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1、装订线毕业设计（论文）报告纸充电器线路改造摘 要随着能源紧缺、环境污染，各式各样的产品都要求有很好的环保性，比如不给环境带来污染，或者能够多次、长时间的使用。汽车的经济、生态、性能、安全和舒适等特性将促使许多新型电系统产生，这给车用铅酸蓄电池带来了很多新的要求。人们还是希望铅酸蓄电池能继续在汽车应用中起主要作用，并且能够获得高性能的铅酸蓄电池及配件，因此，对汽车用铅酸蓄电池的充电器的要求也将显著提高。要提高蓄电池的性能、延长它的使用寿命，在蓄电池本身上，可以采用大型电容器，保护负极板免于高倍率放电和充电；在充电器上，可以采用设计的充电方法、控制理论来延长蓄电池的使用寿命并确保它的性能。关键词:
2、铅酸蓄电池，充电器，自动充电ABSTRACTWith the energy shortage, environmental polluted. Many products are required to have a good environmental protection, Such as not to pollute the environment, or to repeated, prolonged used. The economic, ecological, performance, safety and comfort features of automotive will en
3、courage the new system to produce electricity. It brought a lot of new requirements to the lead-acid batteries of the car. People still want to lead-acid batteries can continue to play a major role in automotive applications, and access to high-performance lead-acid batteries and accessories. Theref
4、ore, the requirements of the car charger for lead acid battery will significantly increase. To improve battery performance and extend its life, at battery itself, Large capacitors can be used, protection from high-rate discharge the negative plate and charge; at the charger, the charging method can
5、design, control theory to extend battery life and ensure its performance.KEY WORDS ：Lead-acid batteries, charger, automatic charging目 录摘 要1ABSTRACT1第一章 绪 论51.1各种常用电池的现状及发展趋势51.2 铅酸蓄电池的发展及现状61.2.1 干荷电铅蓄电池61.2.2 免维护铅蓄电池71.2.3 铅酸蓄电池的发展8第二章 关于铅酸蓄电池82.1 铅酸蓄电池的基本概念82.1.1 蓄电池的作用92.1.2 对蓄电池的基本要求92.1.3 起动用铅酸
6、蓄电池的特点92.1.4 蓄电池的结构92.1.5 蓄电池的型号102.1.6 蓄电池的容量102.1.7 蓄电池的内阻142.1.8 电池的极化现象142.1.9 电池的老化152.2 蓄电池的使用与维护152.2.1 蓄电池的储存152.2.2 新蓄电池在投入使用时的注意事项162.2.3 配制电解液时应注意事项172.2.4 充电注意事项172.2.5 不同季节蓄电池使用的注意事项172.2.6 使用中注意事项182.2.7 蓄电池的拆装182.3 蓄电池技术状况检查192.3.1 外部检查192.3.2 检查蓄电池技术状况指示器192.3.3 检查电解液面的高度192.3.4 蓄电池放
7、电程度的检查192.3.5 负荷试验检测202.4 蓄电池充电种类202.4.1 初充电202.4.2 补充充电212.4.3 间歇过充电222.4.4 循环锻炼充电222.4.5 去硫化充电222.5 蓄电池常见的故障222.5.1 极板硫化232.5.2 活性物质脱落232.5.3 极板栅架腐蚀242.5.4 极板短路242.5.5 自放电242.5.6 单格电池极性颠倒25第三章 铅酸蓄电池充电器的设计原理253.1铅酸蓄电池的工作原理253.2铅酸蓄电池的充电特性263.3充电器的种类和充电方法27第四章 蓄电池充电器的整体设计304.1充电方法的设计304.2控制电路的设计304.3
8、充放电电路的设计344.3.1电路组成344.3.2充放电工作原理354.4电源电路374.4.1降压电路384.4.2整流电路384.4.3滤波电路394.4.4稳压电路39第五章 蓄电池充电器电路工作原理41第六章 安装调试43结束语43参考文献43第一章 绪 论1.1各种常用电池的现状及发展趋势 电池作为动力来源，目前在实际中应用的可充式二次电池主要有：铅酸（Lead Acid）电池、镍镉（Nickel Cadmium）电池、镍氢（Nickel Metal Hydride）电池和锂（Lithium）电池。 （1）镍氢电池（Ni-MH） 此类蓄电池的比能量高，有较高的比功率，寿命长，材料来
9、源丰富（我国有丰富的稀土资源），污染轻等优点，被认为是较好的一种蓄电池。但是由于镍氢蓄电池的技术不是很成熟，价格贵，单体电池电压低，使用时串联电池个数多，而且均匀一致性较差，限制了蓄电池组实际可使用的寿命。尤其是镍氢电池在高温时自放电率会增高，造成电容量下降的缺点。因此认为镍氢蓄电池在汽车领域的应用是短暂的、过渡性的，将来的市场份额也是有限的。 （2）锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池 锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池的比能量更高，有较高的比功率，寿命长，污染轻等优点，被认为是有希望的车用电池。但因内含锂活性物质，易产生化学作用，遇火、氮、酸或氧化剂时，可能会有爆炸或着火危险等安全性问题，成为影
10、响锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池在汽车应用上的主要制约因素。 （3）锌空电池 锌空电池是金属-空气电池的一种，属于半燃料电池范畴。它有比能量高，原材料丰富，价格不高，污染轻等优点，被认为是车用电池的有竞争力的候选者。但目前还没能真正投入使用。 （4）其他电池（如镍锌电池、锌镍蓄电池和燃料电池） 虽然它们各有特点，但都几乎没有在商业化的车辆上使用。这主要是由于价格高、综合性能不理想、或技术不成熟、或受资源、服务配套系统制约因素影响。氢氧燃料电池虽然在大力发展中，可望成为最理想的车用电池之一，但实际应用还要等待很长时间。 （5）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池在100多年的历史中一直不断的改进提高，有的是
11、革命性的提高，生产技术最为成熟。特别是密封免维护铅酸蓄电池因其有着成本低、价格便宜、材料来源丰富、适用性好、可逆性好、单体电池电压高、技术和制造工艺较成熟、安全可靠、具有瞬间放电力强、大电流放电性能良好、使用温度范围广等综合因素，已成为商业化汽车主要采用的电池，目前所占市场份额在95%以上。而且只要单元电压不超过生产商的规定（典型值2.2V），密封铅酸蓄电池就可以无限制的充电。1.2 铅酸蓄电池的发展及现状铅酸蓄电池的应用历史最长，也是最成熟的蓄电池。著名法国化学家普兰特经过孜孜不倦的努力，于1 859年发现了铅酸电池在充电和放电时铅电极表面化学反应的重要意义。普兰特将两层铅板用布板隔开，据说
12、这些布板是从他太太的裙子上剪下来的，然后他将铅板拧成螺丝状塞入盛有硫酸的容器中，这样便得到了电流，并且在正极板上形成了硫酸铅。通过这种实验，普兰特得到了能充电的电。为了减少电池内阻，比利时化学家朱利恩于l 888年在铅锑合金中加入了第三种元素汞，液态的汞增强了铅网板的导电率，从而大大延长了电池寿命，并降低了电池内部损耗。 铅酸电池完全可以用于大多数需要充电电池的领域。因此，开发新型电池的步伐在整个20世纪一直不快。第二次世界大战之后，聚丙烯箱体使铅酸电池非活性部分重量减轻，可透塑料被开发出来并取代了由雪松材料制成的隔板，有效地提高了电池的比能量和使用寿命。以下介绍两种改进型铅酸蓄电池。1.2.
13、1 干荷电铅蓄电池干荷电铅蓄电池与普通铅蓄电池的区别在于，极板组在干燥状态的条件下能够较长期的保存制造过程中所得到的电荷。所以，干荷电蓄电池在规定的保存期内(一般两年)如需使用，只要加入规定密度的电解液，搁置15min，调整液面高度至规定标准后，不需要进行初充电即可投入使用，并且其荷电量可达到蓄电池额定容量的80%以上。因此，它是理想的应急电源。目前，国内已大批量生产干荷电蓄电池，并且基本上取代了普通蓄电池。干荷电蓄电池之所以具有荷电性能，主要在于负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。正极板上的活性物质二氧化铅化学活性比较稳定，其荷电性能可以较长期的保存。而负极板上的活性物质海绵状铅由于表面积大，
14、化学活性高，容易氧化，所以要在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂；并且在化学形成（简称化成）过程中有一次深放电循环或进行反复的充电、放电，使活性物质达到深化。化成后的负极板，先用清水冲洗后，再放入防氧化剂溶液（硼酸、水杨酸混合液）中进行浸渍处理，让负极板表面生成一种保护膜，并采用特殊干燥工艺（干燥罐中充入惰性气体或抽真空），这样既可制成干荷电极板。由于负极板经过特殊处理，其抗氧化性能得到提高，因此干荷电蓄电池与普通蓄电池相比，自放电小，储存期较长。干荷电蓄电池的使用、维护与普通蓄电池基本一致。对于储存期超过两年的干荷电蓄电池，因极板有部分氧化，使用以前应以补充充电的电流充电5-10
15、h后再用。1.2.2 免维护铅蓄电池与普通铅蓄电池相比，在结构及材料方面有以下特点：（1）极板栅架采用铅钙合金或低锑合金（含锑2%-3%），减少了析气量、耗水量。同时自行放电也大大减少，使用寿命延长。（2）隔板采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板包住，可保护正极板活性物质不致脱落，并防止极板短路。（3）有的通气孔采用新型安全通气装置，可保持蓄电池内的酸气，避免与外部火花直接接触，以防爆炸。通气塞中还装有催化剂钯，帮助排出的氢氧离子结合生成水再回到蓄电池中去，减少了水的消耗。这种新型通气装置还可使蓄电池顶部和接线柱保持清洁，减少了接头的腐蚀。（4）单格电池间采用穿壁式连接，减小了内阻，提高了起动性能。
16、（5）外壳为聚丙烯塑料热压而成，壳底没有凸肋，极板组直接坐落在蓄电池底部，这样可使极板上部容积增大，电解液储量增大，且壳体内壁薄，与同容量电池相比，重量轻、体积小。免维护铅蓄电池的使用特点：（1）在使用过程中不需补加蒸馏水。普通蓄电池，使用中由于蒸发（约占10%）和水的电解（约占90%）两个原因，使得水很容易被消耗掉。实践证明，在同样的使用条件下，每行车1000km，普通蓄电池耗水为16-32g，而免维护蓄电池仅1.6-3.2g。（2）自放电少可作较长时间的湿式储存，一般可做两年以上的湿式储存。（3）耐过充电性能好。在相同的充电电压和温度下，免维护蓄电池的过充电电流很小，在充足电时接近零。过充
17、电阶段的电能主要用来电解水，所以免维护蓄电池的水耗量很小。（4）使用寿命长。实践证明，免维护蓄电池的使用寿命至少在两年以上。但免维护蓄电池在深度放电情况下，容量和寿命会减少，且生产工艺复杂，成本较高。为了使免维护蓄电池经常处于良好的工作状态，应定期进行少量的维护工作。一般每年或汽车每行驶30000km，应检查电解液液面高度，并测量电解液密度和蓄电池的开路电压。液面下降应加注蒸馏水至规定液面高度。经常保持蓄电池的清洁和干燥，最好每半年进行一次补充充电以保持蓄电池的容量，不至于产生深度过放电而影响蓄电池的使用寿命。1.2.3 铅酸蓄电池的发展随着汽车行业的迅猛发展，对蓄电池以及蓄电池充电器的要求都
18、越来越高，从开始的单纯充足，到目前的延长蓄电池寿命，减少能源消耗，充电器的功能已发生了质的飞跃。现在国外已研制成功只要用一小时就可充满蓄电池的大功率充电器，在体积上也越来越小，现在最小的大功率充电器只有一只书包大小。开关电源在我国的研究发展比较晚，因其体积小、动态响应速度快、输出纹波小、效率高等优点，近年来得到国内外的广泛研究与关注，特别在通信电力等领域中，已经得到了普遍的研究与使用。但相对于相控电源来说，它的价格比较高，而且功率器件的发热量也较高，所以，在电力系统中的大功率场合，向空的充电器仍然占有较大比重。而国外市场大部分充电器均采用Wa，WaWo，U&U等充电曲线方式，充电方式更科学、合
19、理，从而大大提高了蓄电池的使用寿命，大大降低了使用和维护成本，简化了充电过程，解放了操纵人员的劳动强度，市场前景非常广阔。近年来，国内外人士正致力于充电器的智能化研究，智能化程度较高的充电器解决了动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键，使充电电流始终与可接受充电电流保持良好的匹配关系，使充电过程始终在最佳状态下进行，比常规充电模式可节约电能30%-50%左右，提高了充电质量和效率，充电工人只担任辅助性工作，为充电技术和充电设备的智能化发展闯出了一条新路。铅酸蓄电池已实现大批量生产,它的制造成本低、容量大、价格低廉，使用十分广泛,但它比能量低、自放电率高、循环寿命低。由于其固有的特性，若使用不
20、当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。因此，设计一种智能的铅酸蓄电池充电器是十分必要的。第二章 关于铅酸蓄电池本课题研究的主要对象是车用铅酸蓄电池。为了更好的理解我们所面对的研究对象，需要先介绍一下铅酸蓄电池的基本概念、工作原理、充电特性、以及它们所具有的一些特性。2.1 铅酸蓄电池的基本概念由于蓄电池的充放电本身涉及到许多相关的专业知识，为了能够更好地理解本课题，本节将简要介绍铅酸蓄电池有关的一些知识。2.1.1 蓄电池的作用在发动机起动时，为起动系和其他电器设备（包括发电机的激磁绕组）供电；由于各种原因（如停车、发电机转速较低、发
21、电机超载、发电机故障等）造成发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，为电气设备供电；吸收电路中产生的过电压，稳定电网电压，保护电子元器件。2.1.2 对蓄电池的基本要求在发动机起动时，蓄电池必须能给起动机提供200-600A的电流（有的柴油发动机最大起动电流超过1000A），并且要能持续一定的时间（一般要求5-10s以上）；在发动机发生故障不能发电时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定时间。所以，要求汽车用蓄电池有尽可能小的内阻和足够的容量。2.1.3 起动用铅酸蓄电池的特点 起动用铅酸蓄电池虽然比能较低，但其内阻小、电压稳定、在短时间内能提供较大的电流，并且结构简单、原料丰富，因而在汽车上得到
22、广泛应用。2.1.4 蓄电池的结构蓄电池由极板、隔板、电解液和外壳等组成。极板分为正极板和负极板两种。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得正极板和负极板。正极板上的活性物质为二氧化铅（），呈深棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅（），呈深灰色。为了增大容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。汇流条（横板）上联有极柱，各片间留有空隙。安装时各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池。为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正、负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。电解液
23、由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。电解液密度一般在1.1-1.3g/之间，充足电后，电解液密度一般在1.26-1.30g/之间。在蓄电池充放电过程中电解液不但起导电作用，而且参与化学反应。目前市场上实际应用的电解液有两种。第一种是由专业厂家生产的已经配制好的电解液。这种批量生产出来的电解液称为“标准液”。这种标准液在使用时很方便。新蓄电池启封后可将其直接注入蓄电池内，待加入30 min后。蓄电池即可装到汽车正常投入使用。但是，如果蓄电池存放的时间太长(2年)或正值冬季寒冷天气则需要对蓄电池进行充电后再装车使用效果会更好些。第二种电解液，在没有专业厂家供应和市场上买不到电解液的情况下，就要自己
24、动手配制。铅酸蓄电池用的电解液是由纯硫酸和纯净水(蒸馏水)。按一定的比例配制而成的稀硫酸液体。在配制过程中，要严格把好品质关，硫酸必须使用达到国家标准的蓄电池专用硫酸。纯净水(蒸馏水)不得有任何杂质，这样配制的电解液才能保证蓄电池的使用年限和最佳性能。电解液的配制需阅读专业资料，严格操作规程，并在熟练工指导下进行。蓄电池的外壳用来盛放极板组和电解液。多采用聚丙乙烯塑料外壳。外壳内有隔板，将其分成3个或6个相同大小的单格，相互之间不沟通，各单格底部都有凸肋，以放置极板组。凸肋间的空腔可积存极板脱落下来的活性物质，以防极板间短路。各单格电池串联后，两端的正负极柱穿出电池盖，分别形成蓄电池的正负极柱
25、。正极柱较粗，标有“+”号或涂红色；负极柱较细，标有“-”号或涂蓝色、绿色等。2.1.5 蓄电池的型号根据机械工业部颁发的JB/T 25991993铅酸电池产品型号编制方法，蓄电池型号有以下几部分组成：额定容量蓄电池特征蓄电池类型串联的单体电池数（1）串联的单体电池数，用阿拉伯数字表示。（2）蓄电池类型是根据其主要类型来划分的。如起动用蓄电池代号为“Q”，摩托车用蓄电池代号为“M”。（3）蓄电池特征为附加部分，仅在同类用途产品中具有某种特征而在型号中又必须加以区别时采用。当产品同时具有两种特征时，原则上按规定将两个代号并列标示。（4）额定容量指20h率额定容量，单位为Ah，用阿拉伯数字表示。（
26、5）产品具有某些特殊性能时，可在相应产品型号的末尾标注。如G表示薄型极板的高起动率蓄电池，S表示采用工程塑料外壳、电池盖及热封工艺的蓄电池。 例如:6-QAW-100，是由六个单体电池组成，额定电压12V，额定容量为100Ah的起动用干荷电免维护铅蓄电池。2.1.6 蓄电池的容量蓄电池容量是指在一定条件下可以从蓄电池获得的电量（用C表示），单位常用安培小时（Ah）表示，是蓄电池性能的重要指标。容量分为理论容量、实际容量和额定容量。理论容量（Co）是假设活性物质全部参加放电反应给出的容量。实际容量（C）是在一定放电条件下蓄电池实际放出的容量。额定容量（）是在设计和生产蓄电池时，规定或保证在指定的
27、放电条件下蓄电池应放出的最低限度的电量。蓄电池还依照标称容量，可分为额定容量、储备容量和气动容量。额定容量用20h放电率容量表示，它是指充足电的新蓄电池在电解液温度255条件下，以20h放电率放电电流（即0.05安培）连续放电至各单格电池的平均电压降到1.75V时输出电量的最小允许值。它是检验新蓄电池是否合格的重要指标，新蓄电池的输出电量如果小于额定容量，即为不合格。储备容量，它是指充足电的新蓄电池在电解液温度为252条件下，以25A电流连续放电至12V蓄电池端电压降至10.500.05V，6V蓄电池端电压降至5.250.02V，放电所持续的时间，单位为min。它表征当汽车充电系失效时，蓄电池
28、尚能持续提供25A电流的能力。起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验蓄电池质量的重要指标之一。起动容量受温度影响很大，故故又分为低温起动容量和常温起动容量两种：（1）低温起动容量：电解液在-18时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。持续时间应在2.5min以上。（2）常温起动容量：电解液在30时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。持续时间应在5min以上。影响蓄电池容量的因素包括结构因素和使用因素，结构因素主要有极板厚度、表面积以及其他影响蓄电池内阻的结构因素。使用因素主要有电解液密度、温度和放电电流等。采用的结构
29、工艺对容量的影响有：（1）活性物质质量的影响：活性物质量的多少是影响铅酸蓄电池容量的主要因素，一个电池的活性物质的量确定以后，因为电解液硫酸的量通常是够用的，因此它的理论容量也就确定了，其他因素对容量的影响，就是对活性物质利用率的影响了。这里需要着重说明的是通常正极和负极的活性物质的理论容量是不一样的，并且任何情况下，电池的实际容量都要以电池中容量相对较小的电极的实际容量为准，这就要看不同放电条件分别对正负极实际容量的影响程度了。一般情况下，在常温及放电电流不太大时，电池的实际容量都受正极的限制，在低温及放电电流比较大时，电池容量通常受负极容量控制。但是对于阀控密封铅酸蓄电池，由于氧复合反应的
30、要求，使电池在设计之初就要求电池的负极容量相对于正极的容量过量。 （2）极板厚度的影响：当极板上活性物质总量确定以后，实际反应中，活性物质参加反应量的多少与极板厚度的关系很大。一般说来，极板表面的活性物质能够直接和硫酸电解液接触起反应，而极板深处的活性物质就不然，以较大的电流放电时，由于表层生成的硫酸铅会堵塞活性物质的孔隙，致使极板深层的活性物质得不到电解液的及时补充而中断反应，导致极板越厚，深处极板上活性物质反应的利用率就越少。这是因为在活性物质总量相同的前提下，薄极板要么是极板片数增加，要么是单极板的表面积增加。这两种方式都相当于扩大了电解液扩散的表面积，减小了扩散的厚度。在这种情况下，不
31、仅扩散速度加快，浓度极化减小，而且由于反应面积的增加，电化学极化也减小。伴随着放电过程表现出来的现象就是，电池端电压下降的慢，电池的放电容量增加，厚极板当然是相反的情况。当然极板也不能太薄，这样不仅会影响电池的循环寿命，电池容量的增加也不会太明显。有报道说明：尽管极板越薄，活性物质利用率越高，但是当极板厚度减薄到2mm以下以后，再减薄极板厚度，活性物质利用率也变化不大。也就是说：在活性物质总量相同的前提下，薄极板的优点主要体现在大电流放电情况下。 （3）极板孔率的影响：所谓极板的孔率是指极板上活性物质中孔的总体积与铅膏的表观总体积之比的百分数。孔率对放电容量的影响具有两重性，一方面孔率大了，扩
32、散容易，容量提高；另一方面，孔率大了，活性物质总量就会减少，容量反而减少，并且孔率过大，还会缩短电池的寿命。因此极板孔率应在极板生产时合理选择工艺过程，并且要严格控制过程保障能力，以生产出适合不同使用条件要求的最佳孔率的极板。活性物质的孔率决定于铅膏的视比重及涂板时的压板操作，铅膏视比重小，压板时压力小则孔率大，反之则孔率小。一般正极板孔率控制在55左右，负极板控制在60左右。 需要注意的是，不仅要注意孔率，还有注意孔的大小及其分布。这是因为活性物质放电后，体积要增加，孔太小时很容易被堵塞而使活性物质不能被充分利用，孔太大时又会影响活性物质之间的连接，在阀控密封铅酸蓄电池中，还会因影响气体的复
33、合时的通道而影响气体的复合效率。 （4）活性物质的真实表面积的影响：相同活性物质总量的极板的放电容量不仅与上面提到的因素有关，而且还与极板的真实表面积有关。所谓真实表面积，也就是能够与电解液直接接触的活性物质的表面积，它要比按照极板几何尺寸计算出来的面积大的多，一方面包括极板的片数，另一方面包括极板细孔的表面积。因为对于含活性物质的极板来说，活性物质粒子越小，表面积就越大，并且铅酸蓄电池活性物质的粒子都很小，因此它们做出的极板的真实表面积要比极板的表观表面积大几百到几千倍。 真实表面积大，则扩散截面积与反应面积都增加，因此放电时浓度极化和电化学极化都减小，电池电压下降减慢，放电容量提高。因此对
34、于体积、重量一定的铅酸蓄电池来说，要想提高其放电容量，可以通过增大极板的真实表面积来得到。 此外，真实表面积还与孔的大小有关，把一个大孔分成几个小孔，尽管总孔体积不变，但是真实表面积却增大了。但需要注意的仍是小孔易被堵塞，造成这一部分表面积不能够发挥左右。 （5）极板中心距的影响：极板中心距是指两个同极性极板中心之间的距离。极板中心距的大小对电池的容量也有一定的影响，这个影响可以从两个方面来分析，一是要考虑电解液量对电池容量的影响；二是通过极板中心距的改变影响内阻，进而影响电池放电时放出电量的多少。 说到电解液量对电池容量的影响，就需要引入另一个和极板中心距密切相关的概念：极板面间距，它指的是
35、一个电池中不同极性的相邻极板之间的距离。大家都知道，极板中活性物质孔内的酸液量远远不够活性物质电化学反应的需要，据报道铅酸电池极板中的酸液量仅够活性物质总量的10参加电化学反应。而在当今比较流行的阀控密封铅酸蓄电池的设计原则中，不仅不允许有游离态的电解液存在，还要求电池隔板中的酸液量不能够饱和，必须留下510%的孔来作为氧复合的通道。并且铅酸蓄电池中电解液硫酸的利用率通常也只有75左右，这就要求电池在设计时，不仅要有足够活性物质反应的电解液量，而且又要极板的面间距尽可能的小，因为只要电池的内阻小，放电容量同样也会上升。 （6）活性物质组成的影响：铅酸蓄电池正极活性物质二氧化铅是多晶型化合物，它
36、有四种形态，斜方晶系-PbO2，正方晶系-PbO2，无定型的PbO2和不稳定的假正方晶系。而-PbO2和-PbO2是正极活性物质存在的主要形式，也是大家研究最多的。公认的观点是：-PbO2由于相对晶粒较大，晶型与PbSO4相同，会在放电时生成晶粒细小的硫酸铅层阻碍其继续放电，其放电容量要比-PbO2少0.52倍左右，但是-PbO2可以作为活性物质的网络或骨骼，正极活性物质的结构因其而完整，使电极有较长的寿命。-PbO2形成于弱酸性及碱性溶液中，大致PH值在23以上，-PbO2形成于强酸性溶液，大致在PH值在23以下。因此电池在生产过程中可以通过控制与活性物质紧密接触的微观细孔处的溶液PH值来影
37、响化成后正极活性物质中-PbO2和-PbO2的含量，从而影响电池的放电容量或是寿命。但是需要说明的是，-PbO2和-PbO2的相对量也不是固定不变的，随着电池循环次数的增加，-PbO2会逐步转化为-PbO2。这就使得电池在循环的初期容量会有所提高，但是随着循环的进行，-PbO2比例增加，活性物质之间结合逐渐减弱，反而也会导致电池容量衰减，最终导致电池寿命终止。使用时的因素对容量的影响有：（1）放电电流密度的影响： 对于同种规格和数量的极板造成的蓄电池来说，放电电流密度大时，放电容量减小，反之，放电电流密度小时，放电容量增大。这是因为放电电流密度大时，电化学极化和浓差极化都将加剧，造成放电电压迅
38、速下降，放电容量减小。此外，放电电流密度大时，铅离子的数量在电极附近增加很快，使硫酸铅的过饱和度增大，生成晶粒细小而又致密的薄层硫酸铅盐层，它会在电解液来不及扩散进入活性物质内部时堵塞孔道，造成电极内部活性物质更加不易反应，利用率更低，放电容量更少。反之，当采用较小电流密度放电时，不仅电化学极化和浓差极化减小，而且由于铅离子的过饱和度减小，生成的硫酸铅层将是粗大而疏松的。这种盐层虽然也遮盖了电极表面，但是硫酸电解液仍然可以通过它的孔隙扩散到极板深处来与活性物质接触、反应，当然能够放出较多的容量。这也是针对同种规格电池，各种标准规定在大电流放电时，允许放出较少的容量的主要原因。比如，针对固定型的
39、阀控密封铅酸蓄电池，各种标准基本都规定，3小时率放电的容量只要达到10小时率放电容量的75即判为合格。 （2）放电终止电压的影响：铅酸蓄电池的放电终止电压，指的是蓄电池在一定的电流密度下放电时，放电到不宜再继续放电时的电池电压值。终止电压是根据实际需要而定的，一般小电流放电时，终止电压高些，大电流放电时，终止电压低些。这是因为小电流放电时，放电曲线平坦部分很长，到终止电压后，如果继续放电，则电压急剧下降。超过终止电压的容量至多也不超过总容量的10左右。而且这样的小电流过放电，容易形成大的PbSO4结晶或者在电极深处生成PbSO4，它们在充电时不易复原成金属铅，造成极板损伤。而大电流放电时，电压
40、没有平坦部分，这时主要是扩散跟不上，形成的PbSO4较细，再充电时容易还原成金属铅，所以终止电压可以定的高些。 （3）电解液温度的影响：电解液温度对铅酸蓄电池在一定放电率和终止电压条件下可供给的容量值有很大的影响，电解液温度升高，放电容量增加，温度降低，放电容量减小。电池容量随着温度降低而减小，与温度对电解液粘度和电阻有严重影响密切相关。温度低时，电解液粘度增大，离子运动受到较大阻力，电解液扩散能力降低，浓差极化急剧增加；同时温度低时，电解液的欧姆电阻也增大，导致电化学极化和欧姆极化也增加，容量同样减小。另外，温度低时，硫酸铅在电解液中的饱和度也降低，这就必然造成铅离子（Pb2+）在极板附近的
41、过饱和度增加，形成致密的硫酸铅层，阻碍活性物质与电解液接触，同样也导致电池容量降低。 这里需要着重说明两点：一是负极板受温度的影响比正极板敏感，这也说明了电池制造商为了提高电池的低温或大电流放电性能，通常都只在负极铅膏中添加加相应地添加剂；二是由于电解液温度降低而引起的放电容量的降低，并不是说电池损失了一部分容量，因为只要给蓄电池加温，使电解液温度升高，铅蓄电池仍可放出其额定的放电容量。 （4）电解液密度的影响：在铅酸蓄电池中，硫酸电解液密度的变化直接影响其放电的容量。密度太低，不仅极板孔内电解液密度下降太多，造成电阻增加，容量下降，而且还会造成电极附近电解液扩散困难而导致容量减少。虽然低密度
42、的电解液会对电池容量产生不利影响，但是电解液密度也不能太高，如果电解液密度超过一定限度时，电解液的固有电阻增加，粘度变大，同时电池的自放电也增大，对电池容量反而不利。在电解液的相对密度为1.22时电导率呈极大值，但是在电池放电过程中，酸的密度发生变化，由于放电率不同以及温度和对应于电池内活性物质量的电解液量不同，电解液的最适宜密度也就不同。相对密度在1.300以上的硫酸，除能增加自放电外，还会加速电池中隔板和正极板栅的腐蚀。这里需要着重说明的是：电池电解液密度的提高仅对正极有利，对负极则不同，特别是在大电流低温放电时这种差异更为显著，这时负极可能成为限制电池容量的因素。所以蓄电池容量除了与极板
43、表面进行的电化学反应的物质数量有关外，还与极板表面活性物质的利用率、孔率、极板厚度、极板的表面积有关。此外还受电解液密度、温度、放电条件（即：充电程度、放电率等）、蓄电池新旧程度等影响。在使用过程中，容量受放电率、电解液温度的影响是主要的。当放电率较小，电压下降缓慢，蓄电池实际放出的电量较高，当放电率变大时，电压下降变快，实际放出的电量较低。在一定范围内，电解液温度高，蓄电池的活性增加，内阻变小，容量变高，电解液温度低时，蓄电池的活性降低，内阻变大，容量降低。2.1.7 蓄电池的内阻内阻（）又称全内阻，是是指电流通过蓄电池时所受到的阻力，包括欧姆电阻和电化学反应中电极极化产生的电阻，即： =+
44、欧姆电阻（）：包括电极材料、电解液、隔板等组成的电阻。还与电池的尺寸、装配、结构等因素有关。极化电阻（）：包括蓄电池使用过程中浓差极化和电化学极化产生的电阻之和。主要与电极材料的本性、电极的结构和制造工艺以及使用条件等因素有关。内阻越小，在同样的放电条件下，可以消耗较少的电能，输出较多的电能，提高电能利用率，从而提高蓄电池性能。2.1.8 电池的极化现象 由于蓄电池内阻并不是纯电阻，所以蓄电池的端电压也与其他电源有所不同。该值与蓄电池的工作状态有关，它一般有三种状态的值： （1）当蓄电池为开路状态时，所测得的电池两极间的电压称为电池的开路电压； （2）当蓄电池充电时所测得的电压称为电池的充电电
45、压； （3）电池放电时测得的电压称为放电电压。这三种状态的电压具有下述特点：充电电压高于开路电压，而且随着充电时间的增加而略有升高；放电电压则低于开路电压，而且随着放电时间的增加而略有降低，这种现象称为电池的极化。这种现象的产生，主要是因为一般的密封式蓄电池在充电过程中，内部会产生氧气和氢气，其中主要是氧气，氢气只占一小部分，当产生的氧气不能被及时吸收时，它便堆积在正极板上，使得电池内部压力增大，电池温度上升，同时缩小了电池正极板的板面积，变现为电池内阻上升，即使得电池出现了所谓的极化现象。上面提到的蓄电池的极化电阻正是由于电池的极化现象所表现出来的。当充电速率较低时，充电时所产生的氧气可以被
46、及时吸收，因此电池的极化现象很轻，一般不会对电池造成很大的伤害；当高速率恒流充电时，这一现象则不容忽视。蓄电池的极化现象对蓄电池的工作是不利的。它不仅使电池发热，而且降低了电池的效率，同时也加速了电池的老化。2.1.9 电池的老化电池的老化是指另外一种现象：电池在开始使用的一段时间内，电池容量增加大约5%-10%，接下来的一段时间，电池的容量大约不变，然后开始慢慢减少，即开始了电池的老化过程。当电池的老化达到一定程度时，这个电池就报废了。一般经验来讲，当电池的容量达到额定容量的80%时，就可以认为电池的寿命基本结束了。2.2 蓄电池的使用与维护蓄电池作为汽车上不可或缺的一大电源，在起动发动机时
47、要在短时间内提供强大的起动电流，除保证在制造过程中有良好的结构性能外，在使用过程中，也要正确对蓄电池进行检查和保养，以最大限度地发挥其作用，并延长其使用寿命。 蓄电池(俗称“电瓶”)是一种可逆的低压直流电源，既能将化学能转换成电能提供给外电路，也能将电能转换成化学能储存起来。分碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类，目前广泛采用起动性能好的酸性蓄电池，在汽车上与发电机并联供电，主要作用有：起动发动机，向起动机、仪表、点火系统供电；在发动机转速低、发电机不能发电时，向用电设备供电；在发电机正常发电时，储存发电机外用有余的电能；在发电机负载增多或过载时，协同发电机向用电设备供电；稳定电源电压，保护电器元(部)件。汽车用蓄电池主要由极板、隔板、电解液和壳体几部分组成，它经常处于反复充放电过程中，若使用不当，极易造成蓄电池构件损坏，缩短使用寿命，为此建议用户在使用中要特别注意。2.2.1 蓄电池的储存（1）