1.蓄电池概述。 蓄电池是汽车上的初始电源,是一种将化学能转换为电能的装置。在汽车上与发电机并联,向全车用电设备供电,它的作用如下。 ①发动机不工作时,为照明或其他附属系统提供电源。 ②发动机启动时,使起动机运转并为点火系统提供电流。 ③发动机工作时,当车上电气负载超过充电系统供给能力时可能需从蓄电池获得电能。 ④蓄电池还可以吸收汽车电气系统中不正常的瞬间电压,而作为电压稳定器或者大滤波器。如果没有蓄电池的保护,一些电气电子元件极有可能因为这些高电压而损坏。 蓄电池在汽车上的安装位置根据汽车制造厂车型结构设计而定,一般轿车装在发动机舱。汽车广泛应用的是铅酸蓄电池,常用的铅酸蓄电池主要有普通铅酸蓄电池、免维护蓄电池、干荷电蓄电池等。 2.蓄电池的结构。 普通铅酸蓄电池由极板、隔板和电解液、外壳及联条等组成,蓄电池的结构如图1-132所示。 汽车蓄电池(12V电池)由6个单格组合而成。 每个单格由若干片正极板与若干片负极板(负极板比正极板多一片)间隔重叠而成,中间用超细玻璃纤维隔板隔离。数片正极板用铅合金焊接在一起组成正极群,同样数片负极板用铅合金焊接在一起组成负极群,正、负极群装于电池槽内组成单体蓄电池。单体电池之间用铅零件或连接条从单格之间的电池槽隔板顶端(或穿孔穿壁焊)以串联形式连在一起。电池槽盖用密封胶粘接。首尾单格制出引出端子,引出正、负极。
3.蓄电池的工作原理。
蓄电池的工作过程就是化学能与电能相互转化的过程。当蓄电池将化学能转化为电能时,蓄电池向外供电,称为放电过程;而当蓄电池与外部直流电源相连,将电能转化为化学能时,称为充电过程。蓄电池的工作过程如图1-133所示。
(1)放电过程:蓄电池与外电路接通后,在极板电位差的作用下,电流从蓄电池的正极流出,经过灯泡流向蓄电池的负极,使灯泡发光,这一过程称为放电。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。
放电时,正极板上的二氧化铅(PbO2)和负极板上的海绵状纯铅(Pb)都与电解液中的硫酸(H2SO4)反应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少,密度下降。
(2)充电过程:如果把放电后的蓄电池接一直流电源,使蓄电池正极接直流电源的正极,蓄电池负极接直流电源的负极。当外加电源电压高于蓄电池电动势时,电流将以与放电电流相反的方向流过蓄电池,使蓄电池正、负极发生与放电相反的化学反应,这一过程称为充电。
在充电过程中,正极板活性物质由硫酸铅转变为二氧化铅,负极板上的活性物质由硫酸铅转变为纯铅,电解液中消耗了水,生成了硫酸,电解液密度逐渐上升。只要充电过程进行,上述电化学反应就不断进行。当极板上的物质全部转变完成后,蓄电池就充足了电。
放电时,正极板上的PbO2和负极板上的Pb都变成PbSO4,电解液中的H2SO4减少,密度减小。充电时按相反的方向变化,正、负极板上的PbSO4分别变成原来的PbO2和Pb,电解液中的H2SO4,增加,密度增大。总的反应式如下:
PbO2+2H2SO4+Pb放电<==>充电2PbSo4 +2H2O