铅酸蓄电池的基本构造

03-10

铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中插入两组极板而构成的电能储存器,它由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成。容器分为 3格或 6格,每格里装有电解液,正负极板组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,3格串联起来成为 6V蓄电池,6格串联起来成为 12V蓄电池。

铅酸蓄电池现在多运用在大型的汽车上。

蓄电池的构造见图 1.1。

图 1.1 蓄电池的构造

(a)整 体结构 ;(b)单格结 构

1— 护板;2—封料 ;3—负 极接 线柱;4—加液 孔螺 塞;5— 连接条 ;6—正 极接 线柱;

7—电 极衬 套;8— 外壳;9—正极 板;10—负 极板 ;11— 肋条 ;12— 隔板

1.极板

极板是蓄电池的基本部件,由它接受充入的电能和向外释放电能。极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅,呈棕红色;负极板上的活性物质是海绵状纯铅,呈青灰色。蓄电池在充电与放电过程中,电能和化学能的相互转换是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上。铅锑合金中,铅占 94%,锑占6%。加入少量的锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇注性能

但是,铅锑合金耐电化学腐蚀性能较差,在要求高倍率放电和提高比能而采用薄形极板时,高锑含量板栅的使用寿命势必降低。因此,采用低锑合金就十分重要了,目前板栅含锑量为 2% ~3%。在板栅合金中加入 0.1%~0.2%的砷,可以减缓腐蚀速度,提高硬度与机械强度,增强其抗变形能力,延长蓄电池的使用寿命。


目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅。正极活性物质脱落和板栅腐蚀是决定蓄电池使用寿命的主要原因。出于对使用期限的考虑,正极板栅要厚一些,负极板栅厚度一般为正极板栅厚度的 70% ~80%。国产蓄电池负极板厚度为 1.6~1.8mm,也有薄至 1.2~1.4mm的;正极板厚度为 2.2~2.4mm,也有薄至 1.6~1.8mm的。薄形极板的使用能改善汽车的起动性能,提高蓄电池的比能。为了增大蓄电池的容量,一般将多片正极板(4~13片)和多片负极板(5~14片)分别并联,组成正极板组和负极板组。

安装时,将正负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就成了单格电池。在每个单格电池中,负极板的数量总是比正极板要多一片。正极板都处在负极板之间,最外面片都是负极板。正极板活性物质较疏松,机械强度低,这样把正极板夹在负极板中间,可使其两侧放电均匀,在工作时不易因活性物质膨胀而翘曲,不易造成活性物质脱落。国产汽车起动用铅酸蓄电池主要有两大类,即干封式蓄电池和干荷电式蓄电池。


干荷电式蓄电池与普通干封式蓄电池的区别在于:

其极板组在干燥状态下能够较长时间地保存制造过程中所得到的电荷。干荷电式蓄电池之所以具有干荷电性能,主要是负极板的制造工艺不同。干荷电式蓄电池在 2年的保存期中,如果需要交付使用,只需在使用之前加入符合规定密度的电解液就可以了。


例如,对于干荷电式蓄电池 6-QA-60,只需加入密度为 1.280g/cm3(25℃时)的电解液,调整液面高度高出极板组 15mm左右,不需要进行初充电就可以投入使用。对于保存期超过 2年的干荷电式蓄电池,因为其极板上有部分活性物质被氧化,使用之前应进行补充充电。


2.隔板

为了减少蓄电池内部尺寸,降低蓄电池的内阻,蓄电池内部正负极板应尽可能靠近。但为了避免相互接触而短路,正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。隔板材料应具有多孔性结构,以便电解液自由渗透,而且化学性能应稳定,具有良好的耐酸性和抗氧化性。常见的隔板材料有木材、
微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。
隔板为一厚度小于 1mm的长方形薄片,其长和宽均比极板略大一点。成形隔板的一面有特制的沟槽。安装时,应将带沟槽的一面竖直朝向正极板。


3.电解液
铅酸蓄电池的电解液由密度为 1.84g/cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成,密度一般在 1.24~1.31g/cm3,使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择,见表 1.1。电解液的纯度是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素,一般工业用硫酸和普通水中,因含有铁、铜等有害杂质,绝对不能加入到蓄电池中去,否则容易自行放电,并且容易损坏极板。因此,蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。

表 1.1 不同气温下的电解液密度

使用地区最低温度 /℃ 冬 季 /(g/cm3) 夏 季/(g/cm3)

<-40 1.31 1.27

-40~-30 1.29 1.25

-30~-20 1.28 1.25

-20~0 1.27 1.24

>0 1.24 1.24

4.外壳
蓄电池外壳为一整体式结构的容器,极板、隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一般有6V和 12V两种规格,因此,外壳内由间壁分成 3个或 6个互不相通的单格。例如,12V蓄电池内分成 6个单格,由 5个单格壁将容器分为互不相通的 6个小容器。各个单格底部做有垫角,其
突起的肋条用以搁置极板组,使其下方有足够的空间作为沉淀槽,容纳脱落的活性物质,以免堆积起来使正负极板相接触而造成短路。
外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动,并具有足够的机械强度。常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料、工程塑料。工程塑料美观透明,耐酸,质量轻,强度高,发展非常快。我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳。


5.其他零部件
(1)铅连接条
由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极桩用铅连接条连接起来。铅连接条由铅
锑合金铸成,有外露式、跨桥式和穿壁对焊式三种,前者用在硬橡胶外壳和盖上,后两种用在塑料
外壳和盖上。

图 1.2 单格电池之间的穿壁焊示意图

1— 间壁;2—连 接条

外露式是指连接条外露在蓄电池盖的上面;跨桥式是指连接条下部在蓄电池的平面上,或埋在盖下,连接部分跨接在各单格电池的中间壁上;穿壁对焊式是指在中间壁上打孔,使极板组柄直接穿过中间隔壁而将各单格电池连接起来。穿壁式连接方式见图 1.2。


(2)加注孔盖

用橡胶或塑料制成,旋在蓄电池 盖的加注孔内。加注孔盖上有通气孔,下端有特制的隔板,其作用是将
通气孔与单格上面的空间部分地隔开,以防汽车颠簸时,电解液从通气孔溅出。
加注孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池内部的 H2与 O2排出以防蓄电池过早损坏或爆炸。若在孔盖上安装一个过滤器,还可以避免水蒸气逸出,减少水的消耗。

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来源:智能汽车网
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