汽车电气设备构造与维修
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1.1.2 蓄电池的基本结构

蓄电池主要由极板、隔板、壳体、联条、电解液、极桩等组成,如图1-5所示。额定电压12V的蓄电池由六个单格串联而成,每个单格电池的电压为2V。

图1-5 蓄电池的基本结构

1.极板

极板是蓄电池的核心部件,蓄电池的充放电过程是由极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。极板分正极板和负极板两种。

极板由栅架及铅膏涂料组成,其形状如图1-6所示。

图1-6 极板的形状

栅架的作用是固结活性物质,它通常由铅锑合金烧铸而成。为延长蓄电池的使用寿命,目前多采用铅—低锑合金栅架或铅—钙—锡合金栅架。为降低蓄电池的内阻,改善起动性能,现代汽车蓄电池普遍采用放射型栅架,如图1-7所示。其优点是栅架强度高,构架轻,单格极板数多,放电能力强。

图1-7 放射性栅架

正极板上的活性物质为二氧化铅(PbO2),呈深褐色;负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。

一片正极板和一片负极板浸入电解液中,可得到2V左右的电动势。为增大蓄电池容量,常将多片正、负极板分别并联组成正、负极板组,如图1-8所示。

图1-8 极板组

正极板的强度较低,所以在单格电池中,负极板总片数比正极板多一片,从而使每一片正极板都处于两片负极板之间,保持其放电均匀,且防止变形。

2.隔板

为减少蓄电池的内阻和体积,正、负极板安装时应尽量靠近。为避免正、负极板彼此接触而造成短路,在正、负极板之间装上隔板。隔板的作用是将正、负极板隔离,防止两极板短路。

为方便电解液的渗透,隔板应具有多孔性,还应具有良好的耐酸性和抗氧化性。

隔板常用的材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。木质隔板价格低,但耐酸性能差,已逐渐被淘汰;微孔橡胶隔板性能好,寿命长,但生产工艺复杂、成本高,故尚未大量使用;微孔塑料隔板孔径小、孔率高、薄而软、生产效率高、成本低,目前被广泛采用。

隔板的结构特点是一面平整,一面有沟槽,如图1-9所示。

图1-9 隔板

在使用中注意:正极板在充、放电过程中的化学反应比较剧烈,隔板的沟槽面应对着正极板,且与底部垂直,其目的是使充放电时电解液能及时通过沟槽供给正极板,也能使气泡沿槽上升,当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。

3.电解液

电解液由蒸馏水和15℃时相对密度为(1.83~1.84)g/cm3的化学纯硫酸按一定比例配制而成。电解液的密度视厂家要求与当地最低气温确定,一般为(1.24~1.30)g/cm3

电解液在蓄电池充放电化学反应中起离子间的导电作用,其纯度是影响蓄电池电气性能和使用寿命的重要因素。因此,蓄电池电解液必须符合专业标准ZBK84003—1989《铅酸蓄电池用电解液》的规定。工业硫酸和普通水中含铜、铁等杂质较多,会加速蓄电池自放电,不能用于蓄电池。

4.外壳

蓄电池外壳由电池槽和电池盖组成。其功用是盛装电解液和极板组。

目前使用的蓄电池外壳大多采用耐酸塑料,电池槽和电池盖之间采用热压工艺黏合为整体结构,其优点为体积小,质量轻,强度高,耐腐蚀。

电池槽由隔壁分成六个互不相通的单格,底部制有凸起的筋条,用于放置极板组,如图1-10所示。每个单格都有一个加液孔,用于加注电解液或检测电解液密度。加液孔用螺塞或盖板密封,防止电解液外溢。在加液孔盖上设有通气孔,以便排出化学反应所放出的气体。该通气孔在使用中应保持畅通,以防止外壳膨胀发生事故。

图1-10 蓄电池的单格

5.联条

蓄电池各单格电池之间采用联条串联连接。联条用铅锑合金制成,有外露式(联条露在蓄电池盖的上面)、跨接式(联条埋在盖下,连接部分跨在单格电池的中间间隔上)和对焊式(在蓄电池中间隔壁上打孔,使极板组横条直接穿过中间隔壁而将单格电池互相连接起来)三种,图1-11所示为对焊式连接结构。

图1-11 对焊式连接结构

6.接线柱

蓄电池首、尾两极板组的横板上焊有接线柱,接线柱的形状有圆锥式、L形和侧置式三种,如图1-12所示。

图1-12 蓄电池接线柱外形

接线柱分为正接线柱和负接线柱。为了便于区分,正接线柱通常直径较粗,且用“+”或符号“P”表示,表面常涂红色油漆;负接线柱通常直径较细,且用“-”或符号“N”表示,表面可涂成蓝色或不涂颜色。