发布时间 : 星期日 文章汽车蓄电池充电器毕业论文 - 图文更新完毕开始阅读7d2264d328ea81c758f578a8
青岛大学本科生毕业论文（设计）
电池都由多个正、负极板组成极板组。每两片负极板之间都夹有一个正极板，使正极板两侧充、放电均匀。普通蓄电池正极板厚度一般为2.2mm，负极板厚度为1.8mm。将正负极板浸入电解液中，就可获得约2.1V的电动势。为了增大铅酸蓄电池的电池容量，可以将多片正极板和负极板分别并联，然后焊接成正负极板组。让正负极板相互交错嵌合，中间插入隔板后装在蓄电池单格内，便形成单格电池。在每个单格电池中负极板总比正极板多一片。因为正极板活性物质比较疏松，且正极板处的化学反应比负极质上的化学反应剧烈，反应前后活性物质体积变化大，所以正极板夹在负极板之间，可使其两侧放电均匀，从而减轻正极板的翘曲和活性物质脱落。结构如图2.2所示：
图2.2 栅架结构图
正负极板之间装有绝缘隔板，用来防止极板间的短路。隔板具有多孔性，有利于电解液的自由渗透。隔板采用耐酸性和抗碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。近年来，还将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，从而防止活性物质的脱落。
电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1.24～1.31克/立方厘米）。 电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险；但粘度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，降低极板和隔板的寿命。 壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内
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分成６个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。壳体的底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中，防止极板短路。
2.2蓄电池的放电工作原理
充电完成后的铅酸蓄电池，正极板二氧化铅（PbO2），在电解溶液中水分子的作用下，由水与少量二氧化铅生成的物质——氢氧化铅（Pb(OH)4），这种物质可离解并且不稳定。溶液中的氢氧根离子比较稳定，正极板上则留下了铅离子（Pb4+），所以正极板上需要电子进行中和。 铅酸蓄电池充电完成后，铅（Pb）成了负极板，与酸溶液里的硫酸（H2SO4）发生反应，生成了铅离子（Pb4+），铅离子扩散至电解溶液中，多余的两个电子（2e）就留在负极板上。 由此可知，当外电路并为与蓄电池接通时（电池开路），由于化学作用，负极板上产生了多余电子，正极板上失去了电子，两极板间就产生了一定的电位差，电池的电动势也就这样形成了。
当在蓄电池正、负极板之间接入负载后，放电过程开始发生。此时，正极板上的电位逐渐下降，负极板上的电位逐渐上升，正极板和负极板上的活性物质（PbO2和Pb）都在不断地转变为硫酸铅（PbSO4），而电解液中的硫酸逐渐转变为水，电解液的比重逐步下降，从而增加了蓄电池的内阻、降低了电池电动势。其化学方程式为：Pb+PbO2+2HS2O2=2PbSO4+2H2O 。 2.3蓄电池的充电工作原理
铅酸蓄电池是一种循环使用的电池，它的负极上活性物质是海绵状金属铅(Pb)，正极上的活性物质是二氧化铅(PbO)，稀硫酸(H2S04)构成了蓄电池的电解液，当电池没有连接负载而开路状态时，正极板和负极板上的活性物质与稀硫酸之间的反应处于稳定状态，形成了平衡态的电极。
最低出气率是进行充电过程的前提条件，而蓄电池的充电曲线也是在这个前提下经过科研绘制得到的。曲线如下图所示：
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图2.3 蓄电池理想充电曲线
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实验结果证明，如果充电电流的大小是按照图2.3的这条曲线变化，电池的充电时间将大大减少，电池的容量和使用寿命也不会受到干扰，一般来说把曲线叫做最佳充电曲线。初始充电电流虽然起初很大但是衰减的非常快，主要是由于极化现象的出现，这是在充电过程中产生的。在密封的蓄电池充电过程中，由于化学作用内部产生了氢气和氧气，当氧气不能被吸收时，堆积在产生氧气的正极板上，造成电池内阻增加，使得电池的温度不断增加，如同将正极板的面积缩小，表现形式就是内阻的增加，这就是所谓的极化现象。 蓄电池充电的化学反应式如下所示：
充电的过程就是电解的过程。也就是从外部向蓄电池内通入电流，在电极极板的活性物质上引起氧化还原反应。
负极发生还原反应：PbSO4+2e→Pb+SO42－??（1） 正极发生氧化反应：PbSO4－2e＋2H2O→PbO2＋4H＋SO4 总反应：2PbSO4＋2H2O→Pb＋PbO2＋2H2SO4??（3） 在充电快要结束的时候发生下列反应： 负极：2H＋＋2e→H2↑??（4）
正极：2OH－－2e→1/2 O2↑＋H2O??（5） 总反应：H2O→1/2 O2↑＋H2↑??（6）
最后的结果是正极上二氧化铅最多，硫酸铅最少；负极上的绒状铅最多,硫酸铅最少。由于反应（2）和（6）消耗了水，反应（1）和（2）硫酸是主要产物，所以充电结束后铅酸蓄电池中电解液的浓度上升，在必要时需要加入一定量的水来调整电解液浓度。
因为充放电是可逆反应，所以放电反应如下所示： 负极发生氧化反应：Pb＋SO42－－2e→PbSO4??（7）
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＋
2－
??（2）
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正极发生还原反应：PbO2＋6H＋＋SO42－＋2e→PbSO4＋2H2O??（8）
总反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O??（9）
l882年格拉斯顿(J．H．Gladstone)和特雷伯(A．Tribe)提出了解释铅酸蓄电池成流反应的‘‘双硫酸盐化”理论。按照这一理论，铅酸蓄电池的化学反如下：
图2.4 蓄电池化学反应示意图
由图2.4可知，蓄电池放电的化学方程式如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O
2.4蓄电池的容量及影响因素
一、蓄电池的容量C
蓄电池的容量是指在放电允许范围内，蓄电池输出的电量：
C＝Ｉf×t f （安时/A·h） 1、额定容量C20
充足电的蓄电池，在电解液温度为30oC时，以20h放电率的电流连续放电到规定的终止电压时，蓄电池所输出的电量C20。
2、起动容量
起动容量表征蓄电池在接起动机时的供电能力，并根据使用条件分为常温起动容量和低温起动容量。
常温起动容量——在电解液温度为30oC时，以5分钟放电率的电流，连续放电到9V（12V蓄电池）时，蓄电池所输出的容量。
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