項目二常見動力電池結構及應用PART021.了解動力電池的主要類型。2.理解動力電池的基本組成及工作原理。3.掌握動力電池的基本參數(shù)及應用要求。任務目標一、鉛酸動力電池的類型與特點（一）鉛酸蓄電池的類型1.按蓄電池結構分（1）普通鉛酸蓄電池。（2）干荷電鉛酸蓄電池。（3）免維護鉛酸蓄電池。（4）閥控密封式鉛酸蓄電池。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.按蓄電池用途分根據(jù)鉛酸蓄電池用途不同，可分為三種類型：起動式鉛酸蓄電池、牽引式鉛酸蓄電池、固定式鉛酸蓄電池。任務1鉛酸動力電池結構及應用任務1鉛酸動力電池結構及應用（二）鉛酸蓄電池的特點1.使用壽命長2.高倍率放電性能優(yōu)良3.自放電低4.維護簡單5.安全性高6.安裝簡捷7.潔凈環(huán)保二、鉛酸蓄電池結構與儲能原理（一）鉛酸蓄電池結構鉛酸蓄電池主要構成部件：正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等。任務1鉛酸動力電池結構及應用1.極板極板是鉛酸蓄電池的核心部件，它以鉛銻合金為骨架，涂有鉛膏。經(jīng)過化學處理后，正、負極板上形成各自的活性物質，正極板上的活性物質是二氧化鉛，負極板上的活性物質為海綿狀純鉛。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.隔板隔板的功能是隔離正、負極的活性物質，防止短路，其作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起到促進離子良好擴散的作用；隔板還是正極產生的氧氣到達負極板的“通道”，以順利建立氧循環(huán)，減少水的損失。在電池內部，按照正極板—隔板—負極板，然后再重復正極板—隔板—負極板這樣的規(guī)律構成多層次的結構，它們中間充滿電解液。任務1鉛酸動力電池結構及應用3.電解液鉛酸蓄電池的電解液均為硫酸，即用蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，其主要作用是參與電化學反應。電解液是鉛酸蓄電池的活性物質之一。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于電化學反應，正、負極板間會產生約2.1V的電動勢。4.溢氣閥溢氣閥位于電池頂部，起到安全、密封、防爆等作用。任務1鉛酸動力電池結構及應用5.電池槽及槽蓋電池槽及槽蓋是盛放正、負極板和電解液的容器，即蓄電池外殼。它是整體結構，殼內由隔板分成三格或六格互不相通的單格；其底部有凸起的肋條，用來擱置極板組；肋條間的空隙用來堆放從極板上脫落下來的活性物質，以防止極板短路。槽的厚度及材料直接影響到電池是否膨脹變形。外殼材料一般是用橡膠或工程塑料，如PVC或ABS槽蓋。任務1鉛酸動力電池結構及應用（二）鉛酸蓄電池儲能原理蓄電池的工作過程就是化學能與電能之間的相互轉化過程。鉛酸蓄電池使用時，把化學能轉化為電能的過程叫放電。在使用后，借助于外部直流電在電池內進行化學反應，把電能轉變?yōu)榛瘜W能而儲存起來，這種蓄電過程稱作充電。任務1鉛酸動力電池結構及應用鉛酸蓄電池在充放電時總的化學反應式為:任務1鉛酸動力電池結構及應用1.高效階段這一階段主要反應是PbSO4轉換成為Pb和PbO2，充電接受率約為100%。充電接受率是轉化為電化學儲備的電能與來自充電機輸出的電能之比。這一階段在電池電壓達到2.39V/單格時結束。2.混合階段水的電解反應與主反應同時發(fā)生，充電接受率逐漸下降。當電池電壓和酸液的濃度不再上升時，電池單元即被充滿。任務1鉛酸動力電池結構及應用3.氣體析出階段電池已充滿，電池中進行水的電解和自放電反應。由于密封的閥控免維護鉛酸電池中，具有氧循環(huán)的設計，即正極板上析出的氧在負極板上被還原重新生成水而消失，因此析出氣量很小，不需要補充水。任務1鉛酸動力電池結構及應用三、鉛酸蓄電池的性能及影響因素（一）鉛酸蓄電池的性能1.放電特性放電是在規(guī)定的條件下，電池向外電路輸出電能的過程。當鉛酸蓄電池接上負載后，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經(jīng)外電路的設備流向蓄電池的負極，這一過程稱為放電。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.充電特性蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓U、暫時電動勢E、靜止電動勢Ej和電解液密度隨充電時間的變化關系。任務1鉛酸動力電池結構及應用（二）鉛酸蓄電池的充電方法蓄電池的充電方法可分為常規(guī)充電和快速充電兩種，常規(guī)充電方法主要有恒流充電法、分段電流充電法、恒壓充電法、恒壓限流充電法等。恒流充電法是通過調整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)的電阻的方式使充電電流保持不變的充電方法。分段電流充電法。在充電過程中，為更有效地利用電能而采用逐漸減小電流的方法。任務1鉛酸動力電池結構及應用恒壓充電法。充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減小。恒壓限流充電法。為了克服恒壓充電法初期電流過大而使充電設備不能承受的缺點，常采用恒壓限流充電法代替恒壓充電法。任務1鉛酸動力電池結構及應用（三）影響鉛酸蓄電池性能的因素1.溫度對電池性能的影響鉛酸蓄電池在充電和放電時都伴隨有熱效應。電池熱效應可以分為兩部分。一部分是產生焦耳熱，為克服電池極化和歐姆內阻而產生的電壓降，損失的電能將全部轉化為熱量。另一部分是根據(jù)熱力學第二定律的吉布斯-亥姆霍茲方程式放熱或吸熱。由此理論，電池放電時是吸熱，充電時是放熱。溫度對鉛酸蓄電池的容量和壽命影響很大。電池硫酸電解液的溫度高，容量輸出則多，電解液的溫度低，容量輸出則少。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.放電深度對電池循環(huán)壽命的影響首先放電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，由于放電深度增加，PbSO4溶解度降低，造成極板硫化腐蝕，令使用壽命變短。其次，統(tǒng)一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，會影響蓄電池壽命。最后大電流充電特別是過充電時，極板活性物質容易脫落，嚴重時還會使正、負極板短路，大電流放電時，產生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質不能被充分利用，長此下去電池的實際容量將逐漸減小，影響電池的使用壽命。任務1鉛酸動力電池結構及應用任務1鉛酸動力電池結構及應用四、鉛酸蓄電池的應用及回收（一）鉛酸蓄電池的應用實例1.電動自行車應用動力VRLA電池的電動摩托車和電動自行車。電動自行車一般配置3~5只12V/10A·h的VRLA電池，平均壽命1年左右。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.電動牽引車電動牽引車是制造工廠、物流中心等搬運產品的常用運輸工具，主要采用富液管式鉛酸蓄電池或膠體VRLA電池作為動力電源，具有無污染、無噪聲的優(yōu)點。圖為采用膠體鉛酸蓄電池的電動牽引車。任務1鉛酸動力電池結構及應用3.低速純電動車在二、三線城市和農村地區(qū)，以閥控密封鉛酸蓄電池為動力電源的低速純電動汽車，憑借其購車成本和使用成本低、環(huán)保低噪、駕駛技術要求低、安全等優(yōu)點受到人們的歡迎，在我國許多省份，如山東、廣東、河南等地有許多低速電動車企業(yè)受益于這種需求快速發(fā)展起來。任務1鉛酸動力電池結構及應用4.純電動汽車和混合動力電動汽車VRLA電池因其價格低、安全性高、鉛的回收率高等成為電動車動力電源的首選。采用鉛酸蓄電池作為電源的電動車的典型代表是美國通用汽車公司的電動汽車EV-1，該車當時的EV-1時速為100km/h，一次充電的續(xù)駛里程為112km，電池重量500kg，電池容量60A·h。任務1鉛酸動力電池結構及應用5.電動大客車株洲時代集團公司研發(fā)的TEG6120EV-2型電動大客車采用水平鉛酸電池為動力源，工作電壓為384V。該車最高車速70km/h，實際工況續(xù)駛里程達90km，車內有38個座位，可承載64名乘客。任務1鉛酸動力電池結構及應用（二）鉛酸蓄電池的回收1.蓄電池回收利用流程及方法（1）利用專用環(huán)保車輛將鉛酸蓄電池運至熔煉廠倉庫。（2）將電解液導入沉淀池進行藥物處理。（3）拆解廢舊電池，將外殼送至塑料回收廠進行專業(yè)處理。（4）分揀隔板，送至專業(yè)廠回收處理。（5）將分揀后的廢極板送入大型反射爐冶煉，做成鉛錠，循環(huán)利用。（6）冶煉過程中產生的廢水流入沉淀池，和電解液一起進行藥物處理。（7）冶煉過程中產生的廢煙，經(jīng)布袋除塵裝置處理后，安全排放。任務1鉛酸動力電池結構及應用2.國內外鉛酸蓄電池回收現(xiàn)狀一些發(fā)達國家在廢蓄電池回收方面積累