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四、普通铅酸蓄电池的结构

汽车上广泛采用的蓄电池由于其极板的主要成分是铅、电解液是稀硫酸,所以又称铅酸蓄电池。汽车上的蓄电池主要用于起动发动机,所以又称起动型铅酸蓄电池,简称蓄电池,俗称“电瓶”。

普通铅酸蓄电池的结构如图1-7所示。

图1-7 普通铅酸蓄电池的结构

1.极板

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。

蓄电池极板分正、负极板,由栅架和活性物质组成。活性物质填充在铅锑合金铸成的栅架上,正极板上的活性物质是褐色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质是青灰色海绵状铅(Pb)。目前,国产蓄电池极板厚度为1.6~2.4mm。

由于单片极板上的活性物质数量少,所存储的电量少,为了增大蓄电池的容量,通常将多片正、负极板分别并联,用横板焊接。安装时,正、负极板相互嵌合,中间插入隔板,组成正、负极板组。同时,横板上铸有极桩,以便连接各个单格电池。

在每个单格电池中,负极板的数量总比正极板多一片。这是因为正极板在进行电化学反应时比负极板强烈,且正极板上的活性物质比较疏松。为防止正极板放电不均匀造成极板拱曲而使活性物质脱落,因此在制造时使正极板处于负极板之间。

2.隔板

为避免正、负两极板彼此接触而导致短路,正负极板间用绝缘的隔板隔开。隔板具有多孔性,以利于电解液渗透,减小蓄电池内阻。

常用隔板的材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料(聚氯乙烯、酚醛树脂)、玻璃纤维等,隔板厚度约1mm。

隔板安装时,带槽的一面应面向正极板,且沟槽必须与外壳底部垂直。因为正极板在充、放电过程中化学反应剧烈,沟槽既能使电解液上下流通,也能使气泡沿槽上升,还能使脱落的活性物质沿槽下沉。

近年来,出现了袋式的微孔塑料隔板,它将正极板紧紧套在里面,起到了良好的分隔作用,既减小了蓄电池尺寸,又增大了极板面积,使蓄电池容量增大。

3.电解液

电解液的作用是与极板上的活性物质发生电化学反应,进行电能和化学能的相互转换。电解液是由密度为1.84g/cm3的化学纯硫酸和密度为1g/cm3的蒸馏水按一定比例配制而成。

电解液的密度一般为1.23~1.30g/cm3,使用时,密度应根据地区气候条件、季节和制造厂的要求而定,如表1-1所示。使用中应注意,电解液的腐蚀性极强,溅到皮肤上或眼睛里会受伤。如果接触了蓄电池电解液要立即用苏打水冲洗,酸液溅到眼睛里应立即用大量水冲洗,然后尽快就医。

表1-1 不同气温下的电解液密度

4.外壳

蓄电池外壳用于盛放电解液和极板组。早期生产的蓄电池外壳材料大都采用耐酸、耐热、耐振、绝缘性能好的硬橡胶,但由于近年来发展的聚丙烯塑料其韧性、强度、耐酸、耐热等方面的性能优于硬橡胶,且制作工艺简单,生产效率高,外形美观、透明,成本低,又便于观察液面高度,因此,现已逐步用聚丙烯塑料取代硬橡胶。

一组蓄电池正负极板产生的电动势为2V,为获得6V或12V电动势,蓄电池需要将三组或六组极板串联起来。因此在制造蓄电池外壳时,将整个壳体制成三个或六个互不相通的单格,安装三组或六组极板,形成6 V或12 V的蓄电池。

为防止极板上的活性物质脱落后造成短路,在每个单格的底部有凸起的肋条以搁置极板组。肋条间的空隙用来积存脱落下来的活性物质。

5.蓄电池盖

蓄电池盖用于封闭蓄电池。蓄电池盖由硬质橡胶或聚丙烯塑料压制而成。硬质橡胶盖用于每个单格一个电池盖的蓄电池,聚丙烯塑料盖用于整体式蓄电池。整体式蓄电池盖的结构形式虽多,但一般都只留一对极桩孔和与单格数相等的注液口。蓄电池盖与外壳配合严密,使各单格完全隔开。整体式电池盖的可拆修性较差。

6.联条

联条用于连接蓄电池各单格。传统的联条安装在蓄电池外壳之外,不仅浪费材料、容易损坏,还导致蓄电池自放电,所以这种连接方式正被穿壁式联条所取代。采用穿壁式联条连接单格电池时,所用联条尺寸很小,并设在蓄电池内部。

7.极桩

蓄电池各单格电池串联后,两端的正负极桩穿出电池盖,用于连接外电路。正极桩标“+”号或涂红色,负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。蓄电池极桩用铅锑合金浇铸。

8.防护板

防护板通常由一片布满小孔的1mm厚橡胶板或塑料板制成,盖在极板组的上面,保护极板不被碰伤,还能防止落入异物使极板短路。

9.加液孔盖

加液孔盖可以防止电解液溅出和方便加注电解液。加液孔盖上有通气孔,便于排出蓄电池内因化学反应产生的H2和O2,避免发生事故。如果在孔盖上安装氧过滤器,还可避免水蒸气的溢出,减少水的消耗。

10.封口料

封口料是填充在蓄电池盖与外壳之间缝隙里的易熔材料,其作用是密封间隙,防止电解液溢出。封口料必须耐酸、耐温、耐寒,具有黏性,软化点应高于100 ℃,在-60 ℃时也不开裂。

聚丙烯塑料外壳与整体式盖之间,可以直接加热熔合,不必使用封口料。