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蓄电池的工作特性和容量探析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:4)放电特性蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压Uf 和电解液相对密度ρ等参数随时间而变化的规律。使用起动机起动发动机时,蓄电池会大电流放电,端电压会急剧下降,输出容量会减小且容易损坏。适当降低电解液的密度,减小电解液的黏度,蓄电池的容量、放电电流可以有一定的提高。

蓄电池的工作特性和容量探析

1.电池的工作特性

蓄电池的工作特性包括蓄电池的静止电动势、内电阻、充电特性和放电特性。

1)静止电动势

蓄电池的静止电动势是指蓄电池在静止状态下正负极板之间的电位差,用E0 表示。它的大小与电解液的相对密度和温度有关,当相对密度在1.05~1.30g/cm3 时,可由下述经验公式计算其近似值。

式中 E0——蓄电池静止电动势(V);

   ρ25——25 ℃时的电解液相对密度。

汽车用蓄电池的电解液相对密度在充电时增高,放电时下降,一般为1.12~1.30g/cm3,因此,蓄电池的静止电动势为1.97~2.15V。

2)内电阻

蓄电池的内电阻大小反映了蓄电池带负载的能力,在相同的条件下,内电阻越小,输出电流越大,带负载能力越强。

蓄电池的内电阻为正负极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连接条和极柱电阻的总和,用R0 表示。

电解液的内阻随相对密度变化的关系如图1-1-6 所示。相对密度为1.20g/cm3 左右时(15 ℃),硫酸的电离度最好,黏度较小,因此,其内阻最小。

3)充电特性

蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,蓄电池的端电压U 和电解液密度等参数随充电时间变化的规律。蓄电池充电的特征曲线如图1-1-7所示。

充电时电源电压必须克服蓄电池的电动势和蓄电池内电阻产生的电压降ICR0,因此,充电过程中蓄电池的端电压总是大于蓄电池的电动势,即

图1-1-6 电解液的内阻随相对密度变化的关系

蓄电池充电终了:电解液“沸腾”,端电压瞬间提高很多。如果继续充电就是过充电,会使容量下降。

图1-1-7 蓄电池充电的特征曲线

蓄电池充电终了的特征如下:

(1)蓄电池内部产生大量气泡,即电解水产生的“沸腾”现象。

(2)单格电池的端电压上升至最大值(2.7V),且2~3h内不再上升。

(3)端电压和电解液的密度均上升至最大值1.29g/cm3,且2~3h内不再上升。

4)放电特性

蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压Uf 和电解液相对密度ρ等参数随时间而变化的规律。(www.xing528.com)

蓄电池的放电特性曲线如图1-1-8所示。

图1-1-8 蓄电池的放电特性曲线

放电过程中,由于蓄电池内阻R0 上有压降,所以蓄电池的端电压总是小于其电动势E,即

式中 Uf——放电时蓄电池的端电压;

   E——放电时蓄电池的电动势;

   If——放电电流;

   R0——蓄电池的内电阻。

蓄电池放电终了的特征如下:

(1)单格电池电压下降到放电终止电压值(当以20h放电率放电时,此值为1.75V)。

(2)电解液的相对密度下降到最小许可值,约为1.11g/cm3

2.蓄电池的容量

1)蓄电池的容量

蓄电池的容量是指蓄电池在完全充足电的情况下,在允许放电的范围内对外输出的电量,单位为安培·小时(A·h)。

在一定放电条件下,蓄电池的容量分为额定容量和起动容量。

(1)额定容量是指完全充足电的蓄电池在电解液平均温度为25 ℃的情况下,以20h放电率的放电电流连续放电至单格电压降为1.75V 时所输出的电量。如一只起动型蓄电池,在电解液平均温度为25 ℃的情况下,以5.0A 放电电流连续放电20h后,单格电压降至1.75V,则它的额定容量为Q=5.0×20=100(A·h)。

(2)根据起动时的温度不同,起动容量可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25 ℃的情况下,以5min放电率的放电电流连续放电至规定的终止电压时所输出的电量。

低温起动容量:在电解液温度为-18 ℃的情况下,以3倍额定容量的放电电流连续放电至规定的终止电压时所放出的电量。

2)使用条件对容量的影响

(1)放电电流。放电电流越大,蓄电池的容量越低。放电电流过大则单位时间内参加反应的活性物质及硫酸量增多,由于极板孔隙内硫酸消耗过快,外部的硫酸不能及时渗到极板周围,电解液密度下降过快,蓄电池的端电压下降过快,提前到达终止电压。

使用起动机起动发动机时,蓄电池会大电流放电,端电压会急剧下降,输出容量会减小且容易损坏。因此起动发动机时要求一次起动时间不应超过5s,连续两次起动应间隔15s。

(2)电解液的密度。适当增加电解液的密度,减小电解液的内阻,提高其渗透能力,有利于增加蓄电池的容量。但密度过高时,电解液的黏度增加,其内阻也增加,渗透能力有所降低,反而使蓄电池的容量下降。

适当降低电解液的密度,减小电解液的黏度,蓄电池的容量、放电电流可以有一定的提高。在正常工作条件下我们使用蓄电池时,采用低密度的电解液比较有利于蓄电池的放电。

(3)电解液的温度。电解液温度较低时,电解液的黏度增加,渗透能力下降,同时,电解液的溶解度和电离度也会下降,导致蓄电池的容量减小。

冬季在严寒地区使用蓄电池时,我们应注意蓄电池的保温,以免影响发动机的起动。

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