數(shù)隨時間 t而變化的規(guī)律。蓄電池以 20 h充電率恒流充電的特性曲線如圖 。 64 圖 蓄電池恒流充電特性曲線 65 充電時，充電電源電壓必須克服蓄電池的電動勢 E和蓄電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降 IcR0。因此，充電過程中蓄電池的端電壓總是大于蓄電池的電動勢 E。由于采用恒流充電，單位時間內(nèi)所生成的硫酸量基本恒定，所以，電解液相對密度隨著時間成直線上升，靜止電動勢 E0也由于相對密度的不斷上升而增加。 在充電過程中，蓄電池端電壓的變化規(guī)律是：開始充電階段，電壓迅速上升；進(jìn)入穩(wěn)定階段，電壓緩慢上升到 V，同時有氣泡產(chǎn)生；接著電壓又迅速上升到 V左右穩(wěn)定不變；切斷充電電流，電壓逐漸下降到一定值后不再變化。 66 開始充電時，活性物質(zhì)和電解液的作用首先是在極板的孔隙中進(jìn)行的，孔隙內(nèi)迅速生成硫酸，使孔隙內(nèi)的電解液相對密度迅速增大，端電壓 Uc迅速上升。隨著充電的不斷進(jìn)行，生成的硫酸量增多，硫酸將開始不斷地向孔隙外擴散，當(dāng)硫酸生成的速度與擴散速度達(dá)到平衡時，端電壓隨整個容器內(nèi)電解液密度變化而緩慢上升。 當(dāng)充電接近終了時，單格蓄電池端電壓將達(dá)到 V～ V，這時極板上的硫酸鉛 (PbSO4)已經(jīng)基本轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U (PbO2)和海綿狀鉛 (Pb)，如果再繼續(xù)充電，電解液中的水將開始分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣，并以氣泡的形式劇烈放出，形成所謂的“沸騰”狀態(tài)。 67 由于氫離子在極板上與電子的結(jié)合不是瞬間完成而是緩慢進(jìn)行的，于是靠近負(fù)極板處會積存有較多的正離子“ H+”，使極板相對電解液產(chǎn)生附加電位差 (也稱氫過電位，約 V)，導(dǎo)致單格電池的充電電壓急劇升至 V左右。 從理論上講，當(dāng)單格電池電壓升至 V時，應(yīng)切斷電路，停止充電，否則將造成蓄電池的過充電。過充電時，由于劇烈地放出氣泡，會在極板孔隙內(nèi)部造成壓力，加速活性物質(zhì)的脫落，使極板過早損壞。所以，應(yīng)盡量避免長時間的過充電。但在實際充電中，為了保證將蓄電池充足，往往在達(dá)到最高電壓后仍繼續(xù)充電 2 h～ 3 h，以保證蓄電池完全充足電。 68 整個充電過程中，極板孔隙內(nèi)的電解液密度比容器中的電解液相對密度稍大一些。因此，蓄電池的電動勢 E總是高于靜止電動勢 E0。充電停止后，由于充電電流為 0，端電壓 Uc迅速下降，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中的電解液密度趨向一致，于是單格蓄電池的端電壓又降至 V左右。 69 蓄電池充電終了時的特征如下： (1) 電解液相對密度上升至最大值，且 2 h～ 3 h內(nèi)不再增加。 (2) 單格端電壓上升到最大值 ( V)，且 2 h～ 3 h內(nèi)不再增加。 (3) 蓄電池電解液中劇烈冒氣泡，呈“沸騰”現(xiàn)象。 70 五、影響蓄電池容量的因素 蓄電池容量的大小與放電允許范圍內(nèi)實際參與化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量有直接的關(guān)系。影響蓄電池容量的因素很多，歸納起來可分為兩類：一類是蓄電池本身的結(jié)構(gòu)特征因素，如活性物質(zhì)的數(shù)量、極板的厚度、活性物質(zhì)的孔率等；另一類是使用條件因素，如放電電流、電解液溫度、電解液相對密度等。 71 1．蓄電池本身的結(jié)構(gòu)特征因素 1) 極板上活性物質(zhì)的數(shù)量 從理論上講，活性物質(zhì)越多，則容量應(yīng)越大。實際上，正負(fù)極板上只有大約 40%～ 50%的活性物質(zhì)參加反應(yīng)。當(dāng)活性物質(zhì)的數(shù)量確定后，其他因素對容量的影響就是對活性物質(zhì)的利用率的影響。極板面積越大，片數(shù)越多，則同時和硫酸起化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)就越多，容量就越大。國產(chǎn)蓄電池極板面積已統(tǒng)一，每對極板面的容量為 A?h。 72 2) 極板的厚度 極板越厚，電解液向極板深處的擴散越困難，活性物質(zhì)越不易參與反應(yīng)。因此，減小極板厚度可以提高活性物質(zhì)的利用率。極板厚度越薄，活性物質(zhì)的利用率就越高，容量就越大。 3) 活性物質(zhì)的孔率 孔率即活性物質(zhì)的孔隙多少?？茁试酱?，硫酸溶液擴散滲透越容易，容量也相應(yīng)提高。但如果孔率過大，則單位面積活性物質(zhì)的數(shù)量就要減少，容量反而會下降。 73 4) 活性物質(zhì)的真實表面積 活性物質(zhì)的真實表面積包括活性物質(zhì)與電解液直接接觸的表面積和孔隙內(nèi)的表面積。極板的真實表面積要比極板的幾何尺寸計算面積大幾百倍，真實表面積大，容量可相應(yīng)提高。 5) 極板中心距 極板中心距越小，蓄電池內(nèi)阻越小，所以，在保證有足夠的硫酸量的前提下，縮小極板中心距能夠提高蓄電池的容量。 74 2．使用條件因素 1) 放電電流 蓄電池的放電電流大，單位時間所消耗的硫酸多，極板表面活性物質(zhì)的孔隙會很快被生成的硫酸鉛所堵塞，使極板內(nèi)層的活性物質(zhì)不能參加化學(xué)反應(yīng)，蓄電池的容量減小。圖 。 75 圖 蓄電池相對容量與放電電流的關(guān)系 76 發(fā)動機起動時屬于大電流放電，如果長時間接通起動機，就會使蓄電池的端電壓急速下降至終止電壓，輸出容量減少，且使蓄電池過早損壞。因此，在起動時應(yīng)注意：一次起動時間不應(yīng)超過 5 s，連續(xù)兩次起動應(yīng)間隔 15 s以上，使電解液充分滲透到極板孔隙內(nèi)部，以提高極板孔隙內(nèi)活性物質(zhì)的利用率和再次起動的端電壓，延長蓄電池的使用壽命。 77 2) 電解液溫度 電解液的溫度較低時，電解液的黏度較高，滲透能力下降，容量降低。同時，溫度越低，電解液的溶解度與電離度也越低，并且極板收縮，使極板表面的孔隙減小，這樣也加劇了容量的下降。一般溫度每下降 1℃ ，容量下降約為 1%(小電流放電 )或 2%(大電流放電 )。因此，適當(dāng)提高蓄電池的溫度 ( 40℃ )，對提高蓄電池的容量及起動性能有利。所以，在寒冷地區(qū)冬季起動汽車時，由于低溫和大電流放電，蓄電池端電壓下降較多，容易造成起動困難，需要特別注意蓄電池的保溫。 78 3) 電解液密度 電解液的相對密度與蓄電池的容量有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加電解液的相對密度，有利于提高電解液的滲透速度，提高蓄電池的電動勢，并減小內(nèi)阻，使蓄電池的容量增大。但相對密度超過某一數(shù)值時，由于電解液黏度增大使?jié)B透速度減低，又會使蓄電池的容量減小。 起動用蓄電池一般使用相對密度為 g/cm3～ g/cm3的電解液。實踐證明，電解液相對密度偏低，有利于提高放電電流和容量以及延長蓄電池的使用壽命。冬季在不使電解液結(jié)冰的前提下，也應(yīng)該盡可能采用稍低密度的電解液。 79 一、蓄電池的正確使用與維護(hù) 1．蓄電池的拆裝 (1) 從汽車上拆卸蓄電池時，應(yīng)先拆搭鐵電纜，后拆啟動電纜。拆卸時，若發(fā)現(xiàn)蓄電池接線柱螺栓銹蝕難以取出，切莫用錘或鉗敲打，以避免極樁斷裂、極板活性物質(zhì)脫落?？捎脽崴疀_洗后，擰開螺栓，用夾頭拉器將夾頭取下。取下電池時應(yīng)小心輕放。 (2) 往車上裝蓄電池時，應(yīng)認(rèn)清正、負(fù)極，保持負(fù)極搭鐵。應(yīng)先接啟動機電纜，再接搭鐵電纜，以防扳手搭鐵引起強烈火花。 【任務(wù)實施】 80 (3) 安裝電纜端子時，應(yīng)先用細(xì)砂紙或?qū)Ｓ们鍧嵠髑鍧嵔泳€柱及電纜端子。 (4) 維修帶故障自診斷功能的電腦系統(tǒng)時，在拆蓄電池電纜前，應(yīng)先確認(rèn)記錄故障代碼等。 81 2．蓄電池的正確使用與維護(hù) (1) 大電流放電時間不宜過長。汽車起動時，每次起動時間不超過 5 s，起動間隔時間應(yīng)大于 15 s，最多連續(xù)起動 3次。 (2) 充電系統(tǒng)充電電壓不能過高。當(dāng)充電電壓增高10%～ 12%時，蓄電池的壽命將會縮短 2/3左右。 (3) 及時、正確充電。盡量避免蓄電池過放電和長期處于欠充電狀態(tài)下工作，放完電的蓄電池應(yīng)在 24 h內(nèi)充電。 (4) 裝車使用蓄電池定期補充充電。 82 (5) 冬季使用蓄電池時，由于氣溫低，蓄電池充電困難，因此要特別注意保持充足電狀態(tài)，以免電解液密度降低而結(jié)冰。在不結(jié)冰的前提下，盡可能采用密度偏低的電解液。在冬季應(yīng)按規(guī)定加入相對密度為 g/cm3的電解液進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入夏季前應(yīng)吸出少許電解液，加入蒸餾水進(jìn)行調(diào)整。如液面過低，需添加蒸餾水時只能在充電前進(jìn)行，盡可能地使水和電解液混合。 (6) 要保持蓄電池外部的清潔，經(jīng)常清除蓄電池上的灰塵、泥土以及極樁和導(dǎo)線接頭上的氧化物，擦去電池上部和外表面的電解液和污物。 83 (7) 要及時檢查蓄電池在車上安裝是否牢靠，導(dǎo)線接頭與極樁的連接是否緊固。 84 二、蓄電池的檢測 蓄電池技術(shù)狀況的檢查包括蓄電池端電壓的檢查、電解液液面高度的檢查以及電解液密度的測量等。 1．蓄電池端電壓的檢測 蓄電池的端電壓可用高率放電計測量，也可以用萬用表測量。這里主要介紹高率放電計的工作原理及使用方法。 高率放電計如圖 ，一個電壓表和一個負(fù)載電阻組成。高率放電計分 3 V高率放電計和 12 V高率放電計兩種，是按汽車啟動時向啟動機提供大電流的情況設(shè)計的一種檢側(cè)儀。這里主要介紹 12 V高率放電計。 85 圖 高率放電計 86 圖 測量電解液密度 87 使用高率放電計進(jìn)行測量時應(yīng)將兩叉尖緊壓在單格電池的正、負(fù)極樁上 3 s～ 5 s，觀察大負(fù)荷放電情況下蓄電池所保持的端電壓。 12 V高率放電計用于 12 V整體電池，使用時，用力將放電計兩觸針迅速壓在正、負(fù)極樁上，并保持 3 s～ 5 s。對于 12 V整體電池，若蓄電池電壓能保持在 V以上，則說明該蓄電池性能良好，但存電不足；若穩(wěn)定在 V～ V，則說明存電較足；若電壓迅速下降，則說明蓄電池有故障。 88 2．蓄電池電解液密度檢查 通常用密度計或折射計測量蓄電池電解液的密度。 1) 用密度計測量蓄電池電解液的密度 (1) 打開蓄電池的加液孔蓋。 (2) 把密度計下端的橡皮管伸入單格電池的加液孔內(nèi)，如圖 。 (3) 用手將橡皮球捏一下，再慢慢放開，電解液就會被吸到玻璃管中 (控制吸入的電解液不要過多或過少，以將密度計浮子浮起而不會頂住為宜 )。 (4) 使管內(nèi)的浮子浮在玻璃管中央 (不要相互接觸 )，讀出密度計的讀數(shù)。要求讀數(shù)時，密度計刻度線與眼睛平齊。 89 2) 用折射儀測量蓄電池電解液的密度 折射儀又叫折光儀，是能測定透明、半透明液體折射率的儀器。折射儀是根據(jù)不同濃度的液體具有不同的折射率這一原理設(shè)計而成的。它具有快速、準(zhǔn)確、重量輕、體積小等優(yōu)點。便攜式折射儀如圖 ，其視場如圖 所示。測試時，掀起蓋板，用柔軟絨布將蓋板及棱鏡表面擦拭干凈。將待測液體用吸管吸取，滴于棱鏡表面，合上蓋板輕輕按壓，將折射計對向明亮處，旋轉(zhuǎn)目鏡使視場內(nèi)刻度線清晰，讀出明暗分界線在標(biāo)示板上相應(yīng)標(biāo)尺上的數(shù)值即可。測試完畢后，用絨布擦凈棱鏡表面和蓋板，清洗吸管，將儀器放還于包裝盒內(nèi)。在測量電池液時，注意不要灑在皮膚和眼睛上，以防燒傷。 90 圖 便攜式折射儀 91 圖 折射儀視場 92 3．電解液液面高度的檢查 液面高度可用玻璃管測量，如圖 。測量時使用內(nèi)徑為 3 mm～ 5 mm的玻璃管，豎直插入蓄電池加液孔中，且與極板的保護(hù)片相接觸。另一端用手指堵住，當(dāng)把玻璃管提起時就把電解液吸入管內(nèi)，管內(nèi)的電解液高度即為電解液高出極板的數(shù)值。電解液液面應(yīng)高出極板上沿 10 mm～ 15 mm，電解液不足時應(yīng)加注蒸餾水。注意：除非確知液面降低是由于電解液濺出所致，否則一般不允許加入硫酸溶液。 93 圖 用玻璃管測