[试题]电动车电瓶的组成

[试题]电动车电瓶的组成 概述 现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电瓶，因为铅酸蓄电瓶成本低，性价比高。 1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电瓶。这种电瓶的独特之处是，当电瓶使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电瓶电压回升。因为这种电瓶能充电，可以反复使用，所以称它为“铅酸蓄电瓶”。 铅蓄电瓶原理图 铅蓄电瓶(Sealed Rechargeable Battery):常用的充电电瓶除了锂电瓶之外，铅酸电瓶也是非常重要的一个电瓶统。但其体积和重量一直无法获得有效的改善，因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上。铅酸电瓶最大的改良，则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生，藉此达到完全密封不需加水的目的，而制成的“免加水电瓶”其寿命可长达4年(单一极板电压 2V)。 铅蓄电瓶的特点: 铅蓄电瓶的优点是放电时电动势较稳定，缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小，对环境腐蚀性强。铅蓄电瓶的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低，因而应用广泛。 铅蓄电瓶的工作原理 铅蓄电瓶由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2)，负极板是灰色的绒状铅(Pb)，当两极板放置在浓度为27,,37,的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH4〕)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电瓶的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-)，在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+)，并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。 随着蓄电瓶的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸逐渐 减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电瓶的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电瓶不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电瓶充电是放电的逆过程。 铅酸蓄电瓶充、放电化学反应的原理方程式如下: 正极: PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O 负极: Pb -2e + SO4 2- == PbSO4 总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 铅酸蓄电瓶结构原 Parts组件 材料 作用 正极 正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电瓶容量，减小自放电 负极 负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电瓶容量，减小自放电 先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极裕负极短路。隔 隔板 板采用无纺超细玻璃纤维，在硫酸中化学性能稳定。多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解液 防止正负极短路 保持电解液 防止活性物质从电极面脱落 电解液 在电瓶的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子 使电子能在电瓶正负极活性物质间转移 外壳和盖子 在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂 提供电瓶正负极组合栏板放置的空间 具有足够的机械强度可承受电瓶内部压力 安全阀 材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成的单通道排气阀 电瓶内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常 阻止氧气进入 端子 根据电瓶的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。端子的密封为可靠的粘结剂密封。 密封件的颜色:红色为正极，黑色为负极 密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命 还有部分电动车电瓶用的是锂电瓶 锂电瓶的描述 锂电瓶是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电瓶。最早出现的锂电瓶来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应: Li+MnO2=LiMnO2 该反应为氧化还原反应，放电。 由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电瓶长期没有得到应用。 但现在锂电瓶已经成为了主流。 1 具有更高的能量重量比和能量体积比 2、电压高，单节锂电瓶电压为3.6V，约等于3只镍镉或镍氢充电电瓶的串联电压; 3、自放电小可长时间存放，这是该电瓶最突出的优越性; 4、锂电瓶安全性能较差; 什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时;kg是千克(重量单位)，L是升(体积单位)。 锂电瓶结构 锂电瓶通常有两种外型:圆柱型和长方型。 电瓶内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电瓶内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电瓶在不正常状态及输出短路时保护电瓶不受损坏。 单节锂电瓶的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电瓶进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。 锂电瓶的应用 随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电瓶随之进入了大规模的实用阶段。 最早得以应用于心脏起搏器中。由于锂电瓶的自放电率极低，放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。 锂电瓶一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电瓶，就广泛用于计算机，计算器，照相机、手表中。 现在，锂电瓶大量应用在手机上，可以说是最大的应用群体。 还有少量用于电动车上