电动巡逻车动力蓄电池的一般原理和组成

2015-07-01 14:06:12   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

动力蓄电池的一般工作原理电动巡逻车动力蓄电池是一个能量储存与转换的装置。放电时,动力蓄电池将化学能转变为电能;充电时则将电能转化成为化学能储存起来。动力蓄电池中的正负极是由不同的材料制成的,插...
    动力蓄电池的一般工作原理

    电动巡逻车动力蓄电池是一个能量储存与转换的装置。放电时,动力蓄电池将化学能转变为电能;充电时则将电能转化成为化学能储存起来。

    动力蓄电池中的正负极是由不同的材料制成的,插入同一电解液中,正负极将建立自己的电极电势(此时,动力蓄电池中的电势分布如图3-1中的折线ABCD所示。正负极平衡电极电势的差就是蓄电池的电动势E。
 
    当动力蓄电池接上负载时,正极物质得到电子发生还原反应,产生阴极极化使正极电势下降;负极物质失去电子发生氧化反应,产生阳极极化使负极电势上升。外线路有电子流动,外电路电流方向由正极流向负极。电解液中靠离子的移动传递电荷,电流方向由负极流向正极,蓄电池工作时,电势的分布如图3-1中的折线
A′B′C′D′所示。

   动力蓄电池进行充电时,情况与放电时相反,正极上进行氧化反应,负极上进行还原反应,溶液中离子的迁移方向与放电时相反,充电电压高于电动势,电势的分布如图3-1中的折线A″B″C″D″所示。

    电动巡逻车动力蓄电池的组成  
    
    一般地说,一个单体动力电池包括电极、电解质、隔离物、外壳等基本组成部分。
电极是电池的核心部件,电极是由活性物质和导电骨架组成的,按照活性物质的不同电极区分为正极和负极。

 
图3-1  动力蓄电池的工作原理
 
    蓄电池工作时电极上进行的产生电能的电化学反应称为成流反应,参加充/放电化学反应的物质称为活性物质。活性物质是指电池放电时,通过化学反应能产生电能的电极材料,活性物质决定了电池的基本特性。活性物质多为固体,但是也有液体和气体。

    对活性物质的基本要求是:电化学活性高,即自发进行反应的能力强;电化学活性与活性物质的结构、组成有很大关系;正极活性物质的电极电势尽可能正,负极活性物质的电极电势尽可能负,组成电池的电动势就高;重量比容量和体积比容量大;在电解液中的化学稳定性好;其自溶速度应尽可能小;具有高的电子导电性;资源丰富,价格便宜;环境友好。

    要完全满足以上要求是很难做到的,必须要综合考虑。目前,广泛使用的正极活性物质大多是金属的氧化物,例如二氧化铅、二氧化锰、氧化镍等,还可以用空气中的氧气。而负极活性物质多数是一些较活泼的金属,例如锌、铅、镉、铁、锂、钠等。

    导电骨架的作用是起到支撑活性物质的作用并能把活性物质与外线路接通,使电流分布均匀。对导电骨架的要求为机械强度好、化学稳定性好、电阻率低、易于加工。

    电解质保证正负极间的离子导电作用,有的电解质还参与成流反应。对电解质的要求为:化学稳定性好,在储存期间电解质与活性物质界面不发生速度可观的电化学反应,从而减小电池的自放电;电导率高,电池工作时溶液的欧姆电压降较小。

    不同的电池采用的电解质是不同的,一般选用导电能力强的酸、碱、盐的水溶液,在新型电源和特种电源中,还采用有机溶剂电解质,熔融盐电解质、固体电解质等。

    除电极、电解液外,动力蓄电池部件和相关设备及其作用如下。

    电池壳——容纳极板、电解质的容器。

    液孔塞——装在蓄电池盖上的有孔塞,它具有排气、防沫结构和防爆功能。

    安全阀——防止蓄电池内部压力过高导致蓄电池破裂,并能防止外面的空气进入蓄电池的部件。

    端子(极柱)——与外部回路电连接的部分。

    排气装置——将充电时因电解产生的气体收集起来,并将其排出蓄电池外的装置。

    端子盖——为防止端子(极柱)间发生短路的盖。 

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