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汽車鉛酸電池内部結構

汽車 更新时间:2025-01-12 19:56:40

電池是電動汽車的動力源,是能量的存儲裝置,也是目前制約電動汽車發展的關鍵因素。要使電動汽車能與燃油汽車相競争,關鍵是開發出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的電池。迄今已經實用化的車用動力電池有鉛酸電池、鎳氫電池和锂離子電池等。

1.鉛酸電池

鉛酸電池應用的曆史最長,也是最成熟、成本售價最低廉的蓄電池,但現在基本不再作為動力電池應用在新能源汽車上,隻在部分低速車上有所應用。這裡隻進行簡單介紹。

1.1鉛酸電池的分類與結構

(1)鉛酸電池的分類

鉛酸電池分為免維護鉛酸電池和閥控密封式鉛酸電池。免維護鉛酸電池由于自身結構上的優勢,電解液的消耗量非常小,在使用壽命内基本不需要補充蒸餾水。閥控密封式鉛酸電池在使用期間也不用加酸加水維護,電池蓋子上設有溢氣閥(也稱安全閥),當電池内部氣壓升高到一定值時,溢氣閥自動打開,排出氣體,然後自動關閉,防止空氣進入電池内部。閥控密封式鉛酸電池分為 AGM(閥控式)和 GEL(膠體)電池兩種。電動汽車使用的動力電池一般是閥控密封式鉛酸電池。

(2)鉛酸電池的結構

鉛酸電池由正負極闆、隔闆、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。極闆是鉛酸電池的核心部件,正極闆上的活性物質是二氧化鉛,負極闆上的活性物質為海綿狀純鉛。隔闆可隔離正、負極闆,防止短路,它作為電解液的載體,能夠吸收大量的電解液,起到促進離子良好擴散的作用,它還是正極闆産生的氧氣到達負極闆的“通道”,以順利建立氧循環,減少水的損失。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成,主要作用是參與電化學反應,是鉛酸電池的活性物質之一。電池槽中裝入一定密度的電解液後,由于電化學反應,正、負極闆間會産生約為 2.1V 的電動勢。溢氣閥位于電池頂部,起到安全、密封、防爆等作用。

汽車鉛酸電池内部結構(電動汽車鉛酸電池分類結構原理詳解)1

2. 鉛酸電池的工作原理

鉛酸電池工作時,把化學能轉換為電能的過程叫作放電。在使用後,借助于直流電在電池内進行化學反應,把電能轉變為化學能而儲蓄起來,這種蓄電過程稱作充電。

3. 鉛酸電池的充放電特性

(1)鉛酸電池的放電特性

在鉛酸電池不放電的情況下,鉛酸電池中的活性物質微孔中的電解液 的密度與極闆外的電解液密度相同。鉛酸電池放電後,活性物質表面的電解液密度立即下降,而極闆外的電解液是緩慢地向活性物質表面擴散,不能立即補償活性物質表面電解液的密度。随着放電過程的進行,活性物質表面的電解液密度繼續下降。

鉛酸電池繼續放電,在活性物質表面的電解液濃度下降的同時,極闆外的電解液向活性物質表面擴散,補充了活性物質表面的電解液的濃度并保持了一定的濃度,活性物質表面的電解液的濃度變化緩慢,使鉛酸電池的端電壓也随即保持穩定,如下圖 BC 段所示。

鉛酸電池繼續放電,極闆外的電解液的整體濃度也逐漸降低,在活性物質表面的電解液的濃度也随之降低,又由于電解液和活性物質被消耗,其作用面積也不斷地減小,結果是鉛酸電池的端電壓也随着下降,如下圖 CD 段所示。

汽車鉛酸電池内部結構(電動汽車鉛酸電池分類結構原理詳解)2

汽車鉛酸電池内部結構(電動汽車鉛酸電池分類結構原理詳解)3

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