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第5章 铅酸动力电池 5-1 概述 5-2 铅酸电池的工作原理及结构 5-3 铅酸电池的板栅合金 5.4 铅酸电池的电解液 5.5 铅酸电池的活性物质 5.6 铅酸电池的隔板 5.7 铅酸电池的性能 5.8 铅酸电池的应用与回收 5-1 概述 根据铅酸电池的作用可将其分为三种类型： ① 起动式铅酸蓄电池(Starter batteries)。 ② 牵引式铅酸蓄电池(Traction batteries)。 ③ 固定式铅酸蓄电池 5-2 铅酸电池的工作原理及结构 图5-1 铅酸电池反应原理 在充电过程中，可以根据两种反应的激烈程度将充电分为三个阶段：高效阶段、混合阶段和气体析出阶段。 5-2 铅酸电池的工作原理及结构 为了增加铅酸电池的容量，一般由多块极板组成极群，即多块正极板和多块负极板分别用连接条（汇流排）焊接在一起，共同组成电池（Battery）。传统内燃机汽车用的12V铅酸起动电池就是6个独立的铅酸电池单体组成的。 铅酸蓄电池构造如图5-2所示。 5-3 铅酸电池的板栅合金 选择适用于铅酸蓄电池的板栅合金尤其是正极板栅合金时，要考虑以下因素： 1）机械性能。板栅合金必须有足够的硬度和强度以承受制造过程中及随后的电池工作期间的机械作用和所遭受的各种变形，要求布氏硬度为120~170 N/mm2，抗拉强度为441~686MPa，延伸率小于4%。 2）耐腐蚀性能。板栅合金的结构和组织应能抵抗充放电或搁置期间电解液的腐蚀。 3）活性物质和板栅之间的机械接触和电接触。板栅合金应能与活性物质牢固接触，即通过机械的、化学的或电化学的作用使得板栅和活性物质之间存在良好的“裹附力”。板栅的结构应不妨碍活性物质的膨胀、收缩，否则容易使板栅变形，从而导致活性物质的脱落或发生皲裂和翘曲。 4）导电能力。板栅合金本身的电阻要小，以便加强极板的导电能力和使电流均匀分布的能力。此外，合金中的添加剂不能对上述性能产生有害的影响，合金被氧化的成分既不能增加电流传导方向上氧化物腐蚀层的电阻，也不能有助于活性物质钝化。 5）优良的可焊接性。在电池装配过程中，正极群和负极群是通过正极板和负极板分别焊接而成的，因此板栅合金必须具有良好的焊接性能。 5.4 铅酸电池的电解液-硫酸电解液密度的影响 在蓄电池使用中，硫酸电解液密度的选择是以满足蓄电池达到最大的容量并保证容量输出作为先决条件的。 5.4 铅酸电池的电解液-硫酸电解液温度的影响 蓄电池在较高工作温度下，电解液的黏度下降，电解离子扩散速度快，电解液导电率高，极板极化小，蓄电池容量输出就大；而蓄电池在低温工作条件下，硫酸电解液的黏度和电阻都大，电解离子扩散困难，浓差极化明显，致使极板活性物质内部的化学反应难以顺利进行，特别是大电流放电时，容量会急剧减少。。 5.5 铅酸电池的活性物质 影响电池比能量的一个重要因素就是活性物质的利用率。为了提高铅酸电池的比能量，从而提高电动汽车的续驶里程，就必须设法提高铅酸电池的活性物质利用率，特别是正极的活性物质利用率。 电池的放电倍率对于活性物质的利用率影响很大，放电倍率越高，放电电流密度越大，电流在电极上分布越不均匀。 5.5 铅酸电池的活性物质 影响电池比能量的一个重要因素就是活性物质的利用率。为了提高铅酸电池的比能量，从而提高电动汽车的续驶里程，就必须设法提高铅酸电池的活性物质利用率，特别是正极的活性物质利用率。 电池的放电倍率对于活性物质的利用率影响很大，放电倍率越高，放电电流密度越大，电流在电极上分布越不均匀。 5.6 铅酸电池的隔板 通常把隔板分为两个大类组别： ① 骨架结构式隔板，如常见的PE、PP隔板； ② 纤维结构式隔板，如AGM隔板。 5.7 铅酸电池的性能-充电特性 充电分为三个阶段。电池组中单电池充电曲线如图5-3所示。 5.7 铅酸电池的性能-充电特性 将该实际充电过程用电压变化曲线进行抽象，如图5-4所示。 5.7 铅酸电池的性能- 放电特性 图5-5是固定放电电流下电池端电压与放电时间的示意图。从图55中可以看出，在大部分放电过程中，电池端电压是稳定下降的，说明电池释放的能量与电池端电压的降低量间存在一定的关系。但到了放电末期，出现一个转折电压，此时电池端电压急剧下降，表现为放电曲线斜率显著增印 5.7 铅酸电池的性能- 自放电性能 （1）正极自放电 （2）负极自放电 5.7 铅酸电池的性能-温度对铅酸电池性能的影响 图5-6 85A·h铅酸电池在不同温度下以03C放电的放电曲线 5.7 铅酸电池的性能-放电深度对性能的影响 85A·h铅酸电池在放电深度分别为100％，80％和6
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