所谓蓄电池, 就是用来贮存化学能并在必要时释放出电能的一种电气装置。目前, 常用的汽车蓄电池主要分为三类, 有普通蓄电池、干式荷蓄电池和免维护蓄电池。在这里主要谈谈普通蓄电池的功用、结构原理、充电方法及影响蓄电池寿命因素等问题。如果经常对蓄电池进行检查和保养, 蓄电池寿命可使用两年以上, 否则, 使用半年就可能无法正常使用。那么该从哪些方面着手才能提高蓄电池的使用寿命呢?
一些驾驶员不太重视蓄电池的功能, 认为蓄电池无非就只是用来起动发动机, 甚至认为起动发动机后完全可不用它了, 所以不大注意蓄电池的维护和保养, 正因为如此, 汽车在运行过程中造成一些电子元件老是损坏。蓄电池究竟有哪些方面的功用呢?其功用主要表现在以下几个方面:
(1) 发动机在起动时, 由蓄电池向起动机和点火系 (汽油机) 供电。
(2) 发动机低速运转时, 有蓄电池向用电设备和发电机励磁绕组供电。
(3) 发动机中、高速运转时, 蓄电池将发电机剩余电能转化为化学能储存起来。
(4) 发电机过载时, 蓄电池协助发电机向用电设备供电。
(5) 蓄电池还相当于一个大的电容器, 能吸收电路中出现的瞬时过电压, 保护电子元件, 在保持汽车电气系统电压稳定方面起着非常重要的作用。
以上功用的第五点是最容易被忽视的, 但恰恰相反如果我们清楚并重视这些功用, 不但在汽车使用时更加顺心, 还能保护好汽车上相关的一些电子元器件。
蓄电池由若干单格电池 (各个的电解液彼此不相通, 每个单格的额定电压为2V) 、联条 (将各单格电池有序串联) 、极桩 (分别形成整个电池的正极和负极) 和蓄电池外壳及盖等组成。
每个单格电池里有正极板 (其活性物质是呈褐色二氧化铅PbO2) 、负极板 (其活性物质是青灰色海绵状铅Pb) 、横板 (将各极板分别组成正负极板组) 、隔板 (为避免正、负极板彼此接触而导致短路, 将正、负极板隔开) 和适当浓度的电解液等。其中极板是蓄电池的核心, 在蓄电池充、放电过程中, 电能与化学能的转换就是通过正、负极板上的活性物质与电解液中的硫酸进行电化学反应来实现的。
蓄电池的工作原理实质上就是电能与化学能之间的相互转化。
◆蓄电池放电时, 将内部的化学能转化为电能向外供电。正极板上的PbO2和负极板上的Pb都分别与电解液中的H2SO4发生化学反应, 生成体积比PbO2和Pb大得多的PbSO4, H2O也增加。放电的结果是:蓄电池各单格电压下降, 电解液中的H2SO4减少, H2O增多, 电解液密度降低。
◆蓄电池充电时, 将外直流电源加在蓄电池的正、负极实现电能转化为化学能。将正负极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb。充电的结果是:蓄电池各单格电池电压升高, 电解液中H2SO4增多, H2O减少, 电解液密度上升。
【说明】若过充电, 电解液中的水将会被电解成H2和O2而呈现“沸腾”现象, 因此加液孔盖上的小孔 (出气孔) 千万别被堵上, 应保持畅通, 以免出现蓄电池“爆炸”的恶果。
据以上蓄电池充放电原理中所描述的在充放电时H2SO4变化, 故可以通过测量电解液的密度及温度来推算出蓄电池的充放电程度。从而说明检测蓄电池密度的重要性。
每个蓄电池都有一定的寿命, 而且有许多因素可以缩短其寿命, 影响蓄电池寿命的因素主要有以下几个方面:
当充电时, 电解液中的水分成为氢气和氧气损失掉, 这样就会使电解液之量减少。当电解液液位低于极板时, 极板材料会暴露在空气中, 这样材料会变硬而不易起化学作用。但电解液太多, 较容易溅出而造成桩头之腐蚀, 增加接触电阻, 且硫酸也会丧失, 若只补充蒸馏水, 将使电解液变得更稀而使充电不足。
过放电时, 特别是以较大电流过放电会发出大量热量, 并且电池的硫酸量很少, 过放电时硫酸浓度减得很低, PbSO4溶解度大幅度增加。因此容易在极板上形成一种粗大坚硬的PbSO4晶体, 即“不可逆硫酸盐化”大大地减弱电池的充电接受能力。特别是在起动发动机时, 连续起动运转时间过长或起动停歇的时间过短都直接影响蓄电池的寿命。
过充电时, 电解液中的水分解成H2和O2气泡, 这些气泡会将极板活性物质冲掉, 同时过度充电会造成电瓶过热, 如此会使正极板材料氧化而使极板变形, 另外冒气时会将电解液冲成很小的微粒喷出, 使极桩、座架和引擎零件腐蚀, 还会在蓄电池盖上形成短路而加大漏电。
当蓄电池长期存放、电池液面过低、电解液密度过大或不纯, 在极板上会有一层白色粗晶粒PbSO4硬化, 简称硫化。硫化层导电性差, 是蓄电池内阻显著增大, 起动性能和充电性能下降。严重者导致蓄电池报废。
当电瓶电解液不足时, 应以蒸馏水补充, 相反若加稀硫酸, 久而久之, 电解液中之硫酸成份增加, 极易造成极板硫化。
快速充电法虽然大大缩短了蓄电池的充电时间, 析出气体总量减少, 但出气率高, 对极板活性物质的冲刷力强, 故易使活性物质脱落, 因而对极板寿命有着直接的影响。
【说明】下列蓄电池不能进行快速脉冲充电:
(1) 未经使用的新蓄电池;
(2) 液面高度不正确的蓄电池;
(3) 各单格电解液密度不均匀的蓄电池, 各单格电压差不大于0.2V;
(4) 电解液浑浊并带褐色的蓄电池 (活性物质脱落) ;
(5) 极板硫化的蓄电池;
(6) 充电时电解液温度超过50℃的蓄电池。
温度过高和过低都会影响蓄电池的寿命。若温度过高极板栅架容易变形导致活性物质脱落。若低温时低密度的电解液易结成冰, 会导致电瓶壳破裂。
蓄电池在汽车上使用时要稳定地固定于电瓶架上以防止振动, 因振动会使极板上的活性物质落下而减短电瓶寿命, 振动也会使极板内的接头松动, 还可能使电瓶外壳破裂或使电缆接头松动。
对于新蓄电池、经修理的蓄电池或使用一段时间后的蓄电池, 由于各种原因, 其容量达不到要求时都得对蓄电池进行充电。蓄电池的充电方法有初充电、补充充电、去硫化充电和循环锻炼充电四种。
新蓄电池或修复后的蓄电池 (更换极板) 在使用之前应选择初充电。
蓄电池在使用中, 如果出现下列情况:起动机运转无力, 灯光比平时暗淡, 冬季放电超过25·, 夏季放电超过50·, 储存不用已近一个月的普通蓄电池, 都必须补充充电。
蓄电池方式极板硫化现象后, 内阻将显著增大, 充电时温升也较快。若硫化严重的只能报废, 对极板硫化程度较轻者只能采用去硫化充电方法消除硫化。
循环锻炼充电是使极板的活性物质得以充分利用, 保证蓄电池容量不下降的一种方法, 在蓄电池正常补充充电之后, 用20h放电率进行放电, 然后再进行正常补充充电。若容量达不到额定容量的90·, 则应进行多次充放电相循环。
蓄电池的寿命与使用和维护紧密相关。能正确使用和危害蓄电池, 则其寿命肯定会延长, 相反则会缩短。要延长蓄电池电动寿命则应做到以下几点:
(1) 防止过放电。大电流放电时间不宜过长, 起动时不宜超过5s, 相邻两次起动间隔时间不少于30s。
(2) 防止过充电。正确选用充电方法, 同时注意充电电压不能过高, 当充电电压升高10·——20·时, 蓄电池寿命将缩短2/3左右。
(3) 避免蓄电池长期在亏电状态下工作, 放完电的蓄电池应在24h内充电。
(4) 保持蓄电池外部清洁。经常清除蓄电池上的灰尘及接线柱上的氧化物, 并保持加液孔盖的通气孔畅通。
(5) 定期检查蓄电池的放电程度及各单格电解液密度和液面高度, 若不符合规定则应按要求及时调整。
(6) 蓄电池在车上固定要求可靠, 以力求减少蓄电池的振动。
(7) 清楚添加蒸馏水的时机。添加蒸馏水要在行车前进行, 千万别在收车后进行, 目的是尽量减少蓄电池的自放电和冬季时的结冰。
总之, 要延长蓄电池的使用寿命, 我们应该了解其功用、结构及原理, 明白影响其寿命的因素, 针对具体情况该清楚采用合适的充电方法, 掌握蓄电池正确使用和维护的要领。只有平时对蓄电池做到精心呵护, 才能确保蓄电池在关键时不会掉链子!
摘要：蓄电池是化学能和电能进行相互转化的电气装置, 其寿命的长短和使用与维护的正确与否密切相关。本文主要从蓄电池功用、结构原理、影响蓄电池寿命因素、充电方法及正确的使用与维护等几个方面来阐述如何延长蓄电池的使用寿命。
关键词：功用,结构原理,过放电,过充电,影响因素,充电方法,使用与维护
[1] 《汽车维护与保养攻略手册》
[2] 《汽车维护与保养》, 王尚军
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